反应工程与技术Chemicalreactionengin

反应过程与技术教学课件下载ppt反应工程与技术Chemicalreactionengineering绪论Introduction石油化工生产装置知识目标与能力目标●了解化学反应工程的发展、过程开发与反应技术、反应工程和放大方法掌握反应器的分类、理想流动反应器的特点●能解释理想反应器的流动特点能写出各种反应器的类型能应用反应器的放大方法化学反应工程的发展Evolutionofchemicalreactionengineering发展的关键是什么？发展过程（反应过程涉及范围广，怎样统一？）发展趋势：主要体现在反应工程与工艺的密切结合以及非传统反应系统的极端操作条件二、反应过程与技术的研究方法（一）化学反应工程与其他学科的关系化学热力学、反应动力学、催化剂、传递工程、工程控制、化工工艺（二）反应技术的开发过程1.反应技术（1）反应器型式的选择；（2）反应条件的确定和保证这些条件的技术措施；（3）反应器工艺尺寸及结构的确定；（4）反应装置的最优化。2.反应技术开发步骤实验室的试验研究；预设计及评价；中间厂试验；工业装置的设计及评价；工业化生产与大型化3.反应过程的放大方法经验法相似模拟法部分解析法数学模拟放大法（三）放大程度和开发周期反应器的分类按反应类型分按反应器型式分按操作方式分按反应温度的变化分按反应体积的变化分釜式反应器管式反应器气液相反应器固定床反应器流化床反应器反应器设计的内容①反应器选型工业反应器类型很多，在不同类型的反应器中，能量与物质的传递特性有很大差异。因此需要根据给定反应体系的动力学特性，选择具有适宜传递特性的反应设备。②反应器结构设计及结构参数的确定按照生产任务和选定的反应器型式确定反应器的总体布置及单个反应器的内部结构。如确定反应器的个数、组合方式、反应器体积、高径比、搅拌方式及强度、换热方式及换热面积等等。③反应器工艺参数的确定正确选择操作条件，使反应系统处于最佳操作状态并达到最大经济效益。反应器设计的模型方法①经验法通过实验逐级放大的经验方法。②数学模型法建立反映该过程特性的物理模型；对物理模型进行数学描述，并建立数学模型；对数学模型求解，分析并选择最佳设计方案。反应器设计的方程式（1）物料衡算方程（浓度或转化率随时间或位置变化的定量关系）（2）热量衡算方程（温度随时间或位置变化的定量关系）（3）动力学方程（反应速率与温度、浓度间的定量关系）物料衡算方程依据质量守恒定律，列出任一个组分物料衡算式。微元时间、微元体积内，某组分：［进入反应器速率］－［排出反应器速率］－［反应消耗速率］＝［反应器内积累速率］热量衡算方程依据能量守恒定律，列出任一个组分物料衡算式。微元时间、微元体积内：组分Ａ［进入反应器热量速率］—［排出反应器热量速率］—［化学反应吸收热量速率］—［向环境散失热量速率］＝［反应器内热量积累速率］动力学方程定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为化学动力学方程。影响反应速率的因素有反应温度、组成、压力、溶剂的性质、催化剂的性质等。（三）理想流动与非理想流动1.理想流动模型（1）平推流模型（2）全混流模型2.非理想流动想一想：为什么说理想流动是流体流动的两种极端情况？平推流模型亦称活塞流或理想置(Plug-flowreactorPFR或Plug-flowmodel)定义：它假设进入反应器物料齐头并进，向前运动，无返混。特点：沿流动方向上，温度、浓度、反应速率等参数随位置而变；与流动方向垂直某一截面上，温度、浓度、反应速率等参数不随时间而变。所有物料粒子在反应器中的停留时间都相同，属稳定流动过程。全混流模型亦称理想混合（Completemixingflowmodel或CompleteseriestankreactorCSTR）定义：假定进入反应器物料瞬间混合均匀。特点：反应器内温度、浓度、反应速率等参数处处均匀一致，且等于物料出口处的温度、浓度。注意：在间歇反应器中物料粒子的停留时间相同；在连续反应器中物料粒子的停留时间可能不同，即存在反混（又称逆向混合）。非理想流动不能完全满足理想流动模型时，即为非理想流动过程（实际反应器）