《北学反应工程》歌 一章绪论 设计优化 基础 [板书] 工业反应过程的优化 操作优化 [讲解] 显然,工业反应过程的优化涉及优化目标、约束条件和决策变量等问 1)约束条件 优化过程是有约束的过程优化 2)优化的经济指标(P2张濂) 任何一个化学反应过程要实现工业化生产,首先必须在技术上是可行 的。所谓技术的可行性是指: ①反应有合适的催化剂,反应能以一定的速率和选择性进行: ②对反应产物有可能进行分离取得合格的产品 ③有适宜的反应温度(T)、压力(P)等条件 ④废料有合适的处理技术,以免污染环境 但是,一个工业反应过程得以存在和发展的前提除了技术上可行外 重要的是经济上合理,一旦生产过程的技术问题解决之后,过程的经济性 就成为最主要的追求目标。 工业反应过程的经济目标直接决定于生产费用的大小。生产过程的费 用主要由以下三部份费用组成: 原料费用 生产过程的费用设备费用 操作费用 显然,工业反应过程的这些目标与该过程的技术指标密切相关。 [板书]3)优化的技术指标 在建立工业反应过程优化目标的定量关系式,即优化目标的函数式时, 需要把过程的经济目标与技术目标联系起来,才能进行优化计算以确定最优 的设备条件和操作条件。反应过程的主要技术有以下三个 ①反应速率 ②反应选择性(选择率) ③能量消耗。 生产过程的能量消耗也是衡量过程经济性的一个指标。然而,由于化 生产的复杂性,使能耗问题难以就整个生产过程的某一反应步骤或分离 步骤单独进行核算及评价。因此,这里我们将从反应速率和反应选择性作 为工业反应过程的两个基本技术指标。 [板书] 反应速率 [分析]|a概念:反应系统中某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量。 均相反应:“单位反应区”常指“单位反应体积”;非均相反应:如气 固催化反应,“单位反应区”常指“单位催化剂质量”。因此,对不同的反 应类型,反应速率的量纲是不一样的 对一定大小的反应设备和物料处理量,反应速率的大小实际上反映了 应物料的转化程度。对均相反应: 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第3页共8页《化学反应工程》教案 第一章 绪 论 ［板 书］ ［讲 解］ ［板 书］ ［板 书］ ［分 析］ 设计优化 基础 工业反应过程的优化 操作优化 显然，工业反应过程的优化涉及优化目标、约束条件和决策变量等问 题。 1） 约束条件 优化过程是有约束的过程优化 2） 优化的经济指标（Ｐ2 张濂） 任何一个化学反应过程要实现工业化生产，首先必须在技术上是可行 的。所谓技术的可行性是指： ①反应有合适的催化剂，反应能以一定的速率和选择性进行； ②对反应产物有可能进行分离取得合格的产品； ③有适宜的反应温度（Ｔ）、压力（Ｐ）等条件； ④废料有合适的处理技术，以免污染环境。 但是，一个工业反应过程得以存在和发展的前提除了技术上可行外， 重要的是经济上合理，一旦生产过程的技术问题解决之后，过程的经济性 就成为最主要的追求目标。 工业反应过程的经济目标直接决定于生产费用的大小。生产过程的费 用主要由以下三部份费用组成： 原料费用 生产过程的费用 设备费用 操作费用 显然，工业反应过程的这些目标与该过程的技术指标密切相关。 3） 优化的技术指标 在建立工业反应过程优化目标的定量关系式，即优化目标的函数式时， 需要把过程的经济目标与技术目标联系起来，才能进行优化计算以确定最优 的设备条件和操作条件。反应过程的主要技术有以下三个： ①反应速率； ②反应选择性（选择率）； ③能量消耗。 生产过程的能量消耗也是衡量过程经济性的一个指标。然而，由于化 工生产的复杂性，使能耗问题难以就整个生产过程的某一反应步骤或分离 步骤单独进行核算及评价。因此，这里我们将从反应速率和反应选择性作 为工业反应过程的两个基本技术指标。 ① 反应速率 a. 概念：反应系统中某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量。 均相反应：“单位反应区”常指“单位反应体积”；非均相反应：如气- 固催化反应，“单位反应区”常指“单位催化剂质量”。因此，对不同的反 应类型，反应速率的量纲是不一样的。 对一定大小的反应设备和物料处理量，反应速率的大小实际上反映了 反应物料的转化程度。对均相反应： 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 3 页 共 8 页