版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
Lesson4ChemicalReactionEngineering化學(xué)反應(yīng)工程A1Everyindustrialchemicalprocessisdesignedtoproduceeconomicallyadesiredproductfromavarietyofstartingmaterialsthroughasuccessionoftreatmentsteps.每一個(gè)工業(yè)化學(xué)過程的目的是從不同的原材料,經(jīng)過一系列的處理步驟生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)所需的產(chǎn)品。2Fig.4-1showsatypicalsituation.圖4-1展示了一個(gè)典型的情況。3Therawmaterialsundergoanumberofphysicaltreatmentstepstoputthemintheforminwhichtheycanbereactedchemically.原料進(jìn)行了一些物理處理的步驟,使它們能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。4Theythenpassthroughthereactor.然后讓他們通過反應(yīng)器。5Theproductsofthereactionmustthenundergofurtherphysicaltreatment--separations,purifications,etc.-forthefinaldesiredproducttobeobtained.產(chǎn)物要經(jīng)歷進(jìn)一步的物理處理——分離,凈化提純等等,以獲得期望的最終產(chǎn)品。B1Designofequipmentforthephysicaltreatmentstepsisstudiedintheunitoperations.物理處理步驟設(shè)備的設(shè)計(jì)在單元操作中研究。2Hereweareconcernedwiththechemicaltreatmentstepofaprocess.在這里我們關(guān)心的是一個(gè)過程的化學(xué)處理步驟。3Economicallythismaybeininconsequentialunit,sayasimplemixingtank.從經(jīng)濟(jì)的角度說,這可能是個(gè)不重要的單元,比如說一個(gè)簡(jiǎn)單的攪拌槽。4Moreoftenthannot,however,thechemicaltreatmentstepistheheartoftheprocess,thethingthatmakesorbreakstheprocesseconomical.然而通常,化學(xué)處理步驟是一個(gè)過程的核心,它決定這個(gè)過程經(jīng)濟(jì)的成敗。C1Designofthereactorisnoroutinematter,andmanyalternativescanbeproposedforaprocess.反應(yīng)器的設(shè)計(jì)不是普通的事,對(duì)于一個(gè)過程有許多可供選擇的建議。2Insearchingfortheoptimumitisnotjustthecostofreactorthatmustbeminimized.尋找最佳的條件,不僅是反應(yīng)器成本的最小化。3Onedesignmayhavelowreactorcost,butthematerialsleavingtheunitmaybesuchthattheirtreatmentrequiresmuchhighercostthanalternativedesigns.一個(gè)設(shè)計(jì)可能反應(yīng)器的成本較低,但材料離開裝置可能比其他的設(shè)計(jì)需要更高的處理費(fèi)。4Hence,theeconomicsoftheover-allprocessmustbeconsidered.因此,必須要考慮整個(gè)過程的經(jīng)濟(jì)。D1Reactordesignusesinformation,knowledge,andexperiencefromavarietyofareasthermodynamics,chemicalkinetics,fluidmechanics,heattransfer,masstransfer,andeconomic.反應(yīng)器的設(shè)計(jì)使用了各個(gè)領(lǐng)域的信息,知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),比如熱力學(xué),化學(xué)動(dòng)力學(xué),流體力學(xué),傳熱,傳質(zhì),和經(jīng)濟(jì)學(xué)。2Chemicalreactionengineeringis,thesynthesisofallthesefactorswiththeaimofproperlydesigningachemicalreactor.化學(xué)反應(yīng)工程,是這些因素的綜合學(xué)科,旨在設(shè)計(jì)出正確的化學(xué)反應(yīng)器。E1Thedesignofchemicalreactorsisprobablytheoneactivitywhichisuniquetochemicalengineering,anditisprobablythisfunctionmorethananythingelsewhichjustifiestheexistenceofchemicalengineeringasadistinctbranchofengineering.化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)對(duì)于化學(xué)工程而言可能是一個(gè)獨(dú)特的活動(dòng),它的這個(gè)功能可能比任何東西都更能證明化學(xué)工程作為一個(gè)獨(dú)特的分支工程的存在。F1Inchemicalreactordesigntherearetwoquestionswhichmustbeanswered:Whatchangecanweexpecttooccur?(ii)Howfastwilltheytakeplace?化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)有兩個(gè)必須回答的問題:(1)我們預(yù)期發(fā)生什么變化?(2)他們發(fā)生的有多快?2Thefirstquestionconcernsthermodynamics,thesecondthevariousrateprocesses--chemicalkinetics,heattransfer,etc.