緒論化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備概述化學(xué)反應(yīng)器的分類.ppt

緒 論 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備概述 化學(xué)反應(yīng)器的分類,化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備概述,任何化學(xué)品的生產(chǎn)，都離不開三個(gè)階段：原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品精制。 化學(xué)反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)過程的核心 物理過程的原理和操作設(shè)備流體流動(dòng)與傳熱和傳質(zhì)與分離技術(shù) 化學(xué)反應(yīng)過程的原理和反應(yīng)設(shè)備化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備，屬于化學(xué)反應(yīng)工程的范疇,化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究目的,研究目的：使化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)過程最優(yōu)化。 （1）設(shè)計(jì)最優(yōu)化：由給定的生產(chǎn)任務(wù)，確定反應(yīng)器的型式和適宜的尺寸及其相應(yīng)的操作條件 （2）操作最優(yōu)化：在反應(yīng)器投產(chǎn)運(yùn)行之后，還必須根據(jù)各種因素和條件的變化作相應(yīng)的修正，以使它仍能處于最優(yōu)的條件下操作,從實(shí)驗(yàn)室開發(fā)到工業(yè)生產(chǎn)存在放大效應(yīng)。 在工業(yè)反應(yīng)器中實(shí)際進(jìn)行的過程不但包括有化學(xué)反應(yīng)，還伴隨有各種物理過程，如熱量的傳遞、物質(zhì)的流動(dòng)、混和和傳遞等，所有這些傳遞過程使得反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生溫度分布和濃度分布，從而影響反應(yīng)的最終結(jié)果。,化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究內(nèi)容,化學(xué)動(dòng)力學(xué)特性的研究 ：在實(shí)驗(yàn)室的小反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，完全排除傳遞過程的影響。,流動(dòng)、傳遞過程對(duì)反應(yīng)的影響,處理整個(gè)反應(yīng)工程的問題需要具備三個(gè)方面的知識(shí)（三傳一反）： a.化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律（反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）； b.傳遞過程的規(guī)律（質(zhì)量、熱量和動(dòng)量的傳遞）； c.上述兩者的結(jié)合。,作用： （1）反應(yīng)器的合理選型 （2）反應(yīng)器操作的優(yōu)選條件 （3）反應(yīng)器的工程放大,化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究作用,以相似論和因次論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)法 基本程序：確定影響因素； 用因次分析法確定準(zhǔn)數(shù)； 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸，得出準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式； 根據(jù)相似論，用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行放大。,化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的基本研究方法,數(shù)學(xué)模型法 數(shù)學(xué)模型方法 用數(shù)學(xué)模型來分析和研究化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的工程問題。數(shù)學(xué)模型就是用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)過程各種變量之間的關(guān)系。 數(shù)學(xué)模型方法的一般過程: 基本特征是過程的分解和過程的簡化 將化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的過程分解為化學(xué)反應(yīng)過程和物理傳遞過程，然后分別研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和傳遞過程規(guī)律。 經(jīng)過合理簡化，這些子過程都能建立數(shù)學(xué)方程表述，化學(xué)反應(yīng)過程的性質(zhì)、行為和結(jié)果通過方程的聯(lián)立求解獲得。,合理地簡化來源于對(duì)過程有深刻的、本質(zhì)的理解。 要求：不失真； 能滿足應(yīng)用的要求； 能適應(yīng)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件，以便進(jìn)行模型鑒別和參數(shù)估值； 能適應(yīng)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的能力。 數(shù)學(xué)模型方法的實(shí)質(zhì) 將復(fù)雜的實(shí)際過程按等效性原則做出合理的簡化，使之易于數(shù)學(xué)描述。實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)方法和計(jì)算技術(shù)是成功的關(guān)鍵。,按物料的聚集狀態(tài)分 均相： 氣相：如石油烴管式裂解爐 液相：如乙酸丁酯的生產(chǎn) 非均相： g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如已內(nèi)酰胺縮合 l-s相：如離子交換 g-l-s相：如焦油加氫精制 實(shí)質(zhì)是按宏觀動(dòng)力學(xué)特性分類，相同聚集狀態(tài)反應(yīng)有相同的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 均相反應(yīng)，反應(yīng)速率主要考慮溫度、濃度等因素，傳質(zhì)不是主要矛盾； 非均相反應(yīng)過程，反應(yīng)速率除考慮溫度、濃度等因素外還與相間傳質(zhì)速率有關(guān)。,化學(xué)反應(yīng)器的分類,（a） 管式反應(yīng)器； （b）釜式反應(yīng)器； （c）板式塔； （d）填料塔； （e）鼓泡塔； （f）噴霧塔； （g）固定床反應(yīng)器；（h）流化床反應(yīng)器；（i）移動(dòng)床反應(yīng)器； （j）滴流床反應(yīng)器 實(shí)質(zhì)是按傳遞過程的特征分類，相同結(jié)構(gòu)反應(yīng)器內(nèi)物料具有相同流動(dòng)、混和、傳質(zhì)、傳熱等特征。,據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)分,根據(jù)溫度條件和傳熱方式分類,根據(jù)溫度條件分：等溫、非等溫式反應(yīng)器 根據(jù)傳熱方式分 絕熱式：不與外界進(jìn)行熱交換 外熱式：由熱載體供給或移走熱量， 又有間壁傳熱式、直接傳熱式、外循環(huán)傳熱式 之分。 蒸發(fā)傳熱式：靠揮發(fā)性反應(yīng)物、產(chǎn)物、溶劑的蒸發(fā)移除熱量。,分批(或稱間歇)式操作 一次性加入反應(yīng)物料，在一定條件下，經(jīng)過一定的反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)化率時(shí)，取出全部物料的生產(chǎn)過程。屬非定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)隨時(shí)間而變。適用：小批量、多品種的生產(chǎn)過程。 半分批(或稱半連續(xù))式操作 原料與產(chǎn)物只要其中的一種為連續(xù)輸入或輸出而其余則為分批加入或卸出的操作。屬于非定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)隨時(shí)間而變，也隨反應(yīng)器內(nèi)位置而變。 連續(xù)式操作 連續(xù)加入反應(yīng)物料和取出產(chǎn)物的生產(chǎn)過程。屬定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)不隨時(shí)間而改變，適于大規(guī)模生產(chǎn)。11,按操作方式分,1、化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究目的？ 2、化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究方法有兩種？ 3、按物料的聚