精细化工反应过程与设备大纲.doc

精细化工反应过程与设备课程教学大纲英文名称：Reaction Processes and Equipment for Fine Chemicals Production课程类别：学科基础课学时学分：48，3适用专业：应用化学（精细化工）一、本课程的性质、目的和任务精细化工过程与设备是我校应用化学专业精细化工方向的学科基础课。目的是使学生在化工原理的基础上，进一步了解化工过程与设备，从而为精细化学品的生产和开发打下必要的工程基础。它是培养精细化工工程技术人才和复合型人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也为学生走向工作岗位打下坚实的基础。通过该课的学习，使学生在完成物理化学、化工原理、精细化学品合成原理、等基础和专业基础课的基础上学习精细化工产品生产的主要单元反应过程对反应器的要求及反应器的类型，进一步学习精细化工反应器的设计与分析。掌握反应器设计与分析的最基本原理和处理方法，了解化学反应工程的发展趋势和方向，初步具备对工业反应器进行设计与分析之能力。二、教学的基本要求第一章 概述了解该课程的性质、反应器的操作方式、反应器设计的基本方程和工业反应器的放大方法。第二章 均相反应动力学基础了解化学反应速率的不同表示方式及其相互关系，及其在反应器设计计算中的应用；理解复合反应体系中任一组分总的消耗速率和生成速率的表达方法以及瞬时选择性的概念；掌握化学反应速率的浓度效应和温度效应以及化学反应速率方程的变换与应用。第三章 间歇釜式反应器了解釜式反应器的的特点及应用，半间歇反应器的计算方法和分析；理解不同的反应类型对正确地选择釜式反应器的加料方式、连接方式、原料配比及操作温度的影响，理解变温间歇釜的计算；掌握等温间歇反应器反应时间、反应体积的计算方法和应用。 第四章 釜式反应器的搅拌与传热了解搅拌器型式及其液体流型，搅拌过程的种类；理解搅拌机理，反应釜传热系数的计算；掌握搅拌器的选型、搅拌功率的确定、釜式反应器的传热结构的方式、高温热源以及搅拌系统传热时间的计算。第五章 连续釜式反应器了解连续釜式反应器的特点及应用，理解连续釜式反应器的定态操作和逆向混合对复合反应产品分配的影响；掌握连续釜式反应器的体积计算、分析和连续釜式反应器的串联与并联操作反应器的体积和停留时间的计算和分析。第六章 管式反应器了解管式反应器和循环反应器的特点及应用；理解绝热和非绝热变温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算；掌握等温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算；活塞流反应器的加料方式、原料配比及操作温度的选择；管式反应器与釜式反应器的比较。第七章 停留时间分布与流动模型了解非理想流动的原因、危害及解决方法；理解停留时间的含义、测定及其定量描述，非理想流动模型，流体的混合态及其对化学反应的影响；掌握停留时间分布的统计特征值和理想反应器的停留时间分布。第八章 塔式反应器了解并理解填料塔和鼓泡塔式反应器特定参数的确定，掌握掌握塔式反应器的结构、特定与应用。第九章 固定床反应器了解固定床反应器的类别、反应器特性参数的确定方法；理解固定床内的传递现象；掌握固定床反应器的结构与应用特性。第十章流化床反应器(2学时)重点：掌握流化床反应器的结构与应用特性，流化床反应器的构件。难点：流化床反应器内的流体流动及流化床的传热。三、课程内容第一章 概述（3学时）1.1精细有机合成反应分类及在各类精细化学品中使用频率1.2典型精细有机合成反应的特点及其对反应器的要求1.3工业反应器的类型1.4反应器的操作方式1.5反应器设计的基本方程1.6工业反应器的放大1.7一些重要的基本术语重点：化学反应及反应器的分类、反应器的操作方式、典型精细有机合成反应的特点及其对反应器的要求、一些重要的基本术语为。难点为反应器设计的基本方程和工业反应器的放大。第二章 均相反应动力学基础（3学时）2.1反应速率方程2.2温度对反应速率影响2.3复合反应2.4反应速率方程的变换与积分重点：化学反应速率的不同表示方式及其相互关系；温度和浓度对化学反应速率的影响；化学反应速率方程的变换与应用。难点：复合反应体系中任一组分总的消耗速率和生成速率的表达方法；瞬时选择性的概念及其在反应器设计计算中的应用。第三章 间歇釜式反应器（8学时）3.1釜式反应器的的特点及应用3.2釜式反应器的的容积与数量及设备间的平衡3.3等温间歇反应釜的计算 3.4变温间歇釜的计算 3.5半间歇釜式反应器重点：等温间歇反应器反应时间、反应体积的计算方法；不同的反应类型与正确地选择釜式反应器的加料方式、连接方式、原料配比及操作温度的关系。