化学反应器数学模拟法放大

《化学反应器数学模拟法放大》由上海化工学院化机系编，上海科学技术情报研究所1974年12月出版第1版第1次印刷，开本787×1092 1/16，印张2.75，字数64,000，印数1—4,700册，定价0.35元，代号151634·217，只限国内发行。卷首另页刊有“毛主席语录”，包括“坚持政治挂帅，加强党的领导，大搞群众运动，实行两参一改三结合，大搞技术革新”“‘三个臭皮匠，合成一个诸葛亮’，这就是说，群众有伟大的创造力”“卑贱者最聪明！高贵者最愚蠢”等，体现了当时的政治话语环境。

卷首《前言》指出，化学工程学的任务是将化学实验室研究的成果成功地、迅速地扩大到工业规模生产的问题，这种化工放大问题存在于化工过程开发工作的始终；随着化学工业的发展，无论日趋巨大的大型企业还是为数众多的中小工厂，都对化工放大提出更高要求。前言说明，进入六十年代以来，用数学模拟法进行化学反应器放大成功的实例日益增多；数学模拟法放大的基础是长期生产和科学研究实践中积累起来的关于化学反应器的知识，近年计算技术进展则提供了有效手段。与其他放大方法相比，数学模拟法更多地考虑过程内在规律性，便于得到定量结果，有可能可靠地实现高倍数放大，尤其可以向着减少中间试验层次和加速工业化的目标过渡，因此被公认为一种非常有前途的放大方法；但直到当时，将数学模拟法成功应用于工业实践的事例还不是很多，说明对很多过程规律性认识还远远不够，以致还不能用简明数学语言描绘这些过程。本书旨在介绍将数学模拟法用于反应器放大的方法及当时发展状况，着重从过程角度介绍建立数学模型的基本思想和基本观点，希望读者阅读后对数学模拟法应用于反应器放大的轮廓粗有了解，对建立过程数学模型初具概念；至于数学模拟手段如计算机及软件系统等则很少涉及。

目录显示全书共五章：第一章概述，包括相似方法、经验和半经验方法、数学模拟方法；第二章数学模拟法与模型，包括模拟法、数学模拟与模型、模型的建立、数学模拟法在反应器放大中的地位；第三章传递过程模型，包括流动模型、管式固定床反应器传递过程模型、流化床反应器传递过程模型；第四章化学反应动力学模型，包括反应动力学规律的实验测定、数据处理、经过“规划”的实验；第五章数学模拟法应用实例，包括实例一至实例四；各章后附参考文献。

OCR前20页可见第一章概述、第二章数学模拟法与模型大部分正文以及第三章传递过程模型开头。第一章概述指出，工程放大初看有时只是几何尺寸变化，但实际上几何尺寸变化影响过程全局；随着尺寸增大，某些在小试验中属于次要的矛盾会上升并转化为主要、突出矛盾。就反应器而言，化学反应本身规律如温度、浓度、时间之间关系是微观的，一般不随宏观设备尺寸变化，但设备尺寸增大在反应器内造成温度分布、浓度分布和物料停留时间分布等，从而影响反应器总性能。放大过程中要把握各有关因素在几何尺寸变化时的变化规律；有时可根据以前工业实践和已有理论作出可靠预计，有时则不能，需要逐级中间试验。中间试验耗费人力、物力和时间，因此希望在不妨碍放大效果前提下尽可能避免或减少中试层次，由此提出相似方法、经验和半经验方法、数学模拟方法等工程放大方法。正文指出，相似方法曾成功应用于造船、水利、航空等工业部门，化工方面也曾用于解决简单设备中的流动阻力、传热等问题，但对化学反应器无效，因为实践和理论证明实验反应器模型不可能在满足几何相似、物理相似的同时满足化学相似条件；不过这不排斥在关联反应器基本数据方面仍广泛应用相似方法概念。经验和半经验方法部分指出，早期化学工业中反应器主要凭借经验方法，通过逐级增大实验规模或中间工厂摸索特性；后来常采用半经验方法，以化学反应工程学原理为指导，逐步摆脱纯经验束缚。反应器涉及化学反应动力学、大型反应器传递过程特征、宏观动力学因素对反应影响三个领域；宏观动力学因素包括反应器内一切影响过程的物理因素，对工业反应器行为影响显著，而实验室反应器通常可消除或减小这些因素，因此宏观动力学因素影响成为反应器放大的关键。正文还讨论返混、气固非均相催化系统中传热传质影响、反应控制步骤判别、外扩散/内扩散/反应控制时表观活化能和表观级数差异，以及萘和邻二甲苯气相氧化、硫醇氧化、二甲苯空气氧化制对苯二甲酸等实例，说明判断控制因素有利于反应器选型和操作条件选择，也有助于放大。数学模拟方法部分指出，大型化要求放大过程超越定性、半定量估计进入定量数学描述，计算机广泛应用提供了条件；实际过程往往复杂，但在对过程本质和规律已有一定认识基础上，可对实际过程作出简化假定，用简化图象反映过程，表达这一简化图象的数学方程式称为数学模型；通过计算机计算可定量实现反应器工程放大。第二章讨论模拟法、数学模拟与模型、模型建立及数学模拟法在反应器放大中的地位，引用列宁关于自然界统一性显示在微分方程式“惊人的类似”中的论述，说明模拟法合理性依据；述及传热与传质类似、流场与电场类似、网络分析模拟化工过程等。模型建立部分指出，数学模型作为实际过程数学描述，可由实测数据回归获得经验模型，也可由过程机理出发推导并经实验验证获得机理模型；经验模型只在实测范围内有效，不能外推；机理模型建立的关键在于对客观过程物理实质的概括和合理简化，简化要满足不失真、满足应用要求、适应实验条件、适应计算机能力等条件。正文还讨论固定床反应器扩散模型、多级理想混和模型、搅拌釜流动模型、流化床反应器模型等，强调模型成功关键在于简化合理性。第三章传递过程模型开头指出，反应器传递过程模型任务是要恰当反映流动、混和、传热、传质等传递过程对反应结果的影响；传递过程模型关键是流动模型，因为流动现象在放大过程中最不易确定，大型装置和小型实验设备中流动情况往往有较大出入，传热和传质总是流动所伴生的现象。正文讨论理想排挤流动和理想混和流动两种极限情况，以及扩散模型、多级理想混和模型、双参数多级模型、短路、死区、再循环、混和不充分等偏离原因和停留时间分布测定方法，并开始讨论管式固定床反应器传递过程模型。整体可见本书以数学模拟法放大为中心，兼及相似方法、经验和半经验方法的比较，强调建立数学模型的基本思想和简化原则，并以固定床、流化床等反应器传递过程模型和动力学模型为例展开，是20世纪70年代中国化工反应工程放大方法的重要参考读物。本次仅见前20页，后续内容待补。