化工生产工艺基础-化学反应过程分析与评价

目录concents01反应器的分类P302反应器的特点与应用P603反应器的选择P12反应器的分类01

反应器的分类方法有多种，1、按物料的聚集状态，反应器可分为均相反应器和非均相反应器。其本质是按宏观动力学特性分类，相同聚集状态反应有相同的动力学规律。均相反应，反应速率主要考虑温度、浓度等因素，传质不是主要矛盾；非均相反应过程，反应速率除考虑温度、浓度等因素外还与相间传质速率有关。2、按反应器结构，反应器可分为釜式反应器、管式反应器、床式反应器和塔式反应器。其本质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物料具有相同流动、混和、传质、传热等特征。反应器的特点与应用02

我们以反应器结构不同，来讨论不同类型反应器的特点和应用。釜式反应器的结构、特点、适用场合等请看动画视频。（此处插入釜式反应器的动画）

它一般适用于有液相参加的反应，如液液均相、液液非均相、有时也用于气液相和液固相等反应。床式反应器的结构、特点、适用场合等请看固定床反应器动画视频和流化床反应器动画视频。（此处插入固定床反应器的动画）（此处插入流化床反应器的动画）它一般适用于气固相反应，有时也用于液固相反应过程。管式反应器的结构、特点、适用场合等请看管式反应器的动画视频。（此处插入管式反应器的动画）它一般适用于气气均相反应，有时也适用于液液反应过程。塔式反应器的结构、特点、适用场合等请看鼓泡塔反应器动画视频。（此处插入塔式反应器的动画）它一般适用于气液相反应过程。反应器的选择03下面根据不同反应器的结构和特点，举例说明反应设备的选择过程。

光明精细化工厂接到生产乙酸丁酯的订单,该厂拟采用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，年产量1000吨。反应在恒温条件下进行，温度为373K，进料比为乙酸:丁醇=1:5（mol），以少量硫酸作催化剂。请确定完成生产任务所需的反应器型式？

由题意知，该反应是液液反应过程，且在恒温条件下进行，需要有较好的传热效果，所以选择有搅拌器的釜式反应器来进行反应过程比较好。中山石化要新建10万吨/年苯乙烯生产装置，主反应为：C6H5-C2H5→C6H5CH=CH2+Ｈ2

（△H=124KJ/mol），此反应为吸热反应。工艺条件：温度为550～650℃;反应压力：为常压;蒸汽/乙苯质量比：8：1;催化剂：沸石催化剂；年生产时间为8300小时，乙苯总转化率达40%，选择性为96%，试确定反应器形式。

由题意知，催化剂为固体，反应原料在反应条件下为气体，这是一个吸热反应的气固相反应程，选择固定床反应器比较合适。目录concents01催化剂的本质特征P302催化剂的分类及工业应用P7催化剂的本质特征01催化剂既能提高反应速率，又能控制反应方向进行。目前90%以上的化工产品是借助催化剂生产出来的。催化剂的研究与开发成为现代化学工业的核心问题，什么是催化剂？

IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）于1981年提出的催化剂的定义：催化剂是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。催化剂基本特征？

1）催化剂只能加速热力学上可行的化学反应；

2）催化剂只能改变化学反应速度，而不改变化学平衡的位置；

3）催化剂对反应具有选择性，同一种原料采用不同的催化剂时，主要产品也不一样。催化剂为什么会加快反应速度？1）降低了反应活化能2）改变了反应历程反应活化能E非催334.6KJ/molE催70KJ/mol在500℃时，合成氨反应中，E非催=334.6KJ/mol，E催=70KJ/molE催/E非催=0.209r催/r非催=3×1013

催化剂分类及工业应用02根据聚集状态的分类

固体催化剂液体

气体

结合反应物料的相态，常见下列反应：气固反应如：Fe催化合成氨气液反应如：磷酸催化烯烃聚合反应液固反应如：金催化过氧化氢分解

气液固反应如：钯催化硝基苯加氢合成苯胺按催化剂工艺和工程特点来分:

多相固体催化剂

均相配合物催化剂

酶催化剂•酸碱催化：催化剂和反应物间有质子或电子对转移•氧化还原催化：催化剂和反应物间有单电子转移•配位催化：催化剂与反应物形成配位化合物•涉及到催化作用的化学本质，有助于新催化剂的开发和催化机理的研究按催化作用机理分类按催化剂组成及其使用功能分类：

金属：加氢、脱氢、加氢裂解、（氧化）半导体氧化物和硫化物：氧化、脱氢、脱硫绝缘体氧化物：脱水酸：聚合、异构化、裂化、烷基化（1）加氢、脱氢催化剂（2