化学反应工程第五版-绪论课件.ppt
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- 化学反应 工程 第五 绪论 课件
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1、化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22主要授课内容主要授课内容绪论绪论应用化学动力学及反应器设计基础应用化学动力学及反应器设计基础气气- -固相催化反应本征及宏观动力学固相催化反应本征及宏观动力学釜式及均相管式反应器釜式及均相管式反应器反应器中的混合及对反应的影响反应器中的混合及对反应的影响 固定床气固定床气- -固相催化反应工程固相催化反应工程 气气- -液反应工程液反应工程流流- -固相非催化反应固相非催化反应流化床反应工程流化床反应工程气气- -液液- -固三相反应工程固三相反应工程 化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22绪绪 论论物质转化过程中的化学加工物质转化
2、过程中的化学加工化学反应工程的发展化学反应工程的发展化学反应工程与多尺度及多学科的联系化学反应工程与多尺度及多学科的联系数学模拟方法数学模拟方法工程放大与优化工程放大与优化化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22一、物质转化过程工业中的化学加工一、物质转化过程工业中的化学加工o过程工业过程工业F从事物质的化学转化,生成新的物质产品从事物质的化学转化,生成新的物质产品F各个生产环节具有一定的不可分性,形成生产各个生产环节具有一定的不可分性,形成生产流程,并多数连续生产。流程,并多数连续生产。工业行业分两大类:过程工业,装备与产品制造工业。工业行业分两大类:过程工业,装备与产品制造工业。
3、化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22 o 过程工业中进行过程工业中进行物理物理转化的过程,如流体输送、转化的过程,如流体输送、蒸发、结晶等过程蒸发、结晶等过程单元操作(化工原理)单元操作(化工原理)o 过程工业中进行过程工业中进行化学化学转化的过程转化的过程生产中的生产中的核心过程核心过程综合化学反应与动量、质量、热综合化学反应与动量、质量、热量传递交互作用的宏观过程量传递交互作用的宏观过程“三传一三传一反反”本书的理论基础本书的理论基础化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22o 反应工程始于氨气和尿素的大规模合成技术反应工程始于氨气和尿素的大规模合成技术的发明,其发展
4、是以几大重要的物质转化过的发明,其发展是以几大重要的物质转化过程为里程碑,满足了农业、能源供给、石油、程为里程碑,满足了农业、能源供给、石油、石油化工、化学工业等重大需求。石油化工、化学工业等重大需求。o 第一届国际反应工程会议于年在荷第一届国际反应工程会议于年在荷兰召开,这也预示着反应工程作为一门独立兰召开,这也预示着反应工程作为一门独立的学科日益受到工业界和学术界的重视,且的学科日益受到工业界和学术界的重视,且逐渐形成了学科体系。逐渐形成了学科体系。二、化学反应工程的发展二、化学反应工程的发展化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22化学反应工程与工业发展化学反应工程与工业发展化学
5、反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22国际化学反应工程会议国际化学反应工程会议化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22化学工程学的范式化学工程学的范式o 把相关物理操作总结归纳提出的单元把相关物理操作总结归纳提出的单元操作概念,被公认为化学工程学科的第一阶段操作概念,被公认为化学工程学科的第一阶段范式。范式。o 年,在荷兰召开的第一届化学反应工年,在荷兰召开的第一届化学反应工程学术会议对该学科的范畴、研究方法论及与程学术会议对该学科的范畴、研究方法论及与相邻学科的领域界定做出了明确的说明,使化相邻学科的领域界定做出了明确的说明,使化学反应实现了由学反应实现了由 “技艺技艺”向
6、向 “科学科学”的跃升,的跃升,至此完成了向第二阶段至此完成了向第二阶段 “三传一反三传一反”范式的转范式的转变。变。化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22化学工程学的范式化学工程学的范式o 世纪后期,反应工程学与工艺学不断融合,由世纪后期,反应工程学与工艺学不断融合,由此出现了把此出现了把 “过程工程过程工程”与与 “产品工程产品工程”相结合,相结合,这是对化学工程学科第三阶段范式的一种解读。同这是对化学工程学科第三阶段范式的一种解读。同期诞生的多尺度研究概念则是对第三阶段范式的另期诞生的多尺度研究概念则是对第三阶段范式的另一种解读。一种解读。o 进入世纪,更为本质的进入世纪,更
7、为本质的 “物质物质”、“能量能量”和和 “信息信息”的三元相互作用在化工学科中得到了的三元相互作用在化工学科中得到了充分的展示,以充分的展示,以 “物质的传递与转化物质的传递与转化”、“能量能量的传递与转化的传递与转化”和和 “信息的传递与转化信息的传递与转化”所组成所组成的的 “三传三转三传三转”成为化学工程学科第四阶段范式成为化学工程学科第四阶段范式的新解读模式。的新解读模式。化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22化学反应工程的新领域化学反应工程的新领域o 极端条件下的反应工程极端条件下的反应工程微尺度反应器,等离子体反应器。微尺度反应器,等离子体反应器。化学反应工程化学反应
8、工程课件课件2022-6-22化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22化学反应工程的新领域化学反应工程的新领域o 指向生物、材料、可再生能源等新领域的反指向生物、材料、可再生能源等新领域的反应工程应工程o 计算反应工程计算反应工程o 从传统反应工程到分子反应工程从传统反应工程到分子反应工程化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22三、化学反应工程与多尺度及多学科的联系三、化学反应工程与多尺度及多学科的联系o 物质转化过程中的多尺度(multi-scale)效应 时间及空间尺度时间及空间尺度 以固定床气以固定床气- -固相催化反应器为例固相催化反应器为例 纳尺度纳尺度分子化学键
9、振动(纳秒及纳米尺度)分子化学键振动(纳秒及纳米尺度) 反应物与催化剂载体上活性组分间的分子反应反应物与催化剂载体上活性组分间的分子反应 微尺度微尺度两相间物质传递和流体流动中的泡、滴、粒旋涡两相间物质传递和流体流动中的泡、滴、粒旋涡 运动运动 反应组分在催化剂孔道内的扩散反应组分在催化剂孔道内的扩散 化学反应工程化学反应工程课件课件2022-6-22 介尺度介尺度反应、换热、输送和分离等装置反应、换热、输送和分离等装置 催化反应器催化反应器宏尺度宏尺度生产单元和工厂生产单元和工厂 原料气制备、压缩、循环产品分离的生产单元和整个工厂原料气制备、压缩、循环产品分离的生产单元和整个工厂 宇尺度宇尺
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