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《化学反应工程》课程教学大纲

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

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。

教学内容及要求（含学时分配）

第一章绪论(2学时)

(一）教学内容

化学反应工程学在化学工业中的地位、研究内容及研究方法

（二）教学要求

了解化学反应工程学的任务和范畴、内容和分类及研究方法，达到使学

生对化学反应工程学科有一个宏观的接触和把握。

第二章均相反应的动力学和理想反应器(8学时)

（一）教学内容

2均相单一反应动力学和理想反应器

2.1概念与术语

化学反应式、化学计量方程、反应程度、转化率、化学反应速率、反应

动力学方程、化学反应的分类

2.2单一反应动力学

1.等温恒容过程反应动力学方程及动力学方程建立方法（微分法、积分

法、最小方差解析法）；

2.等温变容过程的膨胀因子δA、膨胀率εA；

3.变容系统组分浓度、摩尔分数、分压和反应速度与转化率的关系。

2.3理想反应器

间歇反应器；平推流反应器；全混流反应器

（二）教学要求

1.要求学生了解化学反应式、化学计量方程、反应程度、转化率、反应

活化能概念及阿仑尼乌斯方程；

2.要求学生理解基元反应与质量作用定理、单程转化率与全程转化率的

区别、化学反应式与化学计量方程的区别；

3.掌握化学反应速率的表征、反应动力学方程、反应级数以及基本反应

类型。

4.要求学生了解动力学方程建立方法微分法、积分法和最小方差解析

法；

5.要求学生理解0级、1级、2级，n1级、n1级不可逆反应中反应时

间、转化率与初始浓度之间的变化关系；

6.要求学生掌握等温恒容过程反应动力学方程式、等温变容过程的膨胀

因子δA、膨胀率的表达式以及所表达的反应速率方程。

7.掌握理想反应器的设计方程，会灵活运用这些设计方程计算完成给定

任务所需的反应器体积。

第三章复合反应与反应器选型(10学时)

（一）教学内容

3复合反应与反应器选型

3.1复合反应动力学

3.1.1复合反应速率表达式及动力学方程确定；

3.1.2可逆反应速度表达式及动力学特征；

3.1.3自催化反应速度表达式及动力学特征；

3.1.4平行反应速度表达式及动力学特征；

3.1.5连串反应速度表达式及动力学特征。

3.2组合理想反应器的设计

3.2.1.理想流动反应器的联操作及平推流反应器的并联操作和全混流反

应器的并联操作；

3.2.2理想流动反应器的串联操作，涉及平推流反应器的串联操作和全混

流反应器的串联操作；

3.2.3循环反应器。

3.3反应器型式及操作评选

3.3.1单一不可逆反应过程的评比，涉及单一不可逆反应过程平推流反应

器与全混流反应器的比较和不同型式反应器的组合；

3.3.2自催化反应，涉及平推流与全混流反应器、循环反应器、反应器组

合；

3.3.3可逆反应，涉及可逆吸热反应与可逆放热反应；

3.3.4平行反应，涉及选择性及收率的定义、温度浓度对选择性的影响；

3.3.5连串反应，涉及瞬时选择性的定义、平推流和全混流反应器平均选

择的比较。

（二）教学要求

1.要求学生了解复合反应动力学方程确定方法；

2.要求学生理解可逆反应（吸热、放热）、自催化反应、平行反应及连

串反应的动力学方程特征；

3.要求学生了解循环反应器；

4.要求学生理解平推流反应器的并联和全混流反应器的并联；

5.要求学生掌握平推流反应器的串联和全混流反应器的串联

6.要求学生掌握复合反应反应动力学方程的表达法及动力学分析方法。

7.要求学生了解典型复合反应在不同反应器型式中体积及选择性的比

较；

8.要求学生理解收率、选择性概念，温度、浓度、活化