《化学反应工程》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称：《化学反应工程》

英文名称：Chemical Reaction Engineering

课程类别：专业必修课

学 时：54学时

学　　分：3个

适用对象：化学工程与工艺专业

考核方式：期末考试成绩（占70%）加平时成绩（占30%），其中期末考试为闭卷考试，平时成绩包括考勤，作业、平时测验等。

先修课程：物理化学、化工热力学、化工原理等。

二、课程简介

化学反应工程是化学工程的一个分支，以工业反应过程为主要研究对象，以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。它是在化工热力学、反应动力学、传递过程理论以及化工单元操作的基础上发展起来的。其应用遍及化学、石油化学、生物化学、医药、冶金及轻工等许多工业部门。

三、课程性质与教学目的

(一)课程性质

《化学反应工程》是化工类及相关专业的主干课程，属重要的专业基础课和学位课，在整个教学体系中承担着从基础课到专业课过渡的桥梁作用。《化学反应工程》是一门研究化学反应的工程问题的科学。《化学反应工程》运用化学热力学和化学动力学的知识，结合反应器中流体流动、混合、传热和传质的传递过程，进行反应过程的解析、反应技术的开发、反应器的分析与设计，研究反应过程动态特性，实现反应过程的最佳化，从而提高化学反应的工程和工艺水平。因为化学反应过程是化工工艺的核心过程，反应器是化工工艺过程的核心设备，所以《化学反应工程》在化工类及相关专业的课程中处于核心地位。

(二)教学目的

该课程培养学生应用基础理论知识和所学的专业知识，进行反应器的设计。优化和工艺参数的选择，并能分析和解决化工生产中的有关问题，适应科研、设计和生产实践等方面的需要。本课程根据化学工业的生产特点，以动力学为基础，主要以四类主要的反应器及其设计过程进行讲解，使学生对化工生产中常用的反应器有一个深层次的了解，为将来从事反应技术的开发、反应器的分析与设计工作奠定基础。

四、课程教学内容

1 绪论（2学时）

（1）物质转化过程工业中的化学加工

（2）化学反应工程与多尺度及多学科的联系

（3）数学模拟方法

（4）工程放大与优化

2 应用化学反应动力学及反应器设计基础（6学时）

（1）化学反应和工业反应器的分类

（2）化学计量学

（3）加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数

（4）化学反应速率及动力学方程 （重点）

（5）温度对反应速率的影响及最佳反应温度

（6）反应器设计基础及基本设计方程 （重点，难点）

3 气—固相催化反应本征及宏观动力学（10学时）

（1）催化及固体催化剂

（2）化学吸附与气—固相催化反应本征动力学模型 （重点）

（3）气—固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散 （重点，难点）

（4）内扩散有效因子

（5）气—固相间热、质传递过程对总体速率的影响 （难点）

（6）固体颗粒催化剂的工程设计

（7）气—固相催化反应宏观动力学模型 （重点）

（8）固体催化剂的失活

4 釜式及均相管式反应器（12学时）

（1）间歇釜式反应器

（2）连续流动均相管式反应器

（3）连续流动釜式反应器

（4）理想流动反应器的组合和比较 （重点）

（5）多重反应的选择率

（6）半间歇釜式反应器

（7）釜式反应器中进行的多相反应 （难点）

5 反应器中的混合及对反应的影响（4学时）

（1）连续反应器中物料混合状态分析 (重点)

（2）停留时间分布

（3）非理想流动模型

（4）混合程度及对反应结果的影响 （重点，难点）

（5）非理想流动反应器的计算 （难点）

6 固定床气—固相催化反应工程（12学时）

（1）固定床气—固相催化反应器的基本类型和数学模型 （重点）

（2）固定床流体力学

（3）固定床热量与质量传递过程 （重点，难点）

（4）绝热式固定床催化反应器

（5）连续内冷自热式催化反应器

（6）连续换热外冷及外热管式催化反应器

（7）薄床层催化反应器

（8）催化反应过程进展。

7 气—液相反应及反应器（8学时）

（1）气—液反应平衡

（2）气—液反应历程

（3）气—液反应动力学特征 （重点）

（4）气—液反应器概述

（5）鼓泡反应器 （重点）

（6）填料反应器 （重点）

五、课程教学的基本要求

本课程包括课堂讲授、作业、答疑、期中测验和期末考试等，通过上述教学步骤，对学生进行思想品德和知识能力两方面的培养。

（一）、思想品德方面：

1、通过课堂讲授、作业、答疑等，培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风。

2、通过本课程的学习，使学生了解反应工程技术在化工中的应用，激发学生热爱祖国化工事业并为之献身的精神，树立正确的学习态度。

（二）、知识与能力方面：

1、通过本课程知识系统的学习，让学生了解和掌握化学反应工程知识在实际生产中的应用方法，将所学专业知识与生产实践相结合。

2、培养学生掌握反应工程的基本原理、熟悉反应器的设计模型、了解反应器的设计方法。

本课程课堂教学54学时，考核方式为闭卷考试。

六、教材与教学参考书

教 材

《化学反应工程（第四版）》 朱丙辰主编 化学工业出版社

参考文献

《基本有机化工反应工程》 邹仁鋆主编 化学工业出版社

《化学反应工程（第二版）》 陈甘棠主编 化学工业出版社

《化学反应工程（第二版）》 李绍芬主编 化学工业出版社

《无机化工反应工程》 朱丙辰主编 化学工业出版社

《化学反应工程（第三版）》 朱丙辰主编 化学工业出版社

七、成绩评定

满分100分，其中期末理论考核（笔试）占总成绩70％，作业情况和平时表现（包括课堂讨论、提问及出勤等）占总成绩的30％。