《化学反应工程双语》课程教学大纲

《化学反应工程双语》教学大纲一、课程基本信息课程名称化学反应工程（双语）ChemicalReactionEngineering(Bilingual)课程编码CHM121611030开课院部化学工程学院课程团队化学反应工程教学团队学分3.0课内学时48讲授48实验0上机0实践0课外学时48适用专业化学工程与工艺授课语言双语先修课程物理化学（2-1）、物理化学（2-2）、化工原理（2-1）、化工热力学、化工原理（2-2）课程简介（必修）该课程是工科院校化工类学生的必修课，是化学工程与工艺专业的专业基础理论课。化学反应工程以化学反应的工业过程为主要研究对象，从工程角度分析反应器内的质量和热量等传递现象，研究反应设备结构型式及其操作方法与化学反应过程速率及其变化规律之间的相互联系，以达到反应器的开发、设计、放大及优化操作的目的。本课程采用英文原版教材，以双语的方式进行讲授，以理论联系实际和能力培养为基本的教学原则。着力通过对化学反应动力学、物理传递过程特性和化学反应器设计的学习和训练，使学生牢固地掌握化学反应工程最基本的原理和处理问题的方法，能够理论联系实际，增强提出问题、分析问题和解决问题的综合能力。Thiscourseisanimportantrequiredcourseforundergraduatesofchemicalengineeringandtechnologymajor.Chemicalreactionengineeringisthatengineeringactivityconcernedwiththeexploitationofchemicalreactionsonacommercialscale.Itsgoalisthesuccessfuldesignandoperationofchemicalreactors.Kineticdatacollection,designofhomogeneousidealreactors,non-idealreactorsandheterogeneousreactorsareintroducedinthiscourse.AnoriginalEnglishtextbookisusedandbilingualteachingmethodadopted.Designofchemicalreactorsinvolvestheoriesofchemicalthermodynamics,kinetics,catalysis,fluiddynamics,transferprinciples,mechanicalprinciples,controlengineering,systemengineeringandeconomics,etc.Andmathematicalmodelingisthemainmethodinkineticsdataprocessing,reactordesignandits’analyzing.Studentswillbefamiliarwiththerelationsbetweentransferphenomenaandreactionrateinreactors,masterthefeaturesofdifferentkindsofreactorsandgraspthebasicreactordesignmethod.Combingoftheorywithpracticeandabilitytrainingistheaimofthiscourse.Comprehensiveabilitiesforanalyzingandsolvingproblemscanbeenhancedthroughthecoursestudy.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握化学反应工程的基本理论，能够恰当地表述和解决化学反应工程问题。是1.12M2目标2：掌握化学反应工程中各种理想反应器的特点、模型建立的方法和求解的基本方法。是1.23M3目标3：能够将化学反应工程的基本原理运用到反应器的开发、设计、放大及优化操作中，并能够分析影响反应器设计和优选的影响因素，选择合理的解决方案。是2.34M4目标4：提升英文运用能力，能够读懂英文原版教材、相关文献及练习题目，能够顺利解决其中的问题。是10.35M5目标5：能够结合所学基本理论，主动从不同途径获取知识，通过自主研究和学习解决本领域的问题。是12.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章化学反应工程概述化学反应工程的基本任务；化学反应速率的定义及影响因素。////21.11.1化学反应工程简介化学反应工程的研究对象及任务；化学反应的分类；不同类型化学反应器简介M1,M41讲授、讨论1自学31.21.2均相反应基本概念回顾影响反应速率的变量；化学反应速率的定义；浓度、温度对反应速率的影响M1,M42讲授、讨论2课后作业、自学4第2章第2章理想反应器的设计三种理想反应器的内涵；三种理想反应器的设计方程及其计算方法；理想反应器在动力学数据获取和分析中的应用。