化学反应工程教学大纲

化学反应工程 教学大纲

 

英文名称:Chemical Reaction Engineering

课程性质:核心课程

适用专业、年级:化学工程与工艺

学分数:3学分

学时数:54学时

要求先修课程:物理化学、化工原理、高等数学

教材:

1. 张濂许志美袁向前 ,《化学反应工程原理》(第二版),上海,华东理工大学出版社,2007年

参考书:

1 朱炳辰 ,《化学反应工程》(第5版),北京,化学工业出版社,2012年

2 张濂许志美袁向前 ,《化学反应工程原理例题与习题》(第2版),上海,华东理工大学出版社,2007年

3 李绍芬 ,《反应工程》(第3版),北京,化学工业出版社,2013年

4  陈甘棠 ,《化学反应工程》(第3版),北京,化学工业出版社,2011年

5   H.斯科特·福格勒 ,《化学反应工程原理》(第4版),北京,化学工业出版社,2011年

 

一、本课程的地位、作用和任务

    化学反应工程是以工业规模的化学反应过程为研究对象,研究过程速率及其变化规律,宏观动力学因素对化学反应过程的影响,以实现工业反应过程开发、设计、放大和操作的优化。

    学习本门课程,学生应牢固地掌握化学反应工程中最基本的原理和计算方法,运用科学思维方法,增强提出问题、分析问题和解决问题的能力。课程教学将突出阐述反应工程理论思维方法,重点讨论影响反应结果的工程因素(如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等),并以开发实例进行分析,培养学生应用反应工程方法论解决实际问题的能力。

 

二.教学基本要求

1.绪论

学习了解反应工程的研究对象,研究目的和研究方法。

2.化学反应动力学与理想化学反应器

掌握化学反应速率的不同表示方式及相互关系。掌握转化率、收率与选择性的概念。

掌握反应速率的温度效应和活化能的意义,反应速率的浓度效应和级数的意义。

3.理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征

理解可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征,掌握复杂反应系统反应组分的速率、选择性和收率的计算方法。

掌握等温间歇反应器的,及反应时间、反应器体积的计算方法。

4. 理想管式反应器

掌握管式平推流反应器的基本方程,理解平推流反应器的停留时间、空时和空速的概念及其应用。

根据化学反应的类型能正确地选择反应器的操作方式、加料方式、原料浓度及温度和温度序列。                 

5. 连续流动釜式反应器

深入理解全混流模型的意义。掌握定态下全混流反应器的基本方程,以及定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算。

了解循环反应器的特征及计算方法。

掌握返混的概念、起因、返混造成的后果,返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施。

6.反应过程中的混合现象及其对反应的影响

掌握返混与停留时间分布的关系,掌握停留时间分布的意义及其数学表达式,掌握停留时间分布的测定方法。

理解活塞流和全混流停留时间分布表达式,理解轴向扩散模型、多釜串联模型的意义,数学模型方法的基本思想,模型参数确定方法,了解流体的微观混合与宏观混合及其对反应结果的影响。

7.化学反应过程的优化

根据化学反应的不同类型能正确地选择反应器的组合方式、加料方式、原料浓度及操作温度。

8. 气固催化反应过程的传递现象

理解非均相反应过程的拟均相化处理方法。掌握多相反应过程的分析方法。理解本征动力学、颗粒动力学和床层动力学概念及其实验测定方法。

理解内外扩散阻力对多相催化反应速率及选择性的影响。掌握等温多孔催化剂上反应扩散微分方程的建立和边界条件的确定及其求解方法,掌握内外效率因子的概念及一级反应内外效率因子的计算。

理解扩散对表观反应级数及表观活化能的影响及其与相应本征反应级数和本征活化能之间的关系。

9.热量传递与反应器热稳定性

掌握临界着火温度、临界熄火温度的概念。掌握催化剂着火的条件。了解绝热固定床反应器、管式固定床反应器热稳定条件。了解管式固定床反应器最大允许管径和最大允许温差。了解局部稳定性和定态稳定性关系。

了解催化剂颗粒尺度、放热强弱的判据和管式反应器放热强弱的标志。

掌握催化剂颗粒、管式固定床反应器、全混流反应器热稳定性条件和多态特性,了解全混流反应器的可控性。

10. 反应动力学的实验测定

工业反应器的分类与基本特征。主要了解管式反应器、搅拌反应器、固定床反应器和流化床反应器的结构特征与放大方法。

了解工业反应器的开发方法及开发实例。

 

三、本课程教学中需注意的问题

1.阐述基本原理,理论联系实际,培养学生创新能力

2.采用多媒体课件、电子备课和传统教学相结合进行教学。

3.教学中强调反应工程理论思维方法建立和应用。

4.教学注意强化工程观点的建立和工程分析能力的培养。

 

四、考核方式:笔试+平时成绩。

 

最后修改: 2015年03月5日 星期四 15:15