化学反应过程与设备说课

1、化学反应过程与设备说课第1页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高说课主要内容：一、说课程123二、说教法三、说学法第2页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高1.教材与教参 教材采用教育部高职高专规划教材，教材的难度适中，相比本科教材，其特点是复杂的理论分析较少，增加许多工程实践的实例。符合高职高专的培养目标。一、说课程第3页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高参考资料化学反应工程原理（第二版）张濂，许志美，袁向前编著

2、化学反应工程原理例题与习题（第二版）许志美第4页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高1、典型的化工过程物理处理过程物理处理过程化学反应过程循环物流单元操作单元操作过程之核心2、课程的地位第5页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高化学反应 物质化学转化获得能量物质化学脱除 化学反应工程：是研究化学反应过程在工业实施过程中需解决的问题。 即生产多少产品，需要多少时间？需要多大空间（即反应器体积）？如何使反应过程实现优质、高产、低消耗。第6页，共44页，2022年，5月20日，16

3、点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高1、用石灰浆抹的墙壁，日久会变硬 CO2 + Ca（OH）2 CaCO3+ H2O 2、水壶和热水瓶胆使用久了会产生水垢用食醋可以除掉水垢 CaCO3 + 2CH3COOH =（CH3COOH)2Ca + H2O + CO2 3、胃酸过多的人可服用胃舒平 3HCl + Al（OH）3AlCl3 + 3H2O . 4、在汽油中加入酒精可得乙醇汽油，乙醇汽油的使用既可以缓解石油供应紧张的局 面又可以减轻大气污染 C2H5OH + 3O2 2CO2 +3 H2O . 例：日常生活化学反应第7页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星

4、期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高请问？他们在哪反应？又如何控制他们反映？第8页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高 原料予处理 化学 反应 产物后处理核心化学反应器 进行化学反应的场所第9页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高2、课程主要内容1、化学反应动力学特性的研究2、流体流动、传递过程对反应的影响流体流动传质传热影响反应器内浓度和温度在时间和空间上的分布影响反应结果反应工程学的主要任务之一研究反应机理动力学特性动力学方程第10页，共44页，2022年，5月2

5、0日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高3、反应器设计计算、过程分析和最佳化数学建模动力学特性流体流动传递特征结合计算机模拟数据优化设计优化控制反应器修改模型第11页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高均相非均相 气液相搅拌釜式、塔式 气液固涓流床、淤浆床 反应器气相管式反应器液相管式、釜式、塔式 气固相固定床、流化床、 移动床第12页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高管式反应器反应物A反应物B生成物R釜式反应器第13页，共44页，2022年，5月

6、20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高固定床反应器第14页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高第15页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高流化床反应器1第16页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高鼓泡搅拌釜式反应器鼓泡塔式反应器第17页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高4.本课程和其他课程间的关系化学反应工程流体流动传质与传热

7、传递工程化学工艺工艺路线流程、设备最佳化催化剂反应条件物理化学化学动力学化学热力学工程控制测量与控制动态特性 科学技术发展到一定阶段的必然产物。 是一些基础学科诸如物理化学、传递工程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘科学。第18页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高3、课程重要性及意义（就业方向）小式中试生产反应器的控制、选型、放大、开发第19页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高例：焦炉煤气制甲醇CO2H2 CH3OH CO23H2 CH3OHH2O 第20页，共44

8、页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高 C4H4S+4H2 C4H10H2S (1) R-SH+H2 RH+H2S (2) R1-S-R2+ 2H2 R1HR2HH2S(3) COSH2 COH2S (4) COSH2O CO2H2S (5) CS24H2 CH42H2S(6) C2H4H2 C2H6 (7) C2H22H2 C2H6 (8) O22H2 2H2O (9) MnOH2S MnSH2O (10) Fe3O43H2SH2 3 FeS4H2O(11) ZnOH2S ZnSH2O (12)（1）脱硫的反应 第21页，共44页，2022年

9、，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高（2）焦炉煤气加氢反应 CO3H2 CH4H2O (13) CO24H2 CH42H2O (14) 2CO CCO2 (15)（3）焦炉煤气的烷烃转化反应 CH4H2O CO3H2 （17） 2H2O2 2H2O （18） CH4H2O CO3H2（19） CH4CO2 2CO2H2（20） 第22页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高二、学教法 以任务为载体行动导向性教学： 任务载体：某化工厂接到生产乙酸丁酯的订单，委托进行乙酸丁酯反应器的设计与选型 以师生之

