第一章 绪论(第一讲）.pptVIP

第一讲 绪 论 一、化学反应过程及设备的范畴 化学反应过程及设备是一门和其他学科交叉的工程学科。（交叉性、工程性） 任何化工生产从原料到产品的生产过程，可以概括为下述三个组成部分： （1）原料的预处理（提纯、去杂、加热、加压、成型等） （2）化学反应过程(由原料生成新的产物，是化工生产的核心步骤） （3）产物的分离（所有化工产品出厂时都要求一定的纯度，而任何生产过程都不可能得到纯净的产品，往往是几种组分的混合物，所以必须进行分离，如吸收、精馏、萃取、冷凝等） 要完成上述的几个过程，必须有合适设备， 以乙烯氧化制乙醛为例。 　乙烯氧化制乙醛工艺流程 那么，鼓泡塔要想完成一定的生产任务（如35%的转化率），当然和化学反应本身有关，那么还受其他方面影响吗？乙烯和氧气同时进入塔内，要在液体内反应，试想，如果两种气体都以高速射流穿过液体，那么，乙烯和氧气就不可能反应，至少反应速度很慢。这就是说，要尽量让两种气体在塔内均匀分布，我们采用了鼓泡的方法。 可见，工业塔内有两大过程： ⑴化学过程 化学反应 ⑵物理过程 a. 动量传递 b.质量传递 c.热量传递 以上的过程即“三传一反”，它们是化学反应过程和设备的核心内容。 “三传一反”,集中体现了本课程的交叉性，请看下图： 此图反映本学科与其他学科之间的关系。 二、化学反应的类型 1、按反应特性分类： 机 理： 可逆性： 分子数： 级 数： 热效应： 2、按反应物系的相态分类： [注意] 均相和非均相不是绝对的。例如反应速度很快的情况，当反应物系是A、B两种互溶液体，仅从相态看，应该属于均相，如果两种液体流入反应器，当混合时间大于反应时间时，就是说，A和B来不及混合均匀就反应了，这样的体系就表现出了出非均相的特征。如果能增强湍流脉动的程度，使混合时间缩短到远小于反应时间时，就可当均相反应来处理。 3、按反应过程的条件分类： 三、反应器的分类 1、釜式反应器 [适用的反应] [优缺点] 2、管式反应器 [适用的反应] [优缺点] [生产举例] 石脑油裂解,管式法高压聚乙烯 3、鼓泡塔 适用的反应 ： 优缺点 ： 生产举例 ： 4、填料塔 适用的反应 ： 5、固定床 适用的反应 ：气-固相，应用范围广 优缺点 ：返混小,高转化率时催化剂用量小,催化剂 不易磨损。 传热性能差，控温不易, 催化剂装卸麻烦 。 生产举例 ：乙苯脱氢,乙炔法制氯乙烯,合成 氨;乙烯法制醋酸乙烯等 6、流化床 （以乙烯氧氯化制取氯乙烯为例） 在流化床反应器中进行乙烯氧氯化反应时，采用细颗粒催化剂，原料乙烯、氯化氢和空气分别由底部进入反应器，充分混合均匀后，通入催化剂层，并使催化剂处于流化状态,床内装有换热器,可有效地引出反应热。 适用的反应 ： 优缺点 ： 生产举例 ： 生产举例 ： 四、反应器操作方法的分类 1、间歇式操作 它通常为实验室及产量较小的一些情况下所采用。在分批操作时，物料浓度及反应速率都是在不断改变着的。分批操作在反应器的生产能力、反应的选择性以及解决像合成高分子化合物中的分子量分布等重要问题方面都有其一定的优点。 3、半连续式操作 塔式反应器或釜式反应器中放入一定量的液体，然后气体连续通过反应器，经过一段时间后，将反应后的液体引出，放入下一批液体。则液体是间歇的，气体是连续的。 总结 一、本课程是研究工业反应器内的反应过程，核心是“三传一反”，传递过程和化学反应互相影响。 二、化学反应可以按不同的标准来分类，按相态分的均相和非均相反应是本课程中最重要的分类方法。 三、釜式反应器、管式反应器、固定床反应器将是我们研究的重点，也是工业上常用的三类反应器。 四、间歇、连续、半连续三种反应器的操作方法，直接关系到物料进入反应器的流动状态和物料的分布，一定程度会影响反应过程。 * * 【本讲内容】 一、化学反应过程及设备的范畴 二、化学反应的分类 三、反应器的分类 四、反应器操作方法的分类 氧气 乙烯 鼓泡反应器 除沫分离器 粗乙醛贮槽 10％粗乙醛 去火炬焚烧 水环泵 水分离 水 水吸收塔 水洗涤塔 分离器 CH2=CH2＋0.5 O2 =CH3C