《化学反应工程》课程教学大纲

1、化学反应工程教学大纲课程名称：化工原理B 课程英文名称：Chemical Reaction Engineering 课程编码：0901ZY022课程类别/性质：专业课程/必修学 分：3 总学时/理论/实验（上机）：48/80/0开课单位：化学与环境工程学院 适用专业：化学工程与工艺先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化工热力学一、课程简介化学反应工程是化学工程与工艺专业必修课，在化学工程与工艺专业的课程体系中，“三传一反”是主要的专业课。“一反”就是指化学反应工程，是一门综合性和理论性较强的工程课程；是化工专业中仅有的几门讲授质变过程原理的课程之一，其综合性体现在课程内容涉及到化工热力学、

2、化工原理、数学及化工系统工程等方面的知识，理论性则表现为对反应、传递和混合过程的宏观及微观行为的模型化描述。根据“厚基础，宽专业”的教学指导方针，本科生反应工程的授课内容应以传授基础和对具有代表性的反应过程的工程分析为重点。课程内容既要注重体现反应工程的理论性和系统性，结合本科生的实际水平和应达到的知识层次，在讲解理论基础同时，适当地引用一些学科发展方向上新的增长点。基础理论要限定在反应工程的主干上，即对反应动力学和两种理想反应器要做全面细致地介绍，进而介绍非理想反应器，具有代表性的反应过程选取均相反应和气固相催化反应，并通过反应器的流动膜型确定建立在理想反应器基础之上的真实反应器模型。二、课

3、程目标1价值目标：1）能够在化工生产设计过程中树立可持续发展理念，注重化工生产、经济效益与环境协同发展。2知识和能力目标：通过本课程的理论教学，使学生具备基本的知识、能力和职业素养，课程的具体教学目标如下：课程目标目标内容考核分数占比课程目标1能正确阐述化学反应工程的基本知识，能在对反应动力学和两种理想反应器要做全面掌握，对均相反应和气固相催化反应过程熟练掌握，能建立合理的反应器模型并分析，将反应工程基本知识应用于化学工程技术领域实际应用中。40%课程目标2掌握间歇釜式反应器、均相管式反应器、固定床气固相催化反应器、流化床反应器及典型的气液反应器的基础理论知识，通过文献调研和分析，能够通过数学

4、物理模型的建立进行反应器的选型和设计。40%课程目标3能够结合化工热力学和化工原理等专业基础知识分析石油、天然气化工生产过程中化学反应过程的主要影响因素；针对实际工程问题提出解决方案并进行方案的优化和可靠性判断。20%三、课程目标与毕业要求观测点的对应关系毕业要求观测点课程目标1.工程知识1-1：能用自然科学、工程基础和专业知识恰当表述化学工程问题课程目标12.问题分析2-3：通过文献研究，了解相关问题研究动态，分析和比较复杂化学工程问题的解决方案课程目标22.问题分析2-4：能综合应用数学、自然科学和工程科学基本原理分析石油化工、油气田精细化工等相关领域的复杂化学工程问题，获得对应的可行性方

5、案。课程目标3四、课程目标与教学内容和教学方法的对应关系课程目标教学内容思政融入点教学方法课程目标1反应动力学基础；停留时间分布；生化反应动力学基础；聚合反应动力学；电化学反应工程中的特殊问题多媒体授课视频教学仿真动画案例分析课程目标2 釜式反应器；管式反应器；多相系统中的化学反应；固定床反应器；生化反应器；聚合反应器；电化学反应器多媒体授课视频教学仿真动画案例分析课程目标3 反应动力学基础；多相系统中的化学反应；反应器的设计、选型和优化树能够在化工生产设计过程中树立可持续发展理念，注重化工生产、经济效益与环境协同发展。多媒体授课视频教学仿真动画案例分析（一）教学内容与基本要求1 绪论本章基本

