《北学反应工程》敦 第3章理想反应踞 3.6反应器的型式与操作方法的评选 复习旧课] 1.循环操作的平推流反应器的特点; 2.循环操作的平推流反应器的设计方程: 3.循环操作的平推流反应器的最优循环比及其计算。 [引言] 化学反应工程研究的目的是实现工业反应过程的优化。而所谓工业反 应过程的优化,就是在一定的范围内,选择一组优惠的决策变量,使“系 统”对于确定的评价标准达到最佳状态。化学反应过程的优化包括设计优 化和操作优化 设计优化 基础 工业反应过程的优化 操作优化 1)设计优化:就是根据给定的生产能力,确定反应器的型式、结构 和适宜的尺寸及操作条件; 2)操作优化:就是指反应器的操作,必须根据各种因素的变化对操 作条件做出相应的调整,使反应器处于最优条件下运转,以达到优化的目 设计优化是工业反应过程优化的基础 优化目标是过程优劣的评价标准(一般表达为决策变量的函数关系 构成目标函数),而工业反应过程的经济收益是评价生产过程最主要的优化 目标。在建立工业反应过程优化目标和定量关系,即优化目标函数时,要 把过程的经济目标和技术目标联系起来,再进行过程的优化计算以确定最 优的反应设备和操作条件 工业反应过程的技术目标: ①反应速率:涉及反应器的尺寸,亦即设备的设资费用 ②反应选择性(选择率):涉及生产过程的原料消耗费 ③能量消耗:生产过程操作费用的重要组成部份。 由于能量消耗是从整个车间基至整个工厂作为一个系统而加以考虑 的,所以下面以反应速率和选择性两个目标加以讨论。 [引入新课] 1)单一反应 不存在选择性问题,唯一目标是反应速率。为了获得最大反应速率, 要求一定的温度、浓度及基最优温度在过程的规定值上。而反应速率涉及 设备尺寸(亦即设备投资费用),故对简单反应,本节将对反应器选型和最 优温度的优化进行讨论 A、反应器的选型 B、最优温 (2)复杂反应 对于复杂反应过程,则选择率是优化的主要目标。选择性决定了产品 中原料的消耗程度。根据现代工业发展统计表明,原料的消耗费用在产品 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第2页共11页《化学反应工程》教案 第 3 章 理想反应器 3.6 反应器的型式与操作方法的评选 ［复习旧课］ ［引 言］ ［引入新课］ １．循环操作的平推流反应器的特点； ２．循环操作的平推流反应器的设计方程； ３．循环操作的平推流反应器的最优循环比及其计算。 化学反应工程研究的目的是实现工业反应过程的优化。而所谓工业反 应过程的优化，就是在一定的范围内，选择一组优惠的决策变量，使“系 统”对于确定的评价标准达到最佳状态。化学反应过程的优化包括设计优 化和操作优化： 设计优化 基础 工业反应过程的优化 操作优化 １）设计优化：就是根据给定的生产能力，确定反应器的型式、结构 和适宜的尺寸及操作条件； ２）操作优化：就是指反应器的操作，必须根据各种因素的变化对操 作条件做出相应的调整，使反应器处于最优条件下运转，以达到优化的目 标。 设计优化是工业反应过程优化的基础。 优化目标是过程优劣的评价标准（一般表达为决策变量的函数关系， 构成目标函数），而工业反应过程的经济收益是评价生产过程最主要的优化 目标。在建立工业反应过程优化目标和定量关系，即优化目标函数时，要 把过程的经济目标和技术目标联系起来，再进行过程的优化计算以确定最 优的反应设备和操作条件。 工业反应过程的技术目标： ①反应速率：涉及反应器的尺寸，亦即设备的设资费用； ②反应选择性（选择率）：涉及生产过程的原料消耗费用； ③能量消耗：生产过程操作费用的重要组成部份。 由于能量消耗是从整个车间基至整个工厂作为一个系统而加以考虑 的，所以下面以反应速率和选择性两个目标加以讨论。 （１）单一反应 不存在选择性问题，唯一目标是反应速率。为了获得最大反应速率， 要求一定的温度、浓度及基最优温度在过程的规定值上。而反应速率涉及 设备尺寸（亦即设备投资费用），故对简单反应，本节将对反应器选型和最 优温度的优化进行讨论。 Ａ、反应器的选型； Ｂ、最优温度。 （２）复杂反应 对于复杂反应过程，则选择率是优化的主要目标。选择性决定了产品 中原料的消耗程度。根据现代工业发展统计表明，原料的消耗费用在产品 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 2 页 共 11 页