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化学反应工程 Chemical Reaction Engineering (CRE) 绪论 本章主要讨论以下三个问题： CRE的研究对象和任务； CRE的基本研究方法； 化学反应和工业反应器的分类。 第一节 CRE的研究对象和任务 一、 CRE的研究对象和目的 CRE的研究对象主要就是以工业规模进 行的化学反应过程及设备。 化学反应工程学的目的是要实现工业反 应过程的优化(或称最佳化)。 化学反应过程优化的实质包括4个方面： 化学反应速率最佳 化学反应选择性(率)最佳 能耗最低 安全生产 二、 化学反应工程学的任务 CRE的任务: 研究化学反应与传递过 程相互作用的基本规律;分析化学反应 器的特性以指导和进行反应器的设计﹑ 放大与优化。 第二节 CRE的基本研究方法 化学工程学传统的研究方法是经验归纳法。 用数学方法所描述的各参数之间的关系式称之为 数学模型。 数学模拟法就是用数学模型描述反应器内的反应 过程，用数学方法求解这些数学模型，以解决反 应工程问题。 数学模型主要包括以下类型： 化学动力学模型 流动模型 传递模型 宏观动力学模型 第三节反应过程和工业反应器的分类 一、化学反应的工程分类 1 按反应的选择性分 a)简单反应 （单一反应)(Simple Reaction or single reaction) b)复合反应 (Complex Reaction or Complicated Reaction) 2 按反应过程的传递特性分 a) 均相反应 (Homogeneous Reaction) b) 非均相反应 (Heterogeneous Reaction) 3 按反应的热效应分 a) 吸热反应 (Endothermic Reaction) b) 放热反应 (Exothermic Reaction) 4 按化学动力学级数分 常把化学反应分为零级﹑一级﹑二级和三级 等不同级数的反应。 二、 工业反应器的基本类型 1 按反应器的几何构型分 根据高径比不同，可将反应器分为管式﹑槽 式（或釜式）及塔式三类。 管式R. 几何特征：长径比很大，一般大于30 釜式R. 高径比最小，一般在1~3之间 塔式R. 高径比介于两者之间 2 按反应器内反应物的相态分类 （a）均相反应器 （b）非均相反应器 3 按操作方式分类 反应器可分为连续﹑间歇和 半连续反应器三种。 4 其它分类方法 有时为便于研究，常将以上分类作进一步 分类。如在研究气固相催化反应器时，因 固体催化剂的热特性较为突出，常将其分 成绝热式﹑换热式﹑等温﹑变温等等 。 严格讲，化学反应器的最基本类型是以 反应器内物料的流动状况来划分。 a)理想流动反应器 b)非理想流动反应器 通过本章的学习使同学了解和掌握以下问题： 1 化学反应工程学的研究对象﹑目的及任务是什么？ 2 化学动力学与化工动力学的区别是什么？ 3 化学反应工程学的基本研究方法是什么？为什么不 能完全采用化学工程学的经典研究方法？ 4 从化学反应的工程分类和反应器的分类中，你能意 识到处理化学反应工程问题的基本思路是什么吗？ 学习参考书： 李绍芬主编,化学反应工程一﹑二﹑三版,化学与催化 反应工程 陈甘棠主编,化学反应工程一﹑二﹑三版 袁乃驹,丁富新编著.化学反应工程基础 张濂,许志美,袁向前编著.化学反应工程原理 J.M.Smith .Chemical Engineering Kinetics,1981 第三版 O.Levenspiel .Chemical Reaction Engineering,1972年第三版