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课程编号：x3030181学 时 数：40其中实验（实训）学时数： 0 课外学时数：0学 分 数：2.5适用专业：化学工程与工艺一、课程的性质和任务化学反应工程是化学工程与工艺专业本科生的专业必修课。它以反应动力学和传递原理为基础，研究反应器设计和操作的基本问题。本门课的主要任务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、生化反应工程基础等内容。通过本门课的学习，掌握反应器设计的基本方法，对工业反应器设计、放大有较详细的了解，并对

2、反应器操作有初步了解。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（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。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

3、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）三种理想反应器了解：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

4、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

5、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绝热操作。（四）非理想流动了解：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

6、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

7、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

8、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。（五）生化反应过程了解：生物技术的概念；生化反应的种类；生化反应器的分类。理解：生化反应过程的特点；酶催化反应的基本特征；酶催化反应动力学的影响因素；固定化酶催化反应动力学的特点及动力学特征。掌握：有抑制的酶催化反应动力学特征；固定生物反应器的设计计算。熟练掌握：单底物酶催化反应的动力学方程的推导以及酶催化反应动力学特征和动力学参数的求取。重点：单底物酶催化反应的动力学方程的推导以及酶催化反应动力学特征和动力学参数的求取；间歇釜式搅拌反应器和连续釜式搅拌反应器的设计计算。重点：间歇釜式搅拌反应器和连续釜式搅拌反

9、应器的设计计算。三、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1绪论讲授21：12化学动力学基础讲授61：13理想反应器讲授101：24均相流动反应器中的非理想流动模式讲授91：25气固催化反应过程讲授91：26多相催化反应器学生自学7其他非均相反应器学生自学8生化反应工程基础讲授41：1四、课程其他教学环节要求除课堂讲授外，本课程的其它教学环节为作业。作业的形式以计算题为主，是一门大作业量的课程，每章都有相应的习题，要求学生认真完成作业。五、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：高等反应工程等六、教学参考书目1.反应工程 王 军等编 大连理工大学出版社 2004年9月第一版2.反应工程 李绍芬主编 化学