化學反應工程華東理工大學化工學院化學工程聯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

產物后處理工業反應過程化工過程設計的洋蔥模型反應器分離與再循環系統換熱網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。……1957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；化學工藝的發展，特別是石油化工的發展和生產的大型化，對反應過程的開發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反應過程的優化對象—工業反應過程、工業反應器目的—優化優化—在一定范圍內（約束條件）選擇一組合適的變量，使系統對評價標準（優化指標）達到最優。設計型優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、收率經濟指標優化指標技術指標2.化學反應工程研究內容與任務物理過程——工程因素宏觀動力學因素工業化學過程化學過程——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， 探索規律，建立模型，確定模型參數化學工程傳統方法：

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