文档介绍：第五章化学反应工程
Chemical Reaction Engineering
第一节化学反应工程概述
自然界物质运动或变化过程分为物理过程与化学过程两大类,其中物理过程可以不涉及化学反应,例如分析力学,电动力学,统计力学等。但化学反应过程却总是与物理因素,例如浓度,压力,浓度等,有着紧密的联系。所以化学反应过程是物理与化学两类因素的综合过程。
1957年第一次欧洲反应工程会议上确定了“化学反应工程”这一学科名称。
化学反应工程的范畴和任务
学反应工程学是一门研究化学反应的工程问题的科学。既以化学反应作为对象,就必然要事握这些化学反应的特性;它又以工程问题为其对象,-那就必须熟悉装置的特性,并把这两者结合起来形成学科体系。
反应工程与其它学科的关系
反应工程
化工热力学
工程控制
传递过程
催化剂
化学工艺
流体力学
稳定性
反应动力学
计量化学
最优化技术
放大
设计
与化学反应工程学相关的其它学科有:
①化学热力学:
主要是确定物系的各种物性常数,分析反应的可能性和可能达到的程度等。
②反应动力学:
专门阐明化学反应速度与各项物理因素之间的定量关系。
③催化剂:
催化剂的问题一般属于化学或工艺的范畴。但也牵涉到许多工程上的问题。如粒内的传热、微孔中的扩散、催化剂扩大制备时各阶段操作条件对催化剂活性结构的影响、催化剂的活化和再生等等。
④化学工艺:
主要是设备型式、操体方式和流程。
⑤传递工程:
装置中的动量传递、热量传递和质量传递(简称“三传”)问题。
⑥工程控制:
一项反应技术的实施有赖于适当的操作控制。为此需要了解关于反应过程的动态特性和有关的最优化问题,不过应当注意的是对于反应装置而言是最优化的条件,末必与整个生产系统最优化所要求的条件相一致。
化学反应工程学的任务
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。
④实现反应过程的最优化。
⑤不断发展反应工程学的理论和方法。
一个新技术的开发一般要经过下面三个步骤:
①实验数据提出数学模型
②中型实验数学模型验证
③数学模型的应用大设备的设计
放大的依据:相似论(相似准数Re、Pr、Nu、Pe、Sc等)
综上所述,可见目前化学反应工程处理问题的方法是实验研究和理论分析并举。在解决新过程的开发问题时,可先建立动力学和传递过程模型,然后再综合成整个过程的初步的数学模型,根据数学模型所作的估计来制定试验,特别是中间试验方案,然后用试验结果来修正和验证模型。