化學(xué)反應(yīng)工程緒論

1、1化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程(Chemical reaction engineering, CRE)授課教師：董延茂授課教師：董延茂2第一章第一章 緒論緒論教材：教材：朱炳辰朱炳辰 主編，化學(xué)反應(yīng)工程（第四主編，化學(xué)反應(yīng)工程（第四版），化學(xué)工業(yè)出版社，版），化學(xué)工業(yè)出版社，2002007 7參考資料：參考資料：郭鍇，唐小恒，周緒美編，化學(xué)郭鍇，唐小恒，周緒美編，化學(xué)反應(yīng)工程，化學(xué)工業(yè)出版社；反應(yīng)工程，化學(xué)工業(yè)出版社；陳甘棠主編，化學(xué)反應(yīng)工程，高陳甘棠主編，化學(xué)反應(yīng)工程，高等教育出版社。等教育出版社。 3第一章第一章 緒論緒論4n學(xué)科地位及歷史學(xué)科地位及歷史n研究對(duì)象及內(nèi)容研究對(duì)象及內(nèi)容n研究方法

2、研究方法第一章第一章 緒論緒論5化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)工程學(xué)科的一個(gè)化學(xué)工程學(xué)科的一個(gè)分支，分支，以工業(yè)反應(yīng)過(guò)程為主要研究對(duì)象，以工業(yè)反應(yīng)過(guò)程為主要研究對(duì)象，以反應(yīng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)、反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)化和以反應(yīng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)、反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)化和反應(yīng)器設(shè)計(jì)為主要目的的一門(mén)新興工程反應(yīng)器設(shè)計(jì)為主要目的的一門(mén)新興工程學(xué)科。學(xué)科。研究對(duì)象研究對(duì)象工業(yè)反應(yīng)過(guò)程，研究過(guò)程工業(yè)反應(yīng)過(guò)程，研究過(guò)程速率及其變化規(guī)律、傳遞規(guī)律及其對(duì)化速率及其變化規(guī)律、傳遞規(guī)律及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響。學(xué)反應(yīng)的影響。 課程的任務(wù)和基本要求課程的任務(wù)和基本要求 化工熱力學(xué)化工熱力學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)傳遞過(guò)程理論傳遞過(guò)程理論化工單元操作化工單元操作

3、6反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)放大放大優(yōu)化操作優(yōu)化操作目的目的化學(xué)化學(xué)石油化學(xué)石油化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)醫(yī)藥醫(yī)藥冶金冶金輕工輕工應(yīng)用應(yīng)用課程的任務(wù)和基本要求課程的任務(wù)和基本要求 大慶煉化廠區(qū)鳥(niǎo)瞰圖大慶煉化廠區(qū)鳥(niǎo)瞰圖 7（1 1）牢固掌握基本概念、基本原理以及反應(yīng)器分析和設(shè)計(jì)）牢固掌握基本概念、基本原理以及反應(yīng)器分析和設(shè)計(jì)所用的基本關(guān)系式；所用的基本關(guān)系式；（2 2）較深入地了解各種類(lèi)型反應(yīng)器的特點(diǎn)、性能和適用范）較深入地了解各種類(lèi)型反應(yīng)器的特點(diǎn)、性能和適用范圍，掌握固定床催化反應(yīng)器等幾種重要反應(yīng)器的化工設(shè)計(jì)計(jì)圍，掌握固定床催化反應(yīng)器等幾種重要反應(yīng)器的化工設(shè)計(jì)計(jì)算方法；算方法；（3 3）掌握工

4、業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一般方法和程序；）掌握工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一般方法和程序；（4 4）較深刻地理解數(shù)學(xué)模型和模擬方法的基本原理和實(shí)質(zhì)；）較深刻地理解數(shù)學(xué)模型和模擬方法的基本原理和實(shí)質(zhì)；（5 5）具備一定的工程應(yīng)用能力。）具備一定的工程應(yīng)用能力。 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求8基本內(nèi)容基本內(nèi)容第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第三章第三章 理想反應(yīng)器理想反應(yīng)器 第四章第四章 非理想流動(dòng)非理想流動(dòng) 第五章第五章 氣固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)氣固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 第六章第六章 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一般原則和反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一般原則和方法方法 第七章第七章 固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器第八章第八章 流化床反應(yīng)器流化床

