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（Chemical Reaction Engineering）一、课程概况课程代码：2501047学 分：3学 时：48先修课程：高等数学、化工原理、大学物理、物理化学适用专业：化学工程与工艺建议教材：化学反应工程，许志美等，化学工业出版社，2019.10课程归口：化工与材料学院课程的性质与任务：本课程为“化学工程与工艺”专业培养目标的核心课程，可以使学生实现将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂化学工程问题，设计满足特定需求的系统、单元或工艺流程和基于科学原理并采用科学方法对复杂化学工程问题进行研究等知识和能力要求。通过本门课程的学习，培养学生牢固地掌握化学

2、反应工程最基本的原理和计算方法，能够理论联系实际，增长提出问题、分析问题和解决问题的能力。二、课程目标序号课程目标支撑毕业要求观测点毕业要求1目标1： 能够根据化学热力学和动力学的基本原理来分析外界因素对化学反应速率的影响。观测点1.4：掌握化工反应、分离等专业知识。毕业要求1毕业要求1：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决化学工程与工艺领域复杂工程问题。2目标2： 能熟练运用“三传一反”基本方程式，求解理想反应器模型的能力。能掌握各类化学反应器的设计计算方法，进行反应器的工艺计算。观测点2.3能够正确表达一个化学工程问题的解决方案毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然

3、科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析化学工程与工艺领域复杂工程问题，以获得有效结论3目标3：能运用工程分析方法，解决工程问题的能力。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。观测点3.3能够集成单元过程进行工艺流程设计，对流程设计进一步优化，体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素毕业要求3：设计/开发方案：能够设计针对化学工程与工艺领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。4目标4：能应用理论推演和实验研究工业反应过程的

4、规律而建立数学模拟结合工程实践的经验应用于工程设计和放大。观测点5.2能够针对化工产品开发、化工单元设计、化工过程设计等复 杂化工问题，选用合适的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件，进行分析、计算与设计毕业要求5：使用现代工具：能够针对化学工程与工艺领域复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性三、教学内容及要求序号教学内容思政元素预期学习成果教学学时教学方式支撑课程目标1绪论：化学反应工程的研究对象和目的、研究内容和研究方法重点和难点：化学反应和反应器的分类方法增强学生投身生态文明建设的责任感、使命感

5、能够了解化学反应工程的研究对象和研究方法；能够掌握化学反应工程的研究内容，包括反应和反应器的分类方法；理解每种分类方法的概念及相关知识2讲授/讨论/实例教学等目标12化学反应动力学：基本概念、反应动力学表达式，影响化学反应的温度效应和浓度效应。重点和难点：影响化学反应的温度效应和浓度效应加强科学精神和工匠精神教育能够理解并掌握化学反应式与化学反应计量方程和化学反应速率等基本概念；能够理解并掌握三种建立动力学方程的方法；熟练掌握不同情况下影响化学反应的浓度效应和温度效应4讲授讨论/等目标1目标23理想间歇反应器：反应器设计的基本方程、理想间歇反应器中的简单反应、自催化反应特性、可逆反应特性、平行

6、反应特性、连串反应特性与反应器选型重点和难点：理想间歇反应器中简单反应基本方程、计算和反应特性、可逆反应特性加强生态文明教育，引导学生树立崇尚自然、尊重自然的理念能够掌握理想间歇反应器中简单反应基本方程、计算和反应特性； 能够理解自催化反应特性；能够掌握可逆反应特性；能够了解平行反应特性；能够了解串联反应特性8讲授/讨论/等目标1目标24理想管式反应器：理想流动管式反应器的特点、理想流动管式反应器基本方程式、空时、空速和停留时间、反应前后分子数变化的气相反应重点和难点：理想管式反应器的特点、分子数变化的气相反应增强学生投身生态文明建设的责任感、使命感能够理解理想流动管式反应器的特点；理想流动管

7、式反应器基本方程式；掌握空时、空速和停留时间等基本概念。能够熟练掌握反应前后分子数变化的气相反应4讲授讨论/等目标1目标25理想流动釜式反应器：理想流动釜式反应器基本特征、基本计算、浓度分布与返混、返混的分析与讨论重点和难点：CSTR基本特征、CSTR的返混及分析讨论加强科学精神和工匠精神教育能够理解理想流动釜式反应器的基本特征；能够熟练掌握理想流动反应器的基本计算；能够理解理想流动反应器的返混及分析讨论8讲授/讨论/等目标3目标46反应器选型与操作优化：概述、简单反应过程的比较、自催化反应过程的优化、可逆反应的优化、平行反应的优化、串联反应过程的优化。重点和难点：简单反应过程的比较、可逆吸热

8、和可逆放热反应的优化加强生态文明教育，引导学生树立崇尚自然、尊重自然的理念能够了解反应器优化目的、技术指标等。能够理解简单反应在三种理想反应器中的比较；能够理解自催化、平行反应和串联反应的优化；能够熟练掌握可逆反应的优化6讲授/讨论/等目标3目标47气固相催化反应动力学：气固相催化反应本征动力学、气固相催化反应动力学的测定方法重点和难点：气固相催化反应与热质传递、气固相催化反应的基本特征增强学生投身生态文明建设的责任感、使命感能够理解气固相催化反应与热质传递过程；了解气固相催化反应的基本特征；能够熟练掌握气固相催化反应的动力学表达式；了解气固相催化反应动力学的测定方法。6讲授/讨论/等目标3目

