【正文】 理過(guò)程的單元操作時(shí)普遍采用。因?yàn)檫@些狀態(tài)常用準(zhǔn)數(shù)描述，又稱準(zhǔn)數(shù)放大。 ? 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程本質(zhì)的基礎(chǔ)上，先建立物理模型，再建立數(shù)學(xué)模型，最后以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)進(jìn)行反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算。 ? 模型放大的成敗在于所建立的模型能否正確的反應(yīng)反應(yīng)過(guò)程的規(guī)律。側(cè)重過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)，屬于基礎(chǔ)性工作。如采用列管式固定床反應(yīng)器時(shí)，可采用單管試驗(yàn)。 （ a）數(shù)學(xué)模型方法 2022/9/19 3)大型冷模試驗(yàn)：用空氣，水，砂（廢催化劑）代替反應(yīng)原料中的（ gls三相）；用玻璃，有機(jī)玻璃等代替鋼材。 因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程總是受到傳遞過(guò)程的影響，而傳遞過(guò)程的影響總是隨著設(shè)備規(guī)模的改變而改變。 目的： (1)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行檢驗(yàn)與修正。 (2)對(duì)催化劑的壽命，活性，設(shè)備的腐蝕情況等進(jìn)行考察。） 5)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算試驗(yàn)：這一步貫穿在上述四步之中。 （ a）數(shù)學(xué)模型方法 2022/9/19 數(shù)學(xué)模型法應(yīng)用實(shí)例： 對(duì)于某些具體反應(yīng)也許不需要經(jīng)過(guò)那么多個(gè)實(shí)驗(yàn)階段。產(chǎn)品性能、質(zhì)量與小試結(jié)果相似。 （ a）數(shù)學(xué)模型方法 2022/9/19 ` （ b）數(shù)學(xué)模型的建立 ? 用數(shù)學(xué)方式來(lái)模擬工業(yè)反應(yīng)過(guò)程，由于實(shí)際情況往往非常復(fù)雜，一方面由于對(duì)某些過(guò)程還不能全部的觀測(cè)和了解，另一方面由于數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算手段的限制，用數(shù)學(xué)模型來(lái)完整地、定量地反映失誤的全貌還不能實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行歸納和簡(jiǎn)化是十分必要的。 ? 對(duì)于工業(yè)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和分析而言，重要的不僅是本征動(dòng)力學(xué)關(guān)系，更應(yīng)該掌握能反映傳遞因素對(duì)反應(yīng)速率影響的宏觀動(dòng)力學(xué)關(guān)系。 ? 與其它化工單元不同，反應(yīng)器的物料衡算關(guān)系應(yīng)該反映參與反應(yīng)的各組分的物料量的變化，即增加了反應(yīng)量一項(xiàng)。 ? 通式和物料衡算方程式一樣。 ? 對(duì)大多反應(yīng)器而言，由于反應(yīng)前后壓力差較小，一般忽略不計(jì)，因而不列動(dòng)量衡算式。 ? 計(jì)算時(shí)，特別是進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算時(shí)，應(yīng)能夠提供相應(yīng)的參數(shù)關(guān)聯(lián)式。m3 的過(guò)氧化 氫異丙苯溶液 3m3，要求轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %，計(jì)算反應(yīng)器體 積。 ? 納尺度即分子化學(xué)鍵震動(dòng)的納秒尺度及納米尺度； ? 微尺度即流體力學(xué)和傳遞中的滴、粒、泡、漩渦運(yùn)動(dòng)的微尺度。 ? 宏尺度即生產(chǎn)單元和工廠。 ? 以管式催化反應(yīng)器中氣固相催化反應(yīng)為例 ? 反應(yīng)物與催化劑載體上所負(fù)載的活性組分間的分子反應(yīng)屬于納秒及納米尺度； ? 反應(yīng)組分在催化劑顆?？椎纼?nèi)的擴(kuò)散屬于微尺度； ? 反應(yīng)組分連續(xù)流過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)米的反應(yīng)管的停留時(shí)間一般為 10103s,屬于介尺度； ? 反應(yīng)器及有關(guān)原料和產(chǎn)物分離的裝備組合成的生產(chǎn)單元和工廠屬于宏尺度； ? 而生產(chǎn)過(guò)程的污染經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間才能消除屬于宇尺度。 在向材料工業(yè)滲透過(guò)程中，出現(xiàn)了將化學(xué)反應(yīng)工程原理用于聚合過(guò)程的聚合反應(yīng)工程，對(duì)于高粘物系傳遞特性的研究則有了實(shí)際應(yīng)用的課題。 2022/9/19 ?反應(yīng)工程用于產(chǎn)品分離 ?用于凈化原料 ?用于能源過(guò)程 ?生態(tài)工業(yè)組合 2022/9/19 ? 總結(jié) ? 研究的主要任務(wù) ? 研究的主要內(nèi)容 ? 研究的主要方法 ? 概念 ? 化學(xué)反應(yīng)工程 ? 反應(yīng)器 ? 三傳一反 ? 