5、反應(yīng)器 第九章第九章 其它多相反應(yīng)器其它多相反應(yīng)器 9n過(guò)程工程過(guò)程工程以傳遞過(guò)程及化學(xué)反應(yīng)工程為核心的學(xué)科體以傳遞過(guò)程及化學(xué)反應(yīng)工程為核心的學(xué)科體系（包括化工熱力學(xué)、化工單元過(guò)程、分離工程、化工系系（包括化工熱力學(xué)、化工單元過(guò)程、分離工程、化工系統(tǒng)工程等）統(tǒng)工程等）學(xué)科體系的基本內(nèi)容與地位學(xué)科體系的基本內(nèi)容與地位三傳一反三傳一反動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞熱量傳遞熱量傳遞質(zhì)量傳遞質(zhì)量傳遞化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)10n對(duì)對(duì)“化學(xué)工程化學(xué)工程”概念的拓展。概念的拓展。n“過(guò)程工業(yè)過(guò)程工業(yè)”（process industry）化學(xué)工程學(xué)在發(fā)展化學(xué)工程學(xué)在發(fā)展過(guò)程中不斷向科技新領(lǐng)域滲透拓展，應(yīng)用對(duì)象已經(jīng)涵蓋了過(guò)程中不斷

6、向科技新領(lǐng)域滲透拓展，應(yīng)用對(duì)象已經(jīng)涵蓋了所有與物質(zhì)的物理、化學(xué)加工過(guò)程相聯(lián)系的工業(yè)部門(mén)，包所有與物質(zhì)的物理、化學(xué)加工過(guò)程相聯(lián)系的工業(yè)部門(mén)，包括石油煉制、化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、航空、軍事、冶金、括石油煉制、化學(xué)工業(yè)、能源工業(yè)、航空、軍事、冶金、環(huán)保工業(yè)、建材、印染、生物技術(shù)、醫(yī)藥、食品、造紙等環(huán)保工業(yè)、建材、印染、生物技術(shù)、醫(yī)藥、食品、造紙等工業(yè)部門(mén)。工業(yè)部門(mén)。nPI的特點(diǎn)：原料產(chǎn)品、加工過(guò)程、增加產(chǎn)量的特點(diǎn)：原料產(chǎn)品、加工過(guò)程、增加產(chǎn)量過(guò)程工程（過(guò)程工程（process engineering)11教學(xué)時(shí)數(shù)分配教學(xué)時(shí)數(shù)分配 第一章第一章3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第二章第二章7學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第三章第三章9學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第四章

7、第四章8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第五章第五章6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第六章第六章3學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第七章第七章5學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第八章第八章6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)第九章第九章4學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí) 51學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)12第一階段：古代的化學(xué)生產(chǎn)（第一階段：古代的化學(xué)生產(chǎn)（17世紀(jì)以前）世紀(jì)以前）古代化學(xué)具有實(shí)用和經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn)，尚未形成理論體系、是古代化學(xué)具有實(shí)用和經(jīng)驗(yàn)的特點(diǎn)，尚未形成理論體系、是化學(xué)的萌芽時(shí)期；尚未形成有規(guī)模的化學(xué)加工實(shí)踐?；瘜W(xué)的萌芽時(shí)期；尚未形成有規(guī)模的化學(xué)加工實(shí)踐。發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史實(shí)用化學(xué)實(shí)用化學(xué)煉丹和煉金煉丹和煉金醫(yī)藥化學(xué)醫(yī)藥化學(xué)冶金化學(xué)冶金化學(xué)13n第二階段：近代化學(xué)工業(yè)從十八世紀(jì)末開(kāi)始，以硫酸，硝第二階段：近代化學(xué)工業(yè)從十八世紀(jì)末開(kāi)

8、始，以硫酸，硝酸，純堿的工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程為開(kāi)端，至酸，純堿的工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程為開(kāi)端，至20世紀(jì)初，出世紀(jì)初，出現(xiàn)了載入化工發(fā)展史冊(cè)的合成氨的工業(yè)生產(chǎn)。現(xiàn)了載入化工發(fā)展史冊(cè)的合成氨的工業(yè)生產(chǎn)。n20世紀(jì)初，英國(guó)的世紀(jì)初，英國(guó)的Davis,美美Walker,Lewis等提出了等提出了“化學(xué)工化學(xué)工程程”的概念，發(fā)展成為以的概念，發(fā)展成為以“單元單元操作操作” （unit operations）為基）為基本研究?jī)?nèi)容的化學(xué)工程學(xué)。本研究?jī)?nèi)容的化學(xué)工程學(xué)。Fritz Haber (1868 - 1934)發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史14第三階段：現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)（二戰(zhàn)前后），在原料路線，第三階段：現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)（二戰(zhàn)

