1、緒 論化學反應過程與設備概述化 學 反 應 器 的 分 類 化學反應過程與設備概述任何化學品的生產，都離不開三個階段：原料預處理、化學反應、產品精制。化學反應過程是化工生產過程的核心物理過程的原理和操作設備流體流動與傳熱和傳質與分離技術化學反應過程的原理和反應設備化學反應過程與設備，屬于化學反應工程的范疇 化學反應過程與設備的研究目的化學反應過程與設備的研究目的 研究目的：使化學工業生產中的反應過程最優化。 （1）設計最優化：由給定的生產任務，確定反應器的型式和適宜的尺寸及其相應的操作條件 （2）操作最優化：在反應器投產運行之后，還必須根據各種因素和條件的變化作相應的修正，以使它仍能處于最優的

2、條件下操作從實驗室開發到工業生產存在放大效應。 在工業反應器中實際進行的過程不但包括有化學反應，還伴隨有各種物理過程，如熱量的傳遞、物質的流動、混和和傳遞等，所有這些傳遞過程使得反應器內產生溫度分布和濃度分布，從而影響反應的最終結果。 化學反應過程與設備的研究內容 化學動力學特性的研究 ：在實驗室的小反應器內進行，完全排除傳遞過程的影響。 流動、傳遞過程對反應的影響 處理整個反應工程的問題需要具備三個方面的知識（三傳一反）： a.化學反應的規律（反應動力學）； b.傳遞過程的規律（質量、熱量和動量的傳遞）； c.上述兩者的結合。作用：（1）反應器的合理選型（2）反應器操作的優選條件（3）反應器

3、的工程放大 化學反應過程與設備的研究作用化學反應過程與設備的研究作用 以相似論和因次論為基礎的經驗法以相似論和因次論為基礎的經驗法 基本程序：確定影響因素； 用因次分析法確定準數； 實驗數據回歸，得出準數關聯式； 根據相似論，用準數關聯式進行放大。 化學反應過程與設備的基本研究方法 數學模型法 數學模型方法 用數學模型來分析和研究化學反應過程與設備的工程問題。數學模型就是用數學語言來表達過程各種變量之間的關系。 數學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 將化學反應器內進行的過程分解為化學反應過程和物理傳遞過程，然后分別研究化學反應規律和傳遞過程規律。 經過合理簡化，這些子過程

4、都能建立數學方程表述，化學反應過程的性質、行為和結果通過方程的聯立求解獲得。 合理地簡化來源于對過程有深刻的、本質的理解。要求：不失真； 能滿足應用的要求； 能適應當前實驗條件，以便進行模型鑒別和參數估值； 能適應現有計算機的能力。 數學模型方法的實質 將復雜的實際過程按等效性原則做出合理的簡化，使之易于數學描述。實驗是基礎，數學方法和計算技術是成功的關鍵。 按物料的聚集狀態分按物料的聚集狀態分 均相： 氣相：如石油烴管式裂解爐 液相：如乙酸丁酯的生產 非均相： g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如已內酰胺縮合 l-s相：如離子交換 g-l-s相：如焦油加氫精制實質是按宏觀

5、動力學特性分類實質是按宏觀動力學特性分類，相同聚集狀態反應有相同的動力學規律。均相反應，反應速率主要考慮溫度、濃度等因素，傳質不是主要矛盾；非均相反應過程，反應速率除考慮溫度、濃度等因素外還與相間傳質速率有關。 化學反應器的分類（a） 管式反應器；（b）釜式反應器；（c）板式塔；（d）填料塔；（e）鼓泡塔；（f）噴霧塔；（g）固定床反應器；（h）流化床反應器；（i）移動床反應器；（j）滴流床反應器 實質是按傳遞過程的特征分類實質是按傳遞過程的特征分類，相同結構反應器內物料具有相同流動、混和、傳質、傳熱等特征。 據反應器結構分 根據溫度條件和傳熱方式分類 根據溫度條件分：等溫、非等溫式反應器 根

6、據傳熱方式分 絕熱式：不與外界進行熱交換 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、外循環傳熱式 之分。 蒸發傳熱式：靠揮發性反應物、產物、溶劑的蒸發移除熱量。分批(或稱間歇)式操作 一次性加入反應物料，在一定條件下，經過一定的反應時間，達到所要求的轉化率時，取出全部物料的生產過程。屬非定態過程屬非定態過程，反應器內參數隨時間而變。適用：小批量、多品種的生產過程。半分批(或稱半連續)式操作 原料與產物只要其中的一種為連續輸入或輸出而其余則為分批加入或卸出的操作。屬于非定態過程屬于非定態過程，反應器內參數隨時間而變，也隨反應器內位置而變。連續式操作 連續加入反應物料和取出產物的生產過程。屬定態過程定態過程，反應器內參數不隨時間而改變，適于大規模生產。11 按操作方式分1、化學反應過程與設備的研究目的？2、化學反應過程與設備的研究方法有兩種？