重慶科技學院李忠蔚化學反應工程

1、化學反應工程化學反應工程每一個工業(yè)化學工藝是用來設計經(jīng)濟生產(chǎn)想要的產(chǎn)品(從各種起始原料通過一系列加工步驟)。如圖１、１所示的一個典型情況。原料經(jīng)歷大量的物理處理步驟把他們加工成為一種能被化學處理的形式。然后通過反應器。反應產(chǎn)物必須經(jīng)過進一步的物理處理――分離、提純等。――為了得到最終想要的產(chǎn)品。對于物理處理步驟的裝備設計在單元操作中研究。在這本書我們將考查工藝的化學處理步驟。經(jīng)濟上它可能無關緊要的可能是簡單的混合罐，然而，經(jīng)?；瘜W反應步

2、驟是工藝的核心，它可以造成或破壞經(jīng)濟工藝。反應器的設計不是線路問題，對于一個工藝可能有許多可替換的反應器設計。尋求最佳并不是正好是反應器最小化的價值。一個設計可能有低的反應器價格，但離開單元的物質(zhì)可能是它們處理要求一個更高價格比可替換設計。這樣，要考慮整個工藝的經(jīng)濟。反應器設計使用的信息、知識、經(jīng)驗來自于各個領域――熱力學、化學動力學、流體力學、熱交換、物質(zhì)傳遞和經(jīng)濟?；瘜W反應工程是綜合這些因素設計合適的化學反應器。要知道反應器能做什么

3、我們需要知道動力學，接觸方式和操作方程。這本書處理找到對輸入與輸出關系各種動力學和各種接觸方式的表達式，或輸出＝（輸入、動力學、接觸）這稱為操作方程。為什么重要？因為用這個表達式我們能比較不同設計和不同條件（狀況），找出哪一個最好，然后按比例增大單元。反應分類反應分類這里有許多化學分類方法。在化學反應工程里可能最有用方案是根據(jù)涉及到的相的數(shù)量和種類分類，最大分類是非均相系統(tǒng)和均相系統(tǒng)。如果反應一直只有一種相態(tài)則是均相反應。如果要求至少存

4、在兩種相態(tài)去進行在那個速率的反應是非均相反應。反應是以單相、兩相或多相發(fā)生反應，在界面，或是否反應物和產(chǎn)物是分布于各相之中或所有的以單相結合。所有這些計算是對于反應進行必須至少兩相。有時這種分類不能清楚劃分關于生物反應的分類，酶作用物反應。這里酶作為催化劑在生產(chǎn)蛋白質(zhì)和其它產(chǎn)品。由于酶本身是高度復雜的大分子量膠體以兩液體體系的界面為基礎或在氣固體系中以固體表面為基礎單元。在均相體系中，反應器中的流體體積經(jīng)常等于反應器體積。在這種情況下，

5、V和VR是相一致的。方程2和方程6可以互換使用。在非均相系統(tǒng)會遇到以上所有的反應速率的定義，在一些特殊情況下使用這些定義經(jīng)常是方便的問題。從方程2到方程6這些集中的反應速率的定義是相關的?；瘜W反應速率化學反應速率有些反應發(fā)生得非?？欤渌姆浅７浅Ｂ?。例如，在聚乙烯生產(chǎn)中，我們最重要的塑料之一，或者在用原油生產(chǎn)汽油中，我們希望反應步驟都以一步完成，同時廢水處理，反應可能日復一日的去做這個工作。圖1.3顯示的是發(fā)生哪些反應的相對速率。給你

6、一個近似的相關速率或相關值，處理下水道中污物和火箭工程相對值中，它們是等價于1秒到3年這么大的比率，當然，在這種情況下反應器的設計將是大大的不同?？傮w計劃總體計劃反應器的顏色、形狀、大小和用于所有類型的反應。舉一個簡單例子，我們有一個巨大的石油精制催化裂化反應器，煉鋼龐大的鼓風裝置；工業(yè)廢水處理的活性污泥處理池，令人吃驚的塑料、涂料和纖維的合成聚合塔；嚴格重要的生產(chǎn)阿斯匹林，青霉素和控制生育的藥，令人興奮的威世忌酒的發(fā)酵罐等。當然還有抽