9、标48气固催化反应过程的传递现象：研究方法、等温条件下的外部传质过程、等温条件下的内部传质过程、固体催化剂的工程设计重点和难点：等温条件下的外部和内部传质过程、固体催化剂的设计加强科学精神和工匠精神教育能够了解气固相催化反应过程的两种研究方法；能够熟练掌握等温条件下外部传质过程中的反应速率与传递速率、极限反应速率与极限传质速率、外部效率因子、外扩散对反应结果的影响、流速对颗粒外部传质的影响；能够熟练掌握催化剂颗粒内的浓度分布、内部效率因子、内扩散对反应结果的影响、内扩散的消除方法；能够理解催化剂颗粒的形状和大小、催化剂颗粒内的活性组分分布方式及孔径分布10讲授/讨论/等目标3目标4四、课程实施

10、（一）教学方法与教学手段1.采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题，保证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛。2.课程讲授与启案例教学、课堂讨论和线上网络教学等多种教学方式结合，实行互动研究型教学，重点培养学生的理论素养和化学工程分析能力。因此，本课程要求课前必须阅读教材的相关部分和参考文献；课上主动参与讨论；课后按时完成布置的作业，积极进行教学互动交流。五、课程实施与保障主要教学环节质量要求1备课（1）掌握本课程教学大纲内容，严格按照教学大纲要求进行课程教学内容的组织。（2）熟悉教材各章节，借助专业书籍资料，并依据教学大纲编写授课计划，编写每次授课的教案。教案内容包括章节

11、标题、教学目的、教法设计、课堂类型、时间分配、授课内容、课后作业、教学效果分析等方面。（3）根据各部分教学内容，构思授课思路、技巧，选择合适的教学方法。2讲授（1）要点准确、推理正确、条理清晰、重点突出，能够理论联系实际，熟练地解答和讲解例题。（2）采用多种教学方式（如启发式教学、案例分析教学、讨论式教学、多媒体示范教学等），注重培养学生发现、分析和解决问题的能力。（3）能够采用现代信息技术辅助教学。（4）表达方式应能便于学生理解、接受，力求形象生动，使学生在掌握知识的过程中，保持较为浓厚的学习兴趣。3作业布置与批改学生必须完成规定数量的作业，作业必须达到以下基本要求：（1）按时按量完成作业，

12、不缺交，不抄袭。（2）书写规范、清晰。（3）解题方法和步骤正确。教师批改和讲评作业要求如下：（1）学生的作业要按时全部批改，并及时进行讲评。（2）教师批改和讲评作业要认真、细致，按百分制评定成绩并写明日期。（3）学生作业的平均成绩应作为本课程总评成绩中平时成绩的重要组成部分。4课外答疑为了解学生的学习情况，帮助学生更好地理解和消化所学知识、改进学习方法和思维方式，培养其独立思考问题的能力，任课教师需每周安排一定时间进行课外答疑与辅导。5成绩考核本课程考核的方式为开卷笔试。考试采取教考分离，监考由学院统一安排。有下列情况之一者，总评成绩为不及格：（1）缺交作业次数达1/3以上者。（2）缺课次数达

13、本学期总授课学时的1/3以上者。（3）课程目标小于0.6。六、考核方式（一）课程考核包括期末考试、平时及作业情况考核，期末考试采用开卷笔试。（二）课程总评成绩=平时成绩20% +作业30%+期末考试成绩50%。具体内容和比例如表所示。考核环节成绩比例考核内容与评价细则支撑目标目标1目标2目标3目标4平时表现20%课堂不定期点名，考核能否按时到勤，对于旷课、迟到和早退者适当扣分，根据平时课堂笔记、课堂回答问题等情况确定平时表现分数。4%6%4%6%作业30%每章节对应有思考题和习题，考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握度。对每次作业完成情况做记录并百分制打分。5%10%5%10%期末试卷50

14、%题型考核内容及相应试题选择题主要考核化学反应工程的范畴和任务、化学反应和反应器的分类方法、化学反应器设计基础、非等温条件下理想反应器的设计、单一不可逆反应过程与反应器、自催化反应特性与反应器选型2%3%2%3%填空题主要考核返混对反应过程的影响、流体在反应器内的停留时间分布、气固相催化过程、气固相催化反应本征动力学、气固相催化等温反应的宏观动力学方程2%3%2%3%计算题主要考核三种理想反应器设计计算、气固相催化反应的传递过程计算等5%10%5%10%合 计100%18%32%18%32%（三）所有课程目标均需大于等于0.6，否则总评成绩不及格，需要补考或重修。每个课程目标达成度计算方法如下：式中：Ai=平时成绩占总评成绩的权重课程目标i在平时成绩中的权重，Bi=实验成绩占总评成绩的权重课程目标i在实验成绩中的权重，Ci=期末成绩占总评成绩的权重课程目标i在期末成绩中的权重。七、有关说明持续改进本课程根据学生作业、课堂讨论、实验环节、平时考核情况和学生、教学督导等的反馈，及时对教学中