化学反应工程大纲.docVIP

化学反应工程 一、课程目的及要求 化学反应工程是研究与化学反应有关工程问题的学科,它主要包括化学反应动力学和 反应器的设计与分析两部分内容。课程学习的主要目是让化工各专业的学生了解和掌握有 关化学反应速率、反应动力学模拟、反应器的选型与设计及催化剂的装填与失活动力学等 知识和内容，力求培养基础厚、专业宽、能力强、具有创新精神的全面化工专业人才，强 调工程观点，提倡理论与实际的结合。通过本课程的学习，要求掌握气-固相催化反应本征 动力学、气-固催化反应宏观动力学、反应器中的混合及对反应的影响、气-固相催化反应 工程、气-液反应及反应器内容，了解两种非理想流动模型理论及非理想流动反应器，培养 具有研究分析和开发设计反应器能力的化学工程与工艺专业高级工程技术人才。 二、课程内容及学时分配 第一章 绪论 教学内容：化学反应工程、宏观和本征动力的概念；化学反应的分类；反应器分类及 相应反应器的特点；数学模型及数学模拟放大法。 学时分配：课堂授课 4学时。 第二章 气-固相催化反应本征动力学 教学内容：化学计量学；化学反应速率的表示方式；动力学方程的数学描述；气-固相 催化反应本征动力学方程的推导过程；温度对反应速率的影响及最佳温度的概念；固体催 化剂的失活形式及相应的数学描述。 学时分配：课堂授课 6学时。 第三章 气-固催化反应宏观动力学 教学内容：气-固催化反应的宏观过程；催化剂颗粒内气体的扩散机理；内扩散有效因子包括球形催化剂内组分浓度分布的微分方程，等温催化剂一级反应内扩散有效因子的解 析解，内扩散对多重反应选择性的影响。 学时分配：课堂授课 6学时。 第四章 理想流动反应器 教学内容：流动模型概述； 理想流动反应器包括间歇反应器，平推流反应器和全混流 反应器的设计方程及实际应用。 学时分配：课堂授课 6学时。 第五章 反应器中的混合及对反应的影响 教学内容：连续反应器中物料混合状态分析；停留时间分布的测定及其性质；非理想 流动模型。 学时分配：课堂授课 4学时。 第六章 气-固相催化反应工程 教学内容：概述；固定床流体力学；绝热式固定床催化反应器；管式固定床催化反应 器的数学模型及飞温；催化反应过程进展。 第七章 气-液反应及反应器 教学内容：概述；气-液反应平衡；气-液反应历程；气-液反应动力学特性；气-液反应 器概述；鼓泡反应器；搅拌鼓泡反应器；填料反应器。 第八章 气-液-固三相反应工程 教学内容：概述；气-液-固三相反应器的类型及宏观动力学；滴流床三相反应器；机 械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器；鼓泡淤浆床反应器；气-液并流向上三相流化床反应器；气 -液-固三相悬浮床反应器的数学模型 三、教学重点与难点 第一章 绪论 掌握化学反应工程、宏观反应动力学和本征动力学三个概念的实质；了解化学反应的 三种不同分类； 掌握间歇反应器 （Batch Reactor） 、 连续流动反应器 （Continue Flow Reactor） 和半间歇反应器（Semi-Batch Reactor) 的特点；熟习数学模型和数学模拟方法在化学反应 工程中的应用。 第二章 气-固相催化反应本征动力学 掌握反应程度、转化率、化学膨胀因子、多重反应的收率、选择性及空间速度的基本 概念；了解间歇系统和连续系统化学反应速率的不同表达形式；熟习动力学方程的表达方 式、反应速率常数及动力学方程的转换；掌握气-固相催化反应本征动力学方程：（1）吸 附等温方程；（2）均匀表面吸附动力学方程；掌握温度对反应速率的影响及最佳温度；掌 握固体催化剂的失活机理。 第三章 气-固催化反应宏观动力学 掌握气-固催化反应的宏观过程；了解催化剂颗粒内气体的扩散；掌握内扩散效率因子 的物理意义、计算方法及内扩散对多重反应选择性的影响。第四章 理想流动反应器 理解流动模型的概念；掌握理想流动反应器的特点、反应器计算的基本公式及反应器 的计算；掌握多级全混流反应器的优化及单级全混流反应器的热稳定性；掌握理想流动反 应器中多重反应的选择率。 第五章 反应器中的混合及对反应的影响 掌握宏观混合和微观混合的概念； 掌握停留时间分布密度和停留时间分布函数的概念； 掌握理想流型的停留时间分布；掌握轴向混合模型和多级串联全混流模型。掌握混合程度 及对反应结果的影响。 第六章 气-固相催化反应工程 掌握管式固定床催化反应器的数学模型及飞温；掌握流化床催化反应器特性；掌握固 定床径向和轴向传热的偏微分方程；掌握多段换热式催化反应器；掌握固定床绝热反应器 的催化剂用量。 第七章 气-液反应及反应器 掌握气-液相间物质传递及伴有化学反应的液相扩散过程；气-液反应器的形式和特