《化学反应工程》教学大纲

《化学反应工程》课程教学大纲

【学时学分】 64 学时； 4学分 【开课模式】必修 【实验学时】 12学时 【上机学时】0学时 【课程类型】 专业基础课 【考核方式】考试 【先修课程】 物理化学，高等数学等 【开课单位】 石油化工系

【课程编号】 G02019

【授课对象】 大专（3年制）石油化工生产技术

一、本课程教学目的和任务

本课程是化学工程与工艺专业的专业基础必修课，其主要任务是使学生掌握化工生产中的关键过程——化学反应过程的基本理论和知识，培养学生具体分析、计算和解决化工生产中有关化学反应过程的实际问题的能力。

1、课程对学生思想品德培养的目标要求： ①通过课程讲授、复习及辅导、作业等教学环节，培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风。②通过用理论分析解决问题的过程中，培养学生辩证唯物主义的思想方法。③通过我国反应工程发展史及现状，激发学生为化工事业献身的精神。

2、课程对学生知识与能力培养的目标要求： ①培养学生从基础理论、工程观点、经济观点出发，综合处理工程问题的能力。②培养学生能熟练进行反应器选型、设计、校核的能力。③培养学生根据反应的特点分析反应器的问题，具有解决工业反应器的问题的能力。④通过实验数据的收集和解析，培养学生实验设计和处理数据能力。

3、课程对学生科学思维方面的目标要求： ①通过基本原理的学习，使学生掌握过程的本质，在众多影响因素中，抓住问题的主要方面，提高学生的科学思维能力。②通过计算问题的学习，使学生掌握计算依据的基本概念、模型简化处理的方法，从而培养学生抽象的思维能力。③通过典型反应器的学习，使学生了解应从基本原理出发来分析反应器性能、特征、应用范围及强化方法，培养学生逻辑思维能力。

二、本课程的性质、特点及基本要求

本课程是在学完物理化学、化工原理、化工热力学的基础上，讲授化学反应过程的基本理论和知识，以研究工业反应器为主体，介绍反应工程的基本概念、原理和方法，以及反应器的设计、优化、开发、放大问题。然而，不研究整个系统的优化问题，这由系统工程课程去解决。

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三、 本课程的主要内容及说明

第一章 绪 论（2学时）

教学内容：1. 化学反应工程的任务和范畴。2. 化学反应工程的研究方法。3. 化学反应工程与其他学科的关系。4. 如何学好反应工程。

要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 化学反应工程的任务和范畴。2. 化学反应工程的研究方法——数学模拟法。

要求一般理解与掌握的内容有：化学反应工程与其他学科的关系。 难点：数学模拟法。

第二章 均相反应动力学（12学时）

教学内容：

1.均相简单反应的速率方程：（化学反应速率的表示方法）（均相简单反应的速率方程）（反应速率常数k）（测定化学反应动力学数据的方法）

2.复合反应动力学及选择率 ：平行反应和连串反应为例讨论复合反应动力学，复合反应的收率与选择率（a.收率与选择率的定义，b平行反应与连串反应的收率与选择率）

3.非恒容反应系统：a.影响反应系统体积的因素，b.非恒容系统中组分浓度的表示，c.非恒容系统的动力学表达式

要求一般理解与掌握的内容有：a．均相简单反应的速率方程。b．复合反应动力学及选择率。c.非恒容反应系统。

难点：动力学方程的构建和数学推导转换。

第三章 理想流动反应器中的均相反应过程（16学时）

教学内容：

1.概述：包括反应器设计的任务和反应器设计的模型化方法。

2.反应器分类与流动状态的理想化：反应器的基本类型；实际流动反应器的理想化及流动反应器的空时，空速。

3.间歇反应器：包括间歇反应器的特点间歇反应器的基础设计式，反应器体积计算 4.平推流反应器：内容包括平推流反应器的特点、平推流反应器的物衡算式和反应器体积的计算

5.全混流反应器：全混流反应器的特点、物料衡算式和反应器体积的计算 6.反应器的组合操作：平推流反应器的串、并联和全混流的串、并联。

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7. 选择反应器型式与操作方法的一般原则：生产能力的比较和反应选择率的比较 难点：反应器内流体流动的极端化模型，间歇反应器，平推流反应器，全混流反应器的特点及其设计基础式的推导和计算。

第四章 停留时间分布及反应器流动模型（6学时）

教学内容：

1.反应器中物料的停留时间分布：非理想流动的起因，流体的停留时间分布及其描述，停留时间分布的实验测定，平均停留时间与散度。

2.描述返混的基本模型：理想流动反应器的停留时间分布和多级混合流模型。 难点：非理想流动的起因、流体的停留时间分布及其描述和实验测定、散度停留时间分布密度函数和分布函数。

第五章 固体催化剂与非均相反应动力学（8学时）

教学内容：

1.催化剂的特点（催化剂对反应过程的影响包括4点）

2.催化剂表面的吸附：物理吸附和化学吸附的区别、4种经典的吸附等温线模型。 3.催化剂的主要性能及其测定

4.气固非均相催化过程与控制步骤：气固催化反应的步骤。 5.多孔催化剂内的传质—内扩散 6.催化剂的失活

本章难点：催化剂特点、4种经典的吸附等温线模型、气固相催化反应的反应速率和双曲型反应速率式及内扩散。

第六章 气固相固定床反应器（4学时）

教学内容：

1.固定床催化反应器的类型与装填特性 2.固定床中的热传递 3.固定床中的传质 4.气固催化反应表观速率方程式 5.固定床催化反应器的设计模型 难点：颗粒直径和床层空隙率、床层内的流体流动、固定床中的热传递

第七章、流态化反应过程与反应器（2学时）

教学内容：

1.流化床基础知识：其流体力学、反应器结构、气泡相和乳化相。 2.流化床工艺设计：其流体力学、反应器内的传质。

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3.鼓泡流态化：

难点：流化床的流体力学、气泡的行为和涓流床的流体力学。

第八章、气液反应过程与反应器（2学时）

教学内容： 1.概述 2.气液反应器

重点与难点：气液反应器的分类、结构和特性

四、本课程的教材、适用范围及学制

使用教材：靳海波主编《化学反应工程》中国石化出版社 2012年 普通高等教育“十一五”规划教材。

适用范围：适用于大专高职类院校的化学工程与工艺专业及相关专业。 学 制：三年制大专

五、教学环节学时分配

《化学反应工程》课程分为理论学时和实验学时两部分，理论学时为52，实践学时为12学时，共64学时。

课程内容 教学章节 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 绪论 均相反应动力学 理想流动反应器中的均相反应过程 非理想流动 固体催化剂与非均相反应动力学 气固相固定床反应器 流态化反应过程与反应器 气液反应过程与反应器 总 计 教学内容 理论 学时 2 12 16 6 8 4 2 2 52 实验学时 0 0 2 2 4 2 2 0 12 小计 2 12 18 8 12 6 4 2 64 六、参考书

[1] 朱炳辰等编，《化学反应工程 》（第三版），化学工业出版社，2001年4月； [2] 李绍芬编，《 反应工程 》（第二版），化学工业出版社，2000年6月；

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