(四川大学,化学反应工程)
化学反应工程四川大学化学工程系
徐卡秋
教授
(四川大学,化学反应工程)
第一章 绪化学反应 2H2 + O2 = 2H2O
论CH3 C H CH3 C H H C C H C CH3 CH3
化学反应与化学反应器
C(graphite) = C (diamond) 化学物种： 化学物种： 元素、原子数、结构、 元素、原子数、结构、空间构象
H
O H
C C C C
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化学反应与化学反应器化学反应是指化学物种变化的过程 化学反应器是指(人为提供的) 化学反应器是指(人为提供的)化学反应进行的空间
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化学反应与化学反应器工业反应器
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化学反应与化学反应器工业反应器
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化学反应与化学反应器工业反应器
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化学反应与化学反应器工业反应过程
传质、传热、 原料的预处理 传质、传热、动量传递 化工生产包括 化学反应——包括“三传一反” 化学反应 化学反应 包括“三传一反” 包括 产品分离
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化学反应工程研究内容反应器选择
(四川大学,化学反应工程)
化学反应工程研究内容反应器设计
几何问题，体积多大？多高多宽？ 几何问题，体积多大？多高多宽？ 流程问题，如何连接？如何进出？ 流程问题，如何连接？如何进出？ 能量问题，多少热量？多少动量？ 能量问题，多少热量？多少动量？ 材料问题，压力？温度？腐蚀性？热传导？ 材料问题，压力？温度？腐蚀性？热传导？
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化学反应工程研究内容化学动力学与反应器设计方程
反应速率= 反应速率 F(T, C, …) 反应器体积=反应要求的量 反应速率 反应器体积 反应要求的量/反应速率 反应要求的量
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化学反应工程研究内容反应器操作条件及操作方式选择
连续？间歇？ 连续？间歇？ 半连续？ 半连续？ 绝热？换热？ 绝热？换热？
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化学反应工程研究内容反应器设计与反应器选择 化学动力学与反应器设计方程 反应器操作条件及操作方式选择 反应器理想与非理想流动状况 反应器稳定性 典型反应器分析
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化学反应工程学的任务
①改进和强化现有的反应技术和设备，挖掘潜力 ②开发新的技术和设备。 ③指导和解决反应过程开发中的放大问题。 ④实现反应过程的最优化。 ⑤不断发展反应工程学的理论和方法。
目的：正确选型，合理设计，最佳控制，有效放大
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反应工程与其它学科的关系
工程控制 化工热力学 传递过程 计量化学 反应工程 催化剂 反应动力学 化学工艺 稳定性 流体力学 最优化技术
放大 设计
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与化学反应工程学相关的其它学科有： 与化学反应工程学相关的其它学科有 相关的其它学科有 化学热力学： ① 化学热力学 确定物系的各种物性常数，分析反应的可能性和可能达到的程度等，即研究 反应进行的方向，能否向指定的方向进行 。
反应动力学： ② 反应动力学 研究化学反应进行
的速度，快慢，反应速度与各项物理因素之间的定量关系。 ③ 催化剂： 催化剂： 催化剂的问题一般属于化学或工艺的范畴。但也牵涉到许多工程上的问题。 如粒内的传热、微孔中的扩散、催化剂扩大制备时各阶段操作条件对催化 剂活性结构的影响、催化剂的活化和再生等等。
化学工艺： ④ 化学工艺 主要是设备型式、操作方式和流程。 主要是设备型式、操作方式和流程。
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传递工程： ⑤ 传递工程： 装置中的动量传递、热量传递和质量传递 简称 三传” 问题 简称“ 问题。 装置中的动量传递、热量传递和质量传递(简称“三传”)问题。
实验室的化学反应——基本不考虑传递的影响 基本不考虑传递的影响 实验室的化学反应 工业规模的化学反应——传递过程成为主要矛盾。 传递过程成为主要矛盾。 工业规模的化学反应 传递过程成为主要矛盾
放(吸)热量 ∝ 反应器体积 ∝ L3 传热的矛盾 传热量 ∝ 反应器表面积 ∝ L2
实验室和间歇反应器：反应物 、 均匀一致 实验室和间歇反应器：反应物C、 τ均匀一致 传质的矛盾 连续反应釜： 连续反应釜：各粒子反应时间长短不一