以我国我校在反应器的最新发展方面的贡献为案例，嵌入思政教育/////52.12.1引言反应器的分类；理想反应器设计方程的通用形式；转化率的概念M1,M2,M41讲授、讨论1自学62.22.2理想的间歇式反应器理想的间歇式反应器的内涵；物料平衡/设计方程；间歇式反应器中的恒容和变容问题；利用间歇反应器获取动力学数据M1,M2,M43讲授、讨论3自学72.32.3全混流反应器空时和空速的概念；全混流反应器的物料平衡/设计方程；全混流反应器中的恒容和变容问题；利用全混流反应器获取动力学数据M1,M2,M43讲授、讨论3自学82.42.4平推流反应器平推流反应器的物料平衡/设计方程；平推流反应器中的恒容和变容问题；三种理想反应器的对比M1,M2,M4,M53讲授、讨论3作业/自学93第3章单一反应的反应器设计单一反应的反应器评选方法；反应器的串并联问题；循环反应器的设计计算。以我校开发的两段提升管反应器为案例，融入思政教育/////103.13.1单一反应器对比单个平推流和全混流反应器的对比M1,M4,M51讲授、讨论1自学113.23.2串并联反应器体系平推流反应器的串并联；等体积的全混流反应器的串联；不同类型反应器的串联M1,M3,M4,M52.5讲授、讨论2.5调研/自学123.33.3循环反应器及自催化反应循环反应器的特性；最优循环比的确定M1,M3,M4,M52讲授、讨论2总结/作业/自学134第4章复合反应的反应器设计收率、选择性的概念；平行反应反应器的定量计算；一级不可逆串联反应的反应器计算。结合催化裂化反应和反应器发展为案例，提升学生的创新意识，开展思政教育/////144.14.1平行反应的反应器设计平行反应的反应条件定性筛选；收率、选择性的概念与反应器的设计计算M1,M3,M4,M53讲授、讨论3自学154.24.2串联反应的反应器设计串联反应反应器的定性筛选；不可逆一级串联反应M1,M3,M4,M52讲授、讨论2自学164.34.3不可逆平行-串联反应的反应器设计不可逆平行-连串反应条件的定性分析及反应器筛选M1,M3,M4,M52讲授、讨论2总结/作业/自学175第5章温度对反应器设计的影响不同单一反应的反应速率、转化率和反应温度三者之间关系的图解表示；最佳温度进程；绝热操作反应器设计与分析。以苯酐生产、催化重整等作为案例，提升学生的行业担当意识。/////185.15.1热力学分析反应热及平衡常数M1,M41讲授、讨论1自学195.25.2非等温反应器的设计不同反应的C-T-r关系图解表示及非等温反应器设计的基本方法M1,M2,M3,M41.5讲授、讨论1.5自学205.35.3最佳温度进程不同类型反应的最佳温度进程M1,M3,M4,M51.5讲授、讨论1.5自学215.45.4绝热操作绝热操作的操作线方程；最佳的绝热操作线；绝热操作的最优反应器类型；多级绝热操作反应器M1,M3,M4,M53讲授、讨论3调研/自学225.55.5非绝热操作非绝热操作的操作线方程及热负荷计算M1,M4,M51讲授、讨论1自学235.65.6全混流反应器的热稳定性问题两类不同特性的操作点M1,M4,M50.5讲授、讨论0.5总结/作业/自学245.75.7复合反应反应器的非等温操作复合反应的最优温度进程筛选M1,M4,M51讲授、讨论1作业/自学256第6章非理想流动及非理想流动反应器模型非理想流动的概念及表示方法；理想流动的RTD及有关参数;轴向分散模型、多级混合流模型及利用模型进行非理想反应器中一级不可逆反应的模拟计算。以提升管和下行床反应器为案例，嵌入思政教育/////266.16.1非理想流动基础流体的停留时间分布（RTD）；获取E函数的实验方法；E函数的描述M1,M3,M42讲授、讨论2自学276.26.2理想流动的E函数及有关参数平推流；全混流M1,M22讲授、讨论2自学286.36.3利用停留时间分布曲线分析反应器内部的流动状况理想状态E函数的特征及不正常流动的诊断M1,M3,M4,M51讲授、讨论1调研/自学296.46.4非理想流动模型轴向分散模型；多级混合流模型；凝集流模型M1,M2,M3,M4,M54讲授、讨论4总结/作业/自学307第7章非均相反应器设计基础单一孔道中扩散对化学反应的影响；多孔催化剂催化的化学反应计算；非均相反应器的设计方法。以国产催化剂和催化反应器为案例，提升学生的行业自豪感。/////317.17.1非均相反应简介催化剂基础及非均相催化反应过程M1,M41讲授、讨论1自学327.27.2固体催化反应孔扩散阻力对化学反应的影响；多孔催化剂催化的化学反应；气固催化反应中的热效应；外扩散的基本概念M1,M2,M4,M51.5讲授、讨论1.5自学337.37.3非均相反应器设计间歇式、平推流及全混流式非均相反应器设计方程M1,M3,M4,M51讲授、讨论1自学347.47.4获取非均相反应动力学的方法利用微分反应器、积分反应器、全混流反应器及间歇反应器获取动力学的基本原理M1,M4,M50.5讲授、讨论0.5自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1、百分制，根据作业的正确性和总结的合理性评分2、每章安排课后作业，共5~6次章作业，每1~2章安排一次课程总结3、考核学生对化学反应工程基本原理的掌握、建立化学反应器模型和求解的能力、英文的运用能力和自主学习及终身学习的能力15%2章节测验1、百分制，根据每次测验回答的准确性评分