第一個(gè)問題涉及熱力學(xué),第二個(gè)問題涉及各種速率過程——化學(xué)動(dòng)力學(xué),傳熱等。3Puttingthesealltogetherandtryingtodeterminehowtheseprocessesareinterrelatedcanbeanextremelydifficultproblem;hencewestartwiththesimplestofsituationsandbuildupouranalysisbyconsideringadditionalfactorsuntilwearcabletohandlethemoredifficultproblems.把這些放在一起,試圖確定這些過程是怎樣相關(guān)聯(lián)的,是一個(gè)非常困難的問題;因此,我們從最簡(jiǎn)單的情況著手,考慮附加因素,建立我們的分析,直到我們能處理更難的問題。GThermodynamics熱力學(xué)1Thermodynamicsgivestwoimportantpiecesofinformationneededindesign,theheatliberatedorabsorbedduringreactionandthemaximumpossibleextentofreaction.熱力學(xué)給出設(shè)計(jì)中需要的兩條重要的信息,在反應(yīng)中會(huì)放出和吸收熱量,而且最大值可能表示反應(yīng)的程度。2Chemicalreactionsareinvariablyaccompaniedbytheliberationorabsorptionofheat,themagnitudeofwhichmustbeknownforproperdesign.ConsiderthereactionaA→rR+sS,ΔHrpositive,endothermic;negative,exothermic化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著熱量的釋放或吸收,為了合理的設(shè)計(jì),必須知道它的大小,考慮下面的反應(yīng):aA→rR+sS,ΔHr,正反應(yīng),吸熱;逆反應(yīng),放熱。H1TheheatofreactionattemperatureTistheheattransferredfromsurroundingstothereactingsystemwhenamolesofAdisappeartoformrmolesofRandsmolesofS,withthesystemmeasuredatthesametemperatureandpressurebeforeandafterreaction.溫度為T時(shí),amol的A消失生成了rmol的R和smol的S,反應(yīng)的熱量是環(huán)境傳遞給反應(yīng)體系的,這是在反應(yīng)前后相同的溫度和壓力下對(duì)體系測(cè)量的結(jié)果。2Withheatsofreactionknownorestimablefromthermochemicaldata,themagnitudeoftheheateffectsduringreactioncanbecalculated.從熱化學(xué)數(shù)據(jù)中可以得到或估算反應(yīng)的熱量,反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量大小可以計(jì)算。I1ThermodynamicsalsoallowscalculationoftheequilibriumconstantKfromthestandardfreeenergiesofthereactingmaterials.熱力學(xué)也可以從反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)自由能來計(jì)算平衡常數(shù)。2Withtheequilibriumconstantknown,theexpectedmaximumattainableyieldoftheproductsofreactioncanbeestimated.由于平衡常數(shù)已知,可以估算出反應(yīng)中可以得到的預(yù)期產(chǎn)品的最大產(chǎn)量。JChemicalKinetics化學(xué)動(dòng)力學(xué)1Underappropriateconditionsfeedmaterialsmaybetransformedintonewanddifferentmaterialswhichconstitutedifferentchemicalspecies.適當(dāng)?shù)臈l件下,供給的材料可能轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌牟煌牟牧希纬刹煌幕瘜W(xué)物質(zhì)。2Ifthisoccursonlybyrearrangementorredistributionoftheconstituentatomstoformnewmolecules,wesaythatachemicalreactionhasoccurred.如果發(fā)生這種情況只是由于構(gòu)成原子的重排或再分配,形成新的分子,我們就說一個(gè)化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生了。3Chemistryisconcernedwiththestudyofsuchreactions.化學(xué)關(guān)注的是這種反應(yīng)的研究。4Itstudiesthemodeandmechanismofreactions,thephysicalandenergychangesinvolvedandtherateofformationofproduces.用于高溫反應(yīng),管可能布置在爐子里。UPackedbedreactors填充床反應(yīng)器1Therearetwobasictypesofpacked-bedreactor:thoseinwhichthesolidisareactant,andthoseinwhichthesolidisacatalyst.填充床反應(yīng)器有兩種基本類型:一種是固體是反應(yīng)物,一種是固體是催化劑。2Manyexamplesofthefirsttypecanbefoundintheextractivemetallurgicalindustries.可以在濕法冶金工業(yè)中發(fā)現(xiàn)第一種類型的很多例子。V1Inthechemicalprocessindustriesthedesignerwillnormallybeconcernedwiththesecondtype:catalyticreactors.在化學(xué)過程工業(yè)中,設(shè)計(jì)師通常會(huì)關(guān)注第二類:催化反應(yīng)器。2Industrialpacked-bedcatalyticreactorsrangeinsizefromsmalltubes,afewcentimetersdiameterlolargediameterpackedbeds.