化学反应工程

27060化学反应工程南京工业大学编（高纲号0322）Ⅰ课程性质、地位和任务""本课程在学生学习了"高等数学"、"大学物理"、"化学"、"物理化学"、"化工原理"等课程基础上进行。课程总学时为100，即5学分。Ⅱ自学考试要求第一章绪论（一）主要内容化学反应工程的研究内容化学反应工程的研究方法化学反应工程的学科系统的编排（二）自学考试要求化学反应工程的研究内容理解化学反应工程学是研究化学反应的工程问题的科学（"与反应动力学是构成化学反应工程最基本的两个支柱等说法的含义。理解化学反应工程学与相关学科的联系，化学反应工程本身的专门范畴。化学反应工程的研究方法理解化学反应工程的基本研究方法是数学模型法，数学模型的主要内容及其相互关系，了解数学模拟放大法的大体步骤。化学反应工程的学科系统和编排则和方法。绪论部分在初次学习时才能做到理解。第二章均相反应的动力学基础（一）主要内容基本概念与术语单一反应速率方程复合反应速率方程（二）自学考试要求基本概念与术语理解化学反应计量方程表示的内容。等分子和非等分子反应达一定转化率时各组分摩尔数和摩尔分率的计算。理解化学反应速率方程表示的内容和不同型式；影响反应速率的主要因素；幂函数型速率方程式中反应级数和活化能的物理意义及其大小对反应速率的影响确定方法。理解基元反应的物理意义。掌握由反应机理推导反应速率方程的方法。单一反应速率方程和积分法。掌握等温恒容过程零级、一级和二级不可逆反应的速率方程式及其积分式的积分过程，并能熟练地用于进行有关计算。以一级反应为例，理解可逆反应速率方程式的建立方法。了解自催化反应的特点及其速率方程式的建立方法。复合反应速率方程理解复合反应的定义掌握主副反应均为一级的不可逆平行反应速率方程的建立过程时间分布曲线的特点。掌握各步均为一级的串联不可逆反应速率方程的建立过程浓度、目的产物（中间产物）收率、得率和选择性等的计算；最优反应时间topt和最大得Xmax的计算。理解各组分农度随反应时间分布和产物得率分布曲线的特点。第三章理想反应器（一）主要内容分批式操作的理想混合反应器连续操作的理想混合反应器（单釜和多釜串联）平推流反应器反应器型式与操作方法的评选（二）自学考试要求1.分批示操作的理想混合反应器理解分批式操作理想混合反应器内物料浓度、温度分布的特点，适用场合的优缺点。掌握对着眼组分建立物料衡算式的方法效容积待计算。掌握对整个反应器建立热量衡算式的方法了解变温（非等温非绝热）理解最优反应时间和最优转化率和计算方法。2.连续操作的理想混合反应器此类反应器通常简称全混流反应器，代号为CSTR.理解全混流反应器内物料流动、浓度和温度分布等特征。理解反应时间、空时、停留时间各自的定义和数学式。（即物料衡算法复合反应的各项计算。掌握在1/rA～CA比较分批式反应器和全混流反应器有效容积的方法。（即热量衡算式进行各项计算。理解全混流反应器的热稳定性，能应用热稳定性判据初步判断定常态操作是否稳定。掌握在1/rA～CA温恒容单一反应并达到相同的转化率时，能在1/rA～CA图上进行分批式、单釜和多釜串联全混流反应器所需有效容积的比较。用于进行有关计算。理解图解计算法。了解多釜串联全混流反应器各釜的最优容积比。平推流反应器此类反应器通常代号为PFR理解平推流反应器内流体流动、浓度和温度分布的特征；恒容和变容过程的停留时间、反应时间和空时的计算。（即物料衡量式（，分批式为反应时间。掌握平推流反应器的图解计算法。掌握平推流反应器的操作方（既热量衡算式了解循环操作的平推流反应器的特征和计算方法。反应器型式与操作方法的评选理解进行反应级数、n＜01/rA～XA图上，曲线具有最高点时，为使反应器容积最小，不同型式反应器应采用的串联顺序。理解可逆吸热反应和可逆放热反应的反应速率和平衡转化率与操作温度的关系XA～T温度的选定。流反应器中进行时的瞬时收率和总收率的计算式，并能用于进行有关计算。理解在平推流反应器和全混流反应器中进行一级不可逆串联反应：（三）重点与难点的性能比较。难点：单一反应复合反应的各种情况下，反应器型式、组合方式和操作方式的选择。第四章非理想流动（一）主要内容停留时间分布平推流和全混流反应器的停留时间分布非理想流动的流动模型（二）自学考试要求3.非理想流动的流动模型掌握用反应器停留时间分布实测数据（或E（t）函数式）和反应速率方程式计算出口平均转化率的凝集流模型。理解使用凝集流模型的局限范围。