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第八章 化学反应工程学 基本原理 Chemical Reaction Engineering 2012/12/13 1 §1 化学反应工程学概述 2012/12/13 2 化学反应过程是物理与化学两类因素的综合体。 化学过程十分复杂，涉及到“三传一反”： 动量传递、热量传递、质量传递、化学反应 2012/12/13 3 what’s going on ? 古代：陶瓷的制作、酒与醋的酿造、金属的冶炼、炼丹、造纸等都是化 学反应过程，但一直没有认清它们的共同规律，而主要是依靠经验，达 不到工程科学的水平。 1937年，丹克莱尔(Damhohler）在《Der Chemic Ingenieur》的第三卷 中就写了扩散、流动与传热对化学反应收率影响的专章； 1947年霍根（Hougen）和华生（Waston）的著作《化学过程原理》和法 兰克-卡明涅斯基的著作《化学动力学中的扩散与传热》相继问世，总结 了化学反应与传递现象的相互关系，探讨了反应器设计问题。 1957年，第一次欧洲反应工程会议在荷兰阿姆斯特丹召开，首次使用了 化学反应工程这一术语，并阐明了这一学科分支的内容和作用。 正是由于60年代石油化工的发展，生产日趋大型化，以及原料的加工不 断向纵深发展，从而向化学反应工程领域提出了一系列的课题，加速了 这一学科的发展壮大。 80年代以后,新材料和新技术的使用使反应工程有了新的发展。 2012/12/13 4 What is ? 化学反应工程是化学工程学的一个重要 组成部分，它是以工业反应器为研究对象， 从化学反应动力学和传递过程原理出发，研 究反应器内物料的流动与混合，传热与传质 等物理过程对化学反应过程的影响，找到工 业反应器内宏观反应体系的反应过程规律， 建立数学模型，为反应器的放大和优化提供 可靠方法。 2012/12/13 5 what’s needed ? 实验室工作：本征动力学（微观动力学）—— 实验室工作 “化学反应的本来面目”。主要研究“反应级数”、 “活化能” 等内容，忽略扩散、传热、流动状态等 物理因素对反应的影响。 反应器设计：宏观动力学。在本征动力学的基础 反应器设计 上，综合各种物理因素的影响，将实际反应过程 的情况用数学关系式（即数学模型）表达出来。 由化学反应+物理因素，通过计算机进行模拟试 验，并经过实际装置的检验和修正，推出反应器 中实际反应过程的情况，从而得到反应器的大 小、结构及操作条件（可以免去中试层次）。 2012/12/13 6 what for ? 1. 改进现有的反应设备和过程; 2. 开发新的反应技术和设备; 3. 指导和解决反应过程中的放大问题; 4. 反应过程的最优化。 2012/12/13