2015第一学期专业基础课课程大纲之化学反应工程.doc

化学反应工程 Chemical reaction engineering 【课程编号】BJ27317 【课程类别】专业基础课 【学分数】4 【先修课程】高等数学、化工原理、化工热力学、物理化学【学时数】64 【编写日期】2010.5【适用专业】化学工程与工艺(本科)一、 教学目的、任务本课程以工业反应过程为主要研究对象，研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响，以达到反应器的开发、设计和放大及优化操作之目的。 其任务是通过本课程的学习，使学生较牢固地掌握化学反应工程最基本的原理和计算方法，能够理论联系实际，提高对工业反应器进行设计与分析的能力。为今后解决化工生产过程中和科学研究中遇到的各种化学工程问题打下良好的基础。二、 课程教学的基本要求通过本课程学习，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。三、 教学内容和学时分配（一）总论（或绪论、概论等） 2学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：1、反应工程的任务、作用及发展简史；2、化学反应的分类 、工业反应器的类型。教学要求：了解化学反应工程的范畴和任务、基本方法和学科分类。（二）第一章 气固催化反应本征动力学 8 学时主要内容：1、化学计量学；2、化学反应速率的表示方式；3、动力学方程；4、气固相催化反应本征动力学方程；5、温度对反应速率的影响及最佳温度；6、固体催化剂失活；教学要求：1、化学反应速率的定义、表示方法；2、均相反应动力学的表示方法，熟悉浓度效应和温度效应；3、间歇反应器中简单反应、复杂反应的反应动力学方程表示，掌握复杂反应中转化率、选择性的影响因素；4、固体催化剂组成、结构及制备，以及催化反应过程的特征；5、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；6、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。（三）第二章 气固相催化反应宏观动力学 8 学时 主要内容：1、气固催化反应的宏观过程；2、催化剂颗粒内气体的扩散；3、内扩散有效因子；4、气固相间热、质传递过程对总体速率的影响。教学要求：1、了解催化剂颗粒内的各种扩散；2、理解扩散判断准则；3、掌握宏观反应速率及有效扩散。（四）第三章 理想流动反应器 8学时 主要内容： 1、流动模型概述； 2、理想流动反应器；教学要求：1、理想反应器的设计方程；2、计算完成给定任务所需的反应器体积。（五）第四章 反应器中的混合及对反应的影响 10学时 主要内容：1、连续反应器中物料混合状态分析；2、停留时间分布的测定及其性质；3、非理想流动模型；4、混合程度及对反应结果的影响。 教学要求：1、返混对反应过程的影响及对反应器的分类、概率函数；2、用对比时间作变量的停留时间分布；3、宏观流体、微观流体概念、凝聚流模型和模型法解决均相反应过程的假设及步骤；4、几种解决均相反应过程问题的近似法，即活塞流模型、全混流模型、凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型；5、返混对化学反应和反应器的影响。（六）第五章 气固催化反应工程 8学时 主要内容：1、固定床流体力学；2、固定床热量与质量传递过程；3、绝热式固定床催化反应器；4、连续换热式固定床催化反应器；5、内冷自热式固定床催化反应器的数学模型；6、管式固定床催化反应器的数学模型及飞温；7、流化床催化反应器；8、催化反应过程进展。教学要求：1、流体在固定床内径向传质和传热特点；2、流体通过床层压力传递方程；3、固定床的空隙率、体积当量直径、面积当量直径、比表面当量直径；4、固定床催化反应器各种类型及特点；5、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方法。（七）第六章 气液反应及反应器 8学时 主要内容：1、气液反应平衡；2、气液反应历程；3、气液反应动力学特征；4、气液反应器概述；5、 鼓泡反应器；6、 搅拌鼓泡反应器；7、 填料反应器。教学要求：1、气液反应的传质步骤及传质速率方程；2、气液反应过程的基础方程及五大反应过程的数理推导；3、瞬时反应过程、极慢反应过程、慢反应过程的结论及、；4、工业气液反应器、鼓泡踏式反应器的计算；5、填料塔式反应器工艺计算。（八）第七章 气液固三相反应工程 6学时 主要内容：1、气液固三相反应器的类型及宏观动力学；2、滴流床三相反应器器；3、机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器；4、气液并流向上三相流化床反应器；5、三相悬浮床中的相混合；6、压力对三相悬浮床反应器操作性能的影响。教学要求：1、反应过程；2、具体应用示例，反应器的设计思路和步骤、方法。四、教学重点、难点及教学方法教学重点在于培养学生从基础理论、工程观点、经济观点出发，综合处理工程问题的能力，难点是通过计算问题的学习，使学生掌握计算依据的基本概念、模型简化处理的方法，从而培养学生抽象的思维能力。教学方法包括课堂讲授、学生自学、师生互动，问题讨论、习题、答疑、考试等方面。五、 考核方式及成绩评定方式 本课程为考试课，考试形式为闭卷。评分标准（满分：100）：平时成绩占30%，（论文：10分，作业：10分，课堂表现：10分。考试成绩占70%六、 教材及参考书目教材：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，2004参考书： 1.李绍芬.化学与催化反应工程.北京:化学工业出版社，19882陈甘棠.化学反应工程.北京:化学工业出版社，19813Carberry J.J,