文档介绍：化学反应工程与工艺基础
主讲教师:靳海波
工作单位:化工学院化工系
办公地点:3#-215(答疑地点)
答疑时间:??
成绩评定:
平时占20%(作业+考勤),期末占80%
主要参考书:
1、精细化工反应工程基础讲义
2、王军《反应工程》大连理工大学出版社,2004
3、朱炳辰《化学反应工程》,化学工业出版社, 2001年
4、Octave Levenspiel Chemical Reaction Engineering 2002, 化学工业出版社(第一版)
要求
作业:按时完成,占15%
纪律:出席、课堂,占5%
精细化工的特点
精细化工是以高新技术为基础,以市场为导向,以产品具有特定功能、附加值高、小批量、多品种、系列化为特点的化学工业
化学工业是高技术密集工业,精细化工又是化学工业中的高技术密集工业。
日本曾做过这方面的分析,以机械制造工业的技术密集指数为100,则化学工业为248,精细化工中的医药和涂料的指数分别为340和279
精细化工技术密集的原因在于技术开发的成功率较低,时间长,费用高。
精细化工的特点
精细化学品的多样化、小批量反映在生产上即为经常更新品种
精细化学品的制备多为液相反应过程,主要采用间歇的生产方式。
为适应精细化工生产的特点,企业必须具有依据市场需求调节生产能力和品种的灵活性。
发达国家在20世纪50年代末开始摒弃单一产品、单一流程、装置单一功能的落后的生产方式,广泛采用多品种的综合生产流程和多用途、多功能的生产装置,取得了很好的经济效益。
20世纪80年代从单一产品、单一流程、单元操作的生产装置向“柔性”系统发展。
精细化工的特点
多品种
染料品种有5232个,其中已公布化学结构的有1536个。表面活性剂,国外有5000多个品种,日本三洋化学工业公司就生产1500种
化学反应复杂
常常是复杂反应,如平行反应、串联反应、可逆反应、链反应等。一个反应有时生成多种异构物,生成主产物的同时还伴随有副产物生成
反应物料相态多样化
在精细化工生产中,较少遇见均相物料体系,经常是非均相物料体系
反应介质腐蚀性强
高技术密集度
精细化学品是以商品的综合功能出现的
技术开发成功率低、时间长、费用高
精细化工与化学反应工程的关系
美国20世纪60年代开发出一种有价值的精细化工产品的平均时间为5年,耗资300万一500万美元。而现在开发出一种有价值的精细化工产品的平均时间则需10~12年的时间,品种的开发、研制工作仍是当今世界各国,尤其是工业发达国家发展精细化工的主题。
精细化学品的制备是在化学反应器中进行和完成的,因此作为精细化工产品的开发首先了解化学反应工程的知识。
必须考虑流体流动、传质、传热等化学过程和物理过程对精细化工过程的影响。
与化学反应动力学直接相关的3个重要的物理量为温度、浓度和时间。
反应器内的温度分布、浓度分布和停留时间分布,对化学反应过程的实现起着决定性的作用。
新产品研发过程在很大程度上是反应器的研究过程,通过对温度、浓度和停留时间的控制,使生产工艺得以实现,使产品的质量得以保证,使产物的产率得以提高。
因此,从本质上对化学过程和化学反应器进行分析和设计,必须把混合、传质、传热等物理过程和化学反应过程统一起来进行研究,才能把精细化学品的研究成果放大到工业生产所需要的规模,这是从事工程科学研究需要解决的重要任务。
物理处理
过程
物理处理
过程
化学反应
过程
原料
产品
循环物流
典型的化工过程
单元
操作
单元
操作
过程之
核心
化学反应工程学的范畴与任务
1、化学反应工程发展概述
◆最初主要依靠经验(Experiences),形成技艺(Techniques);然后去解决化学反应工程放大(Scale up)问题;
◆化学工程学科的发展促进反应工程学科发展;先有单元操作(Unit operations),后有反应工程学科分支;
◆系统工程学科的发展要求反应技术及反应器设计方面能适应系统实现最优化目标;
非线性的复杂因素关联导致出现反应工程的分支