1、化学反应工程的基本原理Basic principles of chemical reaction engineering Dr.潘传艺 http:/ 阐明化学反应工程课程地位，激发学生学习兴趣。l The course position of chemical reaction engineering was elaborated in order to clarify the status of chemical engineering, and stimulate students interest in learning内容l 4 .1概 述l 4 2化学反应体系的量l 4 .3均 相
2、反 应 器l 4 .4化学反应器中的非理想流动l 4 .5气 -固相催化反应l 4 .6气 -固相催化反应器l 4 .7生化反应工程基础4 .1概 述化学工业与其他工业的主要区别是在原料加工过程中发生了化学反应。化学反应工程是一门研究在生产装置中进行化学反应的工程学科 ,它把反应的化学特性和装置的传递特性有机地结合起来 ,形成了化学工程学的一个重要分支。它以工业反应过程为主要研究对象 ,以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要研究内容。化学反应工程是研究如何在工业规模上实现有经济价值的化学反应。任何一个化学反应过程要实现工业化生产 ,必须做到技术上的可行性和经济上的合理性。技术上的可
3、行性包括一个反应过程有合适的催化剂 ,反应能以一定的速率和选择率进行 ;对生成的产物可以通过一定的手段进行分离提纯 ;有适宜的反应温度、压力等条件 ;反应过程产生的废料有合适的处理技术 ,以免对环境产生污染等。当生产过程的技术问题解决之后 ,过程在经济上的合理性就成为工程技术人员追求的主要目标。工业反应过程的经济指标大都是指生产某一产品过程中所需的成本或产品的利润。成本或利润的高低与生产费用密切相关。生产费用包括一次性的投资费用 (主要是设备和机器费用 )及经常性的原料和操作费用。操作费用主要包括人工费、动力消耗、能量消耗、设备维修和公用工程等方面的开支。决定工业反应过程经济性的技术指标主要有
4、反应速率、反应选择率及生产过程中的能量消耗。因化工生产的复杂性 ,能耗往往要以整个流程、车间、甚至整个工厂作为一个系统进行全面考察 ,这已超出本教材的讨论范围。本章主要以反应速率和反应选择性作为衡量化学反应生产过程经济性的两个基本技术指标。(二 )工业反应器l 2.反应器的类型同一反应在不同类型结构的反应器中进行，其化学反应的效果是不相同的。如在带搅拌器的釜式反应器中进行的反应，由于良好的搅拌提供了良好的传质条件 ;列管式反应器的单位体积物料的传热面积比夹套反应器要大得多 ;还有像氯化、硝化、还原等单元反应中的许多产品的生产，在使用相同体积的反应器时，由于结构和操作条件的不同能使生产能力提高数十倍甚至上百倍。所以，我们在设计和选用反应器时，不仅需要了解化学反应的特点，还必须熟悉各种反应器结构特点及传递特性。工业上反应器的类型繁多，分类方法也有多种。
