化学反应工程课程教学大纲

PAGEPAGE7《化学反应工程》课程教学大纲课程名称：化学反应工程总学时：54 讲课学时实验学时学分：3.0适用对象：化学工程、化学工艺先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学一、课程性质、目的和任务课程性质：化学反应工程是以化学反应器原理为主要线索础性和自身独特性。课程目的与任务：之于化学反应工程学的综合能力；二是使学生掌握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科前沿；反应过程中的工程放大问题以及实现反应过程中最优化的能力二、教学基本要求通过本课程的教学，要使学生系统地掌握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应的影响规律，掌握反应器设计、过程分析及最佳化方法。三、教学内容及要求教学内容绪论及研究方法均相单一反应动力学和理想反应器概念与术语化学反应速率、反应动力学方程、化学反应的分类

教学要求学反应工程学科有一个宏观的接触和把握。要求学生了解化学反应式、化学计量方及阿仑尼乌斯方程；要求学生理解基元反应与质量作用定学反应式与化学计量方程的区别；掌握化学反应速率的表征、反应动力学方程、反应级数以及基本反应类型。单一反应动力学 1.要求学生了解动力学方程建立方法微分等温恒容过程反应动力学方程及动力学方程建立法、积分法和最小方差解析法；方法（）等温变容过程的膨胀因子、膨胀率εA；与转化率的关系。

012n<1级不可逆反应中反应时间、转化率与初始浓度之间的变化关系；要求学生掌握等温恒容过程反应动力学方程式、等温变容过程的膨胀因子胀率A的表达式以及所表达的反应速率方程。1.3间歇反应器平推流反应器全混流反应器复合反应与反应器选型复合反应动力学复合反应速率表达式及动力学方程确定；可逆反应速度表达式及动力学特征；自催化反应速度表达式及动力学特征；平行反应速度表达式及动力学特征；连串反应速度表达式及动力学特征。组合理想反应器的设计2.2.1.理想流动反应器的联操作及平推流反应器的并联操作和全混流反应器的并联操作；理想流动反应器的串联操作器的串联操作和全混流反应器的串联操作；循环反应器。反应器型式及操作评选逆反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较和不同型式反应器的组合；循环反应器、反应器组合；应；平行反应，涉及选择性及收率的定义、温度

掌握理想反应器的设计方程，会灵活运用这些设计方程计算完成给定任务所需的反应器体积。方法；要求学生理解可逆反应（吸热、放热自催化反应、平行反应及连串反应的动力学方程特征；的表达法及动力学分析方法。要求学生了解循环反应器；混流反应器的并联；混流反应器的串联器型式中体积及选择性的比较；浓度、活化能对选择性的影响；分析方法浓度对选择性的影响；和全混流反应器平均选择的比较。非理想流动反应器返混与停留时间分布返混对反应过程的影响及对反应器的分类；率函数（F（t）和E（t））、两特征值（平均停留时间和散度）、停留时间分布规律的实验测定（阶跃输入法和脉冲输入法）；用对比时间作变量的停留时间分布；布规律。非理想流动模型凝聚流模型；多级混合槽模型；轴向扩散模型。气固相催化反应本征动力学催化过程及表征催化反应过程及特征；非均相催化反应速率表达；非均相催化反应过程；固体催化剂组成、结构及制备本征反应动力学吸附差别、化学吸附速率的表达、兰格缪尔吸附模型、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；表面化学反应；程、幂函数型本征动力学方程及实验测定。气固相催化反应宏观动力学催化剂颗粒内气体扩散宏观反应速率的定义式；

