反應(yīng)工程課件第一章(文件)
【正文】 （ 4）在機(jī)械設(shè)計(jì)可行的前提下 .進(jìn)行改變結(jié)構(gòu)尺寸和操作溫度、流體流動(dòng)條件對(duì)反應(yīng)器的穩(wěn)定操作和適應(yīng)一定幅度的催化劑失活和產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和選擇率、收率等方面的工藝要求的工程分析，然后確定反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。 1）化學(xué)基礎(chǔ) （ 1）應(yīng)掌握化學(xué)及催化劑研究工作者所獲有關(guān)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，催化劑對(duì)主、副反應(yīng)的促進(jìn)及抑制能力，對(duì)反應(yīng)溫度、原料組成、壓力、空速的要求和在一定條件下能獲得的轉(zhuǎn)化率、選擇率和收率的研究成果。 （ 4）許多與流體、固體顆粒流動(dòng)狀況密切相關(guān)的反應(yīng)器，如流化床反應(yīng)器，按工業(yè)反應(yīng)器考慮的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，又稱為反應(yīng)器級(jí)或床層級(jí)宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，必須在顆粒級(jí)宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上考慮流動(dòng)狀況的影響，這些問(wèn)題往往是當(dāng)今反應(yīng)工程研究工作者的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。 3）安全生產(chǎn)技術(shù) 有一項(xiàng)十分重要的技術(shù)，即安全生產(chǎn)技術(shù)，主要是防爆、防泄漏、防污染，除壓力設(shè)備 系統(tǒng)因超壓導(dǎo)致爆炸，以及加工不良導(dǎo)致可燃、有毒氣體逸出。 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 (1)選擇合適的反應(yīng)器型式 (2)確定最佳的工藝條件 (3)計(jì)算所需反應(yīng)器體積 反應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性 反應(yīng)器的流動(dòng)特征和傳遞特性 最大反應(yīng)效果 反應(yīng)器的 操作 穩(wěn)定性 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和尺寸的優(yōu)化 目標(biāo) 動(dòng)力學(xué)方程式 物料衡算方程式 熱量衡算方程式 動(dòng)量衡算方程式 反應(yīng)速率，過(guò)程速率 反應(yīng)體系中各組分濃度 反應(yīng)溫度，各物料溫度 反應(yīng)壓力 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程 1) 物料衡算方程式 物料衡算以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)，是計(jì)算反應(yīng)器體積的基本方程。 某組分流入量 某組分流出量 某組分反應(yīng)消耗量 某組分累積量 ＝ ﹢ ﹢ 反應(yīng)器 反應(yīng)單元 流入量 流出量 反應(yīng)量 累積量 間歇式 整個(gè)反應(yīng)器 0 0 √ √ 平推流 (穩(wěn)態(tài) ) 微元長(zhǎng)度 √ √ √ 0 全混釜 (穩(wěn)態(tài) ) 整個(gè)反應(yīng)器 √ √ √ 0 非穩(wěn)態(tài) √ √ √ √ 說(shuō)明 A、對(duì)單一反應(yīng)，由于獨(dú)立反應(yīng)組分?jǐn)?shù)是 1個(gè)，只要知道任一反應(yīng)組分的濃度，即可求出其他組分的濃度，因此物料衡算式是 1個(gè)。 帶入的熱焓 流出的熱焓 反應(yīng)熱 熱量的累積 傳向環(huán)境的熱量 反應(yīng)器 反應(yīng)單元 帶入量 帶出量 反應(yīng)熱 累積量 間歇式 整個(gè)反應(yīng)器 0 0 √ √ 平推流 (穩(wěn)態(tài) ) 微元長(zhǎng)度 √ √ √ 0 全混釜 (穩(wěn)態(tài) ) 整個(gè)反應(yīng)器 √ √ √ 0 非穩(wěn)態(tài) √ √ √ √ ＝ ﹢ ﹢ ﹢ 。 2) 熱量衡算方程式 熱量衡算以能量守恒與轉(zhuǎn)化定律為基礎(chǔ)。對(duì)于反應(yīng)器中物料濃度沿長(zhǎng)度具有分布的反應(yīng)器，應(yīng)選取反應(yīng)器微元體積，假定在這些微元體積中濃度和溫度均勻，對(duì)該微元作物料衡算，將這些微元加和起來(lái)，成為整個(gè)反應(yīng)器。一方面是在確定的生產(chǎn)任務(wù)條件下，即已知原料量、原料組成和對(duì)產(chǎn)品要求，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，確定反應(yīng)器的工藝尺寸，即反應(yīng)器的直徑、高度等。 2）生產(chǎn)工藝及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù) 化學(xué)反應(yīng)器雖是過(guò)程工業(yè)眾多裝置中的主要裝置，但設(shè)計(jì)和操作要從屬于多尺度、多層次的整個(gè)工業(yè)過(guò)程大系統(tǒng)的要求。 （ 3）研究工作者所進(jìn)行的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究大都是在等溫條件下，通過(guò)改變反應(yīng)物系進(jìn)口組成、空速和溫度等參數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再經(jīng)整理而得的本征動(dòng)力學(xué)，缺少反應(yīng)器設(shè)計(jì)需要的內(nèi)、外擴(kuò)散過(guò)程及還原、失活等過(guò)程影響的工業(yè)顆粒催化劑宏觀動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。 （ 6）開發(fā)新型反應(yīng)器。 思考題 1 下列平行反應(yīng)，在其它條件不變的情況下，如可選擇反應(yīng)溫度？ )40000exp()80000exp()主反應(yīng)(20210121TRkkTRkkMALAggkk??????? ????? ??思考題 2 下列連串反應(yīng)，在其它條件不變的情況下，試討論L和 M分別為主產(chǎn)物時(shí)，如可選擇反應(yīng)溫度？ )90000e x p ()50000e x p (20210121TRkkTRkkMLAg
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