6、要求掌握化学反应工程相关基本概念； 了解反应工程的新进展。本章教学内容1.1 化学反应工程 1.2 转化率和收率1.3 反应器的类型1.4 反应器操作方式1.5 反应器设计基本方程1.6 反应器的放大1.7反应工程的新进展2 反应动力学基础本章基本要求掌握反应速率相关的影响因素； 掌握反应速率方程的建立方法及动力学参数的确定方法。本章教学内容2.1 化学反应速率2.2 反应速率方程2.3 温度对反应速率的影响2.4 复合反应2.5 反应速率方程的变化与积分2.6 多相催化与吸附2.7 多相催化反应动力学2.8 动力学参数的积分2.9 建立速率方程的步骤本章重点和难点从反应工程的角度阐明某些常用

7、的反应动力学概念和动力学问题的处理方法，包括均相反应动力学及多相催化反应动力学。3 釜式反应器本章基本要求掌握釜式反应器的假设、条件及特点；掌握等温间歇和连续釜式反应器的计算及应用； 了解釜式反应器条件的简单优化。本章教学内容3.1釜式反应器的物料衡算3.2 等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）3.3 等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）3.4 连续釜式反应器的反应体积3.5 连续釜式反应器的串联与并联3.6 釜式反应器重复合反应的收率与选择性3.7 半间歇式反应器3.8 变温间歇式反应器3.9 连续釜式反应器的定态操作本章重点和难点釜式反应器的计算及应用。4管式反应器本章重点和难点：PFR反

8、应器的假设、条件及特点，与CSTR的区别本章基本要求掌握管式反应器的假设、条件及特点；掌握管式反应器和循环反应器的计算及应用； 了解管式反应器的最佳温度序列。本章教学内容4.1活塞流假定4.2等温管式反应器设计4.3管式与釜式反应器反应体积的比较4.4循环反应器4.5变温管式反应器4.6管式反应器的最佳温度序列本章重点和难点管式反应器的计算和应用，与釜式反应器的区别5停留时间分布与反应器的流动模型本章基本要求掌握停留时间分布的概念、实验测定方法和数据处理；掌握理想反应器的停留时间分布数学模型； 掌握扩散模型和多釜串联模型的数学模型的建立并确定模型参数。 本章教学内容5.1停留时间分布5.2停留

9、时间分布的实验测定5.3停留时间分布的统计特征值5.4理想反应器的停留时间分布5.5非理想流动现象5.6非理想流动模型5.7非理想反应器的计算5.8流动反应器中流体的混合本章重点和难点理想反应器的停留时间分布数学模型；非理想模型的数学模型的建立并确定模型参数6多相系统中的化学反应与传递现象本章基本要求掌握多相催化反应体系的过程；掌握气体在多孔催化剂中扩散和反应过程的数学描述；掌握内外扩散对反应体系的影响。 本章教学内容6.1多相催化反应过程步骤6.2流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热6.3气体在多孔介质中的扩散6.4多孔催化剂中的扩散与反应 6.5内扩散对复合反应选择性的影响6.6多相催化反

10、应过程中扩散影响的判定6.7扩散干扰下伪动力学假象本章重点和难点内外扩散对反应体系的影响7多相催化反应器的设计与分析本章基本要求掌握固定床反应器的数学模型及其应用；了解不同类型反应器的特点及区别。本章教学内容7.1直固定床内的传递现象 7.2固定床反应器的数学模型7.3绝热式固定床反应器7.4换热式固定床反应器7.5自热式固定床反应器 7.6参数敏感性7.7流化床反应器7.8实验室催化反应器本章重点和难点绝热式固定床反应器的理解应用。多相反应器本章基本要求掌握气液反应中的双膜模型；了解各种多相反应器的特点及区别。本章教学内容8.1气液反应8.2气液反应器8.3气液固反应8.4滴流床反应器8.5

11、浆态反应器本章重点和难点气液反应中的双膜模型9 生化反应工程基础本章基本要求了解生化反应动力学；了解不同类型生化反应器的特点。本章教学内容9.1 概述9.2 生化反应动力学基础9.3 固定化生物催化剂9.4 生化反应器10 聚合反应工程基础本章基本要求了解聚合反应的特点；了解不同类型聚合反应器的特点。本章教学内容10.1 概述10.2 聚合反应动力学分析10.3 聚合过程的传热与传质分析10.4 聚合反应器的设计与分析11 电化学反应工程基础本章基本要求了解电化学反应的特点；了解电化学反应器。本章教学内容10.1 引言11.2 电化学反应工程中的特殊问题11.3 电化学反应器（二）课程学时分配