9、前后），在原料路線，技術(shù)和設(shè)備方面都有巨大的變化和進(jìn)步，在以石油和天技術(shù)和設(shè)備方面都有巨大的變化和進(jìn)步，在以石油和天然氣為主要原料的化學(xué)工業(yè)中，各種催化反應(yīng)被廣泛應(yīng)然氣為主要原料的化學(xué)工業(yè)中，各種催化反應(yīng)被廣泛應(yīng)用，這就要求在反應(yīng)技術(shù)和反應(yīng)器設(shè)計(jì)方面作出重大努用，這就要求在反應(yīng)技術(shù)和反應(yīng)器設(shè)計(jì)方面作出重大努力。力。n從動(dòng)量傳遞、熱量傳遞質(zhì)量傳遞的角度深入研究化工生從動(dòng)量傳遞、熱量傳遞質(zhì)量傳遞的角度深入研究化工生產(chǎn)的物理變化過(guò)程，以及從產(chǎn)的物理變化過(guò)程，以及從“化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程”的角度來(lái)的角度來(lái)研究化工生產(chǎn)的化學(xué)過(guò)程。從而使化學(xué)工程學(xué)科上升為研究化工生產(chǎn)的化學(xué)過(guò)程。從而使化學(xué)工程學(xué)科上升

10、為一門(mén)具有完整理論體系的全面學(xué)科。一門(mén)具有完整理論體系的全面學(xué)科。發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史151947年年霍根與華生合著的霍根與華生合著的化工過(guò)程原理化工過(guò)程原理第三分冊(cè)中第三分冊(cè)中論述了動(dòng)力學(xué)和催化過(guò)程。論述了動(dòng)力學(xué)和催化過(guò)程。50年代，有一系列重要的研究論文發(fā)表于年代，有一系列重要的研究論文發(fā)表于化學(xué)工程科學(xué)化學(xué)工程科學(xué)雜志，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生的若干種重要的、影響反應(yīng)結(jié)果的雜志，對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生的若干種重要的、影響反應(yīng)結(jié)果的傳遞過(guò)程，如返混、停留時(shí)間分布、微觀混合、反應(yīng)器的穩(wěn)傳遞過(guò)程，如返混、停留時(shí)間分布、微觀混合、反應(yīng)器的穩(wěn)定性等進(jìn)行研究，獲得了豐碩的成果。定性等進(jìn)行研究，獲得了豐碩的成果。 發(fā)展

11、簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史16 發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史17發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史荷蘭荷蘭van Krevelen提出提出“化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程”的概念。的概念。1957年，阿姆斯特丹，第一屆歐洲化學(xué)反應(yīng)工程會(huì)議，年，阿姆斯特丹，第一屆歐洲化學(xué)反應(yīng)工程會(huì)議， van Krevelen作首篇綜合性報(bào)告：作首篇綜合性報(bào)告：Micro- and Macro- Kinetics化學(xué)工業(yè)（石油化學(xué)工業(yè)）的發(fā)展，生產(chǎn)趨于大型化，對(duì)化化學(xué)工業(yè)（石油化學(xué)工業(yè)）的發(fā)展，生產(chǎn)趨于大型化，對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的開(kāi)發(fā)和反應(yīng)器的可靠設(shè)計(jì)提出迫切要求；學(xué)反應(yīng)過(guò)程的開(kāi)發(fā)和反應(yīng)器的可靠設(shè)計(jì)提出迫切要求；化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和化工單元操作的理論和實(shí)踐有了深厚的基

12、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和化工單元操作的理論和實(shí)踐有了深厚的基礎(chǔ)；礎(chǔ)；數(shù)學(xué)模型方法和大型電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為反應(yīng)工程理論研究數(shù)學(xué)模型方法和大型電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用為反應(yīng)工程理論研究提拱有效的方法和工具。提拱有效的方法和工具。 1850年代末到年代末到60年代初年代初S.M.華拉斯的華拉斯的化工動(dòng)力學(xué)化工動(dòng)力學(xué)，O.列文斯比爾的列文斯比爾的化學(xué)反應(yīng)工程化學(xué)反應(yīng)工程等，使學(xué)科體系大體形成。等，使學(xué)科體系大體形成。1981年，化學(xué)反應(yīng)工程正式進(jìn)入我國(guó)化工高等教育。年，化學(xué)反應(yīng)工程正式進(jìn)入我國(guó)化工高等教育。發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史集總方法集總方法聚合反應(yīng)工程聚合反應(yīng)工程電化學(xué)反應(yīng)工程電化學(xué)反應(yīng)工程生化反應(yīng)工程生化反應(yīng)工程冶金