數(shù)學(xué)模擬方法 ? 數(shù)學(xué)模型 ? 反應(yīng)過(guò)程的放大方法 2022/9/19 哈伯 ? Haber (1868～ 1934)德國(guó)化學(xué)家。曾在柏林大學(xué)隨 ,在海德堡大學(xué)隨。他曾在耶拿做有機(jī)化學(xué)方面的研究工作。第一次世界大戰(zhàn)期間，哈伯主持了炸藥和毒氣的生產(chǎn)。哈伯 1916年辭去化學(xué)兵工生產(chǎn)的職務(wù)。 ? 哈伯一生致力于化學(xué)平衡及氣體反應(yīng)等方面的研究。然而其最大的貢獻(xiàn)是 1909年在卡爾斯魯厄任教期間所完成的氨合成法。哈伯因用氮和氫合成氨而獲得 1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 ? 我國(guó)成功地開(kāi)發(fā)了許多具有特色的反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)器：流態(tài)化催化裂化工業(yè)裝置，流化床丙烯腈合成，流化床萘氧化制苯酐反應(yīng)器，固定床徑向及軸徑向氨合成，甲醇合成，丁烯氧化脫氫，乙苯脫氫等多種形式的催化反應(yīng)器，輕質(zhì)烴熱裂解爐，高溫煤氣化爐，濕法冶金中的氣體提升攪拌反應(yīng)器，三相床 1,4丁炔二醇炔化反應(yīng)器，丙烯氯醇化制備環(huán)氧丙烷的氣液反應(yīng)器，活化 MDEA溶液脫除二氧化碳過(guò)程開(kāi)發(fā)，環(huán)氧丙烷水和反應(yīng)制丙二醇反應(yīng)器等 2022/9/19 2022/9/19 ? The End 2022/9/19 反應(yīng)工程的任務(wù) 創(chuàng)新與選擇最適反應(yīng)器型式 新工藝、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 確定最優(yōu)工藝條件 傳統(tǒng)技術(shù)改造 估算反應(yīng)器尺寸大小 優(yōu)化操作 目標(biāo)： 單位設(shè)備容積凈度大 目的產(chǎn)物單一性大 安全 ,穩(wěn)定 核心 —— 復(fù)雜系統(tǒng)的工程放大 2022/9/19 Free template from 122231.()( 2 )0 .3 7 1 0 .0 8 2 0 6 4 0 0 1 .2 2 ( / )A A A AAAAAAAM P a hd C d P P d P kk C k Pd t R Tdt R T d t R TP d PC d CR T R Tk m Km o l h???? ? ? ? ? ? ? ???????? ? ? ?習(xí) 題（ 1 ）2234 0 0 0 .3 7 1 /( 1 )/PAAAAAdpK P M P A hdtdCr k C m o l m hdt?? ? ? ?第 一 章 作 業(yè)1. 某 氣 相 反 應(yīng) 在 時(shí) 的 速 率 式 為 －試 問(wèn) 反 應(yīng) 速 率 常 數(shù) 的 單 位 是 什 么 。2 . 4 5 習(xí) 題 1 － 62022/9/19 Free template from ? ?? ?4 8 4 6 22.( 1 ) ( ) ( )( 2) ( ) ( )( 3 ) ( ) ( )11( 3 ) 11A aA dA aA A A B dA ABCAPA aABCA B BPB dB aB dB B aB B A BPABCBA C H B C H C HAAA B CBBr r r k P kPPkPKr k kPPb b PKr r r k k PKPkPPr? ? ?? ? ?? ? ????? ? ? ? ? ????????????? ? ?????????? ? ? ? ? ???????????????習(xí) 題 設(shè)解 （： 1 ）； 其 中121212。基 元 反 應(yīng) 代 表 了 反 應(yīng) 的 途 徑 。 基 元 反 應(yīng) 的 這 種 規(guī) 律稱 之 為 質(zhì) 量 作 用 定 律 。 Ck2022/9/19 Free template from 例題 1－ 3 考慮反應(yīng) A→3P ，其動(dòng)力學(xué)方程表為， 試推導(dǎo)在恒容下以總壓 p表示的動(dòng)力學(xué)方程。1. ( 1 )1 ( )addakkkkkka A A D d AAC O C OC O H O H C OC O C OH O C H D C Or k P k? ? ???????? ???????? ??????? ????? ? ? ?例 題 －設(shè) 一 氧 化 碳 與 水 蒸 氣 在 鐵 催 化 劑 上 的 催 化 反 應(yīng) 機(jī) 理 如 下試 推 導(dǎo) （ 1 ） ,(2) 為 控 制 步 驟 時(shí) 的 均 勻 吸 附 動(dòng) 力 學(xué) 方 程 。B為 控 制 步 驟式 中 為 定 值 ， 以? ?。2022/9/19 Free template from ? ?AD111 ( )111C D C DPA B A BCDAPBCDAPBCDA D DPBACDA D DPBd C D CDCDa A A Aa A d Aa P BPBC D C DA D D A D DP B P BP P PKP P PPPPKPPPbKPPPb b PKPPPb b PKPk P P PPPPk P b kPk P k bk K PKPrP P P Pb b P b b PK P K P???????? ? ? ? ?????? ? ?????? ??????? ? ?? ? ? ?P由 于 （ 2 ） 、 （ 3 ） 達(dá) 到 平 衡 ， 則 有 K1PBCDA D DPBaaAdKPPPb b PKPkk k bk??????????式 中2022/9/19 Free template from 12122.。 解 過(guò)程由氨脫附所控制，則： 3 3 3 3 3322 2 333220L20,2 2 30. 5 1. 5A