化学反应工程-第一章_绪论解析
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11
发展简史
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。 Fritz Haber (1868 - 1934)
12
发展简史
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。 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
环保工业、建材、印染、生物技术、医药、食品、造纸等 工业部门。
PI的特点：原料产品、加工过程、增加产量
10
发展简史
第一阶段：古代的化学生产（17世纪以前） 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；尚未形成有规模的化学加工实践。 实用化学 炼丹和炼金
冶金化学
医药化学 生产硫酸
新的分支
集总方法 聚合反应工程 电化学反应工程 生化反应工程 冶金化学反应工程
17
化学反应工程的研究内容
以工业规模进行的化学反应的规律。 化学动力学——研究浓度和温度对反 应速度的影响的科学。 （1）影响反应速度的各种因素以及如
何获得最优的反应结果等问题。
（2）化学反应的速度和平衡的规律。
大庆炼化
学反应过程的开发和反应器的可靠设计提出迫切要求；
•化学反应动力学和化工单元操作的理论和实践有了深厚的基 础； •数学模型方法和大型电子计算机的应用为反应工程理论研究 提拱有效的方法和工具。
16
发展简史
50年代末到60年代初——S.M.华拉斯的《化工动力学》，O. 列文斯比尔的《化学反应工程》等，使学科体系大体形成。 1981年，化学反应工程正式进入我国化工高等教育。
化学反应工程
(Chemical reaction engineering, CRE) 授课教师：李青云
1
第一章 绪论
教材： 朱炳辰 主编，化学反应工程（第四 版），化学工业出版社，2007 参考资料： ①郭锴，唐小恒，周绪美编，化学 反应工程，化学工业出版社； ②陈甘棠主编，化学反应工程，高 等教育出版社。
14
发展简史
美国Bird等编写了《传递现象》 （ Transport Phenomena ） 这部历史性的著作
15
发展简史
荷兰van Krevelen提出“化学反应工程”的概念。 1957年，阿姆斯特丹，第一届欧洲化学反应工程会议， van Krevelen作首篇综合性报告：Micro- and Macro- Kinetics •化学工业（石油化学工业）的发展，生产趋于大型化，对化
CA
21
热量传递过程－传热因素
A→ B
rA kCA
k k0 e
E RT
A
C A0
CA
22
质量传递过程－传质因素
23
质量传递过程－传质因素
此处反应较快 边缘反应物浓度高 中央反应物浓度低
9
过程工程（process engineering)
对“化学工程”概念的拓展。
“过程工业”（process industry）——化学工程学在发展
过程中不断向科技新领域渗透拓展，应用对象已经涵盖了 所有与物质的物理、化学加工过程相联的工业部门，包
括石油炼制、化学工业、能源工业、航空、军事、冶金、
化学反应工程 ——化学工程学科的一个 分支，以工业反应过程为主要研究对象， 以反应技术的开发、反应过程的优化和 反应器设计为主要目的的一门新兴工程 学科。 研究对象——工业反应过程，研究过程 速率及其变化规律、传递规律及其对化 学反应的影响。
5
化工热力学 反应动力学 传递过程理论 化工单元操作
课程的任务和基本要求
化学 反应器的开发 设计 放大 优化操作 石油化学 应用 生物化学 医药
目的
冶金
轻工
大庆炼化厂区鸟瞰图
6
学习要求
（1）牢固掌握基本概念、基本原理以及反应器分析和设计 所用的基本关系式；
（2）较深入地了解各种类型反应器的特点、性能和适用范 围，掌握固定床催化反应器等几种重要反应器的化工设计计 算方法； （3）掌握工业反应器设计的一般方法和程序； （4）较深刻地理解数学模型和模拟方法的基本原理和实质； （5）具备一定的工程应用能力。
一门具有完整理论体系的全面学科。
13
发展简史
•1947年——霍根与华生合著的《化工过程原理》第三分册中
论述了动力学和催化过程。
•50年代，有一系列重要的研究论文发表于《化学工程科学》 杂志，对反应器内部发生的若干种重要的、影响反应结果的 传递过程，如返混、停留时间分布、微观混合、反应器的稳 定性等进行研究，获得了丰硕的成果。
2
第一章 绪论
•Chemical Reaction Engineering, by Levenspiel O. •Elements of Chemical Reaction Engineering, by Scott Fogler
3
第一章 绪论
学科地位及历史 研究对象及内容 研究方法
4
课程的任务和基本要求
18
化学反应的分类
按反应特性分类： 机理，可逆性，分子数，级数，热效应 按反应物系的相类特征分类： 均相；非均相（催化非催化），如 气固相催化反应，气液相反应。 按反应过程的条件分类： 温度，压力，操作方式
19
动量传递过程－流动因素
A→ B
A
rA CA
CA CA0et
C A0
7
基本内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 均相反应动力学 理想反应器 非理想流动 气固催化反应动力学
第六章
第七章 第八章 第九章
反应器设计的一般原则和方法
固定床反应器 流化床反应器 其它多相反应器
8
学科体系的基本内容与地位
过程工程——以传递过程及化学反应工程为核心的学科体 系（包括化工热力学、化工单元过程、分离工程、化工系 统工程等） 动量传递 三传一反 热量传递 质量传递 化学反应
发展简史
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。 Fritz Haber (1868 - 1934)
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发展简史
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。 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
环保工业、建材、印染、生物技术、医药、食品、造纸等 工业部门。
PI的特点：原料产品、加工过程、增加产量
