化学反应工程课件

1.1 化学反应工程学的学科历史
1.1.1 化学工程的发展史
第一章 绪 论
化学工程发展史及化学反应工程学科的形成 第一阶段：古代的化学生产（17世纪以前） 这一时期经历了实用化学、炼丹和炼金、医药化学和冶金 化学等时期。早期化学知识来源于人类的生产和生活实践。 同时在人类对自然界万物的本原构成的探索中，诞生了古 代朴素的元素观。古代化学具有实用和经验的特点，尚未 形成理论体系、是化学的萌芽时期；另一方面，尚未形成 有规模的化学加工实践。
工程”的概念，发展成为以“单元操作” （unit
operations）为基本研究内容的化学工程学。第一次综合。
▪ 规模的扩大要求人们对生产过程的规律有更为透彻的了
解需要既懂工程又熟悉化学知识促使工程与化学相结合
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
▪ 第三阶段：现代化学工业（二战前后），在原料路线， 技术和设备方面都有巨大的变化和进步，在以石油和天 然气为主要原料的化学工业中，各种催化反应被广泛应 用，这就要求在反应技术和反应器设计方面作出重大努 力。尤其是在生产规模日益大型化的趋势下，其影响就 更大了，促使化学工程学科形成了第二次理论综合：即， 从动量传递、热量传递、质量传递的角度深入研究化工 生产的物理变化过程，以及从“化学反应工程”的角度 来研究化工生产的化学过程。从而使化学工程学科上升 为一门具有完整理论体系的全面学科。三传一反。
Reactions
Contents
▪ 第四章 非理想流动 ▪ Chapter4 Non-Ideal Flow ▪ 第五章 非均相反应动力学 ▪ Chapter5 Reaction Catalyzed by Solids ▪ 第六章 非均相流固催化反应器 ▪ Chapter6 The Packed Bed Catalytic Reactor ▪ 第七章 气液两相反应器 ▪ Chapter7 Fluid-Fluid Reactors
反应器设计问题。为学科的形成起了一定的作用。
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
▪ 50年代，石油化工迅猛发展，反应器规模不断扩大。对
反应器的放大问题的研究，使人们认识到，任何一个化学
反应在工业规模反应器中进行时不可避免地伴随着"三传"
现象，必须将化学反应与"三传"同时结合起来加以考虑和
The object of the course
▪ 课程目标：反应器分析与设计并重，结 合实际、结合工艺。
▪ 授课方法：讲课与讨论相结合。 ▪ 考试方式：考试与/或作业结合平时成绩
化学反应工程 (Chemical Reaction Engineering)
▪ 主要参考书 ▪ 《化学反应工程》，陈甘棠 主编，化学工业出版社 ▪ 《化学反应工程》，朱炳辰 主编，化学工业出版社
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
▪ 第二阶段：近代化学工业从十八世纪末开始，以硫酸，
硝酸，纯碱的工业规模的生产过程为开端，至20世纪初，
出现了载入化工发展史册的合成氨的工业生产。
▪ 20世纪初，英国的Davis,美Walker,Lewis等提出了“化学
化工学科的特点
From Chemical Engineering to Process Engineering
专业任务
工程 工业规模(工程)的设计、操作运行、改进(最优化)问题。
（建筑工程、环境工程、生物工程、电气工程等）
化学工程与工艺 研究工业规模化工过程的规律，开发和改进化工生产过
程。 开发：新产品，新工艺。 改进：对已有过程和产品进行改造，以求最优化。
Chemical Reaction Engineering, by Levenspiel O.
Elements of Chemical Reaction Engineering by Scott Fogler
第一章 绪 论
▪ 1.1 化学反应工程学的学科历史 ▪ 1.2 化学反应工程学的范畴和任务 ▪ 1.3 化学反应过程的分类 ▪ 1.4 工业反应器的分类 ▪ 1.5 化学反应工程的研究方法 ▪ 1.6 化学反应工程所需基本知识
学反应工程的创立奠定了基础。（被认为是化
学动力学发展到“工程技术”阶段的标志。）
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
▪ 40年代，第二次世界大战，三个重要的过程开发研究 工作：
▪ 流化床催化裂化--汽油 ▪ 丁苯橡胶乳液聚合--（汽车）轮胎 ▪ 曼哈顿计划--原子弹（气体扩散提炼浓缩铀U238） ▪ 1947年，出版了两本书: ▪ 霍根（Hougen）和华生（waston）--《化学过程原理》 ▪ 法兰克--卡明涅斯基--《化学动力学中的扩散与传热》 ▪ 总结了化学反应与传递现象之间的相互关系。探讨了
第一章 绪 论
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
30年代，石油化学工业刚刚兴起。提出了“单
元操作”和“单元过程”等概念。
单元操作——流体输送，蒸馏，干燥等专管物
理工序。
单元过程——磺化，水解，加氢等专管化学反
应工序。
1937年，丹克莱尔较系统的阐述了“扩散，流
体流动和传热对化学反应收率的影响”，为化
Байду номын сангаас
1.1 化学反应工程学的学科历史
第一章 绪 论
▪ 美国Bird等编写了《传递现象》这部历史性的著 作Transport Phenomena
▪ A Landmark in Chemical Engineering Education
1.1 化学反应工程学的学科历史
1.1.2 化学反应工程学的发展史
第一层次：资源、能量消耗 第二层次：环境影响 第三层次；安全卫生舒适
Contents
▪ 第一章 绪论 ▪ Chapter1 Overview of Chemical Reaction
Engineering ▪ 第二章 均相反应动力学 ▪ Chapter2 Kinetics of Homogenous Reaction ▪ 第三章 均相反应器（等温、变温过程） ▪ Chapter3 Ideal Reactors for Homogenous