时间分布实测数据确定模型参数N的方法。Ez/uL了解流体的微观混合与宏观混合及其对化学反应的影响。（三）重点与难点和器的E（t）和F（t）函数；由实验测定停留时间分布数据确定E（t）和F（t）函数和非理想流动模型的模型参数。难点：非理想流动模型方程的建立。第五章气固催化反应动力学（一）主要内容固体催化剂表面的吸附现象和吸附等温式气固催化反应的动力学方程气固催化反应速率的实验测定方法催化剂颗粒中的扩散（二）自学考试要求固体催化剂表面的吸附现象和吸附等温式理解气体在固体催化剂表面上物理吸附与化学吸附的区别。了解弗里德里希（Freundlich）型和焦姆金型吸附等温式的假设和方程形式。气固催化学反应的动力学方程积或单位催化剂体积等为基准的，应掌握不同基准间的相互换算。制作用时，其他步骤所处的状态。--据双曲线型反应速率方程式看出所设想的机理。了解双曲线型和幂数数型反应速率方程各自的优缺点。气固催化反应速率的实验测定方法理解检验外扩散影响的存在和消除外扩散影响的方法。理解检验内扩散影响的存在和消除外扩散影响的方法。了解实验室固定床积分反应器和微分反应器各自的优缺点点。了解由动力学实验数据确定动力学方程和进行参数估值的一般做法。催化剂颗粒中的扩散理解多孔催化剂粒内扩散的复杂性；分子扩散和努森（Knudson）扩散的区别。理解分子扩散系数DAB或Dim、努森扩散系数Dk、综合扩散系数D和有效扩散系数De的区别和联系。η的定义；内扩散模数模数s的定义式和物理含义。ηη算式的应用。理解以特征长度LφLsφLWeisz模数φLLφL的关系式。掌握φLφs或φL扩散阻力可采取的措施。理解内扩散对复合反应选择性的影响对催化剂制造采取的改进方法。（三）重点--η第六章固定床反应器（一）主要内容固定床的特点、型式和数学模型固定床中的传递过程绝热床反应器换热式固定床反应器（二）自学考试要求固定床的特点、型式和数学模型了解固定床的主要优点和缺点二维模型和非均相模型的定义。固定床中的传递过程的区别和联系。颗粒的体积当量直径、面积当量直径、比表面当量直径ds三者各自的定φsde的计算式及其影响因素。掌握固定床压降的计算方法，理解影响压降的因素。定就要有效导热系数的物理含义。ErEzPerPez.绝热床反应器掌握单层绝热床的物料衡算式和由热量衡算式积分所得的绝热线方程式，能用于进行催化剂用量等的计算。理解多层绝热床的计算方法。了解多层绝热床的最优化问题的思路。换热式固定床反应器了解拟均相二维模型的计算思路。第七章流化床反应器自学考试要求了解流态化现象；流态化的各种状态；流化床的优缺点；工业流化床的各种型式。了解流化床中气泡相和乳（浊）相，两相各自的作用和相互间的联系。了解流化床的气泡两相模型和鼓泡床模型的基本假设和建立数学模型的思路。第八章气液相反应过程的宏观动力学和反应器自学考试要求了解气液相反应如）所需经历的步骤。了解根据不同γ的物理意γβη的物理意义。Ⅲ有关说明与实施建议（一）关于自学考试要求大纲内按了解、理解、掌握三个层次提出了自学和考试应达到的深度。具体含义为：有关的公式和推导过程。具体要求为：知道将平推流反应器出口的反应产物部分地返回入口处与原始物料混合再进入反应器进行反β（β循环回入口的体积流率/离开反应器的体积流率）增大，流体的返ββopt则不作要求。理解：对有关内容有比较全面深入的认识，能熟记有关概念、原理、方法和公式，并能应用有关概念、原理和方法对问题进行定性的分析、判断或比较、选择。KK与反应温度的关系可用阿累尼乌斯公式表示，即K=K0e-E/RT，其中E是一个重要的动力学参激发'''时所需的4*107次方～2*108J/kmol定量的分析、判断、比较、选择，或设计计算。（二）关于自学教材（第二版11月。主要参考书：6月。6月。11月。1992年4月。房鼎业4月。（三）关于自学内容和方法自学内容化学反应工程内容由于涉及化学、数学、物理化学、化工原理等多个学科领域，并采用反复阅读教材外，还应善于将内容进行总结归纳、前后联系、做到融会贯通。（亦即动力学方程式。这种反应速率方程式反映了化学反应本身的规律性，是不随反应器分析，除化学反应外，又包括了流体的流动混合、传热、传质（简称三传，流体的流动混""的原因。因此设计、选择和操作反应均相反应动力学和理想反应器它涉及了反应工程中的许多重要基本概念混的概念，返混与停留时间分布的区别和联系；停留时间分布密度函数E（t）和停留时间分布函数（和（（）F（t/r/