化学反应工程绪论课件.ppt

1,化学反应工程,1化学反应工程,绪论,化学反应工程： 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、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。 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。,2,绪论 化学反应工程：2,化学反应工程学主要包括以下几个方面的内容 (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,化学反应工程学主要包括以下几个方面的内容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， 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,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,按操作方式分类，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 指反应物料连续地通过反应器的操作方式。半连续操作 指反应器中的物料，有一些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,按操作方式分类，5,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,按反应器型式来分类，分为6,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。,7,按传热条件分类，分为7,8,循环流化床反应器,8循环流化床反应器,9,费托合成单反应器固定床小试装置,9费托合成单反应器固定床小试装置,10,多管式高压换热器,10多管式高压换热器,11,甲醇蒸馏塔,11甲醇蒸馏塔,12,釜式反应器发酵提取设备,12釜式反应器发酵提取设备,化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 数学模型法： 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,化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。13,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,建立简化物理模型14,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,建立数学模型15,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,用模型方程的解讨论客体的特性规律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,例：ZYX,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。,Z,Y,X,F,例：（续）如果有一力压向此球，球会发生变形。知道了力的大小，,