工業反應過程開發方法總結
本書是一本理論、工程、例項相結合全面的闡述工業開發方法的書籍，通過學習此書，我認識工業反應過程開發的方法以及在開發過程中遇到的問題和難點等問題，深刻體會理論聯絡實際在開發過程中的重要性。同時也看到了工業開發方法還有待提公升的空間。以下是我通過學習此書得到的相關知識和自己的總結與感悟。
1．開發的方法
在化工領域中，開發工作都是從化學實驗室進入到工廠工程生產的階段。通常有兩種開發方法：1、逐級經驗放大2、數學模型方法。
逐級放大的方法是人們長期以來採用的方法，是根據實驗和經驗而得到的工業方法。在工業反應過程的開發中主要解決下列三方面的問題：1、反應器的合理選型；2、應器操作的優選條件；3、反應器的工程放大。
然而解決這三個問題逐級經驗放大的基本步驟是：1、通過小試驗確定反應器型式（結構變數）；2、通過小試驗確定優選工藝條件（操作變數）；3、通過逐級中試考察幾何尺寸的影響(幾何變數)。由此在逐級放大的過程中就有以下幾個特徵。
著眼於外部聯絡，不研究內部規律；著眼於綜合研究，沒有深入的過程分析；人為地規定決策序列；放大過程是外推的。但是這種方法存在很多缺點，比如在逐級放大過程中費時耗資而且開發過程並不可靠，經常會造成某些技術經濟指標下降，達不到小試水平。
而對於這個問題的解決辦法理論上可以採用建立數學方程的方法解決，從而逐漸形成了數學模型方法。將複雜的過程合理的簡化，用數學描述。這種簡化的**在於對過程有深刻的理解，其合理性需要實驗的檢驗，其中引入的引數需要實驗測定。
數學模型方法的基本過程是：首先將工業反應器內進行的過程分解為化學反應過程和傳遞過程，然後分別地研究化學反應規律和傳遞過程規律。如果經過合理的簡化，這些子過程都能用方程表述，那麼工業反應過程的性質、行為和結果就可以通過方程的聯立求解獲得。
這一步驟可稱作為過程的綜合，以表示它是分解的逆過程。
數學模型方法進行的工業反應過程開發工作可以分為以下四個基本步驟:1、小試驗研究化學反應規律；2、大型冷模試驗研究傳遞過程的規律；3、計算機上的綜合，**大型反應器的效能，尋找優選的條件。4、中間試驗檢驗數學模型的等效性。
數學模型方法的基本特徵是：1、過程分解；2、過程簡化。這兩個基本特徵是密切關聯，互為基礎，互為前提的。
過程分解給簡化創造了有利的條件。反之，沒有簡化，也得不到數學模型，也就不能綜合，自然也就失去了分解的意義。
2．兩種開發方法的對比
兩種開發方法都有各自的基本特徵，無論是出發點還是工作方法都是截然不同的。最顯著的區別在於，逐級經驗放大立足於經驗，這種方法對物件的複雜性沒有限制，對研究者的理論素養並不苛求，但是對於沒有經驗的學生來講這種開發方法是很深奧的，所以在以後的學習過程中，不僅要對理論知識學習透徹，還要盡可能的理論聯絡實際，結合化工生產的實際情況考慮問題，解決問題，這樣才能活用知識。
對於數學方法立足於對物件的深刻理解，需要準確定量的理解既要可靠的反應動力學方程，又要大型裝置只能怪的傳遞方程。正是要求的苛刻，所以對於複雜的反應系統，例如聚合反應、流化床反應器、鼓泡反應器等，至今都未能定量地作出描述。對於這樣的實際情況，在開發過程中，我覺得既要從理論上分析，又要結合實際經驗進行開發。
3．開發過程中的因素效應
工業反應過程的開發方法過程中要考慮多種工作因素效應。其中反應的濃度效應和溫度效應是兩個極其重要因素。
我們實際開發過程中首先必須清楚有哪些工程因素，它們會怎樣改變反應器中的濃度和溫度，另一方面又必須知道不同的反應對濃度溫度有什麼要求，然後把這兩者結合起來，作出判斷和決策，只有這樣才能巨集觀的把握乙個反應，這就是反應工程理論對工業過程開發工作所起的指導作用。
對於反應濃度效應，反應器形式的不同和操作條件的改變都會影響反應實際進行場所反應物的濃度。以便我們可以從乙個個具體的反應器及操作條件中抽象出來，站高一步用工程因素作為媒介，將反應器、操作條件和濃度鏈結起來。文章中三聚甲醛過程的開發例項：
