1.化学反应工程绪论

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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 合成氨的工业生产。 Little ,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 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 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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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。
其实重点也就 是考点
CRE简史 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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第一节 CRE简史
Raw materials
Physical Treatment steps
Chemical Treatment steps Recycle
Physical Treatment steps
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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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
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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 4、非常重要，与工厂密切联系
不缺课 课前预习 上课专心 笔记要做好 课后认真作业
“三传一反”
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本章内容及重点
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第二节 评价反应器的指标
组分A反应掉的摩尔数 nA0 nA 转化率： A 组分A的起始摩尔数 nA 0
未反应分率
我喜欢这个反应器
生成目标产物消耗掉的反应物的摩尔数 选择性： = 消耗掉的反应物的摩尔数
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收 率

摩尔收率： 质量收率：
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• 美国Bird等编写了《传递现象》这部历史性的著作 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。
摩尔 xA
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， 总
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%
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反应釜
第三节 认识反应器
3.1 反应釜
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3.2 管式Leabharlann Baidu应器
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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。
Catalyzed Reaction Engineering Polymerization Reaction Engineering High-temperature Reaction Engineering Biochemical Reaction Engineering Environmental Reaction Engineering
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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
Products
典型化工过程 (Typical chemical process)
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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 “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 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 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……….. 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………
摩尔 =
生成的目标产物的摩尔数 A 100% 加入的反应物的摩尔数 P

生成的目标产物的质量 质量 = 加入的反应物的质量
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 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？