重慶科技學(xué)院李忠蔚化學(xué)反應(yīng)工程

1、化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程每一個(gè)工業(yè)化學(xué)工藝是用來(lái)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)想要的產(chǎn)品(從各種起始原料通過(guò)一系列加工步驟)。如圖１、１所示的一個(gè)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(xué)處理的形式。然后通過(guò)反應(yīng)器。反應(yīng)產(chǎn)物必須經(jīng)過(guò)進(jìn)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(duì)于物理處理步驟的裝備設(shè)計(jì)在單元操作中研究。在這本書(shū)我們將考查工藝的化學(xué)處理步驟。經(jīng)濟(jì)上它可能無(wú)關(guān)緊要的可能是簡(jiǎn)單的混合罐，然而，經(jīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)步

2、驟是工藝的核心，它可以造成或破壞經(jīng)濟(jì)工藝。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)不是線(xiàn)路問(wèn)題，對(duì)于一個(gè)工藝可能有許多可替換的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。尋求最佳并不是正好是反應(yīng)器最小化的價(jià)值。一個(gè)設(shè)計(jì)可能有低的反應(yīng)器價(jià)格，但離開(kāi)單元的物質(zhì)可能是它們處理要求一個(gè)更高價(jià)格比可替換設(shè)計(jì)。這樣，要考慮整個(gè)工藝的經(jīng)濟(jì)。反應(yīng)器設(shè)計(jì)使用的信息、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)來(lái)自于各個(gè)領(lǐng)域――熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、熱交換、物質(zhì)傳遞和經(jīng)濟(jì)?；瘜W(xué)反應(yīng)工程是綜合這些因素設(shè)計(jì)合適的化學(xué)反應(yīng)器。要知道反應(yīng)器能做什么

3、我們需要知道動(dòng)力學(xué)，接觸方式和操作方程。這本書(shū)處理找到對(duì)輸入與輸出關(guān)系各種動(dòng)力學(xué)和各種接觸方式的表達(dá)式，或輸出＝（輸入、動(dòng)力學(xué)、接觸）這稱(chēng)為操作方程。為什么重要？因?yàn)橛眠@個(gè)表達(dá)式我們能比較不同設(shè)計(jì)和不同條件（狀況），找出哪一個(gè)最好，然后按比例增大單元。反應(yīng)分類(lèi)反應(yīng)分類(lèi)這里有許多化學(xué)分類(lèi)方法。在化學(xué)反應(yīng)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(lèi)分類(lèi)，最大分類(lèi)是非均相系統(tǒng)和均相系統(tǒng)。如果反應(yīng)一直只有一種相態(tài)則是均相反應(yīng)。如果要求至少存

4、在兩種相態(tài)去進(jìn)行在那個(gè)速率的反應(yīng)是非均相反應(yīng)。反應(yīng)是以單相、兩相或多相發(fā)生反應(yīng)，在界面，或是否反應(yīng)物和產(chǎn)物是分布于各相之中或所有的以單相結(jié)合。所有這些計(jì)算是對(duì)于反應(yīng)進(jìn)行必須至少兩相。有時(shí)這種分類(lèi)不能清楚劃分關(guān)于生物反應(yīng)的分類(lèi)，酶作用物反應(yīng)。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(fù)雜的大分子量膠體以?xún)梢后w體系的界面為基礎(chǔ)或在氣固體系中以固體表面為基礎(chǔ)單元。在均相體系中，反應(yīng)器中的流體體積經(jīng)常等于反應(yīng)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(huì)遇到以上所有的反應(yīng)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(wèn)題。從方程2到方程6這些集中的反應(yīng)速率的定義是相關(guān)的?；瘜W(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率有些反應(yīng)發(fā)生得非常快，其它的非常非常慢。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(yīng)步驟都以一步完成，同時(shí)廢水處理，反應(yīng)可能日復(fù)一日的去做這個(gè)工作。圖1.3顯示的是發(fā)生哪些反應(yīng)的相對(duì)速率。給你

6、一個(gè)近似的相關(guān)速率或相關(guān)值，處理下水道中污物和火箭工程相對(duì)值中，它們是等價(jià)于1秒到3年這么大的比率，當(dāng)然，在這種情況下反應(yīng)器的設(shè)計(jì)將是大大的不同?？傮w計(jì)劃總體計(jì)劃反應(yīng)器的顏色、形狀、大小和用于所有類(lèi)型的反應(yīng)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子，我們有一個(gè)巨大的石油精制催化裂化反應(yīng)器，煉鋼龐大的鼓風(fēng)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(yán)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(dāng)然還有抽