化学反应工程第一章绪论

化学反应工程化学反应工程第一章绪论n反应工程学的历史及发展o反应工程的用途p相关概念q反应器的类型与操作方式r反应器设计的基本方程s工业反应器的设计方法本章内容20世纪30年代--丹克莱尔(Damhöhler)--梯尔(Thiele)和史尔多维奇(Зельдович)20世纪40年代末--霍根(Hougen)和华生(Waston)法兰克-卡明斯基(Франк-Каменеций)1反应工程学的历史及发展化学反应与传递现象的相互关系1957年--首次使用“化学反应工程”术语Amsterdam，ESCRE60年代--快速发展期石油化工的大发展计算机的发展与应用80年代--形成新的分支：生化反应工程聚合反应工程电化学反应工程1反应工程学的历史及发展InternationalSymposiaonChemicalReactionEngineering(ISCRE)AsiaPacificCRE2002ChinaHongKongISCRE17EFChE2000PolandCracowISCRE16ACS/AIChE1998USANewportISCRE15EFChE1996BelgiumBruggeISCRE14ACS/AIChE1994USABaltimoreISCRE13EFChE1992ItalyTorinoISCRE12ACS/AIChE/CSCE1990CanadaTorontoISCRE11EFChE1988SwitzerlandBaselISCRE10ACS/AIChE1986USAPhiladelphiaISCRE9EFChE1984GreatBritainEdinburghISCRE8ACS/AIChE1982USABostonISCRE7EFChE1980FranceNiceISCRE6ACS/AIChE1978USAHoustonISCRE5EFChE1976GermanyHeidelbergISCRE4ACS/AIChE1974USAEvanstonISCRE3EFChE1972NetherlandsAmsterdamISCRE2ACS/AIChE1970USAWashingtonISCRE1EFChE1968BelgiumBrusselsESCRE4EFChE1964NetherlandsAmsterdamESCRE3EFChE1960NetherlandsAmsterdamESCRE2EFChE1957NetherlandsAmsterdamESCRE1Co-SponsoringOrganizationsYearCountryPlaceName2反应工程的用途、作用*反应动力学反应模式速率方程活化能$反应器的设计与分析各因素（T,P,c）的变化规律最佳工况3化学反应的转化率和收率3.1反应进度ξRBARBAννν→+ξνννννν=−=−=−=−−−RRRBBBAAARBARRBBAAnnnnnnnnnnnn000000::)(:)(:)(即：ξνiiinn=−0普遍化：∑==−Mjjijiinn10ξν对多个反应：3.2转化率X该反应的起始量某一反应物的转化量=X0iinXξν−=注意：①按关键组分计②反应物的起始态3化学反应的转化率和收率3.3收率Y与选择性S关键组分的起始量反应产物的生成量RARYνν=关键组分的起始量关键组分量生成某一产物所消耗的或：=Y已转化的关键组分量关键组分量生成目的产物所消耗的＝SXSY⋅=3化学反应的转化率和收率进入SO2氧化器的气体组成（摩尔分数）为：SO2:3.07%;SO3:4.6%;O2:8.44%;N2:83.89%离开反应器的气体中SO2的含量为1.5%，试计算SO2的转化率。例13化学反应的转化率和收率丁二烯是制造合成橡胶的重要原料。制取丁二烯的工业方法之一是将正丁烯和空气及水蒸气的混合气体在磷钼铋催化剂上进行氧化脱氢。除生成丁二烯的主反应外，还有许多副反应，如生成酮、醛及有机酸的反应。反应在温度350℃、压力0.2026MPa下进行。得到反应前后的物料组成如下。根据表中的数据计算正丁烯的转化率、丁二烯的收率和反应的选择性。例20.10-醛、酮0.20-有机酸0.020.02正戊烷1.80-CO200.13异丁烯1.20-0.480.50异丁烷62.0757.44水蒸气4.450.06丁二烯26.1027.0氮气1.707.05正丁烯0.647.17氧气0.610.63正丁烷反应后%反应前%组分反应后%反应前%组分反应前后物料组成4反应器的类型5反应器的操作方式间歇操作(batchreactor,BR)连续操作(continuousstirredtankreactor,CSTR)连续操作(Freactor)质量衡算：（关键组分i的输入速率）＝（i的输出速率）＋（i的转化速率）＋（i的累积速率）热量衡算：（输入的热量）＝（输出的热量）＋（反应热）＋（累积的热量）6反应器设计的基本方程7工业反应器的放大实验室规模实验小型试验中间试验大型冷模试验工厂设计建立化学模型考察物理过程对反应的影响建立物理模型检验并修正模型考察催化剂性能考察设备腐蚀情况数学模型法的步骤