课程名称：化学反应工程

天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程2002年6月版课程代码：0712第1页共8页天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程课程代码：0712第一部分课程性质与设置目的一、课程性质与特点本课程是高等教育自学考试化学工程专业所开设的专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。本课程以反应动力学和反应器设计与分析为基本内容，是以工业反应工程为主要研究对象，在物理化学的基础上研究过程速率及变化规律、传递规律及其对化学反应的影响，以进行反应器的开发、设计、放大及优化操作。二、课程设置的目的和要求设置本课程，为了使考生能够牢固掌握反应工程的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理确定反应器型式和进行反应器的设计计算；根据具体情况对反应器的操作进行优化；对反应过程中的某些现象进行简单分析，从而指导设计与生产。通过本课程的学习，要求考生正确理解反应工程有关基本概念、基本原理，掌握化学反应学科的学习方法及理论联系实际方法，提高分析问题和解决问题的能力。三、与本专业其他课程的关系《化学反应工程》是化工类专业大学本科学生必修的专业技术基础课程，它与化学工程专业的许多其他课程有着密切的关系。《物理化学》、《化工热力学》、《化工原理》、《化工传递过程》是本课程的基础，并与《化工系统工程》互相衔接配合。第二部分课程内容与考核目标第一章绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，要求考生初步认识化学反应工程的研究对象、内容及方法等本知识，正确并熟练掌握反应进度、转化率、收率与选择性等基本概念，了解化学反应器的分类及工业反应器的放大等有关内容。二、考核知识点与考核目标（一）化学反应工程的研究对象、内容及方法（一般）了解：化学反应工程的研究对象化学反应工程的研究内容化学反应工程的研究方法（二）化学反应器的分类（一般）了解：化学反应器的分类方法化学反应器按结构型式分类的各种型式及特点化学反应器按操作方式分类的各种型式及特点（三）化学反应的反应进度、转化率、收率及选择性（重点）应用：关键组分的基本概念及其选取原则反应进度、转化率、收率及选择性的概念、计算方法及其在反应器设计计算中的应用天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程2002年6月版课程代码：0712第2页共8页化学反应的转化率、收率及选择性的相互关系（四）反应器设计基本方程（次重点）了解：反应器设计的基本内容理解：控制体积的概念及选择（五）工业反应器的放大（一般）了解：逐级经验放大方法理解：数学模型法的实质及一般步骤第二章反应动力学基础一、学习目的与要求通过本章学习，正确掌握化学反应速率方程的基本表示方式，反应速率方程的变换及应用；复合反应系统中反应组分的转化或生成速率的计算方法及平行、连串、可逆反应的动力学特征。了解气-固催化反应的基本知识，掌握理想吸附模型以及用以推导幂函数型速率方程的方法。二、考核知识点与考核目标（一）化学反应速率（次重点）理解：化学反应速率的定义间歇反应系统和连续反应系统的反应速率表达方式非均相反应的反应速率的各种表达方式以及相互关系（二）反应速率方程（重点）理解：反应速率概念反应级数以及反应速率常数表达的意义可逆反应的反应速率、温度及转化率间的关系以了解可逆放热反应的最佳反应温度的确定方法应用：反应速率常数与温度的关系（阿累尼乌斯公式）（一）复合反应（次重点）了解：复合反应的分类及各类反应的特点理解：复合反应的概念复合反应系统中反应组分的转化速率或生成速率的计算方法瞬时选择性的概念平行、连串反应的瞬时选择性表达式（二）反应速率方程的变换与积分（重点）理解：区分恒容及变容反应过程单一反应恒容情况下各组分浓度（或分压、或摩尔分率）与转化率的关系变容情况下各组分浓度（或分压、或摩尔分率）与转化率的关系（三）多相催化与吸附