精细化工反应过程与设备大纲

《精细化工反应过程与设备》课程教学大纲

英文名称：Reaction Processes and Equipment for Fine Chemicals Production

课程类别：学科基础课

学时学分：48，3

适用专业：应用化学（精细化工）

一、本课程的性质、目的和任务

精细化工过程与设备是我校应用化学专业精细化工方向的学科基础课。目的是使学生在化工原理的基础上，进一步了解化工过程与设备，从而为精细化学品的生产和开发打下必要的工程基础。它是培养精细化工工程技术人才和复合型人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分，同时也为学生走向工作岗位打下坚实的基础。

通过该课的学习，使学生在完成物理化学、化工原理、精细化学品合成原理、等基础和专业基础课的基础上学习精细化工产品生产的主要单元反应过程对反应器的要求及反应器的类型，进一步学习精细化工反应器的设计与分析。掌握反应器设计与分析的最基本原理和处理方法，了解化学反应工程的发展趋势和方向，初步具备对工业反应器进行设计与分析之能力。

二、教学的基本要求

第一章概述

了解该课程的性质、反应器的操作方式、反应器设计的基本方程和工业反应器的放大方法。

第二章均相反应动力学基础

了解化学反应速率的不同表示方式及其相互关系，及其在反应器设计计算中的应用；理解复合反应体系中任一组分总的消耗速率和生成速率的表达方法以及瞬时选择性的概念；掌握化学反应速率的浓度效应和温度效应以及化学反应速率方程的变换与应用。

第三章间歇釜式反应器

了解釜式反应器的的特点及应用，半间歇反应器的计算方法和分析；理解不同的反应类型对正确地选择釜式反应器的加料方式、连接方式、原料配比及操作温度的影响，理解变温间歇釜的计算；掌握等温间歇反应器反应时间、反应体积的计算方法和应用。

第四章釜式反应器的搅拌与传热

了解搅拌器型式及其液体流型，搅拌过程的种类；理解搅拌机理，反应釜传热系数的计算；掌握搅拌器的选型、搅拌功率的确定、釜式反应器的传热结构的方式、高温热源以及搅拌系统传热时间的计算。

第五章连续釜式反应器

了解连续釜式反应器的特点及应用，理解连续釜式反应器的定态操作和逆向混合对复合反应产品分配的影响；掌握连续釜式反应器的体积计算、分析和连续釜式反应器的串联与并联操作反应器的体积和停留时间的计算和分析。

第六章管式反应器

了解管式反应器和循环反应器的特点及应用；理解绝热和非绝热变温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算；掌握等温活塞流反应器反应体积及产物分布的计算；活塞流反应器的加料方式、原料配比及操作温度的选择；管式反应器与釜式反应器的比较。

第七章停留时间分布与流动模型

了解非理想流动的原因、危害及解决方法；理解停留时间的含义、测定及其定量描述，非理想流动模型，流体的混合态及其对化学反应的影响；掌握停留时间分布的统计特征值和理想反应器的停留时间分布。

第八章塔式反应器

了解并理解填料塔和鼓泡塔式反应器特定参数的确定，掌握掌握塔式反应器的结构、特定与应用。

第九章固定床反应器

了解固定床反应器的类别、反应器特性参数的确定方法；理解固定床内的传递现象；掌握固定床反应器的结构与应用特性。

第十章流化床反应器(2学时)

重点：掌握流化床反应器的结构与应用特性，流化床反应器的构件。难点：流化床反应器内的流体流动及流化床的传热。

三、课程内容

第一章概述（3学时）

1.1精细有机合成反应分类及在各类精细化学品中使用频率

1.2典型精细有机合成反应的特点及其对反应器的要求

1.3工业反应器的类型

1.4反应器的操作方式

1.5反应器设计的基本方程

1.6工业反应器的放大

1.7一些重要的基本术语

重点：化学反应及反应器的分类、反应器的操作方式、典型精细有机合成反应的特点及其对反应器的要求、一些重要的基本术语为。

难点为反应器设计的基本方程和工业反应器的放大。

第二章均相反应动力学基础（3学时）

2.1反应速率方程

2.2温度对反应速率影响

2.3复合反应

2.4反应速率方程的变换与积分

重点：化学反应速率的不同表示方式及其相互关系；温度和浓度对化学反应速率的影响；化学反应速率方程的变换与应用。难点：复合反应体系中任一组分总的消耗速率和生成速率的表达方法；瞬时选择性的概念及其在反应器设计计算中的应用。

第三章间歇釜式反应器（8学时）

3.1釜式反应器的的特点及应用

3.2釜式反应器的的容积与数量及设备间的平衡

3.3等温间歇反应釜的计算

3.4变温间歇釜的计算

3.5半间歇釜式反应器

重点：等温间歇反应器反应时间、反应体积的计算方法；不同的反应类型与正确地选择釜式反应器的加料方式、连接方式、原料配比及操作温度的关系。

难点变温间歇釜的计算和半间歇反应器的计算方法。

第四章釜式反应器的搅拌与传热（7学时）

4.1搅拌器型式及其液体流型

4.2 搅拌过程的种类及搅拌器的选型

4.3搅拌功率的确定

4.4釜式反应器的传热（传热结构的方式、高温热源、反应釜传热系数的计算）

4.5搅拌系统的传热时间

重点：搅拌器的选型、搅拌功率的确定以及传热结构的方式、高温热源的选择；难点：反应釜传热系数的计算、搅拌系统的传热时间的确定。

第五章连续釜式反应器（5学时）

5.1 连续釜式反应器的特点及应用

5.2 连续釜式反应器的设计

5.3 连续釜式反应器的串联与并联

5.4 连续釜式反应器的热量衡算与定态操作

5.5逆向混合对复合反应产品分配的影响

重点：流动反应器空时的概念；连续釜式反应器（全混流反应器）反应体积及产物分布的计算；连续釜式反应器串联或并联操作的计算。难点：连续釜式反应器（全混流反应器）产物分布的计算

第六章管式反应器（7学时）

6.1 物料在反应器中的流动