緒論化學反應過程與設備概述化學反應器的分類.ppt

緒 論 化學反應過程與設備概述 化學反應器的分類,化學反應過程與設備概述,任何化學品的生產(chǎn)，都離不開三個階段：原料預處理、化學反應、產(chǎn)品精制。 化學反應過程是化工生產(chǎn)過程的核心 物理過程的原理和操作設備流體流動與傳熱和傳質(zhì)與分離技術(shù) 化學反應過程的原理和反應設備化學反應過程與設備，屬于化學反應工程的范疇,化學反應過程與設備的研究目的,研究目的：使化學工業(yè)生產(chǎn)中的反應過程最優(yōu)化。 （1）設計最優(yōu)化：由給定的生產(chǎn)任務，確定反應器的型式和適宜的尺寸及其相應的操作條件 （2）操作最優(yōu)化：在反應器投產(chǎn)運行之后，還必須根據(jù)各種因素和條件的變化作相應的修正，以使它仍能處于最優(yōu)的條件下操作,從實驗室開發(fā)到工業(yè)生產(chǎn)存在放大效應。 在工業(yè)反應器中實際進行的過程不但包括有化學反應，還伴隨有各種物理過程，如熱量的傳遞、物質(zhì)的流動、混和和傳遞等，所有這些傳遞過程使得反應器內(nèi)產(chǎn)生溫度分布和濃度分布，從而影響反應的最終結(jié)果。,化學反應過程與設備的研究內(nèi)容,化學動力學特性的研究 ：在實驗室的小反應器內(nèi)進行，完全排除傳遞過程的影響。,流動、傳遞過程對反應的影響,處理整個反應工程的問題需要具備三個方面的知識（三傳一反）： a.化學反應的規(guī)律（反應動力學）； b.傳遞過程的規(guī)律（質(zhì)量、熱量和動量的傳遞）； c.上述兩者的結(jié)合。,作用： （1）反應器的合理選型 （2）反應器操作的優(yōu)選條件 （3）反應器的工程放大,化學反應過程與設備的研究作用,以相似論和因次論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗法 基本程序：確定影響因素； 用因次分析法確定準數(shù)； 實驗數(shù)據(jù)回歸，得出準數(shù)關(guān)聯(lián)式； 根據(jù)相似論，用準數(shù)關(guān)聯(lián)式進行放大。,化學反應過程與設備的基本研究方法,數(shù)學模型法 數(shù)學模型方法 用數(shù)學模型來分析和研究化學反應過程與設備的工程問題。數(shù)學模型就是用數(shù)學語言來表達過程各種變量之間的關(guān)系。 數(shù)學模型方法的一般過程: 基本特征是過程的分解和過程的簡化 將化學反應器內(nèi)進行的過程分解為化學反應過程和物理傳遞過程，然后分別研究化學反應規(guī)律和傳遞過程規(guī)律。 經(jīng)過合理簡化，這些子過程都能建立數(shù)學方程表述，化學反應過程的性質(zhì)、行為和結(jié)果通過方程的聯(lián)立求解獲得。,合理地簡化來源于對過程有深刻的、本質(zhì)的理解。 要求：不失真； 能滿足應用的要求； 能適應當前實驗條件，以便進行模型鑒別和參數(shù)估值； 能適應現(xiàn)有計算機的能力。 數(shù)學模型方法的實質(zhì) 將復雜的實際過程按等效性原則做出合理的簡化，使之易于數(shù)學描述。實驗是基礎(chǔ)，數(shù)學方法和計算技術(shù)是成功的關(guān)鍵。,按物料的聚集狀態(tài)分 均相： 氣相：如石油烴管式裂解爐 液相：如乙酸丁酯的生產(chǎn) 非均相： g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如已內(nèi)酰胺縮合 l-s相：如離子交換 g-l-s相：如焦油加氫精制 實質(zhì)是按宏觀動力學特性分類，相同聚集狀態(tài)反應有相同的動力學規(guī)律。 均相反應，反應速率主要考慮溫度、濃度等因素，傳質(zhì)不是主要矛盾； 非均相反應過程，反應速率除考慮溫度、濃度等因素外還與相間傳質(zhì)速率有關(guān)。,化學反應器的分類,（a） 管式反應器； （b）釜式反應器； （c）板式塔； （d）填料塔； （e）鼓泡塔； （f）噴霧塔； （g）固定床反應器；（h）流化床反應器；（i）移動床反應器； （j）滴流床反應器 實質(zhì)是按傳遞過程的特征分類，相同結(jié)構(gòu)反應器內(nèi)物料具有相同流動、混和、傳質(zhì)、傳熱等特征。,據(jù)反應器結(jié)構(gòu)分,根據(jù)溫度條件和傳熱方式分類,根據(jù)溫度條件分：等溫、非等溫式反應器 根據(jù)傳熱方式分 絕熱式：不與外界進行熱交換 外熱式：由熱載體供給或移走熱量， 又有間壁傳熱式、直接傳熱式、外循環(huán)傳熱式 之分。 蒸發(fā)傳熱式：靠揮發(fā)性反應物、產(chǎn)物、溶劑的蒸發(fā)移除熱量。,分批(或稱間歇)式操作 一次性加入反應物料，在一定條件下，經(jīng)過一定的反應時間，達到所要求的轉(zhuǎn)化率時，取出全部物料的生產(chǎn)過程。屬非定態(tài)過程，反應器內(nèi)參數(shù)隨時間而變。適用：小批量、多品種的生產(chǎn)過程。 半分批(或稱半連續(xù))式操作 原料與產(chǎn)物只要其中的一種為連續(xù)輸入或輸出而其余則為分批加入或卸出的操作。屬于非定態(tài)過程，反應器內(nèi)參數(shù)隨時間而變，也隨反應器內(nèi)位置而變。 連續(xù)式操作 連續(xù)加入反應物料和取出產(chǎn)物的生產(chǎn)過程。屬定態(tài)過程，反應器內(nèi)參數(shù)不隨時間而改變，適于大規(guī)模生產(chǎn)。11,按操作方式分,1、化學反應過程與設備的研究目的？ 2、化學反應過程與設備的研究方法有兩種？ 3、按物料的聚