《化学反应工程》课程教学大纲

1、化学反应工程课程教学大纲课程名称：化学反应工程英文名称：Chemical Reaction Engineering课程编码：x3030871学 时 数：40其中实践学时数：8 课外学时数：0学 分 数：2.5适用专业：应用化学一、课程简介化学反应工程是应用化学专业本科生的专业必修课之一。化学反应工程课程以反应动力学和传递原理为基础，主要研究反应器设计和操作等基本问题的一门课程。本门课的主要是介绍化学动力学基础、理想反应器设计、非理想流动及非理想反应器、多相系统中的化学反应与传递现象等内容。通过本门课的学习，要求学生掌握不同反应器设计的基本方法，对工业反应器设计、放大有较详细的认知，并应用所学内

2、容解决面向反应器操作及设计过程中涉及的实际问题；了解化学反应工程的研究内容；了解其发展现状及发展趋势。掌握化学反应工程中的一些实验原理、仪器使用、测试方法、数据采集与处理等技能。二、课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求（1）了解化学反应工程的研究内容、发展现状及发展趋势。1-4掌握相关化学工程基础知识（画法几何及工程制图、化工原理、化工机械、化学反应工程、化工CAD制图等），并能将其用于解决化学相关工程技术问题。（2）掌握化学反应工程中的一些实验原理、仪器使用、测试方法、数据采集与处理等技能。2-2能够应用工程基础知识对研究对象进行正确的表达、分析工程问题。（3）掌握不同反应器设计的基本方

3、法，对工业反应器设计、放大有较详细的认知，并应用所学内容解决面向反应器操作及设计过程中涉及的实际问题。1-3 掌握相关化学基础知识，并能将其应用于解决应用化学学科领域中产品分析、物料衡算、能量衡算、新工艺设计等工程实际问题。1-4掌握相关化学工程基础知识（画法几何及工程制图、化工原理、化工机械、化学反应工程、化工CAD制图等），并能将其用于解决化学相关工程技术问题。三、课程教学内容、基本要求、重点和难点课程教学内容、基本要求与重点、难点如下：（一）反应工程学了解：化学反应工程的形成历史和发展现状；化学反应工程的研究对象、任务及内容；反应器放大的方法；反应器设计的基本内容和反应器设计的基本方程。

4、理解：化学反应器的操作方式和结构类型。掌握：转化率、收率和选择性三者之间的关系。熟练掌握：化学反应过程的反应进度、转化率、收率和选择性的概念。重点：化学反应过程的反应进度、转化率、收率和选择性的计算。（二）反应动力学了解： 化学反应速率定义；复合反应的反应速率。理解：复合反应的基本类型；恒容与变容反应。掌握：温度对反应速率的影响；复合反应的基本类型。熟练掌握：均相化学反应的化学反应速率的不同表达方式及相互关系；恒容与变容反应中组分浓度及化学反应速率方程的求取。重点：温度对反应速率的影响；恒容反应中组分浓度及化学反应速率方程的求取。难点：变容反应中组分浓度及化学反应速率方程的求取。（三）三种理想

5、反应器的设计了解：三种理想反应器的特点理解：全混流反应器的热稳定性操作；稳定的定态点和不稳定的定态点以及着火点和熄火点的概念；活塞流反应器的变温操作和绝热操作。掌握：间歇釜式反应器模型的特点；全混流反应器模型的特点；定态下全混流反应器的基本方程；定态下串联或并联操作的活塞流反应器的计算；活塞流反应器的空时、空速以及反应体积的计算方法；定态下串联或并联操作的活塞流反应器的计算；复合反应时，如何根据化学反应的不同类型来正确地选择反应器的组合方式、加料方式、原料浓度及操作温度。熟练掌握：等温间歇反应器反应时间、反应体积及反应器体积的计算方法；等温间歇反应器中各组分浓度的计算；全混流反应器的空时、空速

