化工生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)-化學(xué)反應(yīng)過程分析與評價_第1頁
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文檔簡介

目錄concents01反應(yīng)器的分類P302反應(yīng)器的特點與應(yīng)用P603反應(yīng)器的選擇P12反應(yīng)器的分類01

反應(yīng)器的分類方法有多種,1、按物料的聚集狀態(tài),反應(yīng)器可分為均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器。其本質(zhì)是按宏觀動力學(xué)特性分類,相同聚集狀態(tài)反應(yīng)有相同的動力學(xué)規(guī)律。均相反應(yīng),反應(yīng)速率主要考慮溫度、濃度等因素,傳質(zhì)不是主要矛盾;非均相反應(yīng)過程,反應(yīng)速率除考慮溫度、濃度等因素外還與相間傳質(zhì)速率有關(guān)。2、按反應(yīng)器結(jié)構(gòu),反應(yīng)器可分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、床式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器。其本質(zhì)是按傳遞過程的特征分類,相同結(jié)構(gòu)反應(yīng)器內(nèi)物料具有相同流動、混和、傳質(zhì)、傳熱等特征。反應(yīng)器的特點與應(yīng)用02

我們以反應(yīng)器結(jié)構(gòu)不同,來討論不同類型反應(yīng)器的特點和應(yīng)用。釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、特點、適用場合等請看動畫視頻。(此處插入釜式反應(yīng)器的動畫)

它一般適用于有液相參加的反應(yīng),如液液均相、液液非均相、有時也用于氣液相和液固相等反應(yīng)。床式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、特點、適用場合等請看固定床反應(yīng)器動畫視頻和流化床反應(yīng)器動畫視頻。(此處插入固定床反應(yīng)器的動畫)(此處插入流化床反應(yīng)器的動畫)它一般適用于氣固相反應(yīng),有時也用于液固相反應(yīng)過程。管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、特點、適用場合等請看管式反應(yīng)器的動畫視頻。(此處插入管式反應(yīng)器的動畫)它一般適用于氣氣均相反應(yīng),有時也適用于液液反應(yīng)過程。塔式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、特點、適用場合等請看鼓泡塔反應(yīng)器動畫視頻。(此處插入塔式反應(yīng)器的動畫)它一般適用于氣液相反應(yīng)過程。反應(yīng)器的選擇03下面根據(jù)不同反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和特點,舉例說明反應(yīng)設(shè)備的選擇過程。

光明精細(xì)化工廠接到生產(chǎn)乙酸丁酯的訂單,該廠擬采用乙酸和丁醇生產(chǎn)乙酸丁酯,年產(chǎn)量1000噸。反應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行,溫度為373K,進(jìn)料比為乙酸:丁醇=1:5(mol),以少量硫酸作催化劑。請確定完成生產(chǎn)任務(wù)所需的反應(yīng)器型式?

由題意知,該反應(yīng)是液液反應(yīng)過程,且在恒溫條件下進(jìn)行,需要有較好的傳熱效果,所以選擇有攪拌器的釜式反應(yīng)器來進(jìn)行反應(yīng)過程比較好。中山石化要新建10萬噸/年苯乙烯生產(chǎn)裝置,主反應(yīng)為:C6H5-C2H5→C6H5CH=CH2+H2

(△H=124KJ/mol),此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。工藝條件:溫度為550~650℃;反應(yīng)壓力:為常壓;蒸汽/乙苯質(zhì)量比:8:1;催化劑:沸石催化劑;年生產(chǎn)時間為8300小時,乙苯總轉(zhuǎn)化率達(dá)40%,選擇性為96%,試確定反應(yīng)器形式。

由題意知,催化劑為固體,反應(yīng)原料在反應(yīng)條件下為氣體,這是一個吸熱反應(yīng)的氣固相反應(yīng)程,選擇固定床反應(yīng)器比較合適。目錄concents01催化劑的本質(zhì)特征P302催化劑的分類及工業(yè)應(yīng)用P7催化劑的本質(zhì)特征01催化劑既能提高反應(yīng)速率,又能控制反應(yīng)方向進(jìn)行。目前90%以上的化工產(chǎn)品是借助催化劑生產(chǎn)出來的。催化劑的研究與開發(fā)成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的核心問題,什么是催化劑?

IUPAC(國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會)于1981年提出的催化劑的定義:催化劑是一種物質(zhì),它能加速反應(yīng)的速率而不改變該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由焓變化。催化劑基本特征?

1)催化劑只能加速熱力學(xué)上可行的化學(xué)反應(yīng);

2)催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速度,而不改變化學(xué)平衡的位置;

3)催化劑對反應(yīng)具有選擇性,同一種原料采用不同的催化劑時,主要產(chǎn)品也不一樣。催化劑為什么會加快反應(yīng)速度?1)降低了反應(yīng)活化能2)改變了反應(yīng)歷程反應(yīng)活化能E非催334.6KJ/molE催70KJ/mol在500℃時,合成氨反應(yīng)中,E非催=334.6KJ/mol,E催=70KJ/molE催/E非催=0.209r催/r非催=3×1013

催化劑分類及工業(yè)應(yīng)用02根據(jù)聚集狀態(tài)的分類

固體催化劑液體

氣體

結(jié)合反應(yīng)物料的相態(tài),常見下列反應(yīng):氣固反應(yīng)如:Fe催化合成氨氣液反應(yīng)如:磷酸催化烯烴聚合反應(yīng)液固反應(yīng)如:金催化過氧化氫分解

氣液固反應(yīng)如:鈀催化硝基苯加氫合成苯胺按催化劑工藝和工程特點來分:

多相固體催化劑

均相配合物催化劑

酶催化劑?酸堿催化:催化劑和反應(yīng)物間有質(zhì)子或電子對轉(zhuǎn)移?氧化還原催化:催化劑和反應(yīng)物間有單電子轉(zhuǎn)移?配位催化:催化劑與反應(yīng)物形成配位化合物?涉及到催化作用的化學(xué)本質(zhì),有助于新催化劑的開發(fā)和催化機(jī)理的研究按催化作用機(jī)理分類按催化劑組成及其使用功能分類:

金屬:加氫、脫氫、加氫裂解、(氧化)半導(dǎo)體氧化物和硫化物:氧化、脫氫、脫硫絕緣體氧化物:脫水酸:聚合、異構(gòu)化、裂化、烷基化(1)加氫、脫氫催化劑(2

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