化学反应工程教学大纲

1、化学反应工程一、课程说明课程编号：150103Z10课程名称：化学反应工程/Chemical Reaction Engineering课程类别：专业核心课学时/学分：56/3.5先修课程：高等数学，物理化学，化工原理，化工热力学适用专业：化学工程与工艺（含卓越工程师班）教材、教学参考书：1、陈甘棠. 化学反应工程（第3版）M. 化学工业出版社，2007.2、朱炳辰. 化学反应工程M. 化学工业出版社，2001.3、梁斌. 化学反应工程M. 科学出版社，2003.二、课程设置的目的意义化学反应工程课程的目的是，使学生掌握化学反应工程的基本理论与知识，能正确分析传递过程及反应工程在化学工业和其他过

2、程工业中的作用，具备将专业知识应用于解决复杂工程问题的能力。能够基于化工专业知识，准确识别和判断化工复杂问题的关键环节和参数，并提出初步解决方案。具体目的与意义如下：（1）以工业反应过程为主要研究对象，能够正确理解其反应动力学及变化规律，能够正确分析热量及物质传递规律对化学反应过程的影响，（2）能够利用动力学方程、物料衡算、热量衡算以及参数估算，建立特定反应在适合的反应器内的行为状态数学模型，并能够进行工程化解析。能够理论联系实际，达到对工业反应器进行初步设计、分析和优化操作的能力。三、课程的基本要求知识：动力学方程、理想反应器、非理想流动模型、气固相催化动力学以及常用的工业反应器，是化学反应

3、工程的主要知识点（关联毕业要求1-5：专业知识；关联度：高）。本课程要求学生掌握化学反应工程的相关基本概念与基本理论。能力：熟练掌握常见反应类型的动力学方程的建立方法（关联毕业要求2-3：化工方法；关联度：中），对其适合的反应器类型能够进行初步选择，能够对反应器的温度控制提出合理方案，对已知反应在特定反应器中的反应结果能够预测（关联毕业要求2-1：分析能力；关联度：高），初步具备对工业反应器进行设计与分析的能力（关联毕业要求3-1：设计开发；关联度：低）。素质：熟悉运用化学反应工程的基本原理和方法，根据生产上的具体要求，对反应器的设计和操作提出具体方案；培养学生的工程观念，提高学生综合素质及动

4、手能力。四、教学内容、重点难点及教学设计章节教学内容总学时学时分配教学重点教学难点教学方案设计（含教学方法、教学手段）讲课(含研讨)实践第1章绪论22反应工程学的范畴和任务、研究方法、学科系统和编排。化学反应工程的研究方法。教学思路：通过化学反应工程的发展历史，阐述其研究的重点。教学模式：PPT电子课件讲授。第2章均相反应动力学基础882.1化学计量学、 化学反应速率2基本概念：反应进度、转化率及膨胀因子、活化能。复杂反应的选择性和收率。 反应速率定义及表示方式。机理速率方程及经验速率方程的确定。反应速率定义及表示方式。速率方程的建立和数学推导。教学思路：重温物理化学中反应动力学内容，强调重点

5、概念。教学模式：PPT电子课件讲授，以练习题为主。2.2等温恒容反应2恒温反应过程速率方程确定， 动力学方程的微分和积分形式 ，以及动力学参数的求取。用积分法、微分法求取动力学参数。教学思路：举例理解微分法与积分法。教学模式：以实际反应的例子讲解并练习。2.3复杂反应2复杂反应动力学的解析。 理解串联反应、并联反应的动力学规律、参数 求取。教学思路：从化学反应速率的定义出发，推导原料与产物的浓度表达式。根据公式理解气动力学规律。教学模式：教师引导，学生推导。2.4等温变容反应2等温变容过程动力学。变温反应浓度的表达式变化。教学思路：对照恒容与变容的 异同第3章均相反应过程 14143.1间歇反

6、应器2间歇反应器的特点、设计方程和体积计算。设计方程、体积计算教学思路：以物料衡算为工具，推导设计方程。教学模式：教师引导，学生推导。3.2平推流反应器2平推流反应器的特点、设计方程和体积计算。平推流的理解、设计方程、恒容与变容的区别。教学思路：牢记以物料衡算工具，推导设计方程。变容过程的计算注意引入膨胀率。3.3全混流反应器2全混流反应器的特点、设计方程和体积计算；全混流的理解、设计方程教学思路：物料衡算，推导设计方程。教学模式：学生推导，举例计算。3.4组合反应器2各种组合反应器返混的概念、类型比较教学思路：强调变化。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。3.5简单反应的反应器类型和