对反应器的分类、概率函数；时间分布；及两理想反应器的停留时间分布规律。凝聚流模型和模型法解决均相反应过程的假设及步骤；散模型的假设及推导；要求学生掌握几种解决均相反应过程问凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型。制备，以及催化反应过程的特征；种表达式；要求学生掌握非均相反应的七大步骤。力学方程及本征动力学方程的实验测定；2.要求学生理解焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；3.要求学生掌握兰格缪尔吸附模型（理想吸附模型）及双曲本征动力学方程的推理散；要求学生理解扩散判断准则；催化剂颗粒内气体扩散，涉及分子扩散、以颗粒为基准的有效扩散

要求学生掌握宏观反应速率及有效宏观反应动力学程；无限长圆柱型催化剂、圆形薄片催化剂、非等温条件下的宏观动力学方程。催化剂表面外的传质、传热及催化剂失活流体与催化剂外表面间的传质；流体与催化剂外表面间的传热；失活现象及失活动力学；工业上处理失活问题的方法。6.1流体在固定床传递特性流体在固定床内的流动特性；固定床内的径向传递。固定床催化反应器设计固定床催化反应器的特点及类型（绝热固

要求学生了解非等温条件下的宏观动要求学生理解宏观反应动力学方程的催到任意级的假设、推理和求解；要求学生掌握宏观等温反应动力学方求学生掌握。要求学生了解流体在固定床内径向传要求学生理解流体通过床层压力传递要求学生掌握固定床的空隙率、体积及特点，各种固定床反应器的数学模型；型、一维拟均相非理想流模型、二维拟均一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计相模型、二维非均相模型的建立方法；计算，涉及等温单层绝热床和多段绝热反应器； 要求学生掌握等温单层绝热床和多段绝固定床反应器模型评述，涉及一维拟均相非理热反应器的设计计算气液反应过程及反应器气液反应动力学气液反应步骤及过程；气液反应过程的基础方程；βγ。

要求学生了解气液反应的传质步骤及传质速率方程；要求学生理解气液反应过程的基础方要求学生掌握瞬时反应过程、极慢反βγ。气液反应器工业上常用的气液反应器；填料塔式反应器的计算；鼓泡塔式反应器的计算。全混流反应器的热稳定性；管式反应器的热稳定性；反应器参数的灵敏性；

式反应器的计算；算。要求学生了解全混流、管式反应器的热稳定性及反应器参数的灵敏性。四、课程的重点和难点绪论重点是化学反应工程的研究内容和方法。第一章 均相单一反应动力学和理想反应难点：动力学方称的建立；反应器设计计算第二章 复合反应与反应器选型流反应器的串联。导；复合反应（包括可逆反应、自催化反应、平行反应、连串反应）在PFRCSTR反应器的优化设计计算第三章非理想流动反应器导、结论及应用比较。理解；均相反应过程问题的近似法假设及推导。第四章气固相催化反应本征动力学重点：非均相催化反应速度的表达；非均相催化反应过程；双曲型本征动力学方程双曲本征动力学方程的推理。第五章气固相催化反应宏观动力学学方程的假设、建立、数学求解；理第六章气固相催化固定床反应器等温多层绝热床和多段绝热反应器的设计计算。难点：厄根方程和修正雷诺准数；一维拟均相理想流动模型、一维拟均相非理想流模型、二维拟均相模型、二维非均相模型的建立。第八章气液反应过程及反应器填料塔式反应器工艺计算。难点：气液反应过程的基础方程及五大反应过程的数学求解；填料塔式反应器工艺计算。第九章反应器的热稳定性和参数灵敏性重点：全混流、管式反应器的热稳定性。难点：全混流、管式反应器的热稳定性。五、实践环节独立开课学时学时教学内容（按章填写）课堂讲授实验课习题课讨论课其它绪论 1第一章均相单一反应动力学和理想反应器51第二章复合反应器与反应器选型62第三章非理想流动反应器63第四章气固催化反应本征动力学63第五章气固催化反应宏观动力学63第六章气固相催化反应固定床反应器6第八章气液反应过程及反应器3第九章反应器的热稳定性和参数灵敏性3小计合计425412七、考核方式本课程为必修考试科目；本课程采