（一般）了解：物理吸附与化学吸附的特点固体催化剂的基本组成及各部分的作用真实吸附的概念理解：理想吸附模型假设（三）多相催化反应动力学（重点）天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程2002年6月版课程代码：0712第3页共8页理解：定态近似及速率控制步骤假设的内容应用：在不同控制步骤下，反应速率方程表达式的推导（四）动力学参数的确定（一般）了解：积分法、微分法的特点及思路（五）反应速率方程的建立步骤（一般）了解：建立速率方程的基本步骤第三章釜式反应器一、学习目的与要求通过本章学习，正确掌握间歇釜式反应器与连续流动釜式反应器的性能特征及设计方法（物料及热量衡算），能够对反应器设计中的收率、选择性以及优化操作等问题进行分析计算。了解连续釜式反应器中热稳定性及其相关概念。二、考核知识点与考核目标（一）等温间歇釜式反应器的计算（单一反应）（重点）理解：最优反应时间的确定应用：间歇反应器的特点及有关设计计算的基础方程反应时间与由操作时间确定反应体积的计算方法（二）等温间歇釜式反应器的计算（复合反应）（重点）应用：平行、连串反应的反应器的设计与计算（三）连续釜式反应器（全混流反应器）的反应体积（重点）理解：空时、空速的基本概念定态下，全混流反应器的特征及有关的设计计算的基础方程应用：定态下，全混流反应器的反应体积的计算（四）连续釜式反应器（全混流反应器）的串联与并联（重点）理解：多个全混流反应器串联，各反应器出口转化率的优化应用：定态下串联或并联全混流反应器的计算（五）釜式反应器中复合反应的收率与选择性（重点）应用：全混流反应器中进行平行或连串反应的反应体积、目的产物的收率与选择性或反应产物的分布（六）变温间歇釜式反应器（次重点）理解：变温间歇釜式反应器反应时间的计算（七）连续釜式反应器的定态操作（一般）了解：什么是反应器的热稳定性着火点与熄火点分析定态操作点的热稳定性全混流反应器的热稳定条件操作条件对热稳定性的影响理解：全混流反应器的热量衡算式的建立与应用第四章管式反应器一、学习目的与要求通过本章学习，正确理解理想管式反应器的性能特征；掌握等温及非等温理想管式反应器的设计计算；并能根据反应的特点及理想反应器的特征正确选择反应器的型式，操作天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程2002年6月版课程代码：0712第4页共8页方式；能根据化学反应特点确定活塞流反应器的最佳操作温度分布；了解循环反应器的有关概念。二、考核知识点与考核目标（一）等温管式（活塞流）反应器的计算（重点）理解：活塞流反应器的特征，有关的设计计算的基础方程建立应用：定态下活塞流反应器反应体积及反应产物分布等的计算（二）变温管式（活塞流）反应器的计算（次重点）理解：活塞流反应器的热量衡算式与应用（三）管式（活塞流）反应器与釜式反应器的比较（重点）应用：通过图示或计算，在相同操作条件下，比较管式与釜式反应器的反应体积根据不同化学反应类型选定合理的反应器类型、反应器组合方式、加料方式、原料浓度及温度（四）管式反应器的最佳温度序列（一般）了解：活塞流反应器的最佳操作温度分布（五）循环反应器（一般）了解：循环比的概念循环反应器的设计方程第五章停留时间分布与反应器的流动模型一、学习目的与要求通过本章学习，正确理解停留时间、理想流动与非理想流动、宏观流体与微观流体等概念，掌握连续流动反应器中流体停留时间分布的定量描述及其实验测定方法；掌握理想流动模型；了解非理想流动的流体流动模型；能应用离析流模型和多釜串联模型对在实际反应器中进行的反应过程的转化率进行计算。