精品精细化工教案.docx

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精品精细化工教案

课时授课方案

课次

课程名称:

精细化工生产工艺学

授课时间年月日第周星期第至节班

新课内容绪论

新课目的1、掌握精细化工的的定义、特点

要求2、理解精细化工的范畴

新课重点精细化工的特点

难点

课型讲授

教具名称

数量

智能培养培养学生自学能力

内容

总结新课1、精细化学品

内容2、精细化学品的分类及其特性

布置作业

课后记

绪论

一、精细化工的定义与范畴

1、精细化工的定义

“精细化学工业”简称“精细化工"是指精细化学品的工业的统称。

精细化率：

“是指精细化工产品产值占全部化工总产值的半分率。

2、精细化工的范畴

欧美国家专用化学品使用性能分为三大类：

准商用化学品,多功能、多用途化学品

我国:

农药、染料、涂料、颜料、试剂和高纯物、信息化学品、食品和饲料添加剂、胶黏剂、催化剂和各种助剂

二、精细化工的特点

1、多品种、小批量

2、高技术密集

3、综合生产流程和多功能生产装置

4、大量采用复配技术

5、附加值高

6、商品性强

三、精细化工过程开发的一般步骤

分为三个阶段：

实验室研究阶段、中间试验阶段、工业化阶段

四、精细化工新产品开发的程序

五、精细化工在国民经济中的作用

课时授课方案

课次

课程名称:

授课时间年月日第周星期第至节班

新课内容第一章表面活性剂1-1表面活性剂的定义、特点与分类

新课目的掌握表面活性剂的定义特点分类

要求

新课重点表面活性剂的分类

难点

课型讲授

教具名称

数量

智能培养

内容

总结新课

内容

布置作业

课后记

第三节反应器内流体的流动状态

一两种理想流动模型

1．理想置换流动模型

理想置换流动模型也称作平推流模型或活塞流模型.与流动方向相垂直的同一截面上各点流速、流向完全相同，即物料是齐头并肩向前运动的.

图1-1理想置换流动图1—2理想置换流动浓度变化曲线

2．理想混合流动模型

理想混合流动模型也称为全混流模型。

反应物料以稳定的流量进入反应器，刚进入反应器的新鲜物料与存留在其中的物料瞬间达到完全混合.

图1-3理想混合流动图1—4理想混合流动浓度变化曲线

二非理想流动

理想流动模型是两种极端状况下的流体流动，而实际的工业反应器中的反应物料流动模型往往介于两者之间.对于所有偏离理想置换和理想混合的流动模式统称为非理想流动。

1.偏离理想流动的原因

实际反应器中流动状况是偏离理想流动状况的，其原因是由于流体流动过程中存在滞留区、存在沟流与短路、循环流、流体流速分布不均匀、扩散等，这是造成非理想流动的几种常见原因，对一个流动系统可能全部存在,也可能是其中的几种，甚至有其它的原因.

2.返混对反应过程的影响

返混是指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合,或者说是不同年龄质点之间的混合。

返混带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度区的消失或减低。

返混改变了反应器内的浓度分布,使反应器内反应物的浓度下降,反应产物的浓度上升。

但是,这种浓度分布的改变对反应的利弊取决于反应过程的浓度效应.

课时授课方案

课次

课程名称：

授课时间年月日第周星期第至节班

新课内容第二节反应器计算基本方程式

新课目的了解反应器计算方程式

要求

新课重点动力学方程式、物料衡算式

难点

课型讲授

教具名称

数量

智能培养分析理解能力

内容

总结新课

内容

布置作业

课后记

第二节反应器计算的基本方程

反应器计算的基本方程包括：

描述浓度变化的物料衡算式;描述温度变化的能量衡算式；描述反应速率变化的动力学方程式。

（1）物料衡算式

依据:

质量守衡定律.

基准：

取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和单元时间作为空间基准和时间基准。

通过物料衡算，可以描述物料浓度的变化规律,给出反应物浓度或转化率随反应器内位置或时间变化的函数关系.对任一组分A在单元时间Δτ、单元体积ΔV内有：

（2—1）

（2）热量衡算式

依据:

能量守衡定律.