12、授课内容讲课实验上机实习设计1绪论22反应动力学基础83釜式反应器84管式反应器45停留时间分布与反应器的流动模型66多相系统中的化学反应与传递现象67多相催化反应器的设计与分析48多相反应器49生化反应工程基础210聚合反应工程基础211电化学反应工程基础2合计48五、课程目标与考核方式课程名称成绩组成考核方式考核/评价依据考核对应的课程目标123化学反应工程平时成绩30%A1课后作业20%考核学生对每节课知识点理解和掌握情况依据作业完成质量情况评分A2考勤答疑10%依据考勤，答疑、质疑情况评分期末成绩70%A3考试试卷70%(1) 试卷满100分，依据试卷评分标准评分(2) 考试题型为填空

13、题、简答题、计算题等题型。考勤答疑评分标准基本要求评价标准权重90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分能正确阐述化学反应工程的基本知识，能在对反应动力学和两种理想反应器要做全面掌握，对均相反应和气固相催化反应过程熟练掌握，能建立合理的反应器模型并分析，将反应工程基本知识应用于化学工程技术领域实际应用中。（支撑课程目标1、支撑毕业要求指标点1-1）基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。基本概念基本正确、论述有错误；语言不符合规范。基本概念不清楚甚至错误、原理论述不清楚。0.3掌握间歇釜

14、式反应器、均相管式反应器、固定床气固相催化反应器、流化床反应器及典型的气液反应器的基础理论知识，通过文献调研和分析，能够通过数学物理模型的建立进行反应器的选型和设计。（支撑课程目标2、支撑毕业要求指标点2-3）能够应用相关知识建立模型正确，求解过程正确。能够应用相关知识建立模型正确，求解过程基本正确。能够应用相关知识建立模型基本正确，求解过程基本正确。能够应用相关知识建立模型基本正确，求解过程错误。基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。0.4能够结合化工热力学和化工原理等专业基础知识分析石油、天然气化工生产过程中化学反应过程的主要影响因素；针对实际工程问题提出解决方案并进行方案的优化和可靠性判断

15、。（支撑课程目标3、支撑毕业要求指标点2-4）能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范。能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述有错误；语言不符合规范。基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。0.3课后作业评分标准基本要求评价标准权重90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分能正确阐述化学反应工程的基本知识，能在对反应动力学和两种理想反应器要做全面掌握，对均相反应和气固相催化反应过程熟练掌握，能建立合理的反应器模型并分析，将反应

16、工程基本知识应用于化学工程技术领域实际应用中。（支撑课程目标1、支撑毕业要求指标点1-1）按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明、语言规范。按时交作业；基本概念正确、论基本清楚；语言较规范。按时交作业；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。不能按时交作业，；基本概念基本正确、论述基本清楚；语言较规范。不能按时交作业，有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。0.3掌握间歇釜式反应器、均相管式反应器、固定床气固相催化反应器、流化床反应器及典型的气液反应器的基础理论知识，通过文献调研和分析，能够通过数学物理模型的建立进行反应器的选型和设计。（支撑课程目标2、支撑毕业要求指标点2-

17、3）按时交作业；能够应用相关知识建立模型正确，求解过程正确。按时交作业；能够应用相关知识建立模型正确，求解过程基本正确。按时交作业；能够应用相关知识建立模型基本正确，求解过程基本正确。不能按时交作业，能够应用相关知识建立模型基本正确，求解过程错误。不能按时交作业，有抄袭现象；基本概念不清楚甚至错误、论述不清楚。0.4能够结合化工热力学和化工原理等专业基础知识分析石油、天然气化工生产过程中化学反应过程的主要影响因素；针对实际工程问题提出解决方案并进行方案的优化和可靠性判断。（支撑课程目标3、支撑毕业要求指标点2-4）按时交作业；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述逻辑清楚，语言规范。按时交作业；能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述清楚，语言较规范。按时交作业；基本能够应用相关知识分析解决实际工程问题，论述基本清楚，语言较规范。不能按时交作业，；基本能够应用相关知识分析解