二、考核知识点与考核目标（一）停留时间分布（重点）理解：停留时间的概念停留时间分布函数F(t)、停留时间分布密度E(t)的概念、性质、物理意义及相互关系无因次停留时间分布函数与分布密度表示方法（二）停留时间分布的实验测定（重点）了解：停留时间分布的实验测定方法的种类示踪剂的选择原则理解：脉冲法、阶跃法（含升阶和降阶法）的实验方法及特点由脉冲实验结果确定停留时间分布函数及分布密度由阶跃实验结果确定停留时间分布函数及分布密度（三）停留时间分布的统计特征值（次重点）应用：停留时间分布的数学期望（平均停留时间）的计算停留时间分布的方差与无因次方差的计算（四）理想反应器的停留时间分布（重点）理解：活塞流的停留时间分布函数、分布密度的表达式及曲线表示全混流的停留时间分布函数、分布密度的表达式及曲线表示（五）非理想流动（一般）天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程2002年6月版课程代码：0712第5页共8页了解：何谓非理想流动非理想流动现象产生的原因（六）非理想流动模型及非理想反应器的计算（重点）了解：轴向扩散模型假定的内容及彼克列数（Pe）的物理意义离析流模型、多釜串联模型的基本假设应用：多釜串联模型、轴向扩散模型的模型参数的确定方法采用离析流模型、多釜串联模型计算实际反应器的转化率（七）流动反应器中流体的混合（一般）了解：何谓宏观流体与微观流体混合状态对化学反应产生的影响（定性）第六章多相系统中的化学反应与传递现象一、学习目的与要求通过本章的学习，正确理解宏观动力学的概念；掌握气-固相催化反应进程的基本过程，建立有关宏观催化反应的基本概念，外扩散有效因子与内扩散有效因子的确定方法及其影响因素的分析，消除内、外扩散影响可采取的措施。二、考核知识点与考核目标（一）多相催化反应过程步骤（次重点）了解：固体催化剂的宏观结构特征理解：催化剂颗粒内、外反应物(或产物)的浓度分布在不同过程控制下的催化剂颗粒内、外反应物(或产物)的浓度分布气-固相催化反应进行的基本过程孔容、孔径、比表面积、空隙率、形状系数、催化剂密度（颗粒密度、真密度与堆密度）、非球形催化剂的当量直径的概念、求取及相互关系（二）流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热（次重点）了解：外扩散阻力对复合反应（平行或连串）选择性的影响理解：流体与催化剂颗粒外表面的传质与传热速率表达式定态下，流体与颗粒外表面间的浓度差与温度差的确定外扩散有效因子的定义及确定方法一级不可逆反应的外扩散有效因子表达式丹克莱尔准数（Da）的表达式及物理意义外扩散有效因子的影响因素及其对外扩散有效因子影响（三）气体在多孔介质中的扩散（次重点）了解：分子扩散与努森扩散曲节因子理解：分子扩散与努森扩散的判别努森扩散的扩散系数（DK）的计算气体分子平均自由程λ的估算复合扩散系数的计算催化剂颗粒扩散有效因子的计算方法（四）多孔催化剂中的扩散与反应（重点）了解：梯尔模数的物理意义理解：内扩散有效因子的定义天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：化学反应工程2002年6月版课程代码：0712第6页共8页应用：片状和球形催化剂颗粒的内扩散有效因子的计算内外扩散都有影响时的有效因子内扩散有效因子的影响因素（五）内扩散对复合反应选择性的影响（次重点）理解：内扩散对平行或连串反应的选择性的影响（定性）（六）多相催化反应过程中扩散影响的判定（重点）应用：如何判别内、外扩散的影响减少内、外扩散影响的主要措施（七）扩散干扰下的动力学假象（一般）理解：外扩散影响严重时宏观反应速率方程的反应级数与活化能如何变化内扩散影响严重时宏观反应速率方程的反应级数与活化能如何变化第七章多相催化反应器的设计与分析一、学习目的与要求通过本章学习，了解固定床反应器中传递特性及描述固定床反应器的各种数学模型；掌握绝热式固定床反应器催化剂体积计算，讨论反应器最佳操作条件方法；并初步了解参数敏感性问题二、考核知识点与考核目标（一）固定床反应器的传递特性（一般）了解：什么是壁效应固定床反应器中床层压力降的影响因素轴向质扩散、轴向热扩散彼克列数与径向彼克列数（二）固定床反应器的数学模型（一般）了解：什么是非均相模型与拟均相模型什么是一维与二维模型理解：固定床反应器的一维、拟均相、活塞流模型方程及相应边界条件（三）绝热式固定床反应器（重点）了解：什么是绝热式固定床反应器绝热式固定床反应器的类型及工艺特征理解：中间接换热式多段绝热固定床反应器中进行可逆放热反应的T—XA（转化率）图应用：绝热式固定床反应器的催化剂用量计算何谓绝热温升及其计算（四）换热式固定床反应器（次重点）了解：换热式固