7、评选2反应器类型和操作方法评选。根据体积最小的原则教学思路：图解法。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。3.6复杂反应的反应器类型及评选2收率与反应器类型的关系，反应器 评选。根据收率最大的原则教学思路：图解法。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。3.7非等温过程2反应器的热量衡算及温度变化全混流反应器的多定态特性。教学思路：根据热量衡算，推导其判据。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。第4章非理想流动10104.1停留时间函数2返混；停留时间分布函数概念和数字特征；停留时间函数的概念、数字特征。教学思路：根据热量衡算，推导其判据。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨

8、为主。4.2理想流动模型2几种特殊流动方式的停留时间分布函数；平推流与全混流停留时间分布函数的特征及 计算教学思路：根据热量衡算，推导其判据。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。4.3多釜串联模型2模型的推导及参数的 求取。求模型参数教学思路：数学推导，并根据图引导学生理解。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。4.4轴向扩散模型2模型的推导及参数的 求取。求模型参数教学思路：数学推导，并根据图引导学生理解。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。4.5流体的混合态及非理想流动反应器的计算2混合态对转化率的影响，真实反应器不同级数反应的转化率的预测。混合态的 影响教学思路：例

9、子比较。教学模式：PPT电子课件讲授。第5章催化剂与催化动力学基础12125.1催化剂概述2催化剂的物理特性、制备、失活等 概念教学思路： 举大量工业实例。教学模式：PPT电子课件讲授，学生准备资料。5.2吸附等温线方程2Langmuir 吸附模型及相应机理动力学方程式的推导及机理解释教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。5.3气固相催化反应动力学2气固相催化反应的步骤、动力学测定。控制步骤的识别及本征动力学的 测定教学思路：数学推导，并根据图引导学生理解。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。5.4催化剂内扩散及催化剂失活2催化剂内扩散有效因子、梯勒模数。气体在多孔颗粒中内扩散有

10、效系数的推导。教学思路：数学推导。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。5.5非催化气固相反应动力学2缩核模型、缩粒模型。缩核模性。教学思路：数学推导，并根据图引导学生理解。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。5.6气液反应动力学2不同反应速率的气液反应的动力学过程，反应器的选择。八田数、持液量等概念教学思路：根据图引导学生 理解。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。第6章固定床反应器666.1固定床反应器概述2结构、分类、优缺点、工业应用。6.2固定床反应器中的传递过程2催化剂颗粒特性和固定床流动特性， 颗粒直径与形状系数， 床层空隙率及压力降 6.3固定床反应器设计2

11、数学模型法拟均相一维、二维模型的建立。教学思路： 模型解释。教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。第7章流化床反应器447.1气固流化床反应器 2流态化现象、流态化特征参数、优缺点、分类、工业应用特征参数、优缺点（与固定床对比）教学模式：PPT电子课件讲授。7.2流化床反应器的传热与传质2流化床的流体力学、气泡的行为，流化床数学模型建立。传热与传质计算的经验公式教学模式：PPT电子课件讲授，课堂研讨为主。五、实践教学内容和基本要求实践教学在化工专业实验中体现。六、考核方式及成绩评定根据化学反应工程与毕业要求的关联关系，该课程的考核内容与考核方式均立足于相应指标点的达成。教学过程中采取讲授、讨论、分析的方式进行，注重过程考核。考核方式包括：笔试、课本作业、讨论、课内互动，课外作业等。过程考核占总评成绩的40%，期末考试占总评成绩的60%。考核方式考核内容成绩比例（%）备注课内互动基本知识，学习主动性10%专题讨论分析能力，交流素质10%分组进行作业文献和自学能力与素质10%考勤主动性和团队素质10%期末考试课程知识和分析能力60%闭卷考试七、课程的持续改进为了更好地服务于毕业要求指标点，本课程将积极持续改进、推进以下课程建设工作： （1）进一步推进案例教学，将更多更恰当的工业实例，