化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的任務(wù)和范疇
1 化學(xué)反應(yīng)過程是化工生產(chǎn)的核心
任何化工生產(chǎn)從原料到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程都可以概括為下列三個(gè)組成部分:
(1) 原料的預(yù)處理(提純、去雜、加熱„)
(2) 化學(xué)反應(yīng)過程
(3) 產(chǎn)物的分離(吸收、精餾、萃取、結(jié)晶、冷凝„)
2 化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)是研究工業(yè)規(guī)模的化學(xué)反應(yīng)過程
1. 化學(xué)過程—由化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究完成(化學(xué)反應(yīng))
2. 物理過程—
a. 流動(dòng)與混合過程(動(dòng)量傳遞)
b. 傳質(zhì)過程(質(zhì)量傳遞)
c. 傳熱過程(熱量傳遞)
以上的過程即化學(xué)工程中常說的的“三傳一反”,它們是化學(xué)工程的核心內(nèi)容。
3 化學(xué)反應(yīng)工程的任務(wù)
1. 優(yōu)化設(shè)計(jì)(確定工藝路線、設(shè)備放大、設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸、
操作條件等)。
2. 優(yōu)化操作(在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上發(fā)揮潛力)。
3. 新理論、技術(shù)和設(shè)備的研究和開發(fā)。
目的是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全、環(huán)保 → 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益最優(yōu)
4 化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的范疇
1. 化工熱力學(xué)
(1) 平衡
a. 化學(xué)平衡
b. 物理平衡(如溶解度、蒸汽壓等)
(2)物性數(shù)據(jù)(如粘度、熱容、反應(yīng)熱等)
2. 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和催化劑
(1) 動(dòng)力學(xué)是研究反應(yīng)速率與濃度、溫度、壓力及催化劑之
間的定量關(guān)系(反應(yīng)器型式、結(jié)構(gòu)尺寸等有賴于動(dòng)力學(xué))。
(2) 催化劑涉及到傳熱、微孔結(jié)構(gòu)、活性組分分布、制備條
件對催化劑結(jié)構(gòu)的影響、再生等問題。
3. 化工工藝學(xué)
反應(yīng)過程是整個(gè)工藝過程的一環(huán),因此要整體考慮才能總體最優(yōu)。
4. 傳遞過程
即“三傳”問題。
5. 工程控制
優(yōu)化操作、安全防范、緊急事故連鎖控制等。
化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展
50年代隨著原子能的發(fā)展提出高倍數(shù)放大問題,以及石油化工的迅猛發(fā)展,反應(yīng)器規(guī)模不斷增大,從均相到非均相、從動(dòng)力學(xué)到傳遞等等。
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