了「油化」年第卷工业反应过程的开发方法开发的方法论问题陈敏巨袁渭康华东理工大学,上海摘要工业反应过程的开发方法是一组叙述利用反应过程开发方法来解决实际问题的若干实例的系列论文。本文是这组文章的首篇。仁要阐明工业反应过程开发方法的重要性、主要内容和基本原则,以及如何从实际出发,有效地应用工业反应过程开发的方法。关健词工业反应过程开发方法论引言年,我们曾写了“」刊卫反应过程的开发方法”一书〔”,专门论述工业反应器开发工作中的一些方法问题。将工业反应器开发的方法作比较系统的讨论,是出于以下原因工业反应过程的复杂性常使传统的方法归于无效,这是研究方法的必要性对反应工程理论的掌握提供了讨论开发方法的基础,这是解决问题的可能性。我们曾多次向工业界人士讲解工业反应过程的开发方法,并辅以多个实例,试图使我国的反应器开发工作水平提高一步。但据反映,在解决实际问题时仍困难垂重,不知在实际问题前应该如何起步。然而我们在工作中部深受开发方法之益,恳切希望能与国内同行共华。这就是“工业反应过程的开发方法”一拍出版以后旧事重提的原因。要重视反应过程的开发方法在有些场合,方法的问题比较明确。或者说,有一些现成的方法可以被沿用。因而人们也就在不知不觉中应用了前人提供的成熟方法,似乎也就不存在专门的方法论问题。但对于开发一个工业反应器,就缺乏这种现成的、成熟的方法。缺乏现成的方法,并不意味着对反应工程的研究尚不充分,或是理论尚不成熟。事实上,反应工程已发展了比较完整的理论体系,也已有大量的专著和文献,详尽地叙述了各种重要原理。但是这些原理和理论在用于实际过程开发时,却显得缺乏活力。这绝不是影射反应工程的理论体系不够完整。我们认为,其中一个重要原因是实际问题过于复杂。一个工业反应过程体现了传热、传质和反应的结合,远较只进行传热过程的换热设备和进行传热、传质过程的分离设备为复杂,更何况三者不是简单的加和,而是融合。反应速率与温度的关系,用学术语言来说,反映了过程的强非线性性质,使反应器表现出一些卜寻常的、难以捉摸的行为。由于绝大多数反应过程都不仅产生单一的目的产物,而同本稿二一一收到。©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期陈敏恒等工业反应过程的开发方法工开发的方法论问题时产生一些副产品。在开发分离设备时,人们可以假设较大的“安全系数”,增大设备体积,充其量多用些材料,多些能耗,似乎总可达到目的。但在开发反应器时,这样做不一定有效,有时可能适得其反。开发的含义比放大远为广泛。开发包括吏〔应器型式的确定、操作条件的确定,也包括瓜大。通过一个或几个中试层次,进行逐级放大,这在今天已被认为是一种无可奈何的方法,因为它耗资费时,而且结果不可靠。于是,有人求助于文献所载的数学模型方法。但是实际上,单纯用数学模型方法能奏效的,即使在工业发达国家也为数极少。其原因大致如下。模型研究是以单因素为些础的,也即在研究物理因素如扩散和传热时,常假定十分简单的化学反应,如叶这样的单组份不可逆反应。实际的反应远较复杂,模型描述极为困难。在建立模型时,必须对过程作简化。由于实际过程过于复杂,所作的简化假定可能存在相当程度与实际过程的偏离,从而造成模型不足以确切反映实际。即便模型可靠,但模型涉及到的参变量难以准确实验测定。以固体催化作用下的气相催化反应为例,如用微分反应器或循环式反应器进行测定,催化剂的代表性亦有问题。所测得的动力学关系在放大时可能针致较大误差。我们并非认为上述两种放大方法是不足取的。我们只是试图说明,任何方法的应用都应该在方法论的指导下视过程的特殊性,定,而不能不加选择地沿用现成的方法汇确的呀发方法,首先应揭示过程的特殊性,井利用这种特殊性。在这个墓础上进行反应器选型和确定优选的操作条件。然后根据选定的反应器型式进行放大。本文所说的方法,其核心就是利用过程的特殊性,而不是泛泛地沿用现成方法。为了利用,必须先弄清究竟有哪些特殊性。工业反应过程开发的主要原则工业反应器的开发与反应工程的基础研究有一个基本的不同点。后者作为学科内容...