6、以及反应体积的计算方法；定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算；活塞流反应器模型的特点；等温活塞流反应器的基础设计方程；活塞流反应器的空时、空速以及反应体积的计算方法；循环反应器的特点及计算方法；在不同的动力学情况下，单一反应在活塞流反应器和全混流反应器中反应体积的比较。重点：等温间歇反应器反应时间、反应体积及反应器体积的计算方法；等温间歇反应器中各组分浓度的计算。全混流反应器的空时、空速以及反应体积的计算方法。定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算；循环反应器的特点及计算方法；单一反应在活塞流反应器和全混流反应器中反应体积的比较。难点：全混流反应器的热稳定性操作；活塞流反应器的变温操作和

7、绝热操作。（四）停留时间分布了解：停留时间分布函数和停留时间分布密度函数的概念；非理想流动现象产生的原因以及模拟非理想流动模式的三种模型；多釜串联模型的基本思想和基本假设；轴向扩散模型的基本思想和基本假设；气固催化反应的七个步骤；物理失活和化学失活的概念。理解：脉冲示踪法和阶跃示踪法的实验方法；流体的微观混合与宏观混合以及它们对反应结果的影响；固体颗粒催化剂的结构表征；内外扩散阻力对多相催化反应速率及选择性的影响；组分在单孔道内的扩散形式以及有效扩散系数的求取；内扩散有效因子的概念及一级反应内扩散有效因子的计算。掌握：描述停留时间分布的两种概念；气固反应过程中相间传递的基本方程式；传热系数和传

8、质系数的求取方法；流体与外表面的温度差和浓度差；外扩散有效因子的概念及计算；等温多孔催化剂上化学反应扩散微分方程的建立和边界条件的确定及其求解方法。熟练掌握：描述反应物质点的停留时间分布的两个概率分布，即停留时间分布函数和停留时间分布密度函数；停留时间及无因次停留时间的特征值的求取；脉冲示踪法和阶跃示踪法所得数据的处理及这两种方法所测得的函数的差异；全混流模型和活塞流模型的停留时间分布函数和停留时间分布密度函数以及各自的方差和无因次方差；离析流假设以及如何用离析流模型来对非理想反应器进行计算；多釜串联模型的基本思想和基本假设以及如何用多釜串联模型来对非理想反应器进行计算；轴向扩散模型的基本思想

9、和基本假设以及如何用轴向扩散模型来对非理想反应器进行计算。重点：停留时间分布函数和停留时间分布密度函数的概念；停留时间及无因次停留时间的特征值的求取；脉冲示踪法和阶跃示踪法所测得的函数的意义；全混流模型和活塞流模型的停留时间分布函数和停留时间分布密度函数；外扩散有效因子的概念及计算；内扩散有效因子的概念及一级反应内扩散有效因子的计算；内扩散对平行反应和连串反应的选择性和收率的影响。难点：如何用多釜串联模型来对非理想反应器进行计算；如何用轴向扩散模型来对非理想反应器进行计算。四、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一绪论讲授42:1二化学动力学基础讲授62:1三理想反应

10、器讲授82:1四均相流动反应器中的非理想流动模式讲授72:1五气固催化反应过程讲授72:1六反应器停留时间分布的实验测定实验42:1七静态液相吸附动力学实验实验42:1五、课程其他教学环节要求（一）作业环节。每章都有相应的习题及作业，题型包含填空、选择、判断、简答和计算，以计算题为主，要求学生课下独立、认真完成作业。（二） 实验的基本要求要求：学会实验仪器的使用，熟练掌握数据采集、处理、结果讨论等技能，并能应用推广到其它样品的实验。六、本课程与其他课程的联系先修课程：物理化学、有机化学、化工原理、高等数学、概率论等。后续课程：高等反应工程等。七、建议教材及教学参考书目 反应工程 王军等编 大连理工大学出版社 2013年1月 反应工程 李绍芬主编 化学工业出版社 2008年1月第二版 化学反应工程 朱炳辰主编 化学工业出版社 2012年2月第五版 八、课程考核方式与成绩评定办法课程考核方式：考试成绩评定方法：总成绩=平时成绩*10%+实验成绩*20%+期末成绩*70%。评价项目评价环节课程目标平时成绩（10分）作业、讨论、课堂测试（10分）（1）了解化学反应工程的研究内容、发展现状及