13、化學(xué)反應(yīng)工程冶金化學(xué)反應(yīng)工程新的分支新的分支19以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律。以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律。化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究濃度和溫度對(duì)反研究濃度和溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響的科學(xué)。應(yīng)速度的影響的科學(xué)。（1 1）影響反應(yīng)速度的各種因素以及如）影響反應(yīng)速度的各種因素以及如何獲得最優(yōu)的反應(yīng)結(jié)果等問(wèn)題。何獲得最優(yōu)的反應(yīng)結(jié)果等問(wèn)題。（2 2）化學(xué)反應(yīng)的速度和平衡的規(guī)律。）化學(xué)反應(yīng)的速度和平衡的規(guī)律?；瘜W(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容大慶煉化大慶煉化20化學(xué)反應(yīng)的分類(lèi)化學(xué)反應(yīng)的分類(lèi)n按反應(yīng)特性分類(lèi)：按反應(yīng)特性分類(lèi)：機(jī)理，可逆性，分子數(shù)，級(jí)數(shù)，熱效應(yīng)機(jī)理，可逆性，分子數(shù)，級(jí)數(shù)，熱效應(yīng)n按反

14、應(yīng)物系的相類(lèi)特征分類(lèi)：按反應(yīng)物系的相類(lèi)特征分類(lèi)：均相；非均相（催化非催化），如均相；非均相（催化非催化），如氣固相催化反應(yīng)，氣液相反應(yīng)。氣固相催化反應(yīng)，氣液相反應(yīng)。n按反應(yīng)過(guò)程的條件分類(lèi)：按反應(yīng)過(guò)程的條件分類(lèi)：溫度，壓力，操作方式溫度，壓力，操作方式22動(dòng)量傳遞過(guò)程流動(dòng)因素動(dòng)量傳遞過(guò)程流動(dòng)因素nABAArCA0tAACC e0ACAC23熱量傳遞過(guò)程傳熱因素?zé)崃總鬟f過(guò)程傳熱因素nABA0ACAC0ERTkk eAArkC24質(zhì)量傳遞過(guò)程傳質(zhì)因素質(zhì)量傳遞過(guò)程傳質(zhì)因素25質(zhì)量傳遞過(guò)程傳質(zhì)因素質(zhì)量傳遞過(guò)程傳質(zhì)因素R邊緣反應(yīng)物濃度高邊緣反應(yīng)物濃度高中央反應(yīng)物濃度低中央反應(yīng)物濃度低此處反應(yīng)較快此處反應(yīng)較

15、快26( (1)1)間歇操作的攪拌釜間歇操作的攪拌釜 批次生產(chǎn)批次生產(chǎn)，用于處理液相系統(tǒng)、用于處理液相系統(tǒng)、多品種、小批量的制藥、染料等多品種、小批量的制藥、染料等的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。 工業(yè)反應(yīng)器型式工業(yè)反應(yīng)器型式27( (2)2)連續(xù)操作的攪拌釜連續(xù)操作的攪拌釜用于均相或非均相的液相用于均相或非均相的液相系統(tǒng)，如聚合反應(yīng)等。多系統(tǒng)，如聚合反應(yīng)等。多釜連續(xù)操作、多釜串聯(lián)操釜連續(xù)操作、多釜串聯(lián)操作。作。( (3)3)管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器 多用于大規(guī)模的氣相或多用于大規(guī)模的氣相或液相反應(yīng)，如石油氣裂解液相反應(yīng)，如石油氣裂解用的裂解爐用的裂解爐工業(yè)反應(yīng)器型式工業(yè)反應(yīng)器型式( (4)4)固定床反應(yīng)器固定床

