化學反應工程華東理工大學化工學院化學工程聯(lián)合國家重點實驗室許志美緒論化學反應

化學轉化獲得能量化學脫除引言核心：化學反應器—進行化學反應的場所

原料予處理

化學反應

產(chǎn)物后處理工業(yè)反應過程化工過程設計的洋蔥模型反應器分離與再循環(huán)系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡公用工程歷史沿革：1901年，英國的G.E.戴維斯出版了第一本化學工程專著“化學工程手冊”，首先提出了單元操作的概念，標志了化學工程一級學科誕生。1920年，美國麻省理工學院化學工程系脫離化學系成為一個獨立的系，由W.K.Lewis任系主任，這是世界上第一個化工系。1920年夏天，麻省理工學院的W.K.Lewis,W.H.McAdams完成了“化工原理”講稿，并于1923年正式出版，這本著作首次提出了因次分析、相似論等概念，標志著學科理論已達到一定的深度。1913年，哈伯－博施法高壓合成氨裝置成功建成。1920年，從煉廠氣中分離的丙烯合成出異丙醇。1923年，費－托合成成功?！?957年第一屆歐洲化學反應工程學術會議（阿姆斯特丹）化學反應工程二級學科誕生；化學工藝的發(fā)展，特別是石油化工的發(fā)展和生產(chǎn)的大型化，對反應過程的開發(fā)與反應裝置的可靠性提出了更高要求，孕育了反應工程的誕生。1961年O.Levenspiel出版第一本反應工程教材。1.化學反應工程研究對象與目的工業(yè)反應過程的優(yōu)化對象—工業(yè)反應過程、工業(yè)反應器目的—優(yōu)化優(yōu)化—在一定范圍內(nèi)（約束條件）選擇一組合適的變量，使系統(tǒng)對評價標準（優(yōu)化指標）達到最優(yōu)。設計型優(yōu)化類型操作型上下游約束技術約束約束條件予處理，后處理能力等安全、材料等決策變量操作方式—連續(xù)性、加料方式工藝條件—T、C、t、Sv、ug等結構變量—結構、型式、尺寸常用工業(yè)反應器類型均相氣相—管式反應器

液相—管式、釜式、塔式非均相

氣固相—固定床、流化床、移動床氣液相—攪拌釜式、塔式氣液固—涓流床、淤漿床技術指標選擇性—原料消耗，成本能耗—操作費用反應速率—反應器大小轉化率x、選擇性、收率經(jīng)濟指標優(yōu)化指標技術指標2.化學反應工程研究內(nèi)容與任務物理過程——工程因素宏觀動力學因素工業(yè)化學過程化學過程——化學因素動力學因素—溫度、濃度等操作條件對反應過程的影響—著重研究反應選擇性(本質上是研究速率)—化學因素(反應規(guī)律)工程因素流體流動質量傳遞對反應過程的影響熱量傳遞

化學因素反應類型——簡單、復雜反應濃度效應——反應級數(shù)溫度效應——反應活化能包括工程因素反應場所反應結果C、T物理因素化學因素化學反應工程的研究內(nèi)容：反應→動力學反應+流體流動→返混反應+傳質→效率反應+傳熱→熱穩(wěn)定性、靈敏度物理化學與化工原理的

“結合”化學反應工程的研究核心：工程因素→對反應的影響（x、）如何改善或利用？

影響多大？

有無影響？

反應與傳遞的相互作用

化學計量學化學熱力學化學動力學返混微觀混合內(nèi)外擴散傳熱…反應體系的特性(1)化學計量學簡單反應還是復雜反應；主反應和副反應間的關系；每一反應中各組分變化量之間的相互關系

(2)化學熱力學

反應過程中的能量轉化；反應體系的平衡性質反應工程研究方法

數(shù)學模型方法—立足于對過程的深刻理解 →分解簡化→定性定量描述；工作重點是充分剖析過程特征， 探索規(guī)律，建立模型，確定模型參數(shù)化學工程傳統(tǒng)方法：

相似方法與因次分析方法 缺陷：已經(jīng)證明不可能同時滿足物理相似和化學相似，經(jīng)驗歸納