2、每1~2章一次测验，中期安排期中测验，共安排3~5次测验3、考核学生对化学反应工程基本原理的掌握、建立化学反应器模型和求解的能力及英文的运用能力15%3平时表现1、百分制，根据平时表现效果评分2、含课堂回答问题、课堂讨论发言情况、网络讨论参与情况、网络作业(文献调研、热点问题分析等)提交情况3、考核学生对化学反应工程基本原理的掌握、自主学习能力和终身学习能力的情况及运用英文阅读资料、进行交流的能力20%4期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2、主要考核学生对化学反应基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空、简答、推导、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业15%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案90%以上正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案75%以上正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案60%以上正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱2M1章节测验15%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故3M1平时表现20%A-课上积极发言，能准确地回答问题，网络讨论参与积极，认识正确，网络作业提交积极，观点正确。B-课上能够主动发言，能基本准确地回答问题，网络讨论参与较积极，并有较好的观点，网络作业提交较为积极，观点基本正确。C-课上能够主动发言，能回答问题但存在一定错误，网络讨论参与但存在一定缺陷，网络作业提交，但效果不理想。D-课上发言少，问题回答困难，网络讨论参与不积极，网络作业提交不完善4M1期末考试50%按试卷评分标准5M2平时作业20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案90%以上正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案75%以上正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案60%以上正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱6M2章节测验20%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故7M2期末考试60%按试卷评分标准8M3平时作业15%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案90%以上正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案75%以上正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案60%以上正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱9M3章节测验15%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故10M3平时表现20%A-课上积极发言，能准确地回答问题，网络讨论参与积极，认识正确，网络作业提交积极，观点正确。B-课上能够主动发言，能基本准确地回答问题，网络讨论参与较积极，并有较好的观点，网络作业提交较为积极，观点基本正确。C-课上能够主动发言，能回答问题但存在一定错误，网络讨论参与但存在一定缺陷，网络作业提交，但效果不理想。D-课上发言少，问题回答困难，网络讨论参与不积极，网络作业提交不完善11M3期末考试50%按试卷评分标准12M4平时作业15%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案90%以上正确。B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案75%以上正确。C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案60%以上正确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱13M4章节测验15%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故14M4平时表现20%A-课上积极发言，能准确地回答问题，网络讨论参与积极，认识正确，网络作业提交积极，观点正确。B-课上能够主动发言，能基本准确地回答问题，网络讨论参与较积极，并有较好的观点，网络作业提交较为积极，观点基本正确。C-课上能够主动发言，能回答问题但存在一定错误，网络讨论参与但存在一定缺陷，网络作业提交，但效果不理想。D-课上发言少，问