反应器操作与控制 2-1电子教案库 0401工艺计算.doc

《反应器操作与控制》教案 本次课标题 固定床反应器的工艺设计 授课班级 上课 时间 周 月 日 第 节 上课 地点 教 学 目 的 能根据所学知识对固定床反应器进行简单的工艺设计 教学 目标 能力目标 知识目标 素质目标 1、能进行催化剂床层体积的计算 2、能确定床层的压力降 3、能确定固定床反应器传热面积 1、固体催化剂基础知识 2、气固相催化反应动力学基础 3、固定床反应器内的流体流动 4、固定床反应器内的传质与传热 5、固定床反应器工艺计算（经验法） 培养学生的自我学习能力； 培养学生资料搜集的能力； 培养学生分析问题、处理问题的能力； 培养学生的团队合作意识 培养学生的表述能力 任务与案例 中山石化原有的一套苯乙烯装置，采用的是固定床脱氢反应器，已知： 主反应：C6H5-C2H5→C6H5CH = CH2+Ｈ2 （△H=124KJ/mol） 副反应：C6H5-CH2CH3 →C6H6+C2H4 工艺条件：反应温度：550～650 ℃; 反应压力：常压或负压; 蒸汽 / 乙苯质量比：8：1; 催化剂：沸石催化剂或EBZ-500 沸石催化剂; 年生产时间为8300小时，乙苯总转化率达40%，选择性为96%，空速为4830h-1,催化剂堆积密度为1520Kg/m3，生产中苯乙烯的损失可忽略. 任务 采用经验法进行该反应器的工艺设计［计算内容：（1）催化剂用量；（2）床层的压力降；（3）所需换热面积。］ 重点 难点 及 解决方法 重点：固定床反应器内的流体流动，固定床反应器内的传质与传热，固定床反应器的工艺计算（经验法） 难点：气固相催化反应动力学基础、固定床反应器内的流体流动、固定床反应器内的传质与传热 解决方案:通过查阅资料、分析、分组讨论等方式掌握和理解气固相反应的动力学知识、流体流动及传质与传热的特点、并确定催化剂床层体积的计算、传热面积的计算及床层压力降的计算方案，教师对方案进行点评，进而归纳总结。 参考资料 陈炳和主编.化学反应过程与设备.北京：化学工业出版社，2003 朱炳辰主编.化学反应工程（第四版）.北京：化学工业出版社，2007 序号 步骤名称 教学内容 教师活动 学生活动 时间分配(分) 工具与材料 课内/课外 1 本次任务前期准备 1、固体催化剂基础知识 2、气固相催化反应动力学基础 3、催化剂床层体积的计算 随时接受学生的咨询 1、查阅资料，自学并讨论固体催化剂的组成及功能、性能及标志、工业常见的制备方法；气固相反应过程及动力学方程；空速、空时收率及催化剂负荷的含义，并整理资料，写出报告 2、查阅资料，根据任务单给出的任务，给出所需催化剂用量，写出方案 120 计算器、多媒体教学系统、专业专用计算机网络系统 课外 2 回顾本次任务 本次课的教学目标 通过PPT展示， 告知本次课的训练任务，训练目的，训练要 求（包括知识、 能力及素质要求）； 听，思考，作好汇报准备 5 多媒体 课内 3 展示汇报材料1 展示、汇报关于固体催化剂的组成及功能、性能及标志、工业常见的制备方法，互评，点评，修改材料 组织汇报、听、点评 选择一组代表发言、组内人员 补充发言、各组互评，修改汇报材料 60 多媒体 课内 4 展示汇报材料2 展示、汇报气固相反应过程及动力学方程，互评，点评，修改材料 组织汇报、听、点评 选择一组代表发言、组内人员 补充发言、各组互评，修改汇报材料 30 多媒体 课内 5 展示汇报材料3 展示、汇报固定床反应器内的流体流动特征、利用经验公式计算床层压降的方案，进行互评，点评，修改材料 组织汇报、听、点评 选择一组代表发言、组内人员 补充发言、各组互评，修改汇报材料 45 多媒体 课内 6 归纳总结 固定床反应器内的流体流动特征并能利用经验公式计算床层压降 指导归纳要点，补充要点 归纳总结 15 多媒体 课内 7 展示汇报材料4 展示、汇报固定床内的传质过程，互评，点评，修改材料 组织汇报、听、点评 选择一组代表发言、组内人员 补充发言、各组互评，修改汇报材料 45 多媒体 课内 8 展示汇报材料54 展示、汇报固定床内的传热过程，互评，点评，修改材料 组织汇报、听、点评 选择一组代表发言、组内人员 补充发言、各组互评，修改汇报材料 45 多媒体 课内 9 归纳总结 固定床内的传质、传热过程 指导归纳要点，补充要点 归纳总结 20 多媒体 课内 10 展示汇报材料5 展示、汇报经验法进行固定床反应器工艺计算的方法、步骤及具体计算过程，互评，点评，修改材料 组织汇报、听、点评 选择一组代表发言、组内人员 补充发言、各组互评，修改汇报材料 45 多媒体 课内 11 实践提高 乙烯以银催化剂氧化制环氧乙烷，主要反应为：C2H4+1/2O2→C2H4O C2H4+3O2→2