华南理工大学 化学反应工程讲义-第一章.ppt

化 学 反 应 工 程;上课及作业要求;本课程的考核方式;第一章 绪 论;1.1 化学工程学科的历史; ;第一章 绪论;1.2 化学反应工程学的任务和范畴;第一章 绪论;;化学反应过程的分类;结构型式;（ （ a）管式反应器；（b）釜式反应器；（c）板式塔；（d）填料塔；（e）鼓泡塔；（f）喷雾塔；（g）固定床；（h）流化床；（i）移动床；（j）滴流床 G—气体；L—液体；S—固体;流(气、液)固反应器;搅拌釜式反应器;绝热式固定床反应器;流化床反应器;滴流床反应器;鼓泡塔反应器; 1） 间歇操作 ? 特点： 反应物料一次加入反应器，经过一定反应 时间后一次取出反应产物。 ? 特征：非定态过程，在反应期间，反应物和产物的浓度均随时间而变化。 ? 适用范围： 生产小批量、多品种的产品。 ; 2） 连续操作 ? 特点：反应物不断地加入到反应器内，反应不断进行，反应产物不断取出。 ? 特征： 定态操作，达到定态时，反应器内任一位置的物系参数（浓度、温度等）均不随时间变化。 ? 优缺点：;3）半间歇（半连续）操作 ? 特点：原料与产物中的一种为连续输入或输出而其余的分批加入或卸出。 ? 特征： 非定态，反应器内反应物系的组成既随时间而改变，也随反应器内的位置而改变。;第一章 绪论;第一章 绪论;反应过程的开发方法; 小型热模与大型冷模相结合 反应因素与传递因素相结合 数学模型与试验数据相结合 过程简化与过程优化相结合 ;化学反应工程;反应过程开发中应重视的若干问题;（一）化学热力学－－各类化学反应的平衡问题;举例：CO＋2H2 ? CH3OH CO2＋3H2 ? CH3OH＋H2O;举例：CH4＋H2O ? CO+3H2 CH4＋2H2O ? CO2＋4H2;（二） 化学动力学－－催化剂开发、动力学研究;动力学研究：反应速率的温度效应－－活化能E 反应速率的浓度效应－－反应级数n 在等温反应器中研究本征动力学 在内循环无梯度反应器中研究宏观动力学;（三） 反应器选型－－PFR？CSTR？;（四） 传热与反应之间的关系;（五） 传质与反应之间的关系;（六） 流体流动与反应??间的关系;（七） 复合反应体系的选择性与收率;（八）反应器的数学模型;（九）操作条件优化;组分浓度－－由原料路线决定 举例：合成甲醇 煤或天然气为原料 甲烷蒸汽转化 水碳比 空速－－追求产量还是追求长运转周期 举例：合成甲醇 冷管型塔20000h-1，管壳型塔8000h-1;CSTR与PFR的操作稳定性。 操作灵敏性与反应操作参数的控制 举例： 合成甲醇 管壳型甲醇合成塔的最大移热温差，最小冷却 介质温度与最大管径限制。 控制灵敏点温度与床层热点温度及热点位置。 操作负荷适应性 ;反应工程的结构