基准：

取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和单元时间作为空间基准和时间基准。

通过能量衡算，可以描述物料温度的变化规律，给出温度随反应器内位置或时间变化的函数关系。

对任一组分在单元时间Δτ、单元体积ΔV内（以放热反应为例）有：

（2-2）

（3）动力学方程式

均相反应速率的表达式为:

（2—3）式中γi—-——组分i的反应速率，mol/m3。

s

V--反应混合物的体积，m3

ni—-反应物的摩尔数，mol

τ——反应时间,S

均相反应速率其他形式的表达式：

恒容下进行的反应：

（2-4）

式中Ci—-组分i的浓度，mol/m3

均相反应动力学方程式：

在均相反应系统中只进行如下不可逆化学反应：

AS,其动力学方程一般都可表示成：

=

（2-5）

（2-6）

式中γA——反应物A的反应速率，mol/m3。

s；

nA——反应物A的摩尔数,mol；

cA—-组分A的浓度，mol/m3;

n——反应级数；

k—-反应速度常数。

物料衡算式和动力学方程式是描述反应器性能的两个最基本的方程式.

课时授课方案

课次

课程名称：

授课时间年月日第周星期第至节班

新课内容第二章釜式反应器

新课目的掌握釜式反应器结构

要求

新课重点搅拌器类型与结构

难点

课型讲授

教具名称多媒体

数量

智能培养工程知识、反应器知识

内容

总结新课釜式反应器结构

内容搅拌器类型

布置作业简答反应釜结构、搅拌器作用与类型

课后记

第二章均相反应器

釜式反应器又称槽型反应器或锅式反应器，它是各类反应器中结构较为简单且又应用较广的一种。

主要应用于液-液均相反应过程，在气-液、液—液非均相反应过程中也常应用.在化工生产中，既可适用于间歇操作,又可单釜或多釜串联用于连续操作过程，而又以间歇生产过程应用最多。

间歇釜式反应器具有适用的温度和压力范围宽、适应性强，操作弹性大等特点;而连续操作时具有温度、浓度容易控制,产品质量均一等特点。

任务一釜式反应器的结构

釜式反应器基本结构主要包括反应器壳体、搅拌装置、密封装置和换热装置四大部分.

釜式反应器外形如图2-1所示，其基本结构见图2-2。

图2-1釜式反应器外形示意图

一、釜式反应器的壳体

釜式反应器的壳体结构包括：

筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。

壳体的材质主要为钢制反应釜、铸铁反应釜及搪玻璃反应釜。

搪玻璃反应釜在医药、染料、精细化工等领域应用非常广泛，搪玻璃反应釜耐腐蚀性能优越，能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质的腐蚀；耐热性能好，允许在—30～+240℃范围内使用。

但抗耐冲击性较小。

1.封头和釜底

封头和釜底、盖常用的形状有平面形、蝶形、椭圆形和球形，釜底也有锥形，见图1—3所示.

图2-3几种反应釜底的形状

2．手孔和人孔

手孔和人孔的安设是为了检查设备内部空间以及安装和拆设设备内部部件。

手孔的直径一般为0。

15～0.20m，它的结构一般是在封头上接一短管，并盖以盲板。

当釜体直径较大时，可以根据需要开设人孔,人孔的形状有圆形和椭圆形两种,圆形人孔直径一般为0。

4m，椭圆形人孔的最小直径为0。

40×0.30m.