16、反應(yīng)器 在管子中充填有固體顆粒催化劑，在管子中充填有固體顆粒催化劑，氣相反應(yīng)物通過(guò)催化劑床層而進(jìn)行氣相反應(yīng)物通過(guò)催化劑床層而進(jìn)行氣相催化反應(yīng)，如氣相醋酸和乙烯氣相催化反應(yīng)，如氣相醋酸和乙烯通過(guò)含有鈀的催化劑床層生成氣相通過(guò)含有鈀的催化劑床層生成氣相的醋酸乙烯。的醋酸乙烯。( (5)5)流化床反應(yīng)器（流化床反應(yīng)器（沸騰床沸騰床） 固體催化劑顆粒小，當(dāng)反應(yīng)氣體通固體催化劑顆粒小，當(dāng)反應(yīng)氣體通過(guò)床層時(shí)，使催化劑顆粒處于不斷過(guò)床層時(shí)，使催化劑顆粒處于不斷的運(yùn)動(dòng)中，俗稱的運(yùn)動(dòng)中，俗稱石油工業(yè)中的石油工業(yè)中的催化裂化反應(yīng)器。催化裂化反應(yīng)器。29 （6)6)鼓泡床反應(yīng)器。用于氣液鼓泡床反應(yīng)器。用于氣液非均相

17、反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)器。如乙非均相反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)器。如乙醛與氧氣通過(guò)含有醋酸錳的醋酸醛與氧氣通過(guò)含有醋酸錳的醋酸溶液生成醋酸的反應(yīng)。溶液生成醋酸的反應(yīng)。工業(yè)反應(yīng)器型式工業(yè)反應(yīng)器型式漿態(tài)反應(yīng)器漿態(tài)反應(yīng)器滴流床反應(yīng)器滴流床反應(yīng)器移動(dòng)床反應(yīng)器移動(dòng)床反應(yīng)器其他型式其他型式30（1 1）反應(yīng)體積）反應(yīng)體積V V進(jìn)行反應(yīng)場(chǎng)所的體積。進(jìn)行反應(yīng)場(chǎng)所的體積。如果反應(yīng)在液相進(jìn)行，就要用液相的體積；反之就要如果反應(yīng)在液相進(jìn)行，就要用液相的體積；反之就要用氣相的體積（用氣相的體積（或界面區(qū)的體積或界面區(qū)的體積）工業(yè)反應(yīng)器工業(yè)反應(yīng)器的參數(shù)的參數(shù)工業(yè)反應(yīng)器工業(yè)反應(yīng)器溫度分布溫度分布濃度分布濃度分布時(shí)間分布時(shí)間分布yxz31（2

18、 2）濃度：在氣液反應(yīng)中，濃度指液相）濃度：在氣液反應(yīng)中，濃度指液相中中B B的濃度和溶解于液相中的的濃度和溶解于液相中的A A的濃度。在的濃度。在同一時(shí)刻在反應(yīng)器的不同部位，同一時(shí)刻在反應(yīng)器的不同部位，A A的濃度的濃度不同。不同。（3 3）溫度：在反應(yīng)器中心處與釜壁處溫）溫度：在反應(yīng)器中心處與釜壁處溫度存在差異。度存在差異。（4 4）時(shí)間：）時(shí)間： 在連續(xù)操作的反應(yīng)器，平均在連續(xù)操作的反應(yīng)器，平均的停留時(shí)間是否等于反應(yīng)時(shí)間呢的停留時(shí)間是否等于反應(yīng)時(shí)間呢? ? 工業(yè)反應(yīng)器工業(yè)反應(yīng)器的參數(shù)的參數(shù)ABC32處理反應(yīng)工程的問(wèn)題需要具備三處理反應(yīng)工程的問(wèn)題需要具備三個(gè)方面的知識(shí)：個(gè)方面的知識(shí)：(1)

19、(1)化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律主要是物主要是物理化學(xué)的領(lǐng)域，著重研究反應(yīng)的理化學(xué)的領(lǐng)域，著重研究反應(yīng)的歷程和機(jī)理；化學(xué)反應(yīng)工程著重歷程和機(jī)理；化學(xué)反應(yīng)工程著重于反應(yīng)速率規(guī)律的定量描述。于反應(yīng)速率規(guī)律的定量描述。(2)(2)傳遞過(guò)程的規(guī)律傳遞過(guò)程的規(guī)律一般化學(xué)一般化學(xué)工程的領(lǐng)域；工程的領(lǐng)域；(3)(3)上述兩者的結(jié)合能力。上述兩者的結(jié)合能力。 知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備總結(jié)總結(jié)實(shí)踐實(shí)踐33新的反應(yīng)過(guò)程的開(kāi)發(fā)新的反應(yīng)過(guò)程的開(kāi)發(fā)工程階段工程階段反應(yīng)器的選型反應(yīng)器的選型操作條件的選擇操作條件的選擇反應(yīng)器的工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器的工程設(shè)計(jì)化學(xué)階段化學(xué)階段發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)新的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)新的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作現(xiàn)場(chǎng)工作反應(yīng)

