1绪论

Catalyzed Reaction Engineering Polymerization Reaction Engineering High-temperature Reaction Engineering Biochemical Reaction Engineering Environmental Reaction Engineering
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第二阶段 形成（1940）
40年代，第二次世界大战，三个重要的过程开发研究 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 Hougen、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。探讨了反应 器设计问题。为学科的形成起了一定的作用。
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3.2 管式反应器
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3.3 塔式反应器
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第四节 反应器的模型
所谓模型，就是将真实的反应器进行合理简化，用一个通常是一 组数学方程式进行描述，模型不能被无条件简化，不可失真。反 应器的模型是进行反应器设计、优化和放大的基础。 化学反应工程的核心：研究宏观动力学因素对化学反应的影响
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生产硫酸
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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 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。 Little ,AIChE1919年度主席，1922年学会报告： ,AIChE1919年度主席，1922年学会报告： “化学工程……不是化学、机械和土木工程的组合体，而是属于 “化学工程……不是化学、机械和土木工程的组合体，而是属于 自己的科学，其基础就是那些单元操作。 ”（unit operations）这 自己的科学，其基础就是那些单元操作。 ”（unit operations）这 些单元操作的合理排列及配合而产生了工业规模上的化学制程 1937年，丹克莱尔较系统的阐述了“扩散，流体流动和传热对化 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。）
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• 美国 美国Bird等编写了《传递现象》这部历史性的著作 等编写了《传递现象》 等编写了 Transport Phenomena
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第四阶段 成熟（1980）
80年代以后，反应工程的理论与方法已日臻完善与丰富。 随着高技术的发展与应用，如微电子器件的加工、光导 纤维的生产、新材料与生物技术等，提出了新的研究课 题。使反应工程的研究进入了一个新的阶段。
所以通常物料衡算、热量衡算及动量衡算（压力降）式被加入到反 应速率方程中，联立成为模型的数学表达式
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例：
X Y Z + 2 + 2 =1 2 a b c
2 2 2
Z Y
所表示的是一 个椭球面，球 面上的每一个 点都可通过不 同的XYZ值表 示。
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X
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例：（续）
如果有一力压向此 球，球会发生变形。 知道了力的大小， 方向，球材质的弹 性模量等值，就可 以通过计算得到变 形后球的形状而不 必用真球实验。模 型越复杂，能描述 的现象就越多。
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第一阶段 萌芽（1930）
Carl Duisberg---德国化学工业界领军人物，1896 Duisberg---德国化学工业界领军人物，1896 “就我的观点，没有比在法国将化学家做成化学工程师更糟糕的 事了……我请工程师和化学家分别掌握他们的科学知识，但我期 事了……我请工程师和化学家分别掌握他们的科学知识，但我期 望他们一起工作” Glasgow 和西苏格兰技术学院的课程大纲，1888-1889：加工过程 和西苏格兰技术学院的课程大纲，1888 1889：加工过程 1888包括：制冷、蒸发、升华、发电、加热、冷却、搅拌、研磨、筛 分、粉碎、沉淀、清洗、过滤……….. 分、粉碎、沉淀、清洗、过滤……….. 加工工业包括：焦油及酒精的蒸馏、发酵、烈性酒的制备、气体 制造、充水气、颜料、肥皂、石蜡、蜡烛……… 制造、充水气、颜料、肥皂、石蜡、蜡烛………
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第二节 评价反应器的指标
转化率： χA = 未反应分率
组分A反应掉的摩尔数 nA0 − nA = 组分A 的起始摩尔数 nA0
我喜欢这个反应器
生成目标产物消耗掉的反应物A的摩尔数 选择性： β = 消耗掉的反应物A的摩尔数
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收 率
摩尔收率： 质量收率：
生成的目标产物P的摩尔数 ν A × ≤ 100% ϕ摩尔 = 加入的反应物A的摩尔数 ν P
Happy new year!!
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Chemical Reaction Engineering
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课程特点和学习方法
1、难度 、 2、高等数学基本知识必不可少 、 3、连续性、层层递进 、连续性、 4、非常重要，是反应器设计/放大 优 、非常重要，是反应器设计 放大 放大/优 化之基础
不缺课 课前预习 上课专心 笔记要做好 课后认真作业
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来自百度文库
第一节 CRE简史
Raw materials
Physical Treatment steps
Chemical Treatment steps Recycle
Physical Treatment steps
Products
典型化工过程 (Typical chemical process)
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F Z Y
X
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积分的意义
1/rA
面积=??????? 0 CA CA0
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本章作业
• P20-21 2，3 • 补充：解下列微分方程
dy =3 dx dy = 2y dx dy = 5 y2 dx dy + y = e− x dx
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积分的解析解和数值解
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ϕ摩尔 = β × x A
所以，当残余反应物被分离出来，重新投入反应器中再次或多次 循环至全部转化时， φ 总 = β
思考：对单一反应，摩尔收率与转化率相等吗？ 答： 相等，单一反应选择性为100% 相等，单一反应选择性为100%
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反应釜
第三节 认识反应器
3.1 反应釜
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生成的目标产物P的质量 ϕ质量 = 加入的反应物A的质量
A通常称为关键组分
质量收率同样小于100%吗？ 质量收率同样小于100%吗？
NOTICE：转化率是对反应物而言的，而选择 NOTICE：转化率是对反应物而言的，而选择 性和收率都是针对目标产物而言的！
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摩尔收率与选择性和转化率有何关系？
我们的任务
• • • • • 改进和强化现有反应技术和设备 开发新的反应技术和设备 解决反应器放大问题 实现反应过程的最优化 完善反应工程学的理论与方法
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本章内容及重点
其实重点 也就是考 点
CRE简史 简史 转化率、收率、选择性（重点） 转化率、收率、选择性（重点） 认识反应器 为反应器建模 高等数学中的微积分和微分方程
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第三阶段 发展（1950、60）
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，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 提出了一些重要的基本概念。如"返混"，"反应器稳定性"， "微观混合"，"伴有化学反应的传质"等。推动了学科的 发展。 1957年，在荷兰首都（阿姆斯特丹）举行了第一次欧洲 化学反应工程会议。会上正式提出了"化学反应工程学" 的概念。 70年代中期，《反应工程》向深度和广度发展，出现了关 于g-l、g-l-s反应器、生化反应工程等方面的专著。
“三传一反” 三传一反
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作业与考试
• 作业每周收一次，迟交和缺交作业的次 数应少于总次数的20%。 • 提倡并鼓励同学之间讨论作业，但最终 应独立完成作业。 • 期末考试，110分钟闭卷，成绩占总成绩 的70%，平时作业和到课课占20%,实验 10%。
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• 一个化学反应能够在实验室实现，并不 等于能够在工业上实现，只有将其在工 业规模上实现，才能创造价值。