1、1化学反应工程绪论绪论 化学反应工程：化学反应工程：是化学工程的一个分支，以工业反应过程为是化学工程的一个分支，以工业反应过程为主要研究对象，以反应技术的开发、反应过程的主要研究对象，以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。科。它是在化工热力学、反应动力学、传递过程它是在化工热力学、反应动力学、传递过程理论以及化工单元操作的基础上发展起来的。其理论以及化工单元操作的基础上发展起来的。其应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶金及轻工等许多工业部门。金及轻工等许多工业部门。2
2、化学反应工程学主要包括以下几个方面化学反应工程学主要包括以下几个方面的内容的内容 (1)化学反应动力学特性研究 (2)流动、传递过程对反应的影响 (3)反应器设计计算、过程分析及最佳化3 化学反应和反应器的分类方法很多，常按四种常见方法进行分类。按反应系统涉及的相态分类按反应系统涉及的相态分类，均相反应，包括气相均相反应和液相均相反应。非均相反应，包括气固相，气液相，气液固相反应等。4按操作方式分类按操作方式分类，间歇操作间歇操作 是指一批物料投入反应器后，经过一定时间的反应再取出的操作方法。连续操作连续操作 指反应物料连续地通过反应器的操作方式。半连续操作半连续操作 指反应器中的物料，有一些
3、是分批地加入或取出，而另一些则是连续流动通过反应器。5按反应器型式来分类，按反应器型式来分类，分为管式反应器，一般长径比大于30槽式反应器，一般高径比为1-3塔式反应器，一般高径比在3-30之间6按传热条件分类按传热条件分类，分为等温反应器，整个反应器维持恒温，这对传热要求很高。绝热反应器，反应器与外界没有热量交换，全部反应热效应使物料升温或降温。非等温、非绝热反应器，与外界有热量交换，但不等温。78循环流化床反应器循环流化床反应器9费托合成单反应器固定床小试装置费托合成单反应器固定床小试装置10多管式高压换热器多管式高压换热器11甲醇蒸馏塔甲醇蒸馏塔12釜式反应器发酵提取设备釜式反应器发酵提
4、取设备 化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。数学模型法：数学模型法：对复杂的难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。13建立简化物理模型建立简化物理模型 对复杂客观实体，在深入了解基础上，进行合理简化，设想一个物理过程(模型)代替实际过程。简化必须合理，即简化模型必须反映客观实体，便于数学描述和适用。14建立数学模型建立数学模型 依照物理模型和相关的已知原理，写出描述物理模型的数学方程及其初始和边界条件。15用模型方程的解讨论客体的特性规律用模型方程的解讨论客体的特性规律 具体到利用数学模型解决化学反应工程问题基本步骤为：小试研究化学反应规律；大型冷模实验研究传递过程规律；利用计算机或其它手段综合反应规律和传递规律，预测大型反应器性能，寻找优化条件；热模实验检验数学模型的等效性。16例：所表示的是一个椭球面，球面上的每一个点都可通过不同的XYZ值表示ZYX1222222cZbYaX例：（续）如果有一力压向此球，球会发生变形。知道了力的大小，方向，球材质的弹性模量等值，就可以通过计算得到变形后球的形状而不必用真球实验。模型越复杂，能描述的现象就越多。ZYXF
