27060 化学反应工程

高纲1008江苏省高等教育自学考试大纲27060 化学反应工程南京工业大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室一、课程性质与设置目的“化学反应工程”是化学工程学科的一个分支，是化学工程与工艺专业学生必修的一原理”等课程基础上进行。二、课程内容与考核目标第一章绪论(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和编排（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化学反应工程的研究方法了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理解按反应操作方式、反应器型式、和化学反应相态进行分类的方法；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，了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。复合反应速率方程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。了解各步均为一级的串联不可逆反应速率方程的建立过程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的计算。理解最优反应时间和最优转化率和计算方法。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全混流反应器容积效率η比较分批式反应器和全混流反应器有效容积的方法。掌握全混流反应器操作方程（即热量衡算式）的建立方法。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。掌握一级不可逆反应时多釜串联全混流反应器的设计计算方法，并能用于进行有关计算。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（空时τ，分批式为反应时间t）。掌握平推流反应器的图解计算法。（既热量衡算式反应器型式与操作方法的评选理解进行反应级数n＞0、n＜0的不可逆等温单一反应时，平推流反应器、全混流反应器和多釜串联全混流反应器所需容积的比较；以及在1/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图上的最优温度线和平衡温度线度的选定。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。（三）重点与难点难点：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1．停留时间分布了解工业反应器内流体偏离理想流动的原因和停留时间分布函数F(t)的物理意义、图形特征、相互关系式。理解分布函教特征值―平均停留时间万和方差时的定义和计算式。理解无因次化后的F与Et）、Ft）E(t）、F(t）、平均停留时间和方差的方法2．平推流和全混流反应器的停留时间分布掌握平推流反应器的E(t)－t、F(t）－t曲线的特征和数学表示式以及时和峙值。掌握全混流反应器的E(t）-t、F(t）-t曲线特征．3.非理想流动的流动模型理解返混的概念；返混与停留时间分布的区别和联系；建立非理想流动模型的必要性。理解多级全混流串联模型的物理含义；数学模型建立的基本思路。掌握根据反应器停留时间分布实测数据确定模型参数N的方法。能应用多级全混流串联模型进行一级不可逆反应的计算。布实测数据确定模型参数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F(t)函数；平推流反应器和全混流反应器E(tF(tE(t)和F(t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。（langmuir单分子吸附、多分子吸附、解离吸附下方程的不同形式。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。（L-H据双曲线型反应速率方程式看出所设想的机理。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。理解催化剂有效系数η 的定义；内扩散模(Thiele模数）φs的定义式和物理含义理解等温球形催化剂进行一级反应时有效系数η 计算式的推导过程掌握有效系数η计算式的应用。理解内扩散对复合反应选择性的影响。了解为了减少内扩散阻力和改善目的产物选择性，对催化剂制造采取的改进方法。（三）重点扩散阻力的方法；等温一级球形催化剂的有效系数η的计算；如何根据内扩散模数植的大小判别内扩散的影响程序。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、型式和数学模型二维模型和非均相模型的定义。固定床中的传递过程dvdadsφs的定义。固定床的当量直径deB定床有效导热系数的物理含义。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通过自热式反应器的计算示例，掌握换热式固定床反应器按拟均相一维模型的计算方法。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。第八章多相流体的反应过程自学考试要求了解气液相反应如A(g)+bB(ι)→R(g)+S(ιγ的物理意义，能根据γ的大小区分动力学状况。了解增强系数β和反应相利用率η的物理意义。了解气液相反应器的常见型式和进行气液相反应器型式选择时考虑的因素。第九章聚合反应过程不作要求

第十章生化反应工程基础不作要求

三、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。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应，即为循环操作的平推流反应器。由于部分产物的循环造成了返混，当循环比β(β=离开反应器的体积流率）增大，流体的返混程度也增大，当β→∞时，则相当于全混流反应器，故可通过控制循环比来控制反βopt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。KKE4*107～2*108次方J/kmol定量的分析、判断、比较、选择，或设计计算。（二）关于自学教材本大纲主要教材是：《化学反应工程》，陈甘棠主编，化学工业出版社，2007年。主要参考书：6611月。化学反应工程基本原理例题与习题19924化学反应工程例题与习题房鼎业4（三）关于自学内容和方法自学内容反复阅读教材外，还应善于将内容进行总结归纳、前后联系、做到融会贯通。（亦即动力学方程式均相反应动力学和理想反应器布函数F(tE(tE(tF(t)和分布函数的特征值，并由此确定非理想流动模型的模型参数。（或吸收的热量也需经过相内和相间的扩散传递。因而气固催化响加以修正，常用方法为本征速率乘以内（外）自学方法（如辛普生法解常微分方程等，因而必须复习高等数学，解题时会使用数学手册。对于一些简单级（零级、一级、二级）的反应速率方程应能熟练地积分。习题书上的例题进行试做，将结果与题解对照。在独立解题时，对于计算复杂的题目（四）关于考试命题算题分数约占30填充题、名词解释、简答和计算题。题型示例一、选择题（在下列答案中选取一个正确的答案）某二级不可逆液相等温反应在分批式操作的理想混合反应器内进行。达所需转化率，反应时间为15相同，则所需空时是（）（1）小于15分钟1515二、填充题（将正确的答案填在空档处）完成一个气固催化反应，通常设想要经历七个步骤，具体为：（ ）若已知程为外扩散控制，则表明（ ）步骤的阻力远大于其它步骤的阻力。三