20、器操作不正常的原因反應(yīng)器操作不正常的原因化學(xué)方面化學(xué)方面( (如催化劑活如催化劑活性變化性變化) )傳遞過(guò)程方面?zhèn)鬟f過(guò)程方面34研究方法研究方法 一般的化學(xué)工程問(wèn)題，藉助相似一般的化學(xué)工程問(wèn)題，藉助相似論和因次論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)，綜合性地論和因次論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)，綜合性地予以解決。予以解決。 例如：換熱器中傳熱系數(shù)，它不是例如：換熱器中傳熱系數(shù)，它不是從基礎(chǔ)理論出發(fā)去尋找有關(guān)因素之間從基礎(chǔ)理論出發(fā)去尋找有關(guān)因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，再經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)方程的運(yùn)算的數(shù)學(xué)關(guān)系，再經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)方程的運(yùn)算而求解，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定歸納成經(jīng)而求解，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定歸納成經(jīng)驗(yàn)的相似準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系式予以確定的。驗(yàn)的相似準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系式予以確定

21、的。 換熱器換熱器35 化學(xué)反應(yīng)工程中，有化化學(xué)反應(yīng)工程中，有化學(xué)過(guò)程，又有物理過(guò)程。學(xué)過(guò)程，又有物理過(guò)程。實(shí)驗(yàn)的納果，只能還原應(yīng)實(shí)驗(yàn)的納果，只能還原應(yīng)用于該實(shí)驗(yàn)條件本身，既用于該實(shí)驗(yàn)條件本身，既沒(méi)有普遍性，也不能轉(zhuǎn)用沒(méi)有普遍性，也不能轉(zhuǎn)用于實(shí)驗(yàn)條件之外的其它情于實(shí)驗(yàn)條件之外的其它情況況。小實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，不能應(yīng)小實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，不能應(yīng)用于大型裝置。用于大型裝置。 研究方法研究方法蘭州石油化工蘭州石油化工 36數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 數(shù)學(xué)模型：將復(fù)雜的研究對(duì)象合數(shù)學(xué)模型：將復(fù)雜的研究對(duì)象合理地簡(jiǎn)化成某個(gè)模型，與原過(guò)程理地簡(jiǎn)化成某個(gè)模型，與原過(guò)程( (或稱或稱原型原型) )近似地等效的或當(dāng)量的。近似地等效的或

22、當(dāng)量的。以該簡(jiǎn)化模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，所得的以該簡(jiǎn)化模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，所得的數(shù)學(xué)關(guān)系式即為原型近似等效的數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)關(guān)系式即為原型近似等效的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)求解或進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算模型，然后通過(guò)求解或進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算而研究其特性。而研究其特性。數(shù)字模型方法的核心數(shù)字模型方法的核心對(duì)復(fù)雜對(duì)象對(duì)復(fù)雜對(duì)象的簡(jiǎn)化。的簡(jiǎn)化。37數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模擬方法的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)是對(duì)過(guò)數(shù)學(xué)模擬方法的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)是對(duì)過(guò)程多種影響因素的分析或稱為物理模型程多種影響因素的分析或稱為物理模型。數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型處理問(wèn)題的性質(zhì)處理問(wèn)題的性質(zhì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型流動(dòng)模型流動(dòng)模型傳遞模型傳遞模型宏觀動(dòng)力學(xué)模型。宏觀動(dòng)力學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型38數(shù)學(xué)模擬放大方法數(shù)學(xué)模擬放大方法39學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法1 1抓反應(yīng)類(lèi)型、挖掘物理因素、歸結(jié)于最終目標(biāo)抓反應(yīng)類(lèi)型、挖掘物理因素、歸結(jié)于最終目標(biāo) 評(píng)定反應(yīng)結(jié)果優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)為下列二個(gè)主要因素：評(píng)定反應(yīng)結(jié)果優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)為下列二個(gè)主要因素： (1) (1)反應(yīng)的速率反應(yīng)的速率直接影響到反應(yīng)器的大小尺寸直接影響到反應(yīng)器的大小尺寸( (或催或催化劑等的用量化劑等的用量) )從而關(guān)系到投資費(fèi)用。對(duì)一個(gè)特定的反應(yīng)器，從而關(guān)系到投資費(fèi)用。對(duì)一個(gè)特定的反應(yīng)器，速率往往體現(xiàn)為轉(zhuǎn)化率，它是表明反應(yīng)的深度即反應(yīng)原料轉(zhuǎn)速率往往體現(xiàn)為轉(zhuǎn)化率，