化学反应工程-绪论[精]课件.ppt
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- 化学反应 工程 绪论 课件
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1、化学反应工程与工艺基础化学反应工程与工艺基础主要参考书:1、精细化工反应工程基础讲义2、王军反应工程大连理工大学出版社,20043、朱炳辰化学反应工程,化学工业出版社,2001年4、Octave Levenspiel Chemical Reaction Engineering 2002,化学工业出版社(第一版)要求n作业:按时完成,占15%n纪律:出席、课堂,占5%精细化工的特点精细化工的特点 n精细化工是以高新技术为基础,以市场为导向,以产品具有特定功能、附加值高、小批量、多品种、系列化为特点的化学工业 n化学工业是高技术密集工业,精细化工又是化学工业中的高技术密集工业。n日本曾做过这方面的
2、分析,以机械制造工业的技术密集指数为100,则化学工业为248,精细化工中的医药和涂料的指数分别为340和279 n精细化工技术密集的原因在于技术开发的成功率较低,时间长,费用高。精细化工的特点精细化工的特点n精细化学品的多样化、小批量反映在生产上即为经常更新品种n精细化学品的制备多为液相反应过程,主要采用间歇的生产方式。n为适应精细化工生产的特点,企业必须具有依据市场需求调节生产能力和品种的灵活性。q发达国家在20世纪50年代末开始摒弃单一产品、单一流程、装置单一功能的落后的生产方式,广泛采用多品种的综合生产流程和多用途、多功能的生产装置,取得了很好的经济效益。q20世纪80年代从单一产品、
3、单一流程、单元操作的生产装置向“柔性”系统发展。物理处理过程物理处理过程化学反应过程原料产品循环物流 典型的化工过程单元操作单元操作过程之核心1.1 化学反应工程学的范畴与任务化学反应工程学的范畴与任务 1、化学反应工程发展概述、化学反应工程发展概述最初主要依靠经验(Experiences),形成技艺(Techniques);然后去解决化学反应工程放大(Scale up)问题;化学工程学科的发展促进反应工程学科发展;先有单元操作(Unit operations),后有反应工程学科分支;系统工程学科的发展要求反应技术及反应器设计方面能适应系统实现最优化目标;非线性的复杂因素关联导致出现反应工程的
4、分支2、化学反应工程的范畴与任务、化学反应工程的范畴与任务化学反应工程:化学反应工程:研究化学反应工程问题的学科。化学反应工程研究对象化学反应工程研究对象:化学反应及反应器的工程问题,将化学反应特性(characteristics of chemical reaction)与反应器装置特性两者结合起来形成的学科体系。化学反应工程研究内容包括范围:化学反应工程研究内容包括范围:化学工艺:化学工艺:化学热力学(thermodynamics)、化学反应动力学(chemical kinetics),催化剂(catalysts)制备工艺及反应条件;确定反应工艺路线、流程与设备。传递工程:传递工程:反应器
5、中流体流动(fluid mechanics)、混合(mix)、传热(heat transfer)、传质(mass transfer);系统工程:系统工程:反应过程的动态特性与反应系统的控制及相关的最优化问题;化学反应工程与相关学科的联系:化学反应工程与相关学科的联系:化学热力学:化学热力学:确定物系的各种物性常数,反应的可行性及可能达到的程度。反应动力学:反应动力学:反应器的选型、设计及操作方式选择都依赖于对反应动力学特性(characteristics of reaction kinetics)的认识。例如:裂解制乙烯;乙烯氧化制环氧乙烷;合成氨催化剂的开发等。传递工程:传递工程:流动与混合
6、直接影响温度与浓度分布,最终影响离开装置物料的组成。装置中的“三传”是极其复杂的,规模放大时的“三传”也随之发生变化,即出现“放大效应放大效应”,因此要解决好装置的放大效应,就必须对反应器内流体的三传(传热、传质、动量传递)有一个十分清晰的认识。系统工程:系统工程:对反应装置是最优化的条件不一定就是整个系统的最优化,这时反应装置也就只能服从系统最优化目标,为此必须了解反应过程的动态特征及相关的最优化问题。化学反应工程学的任务:化学反应工程学的任务:研究工业化学反应器的基本原理和对反应器中所进行反应过程进行分析。结合具体的反应装置,运用物理学、化学及工程学和经济学的基本原理与定律,综合研究反应器
7、中的反应过程与传递过程,从而能够正确选定反应器的的最合适的型式和最经济的化学工艺路线及操作条件。对反应器进行最佳设计和最佳控制,为过程开发和反应器的放大提供依据。概括的说,化学反应工程学就是使化学反应实现工业化的一门技术科学。1.2 化学反应工程学的基本方法化学反应工程学的基本方法化学反应工程研究方法:化学反应工程研究方法:模型方法(模型方法(Modelling Method)。模型方法:模型方法:是用数学模型来分析和研究化学反应工程问题。是用数学模型来分析和研究化学反应工程问题。数学模型(数学模型(Mathematical Model):用数学语言来表达过程中各种变量用数学语言来表达过程中各
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