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化学反应工程(中文)


化学反应工程

每一个工业化学工艺是用来设计经济生产想要的产品(从各种起始原料通过一系列加工步骤)。如图1、1所示的一个典型情况。原料经历大量的物理处理步骤把他们加工成为一种能被化学处理的形式。然后通过反应器。反应产物必须经过进一步的物理处理――分离、提纯等。――为了得到最终想要的产品。 对于物理处理步骤的装备设计在单元操作中研究。在这本书我们将考查工艺的化学处理步骤。经济上它可能无关紧要的可能是简单的混合罐,然而,经常化学反应步骤是工艺的核心,它可以造成或破坏经济工艺。

反应器的设计不是线路问题,对于一个工艺可能有许多可替换的反应器设计。寻求最佳并不是正好是反应器最小化的价值。一个设计可能有低的反应器价格,但离开单元的物质可能是它们处理要求一个更高价格比可替换设计。这样,要考虑整个工艺的经济。

反应器设计使用的信息、知识、经验来自于各个领域――热力学、化学动力学、流体力学、热交换、物质传递和经济。化学反应工程是综合这些因素设计合适的化学反应器。

要知道反应器能做什么我们需要知道动力学,接触方式和操作方程。这本书处理找到对输入与输出关系各种动力学和各种接触方式的表达式,或

输出=(输入、动力学、接触)

这称为操作方程。为什么重要?因为用这个表达式我们能比较不同设计和不同条件(状况),找出哪一个最好,然后按比例增大单元。

反应分类

这里有许多化学分类方法。在化学反应工程里可能最有用方案是根据涉及到的相的数量和种类分类,最大分类是非均相系统和均相系统。如果反应一直只有一种相态则是均相反应。如果要求至少存在两种相态去进行在那个速率的反应是非均相反应。反应是以单相、两相或多相发生反应,在界面,或是否反应物和产物是分布于各相之中或所有的以单相结合。所有这些计算是对于反应进行必须至少两相。

有时这种分类不能清楚划分关于生物反应的分类,酶作用物反应。这里酶作为催化剂在生产蛋白质和其它产品。由于酶本身是高度复杂的大分子量胶体蛋白


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