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发展简史
第一阶段：古代的化学生产（17世纪以前） 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；尚未形成有规模的化学加工实践。 实用化学 炼丹和炼金
冶金化学
医药化学 生产硫酸
新的分支
集总方法 聚合反应工程 电化学反应工程 生化反应工程 冶金化学反应工程
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化学反应工程的研究内容
以工业规模进行的化学反应的规律。 化学动力学——研究浓度和温度对反 应速度的影响的科学。 （1）影响反应速度的各种因素以及如
何获得最优的反应结果等问题。
（2）化学反应的速度和平衡的规律。
大庆炼化
学反应过程的开发和反应器的可靠设计提出迫切要求；
•化学反应动力学和化工单元操作的理论和实践有了深厚的基 础； •数学模型方法和大型电子计算机的应用为反应工程理论研究 提拱有效的方法和工具。
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发展简史
50年代末到60年代初——S.M.华拉斯的《化工动力学》，O. 列文斯比尔的《化学反应工程》等，使学科体系大体形成。 1981年，化学反应工程正式进入我国化工高等教育。
化学反应工程
(Chemical reaction engineering, CRE) 授课教师：李青云
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第一章 绪论
教材： 朱炳辰 主编，化学反应工程（第四 版），化学工业出版社，2007 参考资料： ①郭锴，唐小恒，周绪美编，化学 反应工程，化学工业出版社； ②陈甘棠主编，化学反应工程，高 等教育出版社。
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发展简史
美国Bird等编写了《传递现象》 （ Transport Phenomena ） 这部历史性的著作
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发展简史
荷兰van Krevelen提出“化学反应工程”的概念。 1957年，阿姆斯特丹，第一届欧洲化学反应工程会议， van Krevelen作首篇综合性报告：Micro- and Macro- Kinetics •化学工业（石油化学工业）的发展，生产趋于大型化，对化
CA
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热量传递过程－传热因素
A→ B
rA kCA
k k0 e
E RT
A
C A0
CA
22
质量传递过程－传质因素
23
质量传递过程－传质因素
此处反应较快 边缘反应物浓度高 中央反应物浓度低
9
过程工程（process engineering)
对“化学工程”概念的拓展。
“过程工业”（process industry）——化学工程学在发展
过程中不断向科技新领域渗透拓展，应用对象已经涵盖了 所有与物质的物理、化学加工过程相联的工业部门，包
括石油炼制、化学工业、能源工业、航空、军事、冶金、
化学反应工程 ——化学工程学科的一个 分支，以工业反应过程为主要研究对象， 以反应技术的开发、反应过程的优化和 反应器设计为主要目的的一门新兴工程 学科。 研究对象——工业反应过程，研究过程 速率及其变化规律、传递规律及其对化 学反应的影响。
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化工热力学 反应动力学 传递过程理论 化工单元操作
课程的任务和基本要求
化学 反应器的开发 设计 放大 优化操作 石油化学 应用 生物化学 医药
目的
冶金
轻工
大庆炼化厂区鸟瞰图
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学习要求
（1）牢固掌握基本概念、基本原理以及反应器分析和设计 所用的基本关系式；
（2）较深入地了解各种类型反应器的特点、性能和适用范 围，掌握固定床催化反应器等几种重要反应器的化工设计计 算方法； （3）掌握工业反应器设计的一般方法和程序； （4）较深刻地理解数学模型和模拟方法的基本原理和实质； （5）具备一定的工程应用能力。
一门具有完整理论体系的全面学科。
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发展简史
•1947年——霍根与华生合著的《化工过程原理》第三分册中
论述了动力学和催化过程。
•50年代，有一系列重要的研究论文发表于《化学工程科学》 杂志，对反应器内部发生的若干种重要的、影响反应结果的 传递过程，如返混、停留时间分布、微观混合、反应器的稳 定性等进行研究，获得了丰硕的成果。
2
第一章 绪论
•Chemical Reaction Engineering, by Levenspiel O. •Elements of Chemical Reaction Engineering, by Scott Fogler
3
第一章 绪论
学科地位及历史 研究对象及内容 研究方法
4
课程的任务和基本要求
18
化学反应的分类
按反应特性分类： 机理，可逆性，分子数，级数，热效应 按反应物系的相类特征分类： 均相；非均相（催化非催化），如 气固相催化反应，气液相反应。 按反应过程的条件分类： 温度，压力，操作方式
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动量传递过程－流动因素
A→ B
A
rA CA
CA CA0et
C A0
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基本内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 均相反应动力学 理想反应器 非理想流动 气固催化反应动力学
第六章
第七章 第八章 第九章
反应器设计的一般原则和方法
固定床反应器 流化床反应器 其它多相反应器
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学科体系的基本内容与地位
过程工程——以传递过程及化学反应工程为核心的学科体 系（包括化工热力学、化工单元过程、分离工程、化工系 统工程等） 动量传递 三传一反 热量传递 质量传递 化学反应