《化学反应工程》课程教学大纲.doc

《化学反应工程》课程教学大纲

课程名称：化学反应工程

课程类型：必修课，专业课

总学时：54 讲课学时：54 实验学时：0

学分：3.0

适用对象：化学工程、化学工艺

先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学

一、课程性质、目的和任务

课程性质：

化学反应工程是以化学反应器原理为主要线索，主要研究化学反应过程需要解决的工程问题，是化工生产的龙头、关键和核心，是一些基础学科诸如物理化学、传递过程、化学工艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘学科，其内容主要涉及化学反应动力学、反应器中传递特性、反应器类型结构、数学建模方法、操作分析及反应器设计，具有高度综合性、广泛基础性和自身独特性。

课程目的与任务：

一是培养学生将物理化学、传递过程、化学工艺、化工热力学、控制工程等学科知识用之于化学反应工程学的综合能力；

二是使学生掌握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科前沿；

三是使学生初步具备改进和强化现有反应技术和设备、开发新的反应技术和设备、解决反应过程中的工程放大问题以及实现反应过程中最优化的能力

二、教学基本要求

通过本课程的教学，要使学生系统地掌握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应的影响规律，掌握反应器设计、过程分析及最佳化方法。

四、课程的重点和难点

绪论

重点是化学反应工程的研究内容和方法。

第一章均相单一反应动力学和理想反应器

重点：①化学反应动力学方程②理想反应器设计方程

难点：动力学方称的建立；反应器设计计算

第二章复合反应与反应器选型

重点：复合反应动力学方程表达法；复合反应动力学特征分析；平推流反应器的串联和全混流反应器的串联。

难点：可逆反应吸热反应和放热反应动力学特点推导与分析；循环反应器设计方程的数学推导；复合反应（包括可逆反应、自催化反应、平行反应、连串反应）在PFR 和CSTR反应器的优化设计计算

第三章非理想流动反应器

重点：停留时间分布的概率函数及特征值；停留时间分布的实验测定；解决均相反应过程问题的近似法即活塞流模型、全混流模型、凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型的推导、结论及应用比较。

难点：停留时间分布实验测定；理想反应器两函数和两特征值；宏观流体、微观流体概念的理解；均相反应过程问题的近似法假设及推导。

第四章气固相催化反应本征动力学

重点：非均相催化反应速度的表达；非均相催化反应过程；双曲型本征动力学方程

难点：催化剂的结构及表征；兰格缪尔吸附模型、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；双曲本征动力学方程的推理。

第五章气固相催化反应宏观动力学

重点：以颗粒为基准的有效扩散；西勒模数物理意义；球形催化剂上等温反应宏观反应动力学方程的假设、建立、数学求解；

难点：有效扩散的假设及推导；方程求解涉及二阶常微分方程的数学求解及泰勒级数近似处理

第六章气固相催化固定床反应器

重点：固定床的空隙率、体积当量直径、面积当量直径、比表面当量直径、颗粒平均直径；等温多层绝热床和多段绝热反应器的设计计算。

难点：厄根方程和修正雷诺准数；一维拟均相理想流动模型、一维拟均相非理想流模型、二维拟均相模型、二维非均相模型的建立。

第八章气液反应过程及反应器

重点：气液反应过程的基础方程及五大反应过程的数学求解；化学增强因子和膜内转换系数；填料塔式反应器工艺计算。

难点：气液反应过程的基础方程及五大反应过程的数学求解；填料塔式反应器工艺计算。第九章反应器的热稳定性和参数灵敏性

重点：全混流、管式反应器的热稳定性。

难点：全混流、管式反应器的热稳定性。

五、实践环节

独立开课

七、考核方式

1．本课程为必修考试科目；

2．本课程采用总评成绩评定方法，期末考试卷面成绩占70%，平时成绩占30%。

八、推荐教材和教学参考书

教材：郭锴等，化学反应工程，第二版，北京：化学工业出版社，2008

主要参考书：

1.陈甘棠，化学反应工程，北京：化学工业出版社，1981

2.朱炳辰，化学反应工程，北京：化学工业出版社，1981

3.Levenspiel,O., Chemical Reaction Engineering,2nd,ed.,John Wiley,1972

大纲制订人：李宝霞制订日期：2009-9-4