3．视镜

釜式反应器的视镜主要是为了观察设备内部物料的反应情况，也作液面指示用。

二、釜式反应器的搅拌装置

1、釜式反应器搅拌装置的作用：

使物料混和均匀，强化釜内的传热和传质过程。

2、常见的搅拌器结构：

包括旋转的轴和装在轴上的叶轮。

其主要的组成部分是叶轮,它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。

3、常用的搅拌器类型：

有浆式、框式、锚式、旋浆式、涡轮式和螺带式等，其结构如图1—4所示。

桨式搅拌器

由桨叶、竖轴所组成。

桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金属制造。

桨式搅拌器的转速较低,一般为20～80r／min。

桨式搅拌器直径取反应釜内径的1/3～2/3。

桨式搅拌器适用于流动性大、粘度小的液体物料，也适用于纤维状和结晶状的溶解液,物料层很深时可在轴上装置数排桨叶。

桨式搅拌器框式搅拌器推进式搅拌器

锚式搅拌器螺带式搅拌器涡轮式搅拌器

图2-4搅拌器的几种形式

框式和锚式搅拌器框式搅拌器可视为桨式搅拌器的变形，其结构比较坚固，搅动物料量大。

如果这类搅拌器底部形状和反应釜下封头形状相似时，通常称为锚式搅拌器。

框式搅拌器直径较大,一般取反应器内径的2/3~9/10,50～70r／min.框式搅拌器与釜壁间隙较小,有利于传热过程的进行，快速旋转时，搅拌器叶片所带动的液体把静止层从反应釜壁上带下来；慢速旋转时,有刮板的搅拌器能产生良好的热传导。

这类搅拌器常用于传热、晶析操作和高粘度液体、高浓度淤浆和沉降性淤浆的搅拌。

课时授课方案

课次

课程名称：

授课时间年月日第周星期第至节班

新课内容釜式反应器的换热装置

新课目的掌握釜式反应器的换热装置作用与类型

要求

新课重点夹套

难点

课型讲授

教具名称

数量模型、多媒体

智能培养反应器知识

内容

总结新课釜式反应器的换热装置、密封装置、

内容

布置作业简答釜式反应器的换热装置的作用与类型

课后记

三、密封装置

静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅拌轴密封装置，简称轴封,以防止釜内物料泄漏。

轴封装置主要有填料密封和机械密封两种。

填料密封的特点是结构简单,填料装缷方便,但使用寿命较短,难免微量泄漏，其结构如图2—5所示。

机械密封的特点是结构较复杂,但密封效果甚佳，其结构如图2—6所示.

图2—5标准填料箱结构图2—6机械密封装置的密封处

四、釜式反应器的换热装置

作用:

换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。

结构型式:

主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热。

如图2-7所示.

（a）夹套式（b）蛇管式（c）列管式（d）外部循环式e）回流冷凝式（f）电感加热式

图2—7釜式反应器的换热装置

1．夹套式

夹套是套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器，既简单又方便。

夹套内通蒸汽时，其蒸汽压力一般不超过0。

6MPa.在需要较小的传热面积,加热介质压力又较低的情况下，采用夹套式换热装置是比较适宜的。

2．蛇管式

当工艺需要的传热面积大，单靠夹套传热不能满足要求时,或者是反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时，可采用蛇管、插入套管、插入D形管等传热。

蛇管浸没在物料中，热量损失少，且由于蛇管内传热介质流速高，它的给热系数比夹套大很多。

对于含有固体颗粒的物料及粘稠的物料,使用蛇管换热器容易引起物料堆积和挂料，影响传热效果。

任务二管式反应器

1、管式反应器用途

管式反应器主要用于气相或液相连续反应过程，由单根（直管或盘管）连续或多根平行排列的管子组成,一般设有套管或壳管式换热装置。

管式反应器能承受较高的压力，对于加压反应尤为合适.例如裂解反应的管式炉

2、管式反应器流程：

操作时,物料自一端连续加入,在管中连续反应，从另一端连续流出，便达到了要求昀转化率。

3、管式反应器特点：

反应器具有容积小,比表面积大，返混少,反应混合物连续性变化，易于控制等优点。

但对于慢速反应，不合适.

4、管式反应器类型：

主要有直管式、盘管式、多管式等，

如图2—7所示.单管（直管或盘管）式是最简单的一种反应器，因其传热面积小,则一般仅适用于热效应较小的反应过程，

多管式反应器的传热面积较大，可适用于热效应较大的均相反应过程。

多管式反应器的反应管内还可充填固体颗粒,以提高流体湍动或促进非均一流体相的良好接触，并可用来储存热量使反应器温度能够更好的控制,亦可适用于气一固、液一固非均相催化反应过程.

课时授课方案

课次

课程名称：

授课时间年月日第周星期第至节班

新课内容管式反应器

新课目的掌握管式反应器的用途类型

要求

新课重点多管式管式反应器

难点

课型讲授

教具名称

数量多媒体

智能培养设备知识

内容

总结新课单管式、盘管式、多管式

内容

布置作业管式反应器特点、结构类型

课后记