化学反应工程 第六章-王富民
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第6章工业化学反应过程及反应器6.1 概述1.工业化学反应过程的特征在化工生产中,大部分都包含化学反应,而化学反应有关的工序的设计问题,都是属于化学反应工程学的问题。
化学反应工程的概念是在1957年第一次欧洲化学反应工程会议上首先提出的。
六十多年来,化学反应工程得到了迅速的发展,逐步形成了一门独立的学科,成为化学工程的一个分支。
化学反应工程学,它是以工业反应器为主要对象,研究工业规模的化学反应过程和设备的共性规律的一门学科。
大家知道,化工产品的生产都涉及到化学反应工程,然而化学反应过程,特别是在工业规模下进行的化学反应过程,其影响因素是错综复杂的,它不仅受化学热力学和化学动力学的制约,还与化学反应器的类型、结构和尺寸有很大的关系。
实践证明,同一化学反应在实验室或小规模进行时可以达到相对比较高的转化率或产率,但放大到工业反应器中进行时,维持相同反应条件,所得转化率却往往低于实验室结果,其原因有以下几方面:①大规模生产条件下,反应物系的混合不可能像实验室那么均匀。
②生产规模下,反应条件不能像实验室中那么容易控制,体系内温度和浓度并非均匀。
③生产条件下,反应体系多维持在连续流动状态,反应器的构型以及器内流动状况、流动条件对反应过程有极大的影响。
工业反应器内存在一个停留时间分布。
工业反应器中实际进行的过程不但包括化学反应,还伴随有各种物理过程,如热量的传递、物质的流动、混合和传递等,这些传递过程显著地影响着反应的最终结果,这就是工业规模下的反应过程。
2.化学反应工程学的任务和研究方法化学反应工程学研究生产规模下的化学反应过程和设备内的传递规律,它应用化学热力学和动力学知识,结合流体流动、传热、传质等传递现象,进行工业反应过程的分析、反应器的选择和设计及反应技术的开发,并研究最佳的反应操作条件,以实现反应过程的优化操作和控制。
①改进和强化现有的反应技术和设备,挖掘潜力②开发新的技术和设备。
③指导和解决反应过程开发中的放大问题。