在該過程中主要消耗的是催化劑用量和精餾能耗，其中進口三聚甲醛的濃度在反應過程中是乙個重要的引數，如果它過高反應速率底，反之，反應就會遠離平衡。所以在實際的在反應和分離過程中其方程是三元系統的非線性微分方程。而在實驗室是簡化為一元線性代數方程，在實際操作中對很多引數進行了簡化，比如最小回流比的確定，以及其影響因素，在分離部分將四元系統的相平衡問題簡化成為二元系統的相平衡問題。
將三聚甲醛最高濃度在4～5%以下，按線性處理等。
對於反應的溫度效應的影響，溫度是乙個重要的影響因素，對於簡單的反應來說，溫度影響其速率。速率對溫度的敏感程度取決於該反應活化能的大少。反應的溫度效應，與反應的濃度效應相仿，同樣存在著兩個方面，一方面體現了反應的特徵，即反應對溫度 ，溫度分布和溫度序列的特定要求；另一方面應體現出工程因素和工程手段的影響，它們將影響反應的實際形成的溫度、溫度分布和溫度序列，從而影響反應的結果——反應速率和選擇性。
在逐級經驗放大方法過程中沒有足夠的考慮到放大後溫度序列和溫度分布發生的變化，從而會導致反應結果惡化。這也是逐級經驗方法容易遭到失敗的原因。
對於數學模型方法，由於數學模型方法的前提就必須具備可靠的複雜反應動力學方程，可靠的流動、傳熱和傳質方程，所以在溫度效應方面此方法要比逐級經驗放大方法要好控制，但是在實際上這兩個方程都是不能輕而易舉地得到，所以在實際放大過程中依然存在很大的困難。
在例項異丁烯二聚的開發例項，這一例項充分說明了溫度效應對反應的影響，在反應的過程中，通過提高線速度進行強化傳遞過程，驚異丁烯濃度從20%轉化到4%，並不造成正丁烯的損失。
所以，在溫度效應方面，我們依然還要繼續研究，尤其是對於溫度對反應結果的敏感性遠大於濃度的化工生產。我覺得對於這種情況，在研製開發的過程中可以採用數學模型和經驗方法相結合的思路進行工業放大。要根據實際情況，在靈活的轉變空速和線速之間的關係；在小試驗中的工藝「著火」到放大後實際的著火條件。
所以在工業放大的過程中既不能簡單的憑著純經驗，又不能單純的依靠數學模型的方程放大。
4．總結
雖然數學模型方法和確定放大判斷方法的實驗完全不同，但是兩者方法都需要周密的分析和計畫，以下是開發實驗歸納的資訊流程圖如圖1。
認識實驗
析因實驗
鑑別實驗
圖1 開發試驗研究工作框圖
對於開發過程的兩種方法，在實際的開發工作中會遇到各種不同型別的問題各自都存在不足，但從反應工程理論的角度分析始終都是有益的，所以在實際應用的過程中只要靈活的應用反應工程理論指導，相信我們在工業反應過程的開發過程中會取得更大的進步和突破。
焦化粗苯精製催化反應部分
目錄第一章設計說明 1 1.1 反應工段描述 1 第二章設計方法說明 2 2.1 加氫方法選擇 2 2.2加氫工藝說明 5 2.3反應器設計結果 6 2.4 強度校核計算說明 7 第三章裝置說明 9 3.1標準裝置 9 3.2非標裝置 9 第四章過程控制 10 4.1 控制方案描述 10 4.2 裝...
反應工程總結
第二章一 化學反應速率 1 化學反應速率 單位時間 單位體積反應物系中某一反應組分的反應量。注意 對反應物dn dt 0,對產物dn dt 0 按不同組分計算的反應速率數值上不等，因此一定要註明反應速率是按哪乙個組分計算的。對於反應 有 恆容有 2 間歇系統及連續系統 間歇系統 在間歇生產系統中，反...
反應工程考點總結
8.化學反應式與化學計量方程有何異同？化學反應式中計量係數與化學計量方程中的計量係數有何關係？化學反應式中計量係數恒為正值，化學計量方程中反應物的化學計量係數與化學反應式中的係數互為相反數，而產物的二者相同。9.朗格繆爾吸附模型的基本假設條件有哪些？1 催化劑表面的活性中心分布是均勻的，即催化劑表面...