工業(yè)上的填充床催化反應(yīng)器的大小由直徑是幾厘米的小試劑瓶到大直徑的填充床。3Packed-bedreactorsareusedforgasandgas-liquidreactions.填充床反應(yīng)器適用于氣體反應(yīng)和氣—液反應(yīng)。4Heat-transferratesinlargediameterpackedbedsarepoorandwherehighheat-transferratesarerequiredfluidizedbedsshouldbeconsidered.在大直徑填充床中,傳熱率是很低的,如果需要高的傳熱率,應(yīng)該考慮流化床。WFluidizedbedreactors流化床反應(yīng)器1Theessentialfeaturesofafluidizedbedreactorarethatthesolidsareheldinsuspensionbytheupwardflowofthereactingfluid;thispromoteshighmassandheat-transferratesandgoodmixing.流化床反應(yīng)器的基本特征是,利用反應(yīng)流體向上的流動(dòng)來保持固體的懸?。贿@促進(jìn)了高的傳質(zhì)、傳熱率和良好的混合。2Thesolidsmaybeacatalyst;areactantinfluidizedcombustionprocesses;oraninertpowder,addedtopromoteheattransfer.固體可能是一個(gè)催化劑;可能是流化床燃燒過程中的反應(yīng)物;或著是促進(jìn)傳熱的惰性粉末。3Thoughtheprincipaladvantageofafluidizedbedoverafixedbedisthehigherheat-transferrate,fluidizedbedsarealsousefulwhereitisnecessarytotransportlargequantitiesofsolidsaspartofthereactionprocesses,suchaswherecatalystsaretransferredtoanothervesselforregeneration.雖然,流化床超過固定床的主要優(yōu)勢(shì)是更高的傳熱率,對(duì)于反應(yīng)過程中必須傳輸大量的固體,流化床也是有用的,如催化劑被轉(zhuǎn)移到另一個(gè)容器中再次使用。X1Fluidizationcanonlybeusedwithrelativelysmallsizedparticles,<300nmwithgases.流化作用只適用于尺寸相對(duì)較小的顆粒,小于300nm的氣體。2Agreatdealofresearchanddevelopmentworkhasbeendoneonfluidizedbedreactorsinrecentyears,butthedesignandscaleupoflargediameterreactorsisstillanuncertainprocessanddesignmethodsarelargelyempirical.近年來,對(duì)于流化床反應(yīng)器,大量的研究和開發(fā)工作已經(jīng)完成,但是,大規(guī)模反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和規(guī)模仍是一個(gè)不確定的過程,設(shè)計(jì)方法主要憑經(jīng)驗(yàn)。YBatchorcontinuousprocessing間歇和連續(xù)加工1Inabatchprocessallthereagentsareaddedatthecommencement;thereactionproceedsthecompositionschangingwithtime,andthereactionisstoppedandtheproductwithdrawnwhentherequiredconversionhasbeenreached.在間歇過程中,一開始加入所有的試劑;反應(yīng)成分隨時(shí)間變化,當(dāng)達(dá)到需要的轉(zhuǎn)化時(shí),反應(yīng)停止,取出產(chǎn)物。2Batchprocessesaresuitableforsmall-scaleproductionandforprocesseswherearangeofdifferentproducts,orgradesistobeproducedinthesameequipment;forinstance,pigments,dyestuffsandpolymers.間歇過程適合小規(guī)模生產(chǎn)和加工一系列不同的產(chǎn)品,或是在相同的設(shè)備中生產(chǎn)不同等級(jí)的產(chǎn)品;例如,顏料,染料和聚合物。Z1Incontinuousprocessesthereactantsarefed
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 二零二五年度出口貨物物流風(fēng)險(xiǎn)管理合同模板3篇
- 2024版北京汽車租賃條款3篇
- 二零二五年度別墅裝修與室內(nèi)空氣凈化服務(wù)合同2篇
- 2024版二手房屋買賣合同協(xié)議條款
- 二零二五年焊接鋼管行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制定合同3篇
- 2024年資陽環(huán)境科技職業(yè)學(xué)院高職單招語文歷年參考題庫含答案解析
- 2025年成都到烏魯木齊貨運(yùn)條款6篇
- 票務(wù)崗位年終總結(jié)
- 2025年新世紀(jì)版七年級(jí)物理上冊(cè)月考試卷
- 2025年西師新版九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)階段測(cè)試試卷
- 運(yùn)輸管理與鐵路運(yùn)輸
- 寧德時(shí)代社招測(cè)評(píng)題庫
- 統(tǒng)編版六年級(jí)語文上冊(cè)專項(xiàng) 專題11文言文閱讀-原卷版+解析
- 高中數(shù)學(xué)筆記總結(jié)高一至高三很全
- 011(1)-《社會(huì)保險(xiǎn)人員減員申報(bào)表》
- 電廠C級(jí)檢修工藝流程
- 函授本科《小學(xué)教育》畢業(yè)論文范文
- 高考高中英語單詞詞根詞綴大全
- 藥用輔料聚乙二醇400特性、用法用量
- 《中小學(xué)機(jī)器人教育研究(論文)11000字》
- GB/T 22085.1-2008電子束及激光焊接接頭缺欠質(zhì)量分級(jí)指南第1部分:鋼
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論