难点变温间歇釜的计算和半间歇反应器的计算方法。第四章 釜式反应器的搅拌与传热（7学时）4.1搅拌器型式及其液体流型4.2 搅拌过程的种类及搅拌器的选型4.3搅拌功率的确定4.4釜式反应器的传热（传热结构的方式、高温热源、反应釜传热系数的计算）4.5搅拌系统的传热时间重点：搅拌器的选型、搅拌功率的确定以及传热结构的方式、高温热源的选择；难点：反应釜传热系数的计算、搅拌系统的传热时间的确定。第五章 连续釜式反应器（5学时）5.1 连续釜式反应器的特点及应用5.2 连续釜式反应器的设计5.3 连续釜式反应器的串联与并联 5.4 连续釜式反应器的热量衡算与定态操作5.5逆向混合对复合反应产品分配的影响重点：流动反应器空时的概念；连续釜式反应器（全混流反应器）反应体积及产物分布的计算；连续釜式反应器串联或并联操作的计算。难点：连续釜式反应器（全混流反应器）产物分布的计算第六章 管式反应器（7学时）6.1 物料在反应器中的流动 6.2 等温管式反应器的计算 6.3变温管式反应器6.4管式反应器与釜式反应器的比较 6.5循环反应器 6.6 管式反应器的最佳温度序列重点：等温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算；管式反应器与釜式反应器的比较；绝热和非绝热变温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算；活塞流反应器的加料方式、原料配比及操作温度的选择。难点：绝热和非绝热变温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算。第七章 停留时间分布与流动模型（5学时）7.1 停留时间分布 7.2停留时间分布的实验测定7.3停留时间分布的统计特征值7.4理想反应器的停留时间分布7.5非理想流动模型7.6流体的混合态及其对化学反应的影响重点：停留时间分布的实验测定；两种理想流动反应器的停留时间分布；难点：流动系统物料停留时间分布的意义及其数学表达式；返混的概念。第八章 塔式反应器（2学时）8.1填料塔8.2鼓泡塔重点：掌握塔式反应器的结构与应用。难点：反应器特性参数的确定。（简介，了解）第九章 固定床反应器（2学时）9.1 固定床反应器的特点及结构 9.2固定床反应器内的流体流动9.3固定床反应器内的传质与传热9.4固定床反应器的计算方法9.5实验室催化反应器重点：掌握固定床反应器的结构与应用特性。难点：固定床反应器内的的流体流动、传质与传热。了解固定床反应器特性参数的确定方法。第十章流化床反应器(2学时)10.1流化床反应器的特点及结构10.2流化床反应器内的流体流动10.3流化床的传热10.4流化床反应器的构件重点：掌握流化床反应器的结构与应用特性，流化床反应器的构件。难点：流化床反应器内的流体流动及流化床的传热。四、实验内容及要求本课程不配设实验。五、教学环节学时分配本课程的理论教学总学时为48学时，教学内容及学时分配如下表。精细化工反应过程与设备教学内容及学时分配表序号章节教学内容总学时学时分配备注讲授实验上机CAI1第一章概述332第二章均相反应动力学基础333第三章间歇釜式反应器884第四章釜式反应器的搅拌与传热775第五章连续釜式反应器556第六章管式反应器777第七章停留时间分布与流动模型558第八章塔式反应器229第九章固定床反应器2210第十章流化床反应器2211习题课44合计48444六、选用教材及参考教材1. 选用教材：自编2. 参考教材：（1）左识之主编，精细化工反应器及车间工艺设计，华东理工大学出版社，1996（2）杨春晖、郭亚军主编，精细化工过程与设备，哈尔滨工业大学出版社，2000（3）朱炳辰主编，面向21世纪化学反应工程教材，化学工业出版社，2001 （4）陈甘棠、吕德伟主编，化学反应工程（第二版），化学工业出版社，1992（5）李绍芬主编，反应工程化学工业出版社，2000七、说明1.修订本大纲的指导思想按照我校2003年应用化学（精细化工方向）教学计划的要求，并结合精细化工专业的特点及我校应用化学专业的方向精细化工，制定的精细化工反应过程与设备课程教学大纲。2.本课程与其它课程的联系以有机化学、物理化学、精细化学品合成原理、化工原理等基础和专业基础课为基础，以高等数学和计算机语言为工具。3.教学方式与教学方法的具体改革措施教学方式以电子教案和课件相结合，理论与实际相结合，学生与老师相结合，互动注重互动、交流，注意知识性与趣味性的结合。教学方法采用每学时配2-3题作业并实行全批全改以配合课堂