10、间互动合作行动为方式以工作任务驱动调动学生学习兴趣以师生之间互动合作动为方式学生作为学习的行动主题教师为教学活动的主持人第23页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高反应器选型 优惠工艺条件 反应器的工程放大要解决三个问题：第24页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高1、工艺条件物理过程工程因素宏观动力学因素工业化学反应化学过程化学因素动力学因素第25页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高化学因素C、T等操作条件 对反

11、应过程的影响 着重研究反应选择性反应类型简单、复杂浓度效应反应级数温度效应反应活化能化学因素包括：第26页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高工程因素：流体流动质量传递 对反应过程的影响热量传递 第27页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高工程因素 反应场所 反应结果C、T物理因素化学因素第28页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高化学因素与物理因素的结合反应动力学 反应+流体流动返混 反应+传质效率 反应+传热热稳

12、定性、灵敏度 物理化学与化工原理的 “结合”第29页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高反应器型式操作方式操作条件工程因素反应结果 2、反应工程思维方法反应场所 T C工程问题动力学问题第30页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高动力学问题（反应规律）小设备， 真反应（热模）工程问题（传递规律）假物料， 真设备（冷模） 结 合反应结果第31页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高实验室反应器工业反应器物质扩散和能量传递

13、速度不变十吨级反应器百吨级反应器千吨级反应器万吨级反应器逐级校正、经验放大（1）逐级经验放大方法：第32页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高逐级经验放大方法：步骤 1.小试确定选型，优惠工艺条件 2.逐级中试研究放大，解决尺寸影响特点 1.反应与传递综合研究 2.耗时长，耗费多，工作量大 第33页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高实质 2.多变量系统综合研究，不考虑变量 间相互影响；1.只研究外部联系，不研究内部规律 条件 相应 BLACK BOX3.人为规定了决策序列认

14、为小试优惠条件与大设备一样；4.尺寸影响靠外推，外推有风险第34页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高开发工业反应器解决合理选型优化操作工程放大程序：小试 反应器型式小试 工艺条件逐级中试考察几何尺寸的影响逐级放大法的特点： 效果差，效率低，对放大中出现的问题束手无策，只好认定是放大效应。因为这种方法 着眼于外部联系，不研究反应器内部规律； 受经济条件限制，认识决定了决策程序； 放大过程是外推的，这在方法论上是不科学的；第35页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高 模型法是人

15、们对某一复杂的，难以用数学全面正确描述的客观实体，人为地作某些假设，设想出一个近似的数学模型，并用此模型定量地描述客观实体的近似描述过程。客观实体理想结果目前无法求解模型求解结 果近似一、模型方法的程序建立物理模型合理简化建立数学模型（建立描述物理模型的数学方程及初始和边界条件）用模型方程的解讨论客观实体的特性规律2、模型法第36页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高数学模型方法：步骤 1.小试研究反应规律 2.大型冷模研究传递规律3.计算机综合模拟 4.中试检验模型，修正参数 第37页，共44页，2022年，5月20日，16点42分

16、，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高实质与特点 2.分解分别研究化学过程与物理过程规律反应规律时个性传递规律是共性3.合理而等效的简化核心等效基础上的合理简化1.从内部机理入手研究规律第38页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高反应器内复杂的多尺度结构及其动态变化是产生放大效应的根本原因内部扩散反应过程宏观流动微观反应介观传递第39页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高实验室反应器工业反应器多尺度结构及其随时间演化变反应器放大新准则研究反应器中多尺度结构的形成机制，不同尺度结构间的关联及其随时空演变的规律。 定向调控反应器内不同尺度的结构，使其满足最佳反应条件。冷模试验计算机模拟第40页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高实验研究的重要性主导地位：通过实验认识过程特征简化的基础 通过实验检验模型的等效性通过实验确定模型参数通过中试检验模型，修正参数第41页，共44页，2022年，5月20日，16点42分，星期二 化学反应过程与设备说课主讲教师：程永高两种方法是两个极端：逐级经验放大立足于经验； 不要求理解过程的本质、机理或内在规律 工作重点是寻优数学模型方法立足于对过程的深刻理解分解