广东省高等教育自学考试《化学反应工程》课程考试大纲

广东省高等教育自学考试《化学反应工程》（课程代码：05044）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、课程内容和考核目标第一章化学反应动力学第一节均相反应动力学第二节气固催化反应动力学第二章反应器内流体流动与混合第一节三种典型反应器第二节典型反应过程的反应器体积计算第三节流动模型与反应器推动力、反应选择性第四节非理想流动第三章非均相反应与传递第一节气固催化反应过程的控制步骤和速率方程第二节气体与催化剂外表面间的传质和传热第三节气体在催化剂颗粒内的扩散第四节内扩散过程与化学反应第五节气固催化反应过程的数据处理第六节流固非催化反应第七节流体-流体反应第四章非等温反应器设计第一节反应器能量平衡第二节稳态连续流动反应器能量衡量第三节平衡转化率第五章气固催化反应器第一节固定床反应器设计基础第二节绝热固定床反应器第三节换热固定床反应器第四节流化床反应器第五节移动床反应器第六章反应器的稳定性第一节全混流反应器的热稳定性第二节颗粒催化剂的稳定性第三节固定床催化反应器的稳定性第七章其他反应过程第一节聚合反应过程第二节生物反应过程第三节气液固三相催化反应器三、关于大纲的说明与考核实施要求附录：题型举例一、课程性质与设置目的（一）课程的性质。本课程是化工类专业的一门专业主干课、核心课程。其主要内容包括化学反应动力学、反应器内流体流动与混合、非均相反应与传递、非等温反应器设计、气固催化反应器、反应器的稳定性等等，涉及了物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制等，知识领域广泛、内容新颖，对于培养学生的反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。（二）课程的设置目的。通过该课程的学习，学生能够掌握化学反应工程的基本概念、基本理论和工程分析方法，培养其分析和解决实际工程问题的能力，为学生今后开发反应过程与反应器打下扎实的理论基础。（三）课程考核重点与每章提要。第一章至第三章是考核重点章，第五章是考核次重点章，第四章、第六章、第七章是考核一般章。第一章是讨论化学反应动力学，主要研究化学反应进行的机理和速率。第二章着重分析等温情况下均相反应器设计，以及反应器内的流体流动、混合现象对反应过程的影响。第三章是研究非均相反应体系的传递对反应的影响，重点研究气固催化反应。第四章着重讨论理想反应器内的浓度、温度分布耦合问题，定量分析理想反应器中反应器操作参数改变对反应行为的影响关系及反应器操作状态对外部条件的依赖关系。第五章着重介绍各类固定床反应器。第六章讨论反应器的稳定性问题，研究如何控制操作参数以保持反应器平稳操作的问题。第七章讨论一些特殊反应过程的反应特征与反应器设计问题。二、课程内容和考核目标第一章化学反应动力学一、学习目的与要求通过本章的学习，了解化学反应速率及速率方程，掌握速率方程的变换和积分，掌握气固催化反应的反应速率的计算。二、课程内容（一）均相反应动力学。（二）气固催化反应动力学。三、考核知识点（一）均相反应动力学。（二）气固催化反应动力学。四、考核要求（一）均相反应动力学。1.识记：复杂反应系统的反应速率的计算。2.领会：化学反应速率的概念，经典化学动力学关系式和速率方程。3.简单应用：利用反应速率方程的变换和积分得到转化率与时间的定量关系。（二）气固催化反应动力学。1.识记：固体催化剂的组成和孔结构测定，物理吸附和化学吸附的差别。2.领会：理想吸附的假定及表面覆盖度的计算，表面催化反应速率。3.综合应用：应用定态近似和速率控制步骤推导本征反应速率。第二章反应器内流体流动与混合一、学习目的与要求通过本章的学习，了解反应受流动状态影响的规律，了解返混对反应选择性的影响；掌握三种典型反应器的反应体积计算。二、课程内容（一）三种典型反应器。（二）典型反应过程的反应器体积计算。（三）流动模型与反应器推动力、反应选择性。（四）非理想流动。三、考核知识点（一）三种典型反应器。（二）典型反应过程的反应器体积计算。（三）流动模型与反应器推动力、反应选择性。（四）非理想流动。四、考核要求（一）三种典型反应器。1.识记：间歇反应器、连续流动管式反应器和连续流动搅拌槽反应器的特点及实际应用。2.领会：三种典型反应器的流体流动特性。3.简单应用：三种典型反应器的比较。（二）典型反应过程的反应器体积计算。1.识记：等温下计算反应器体积的物料衡算式的建立及简化，循环反应器的计算。2.领会：间歇反应器反应时间的计算，多釜串联的全混流反应器的反应体积计算。3.简单应用：三种典型反应器反应体积的计算。（三）流动模型与反应器推动力、反应选择性。1.识记：比较由于反应器内返混程度不同对反应体积的影响。2.领会：根据理想反应器内不同的返混状况分析返混对反应选择性的影响。3.简单应用：分析流型对反应选择性的影响。（四）非理想流动。1.识记：停留时间分布的实验测定，用于预测实际反应器转化率的流动模型。2.领会：停留时间分布的概念，E(t)，F(t)，平均停留时间，方差的计算。3.简单应用：非理想流动模型参数的计算。第三章非均相反应与传递一、学习目的与要求通过本章的学习，了解内扩散、外扩散对多相催化反应速率和复合反应瞬时选择性的影响，了解减小内扩散和外扩散影响的途径，了解用各种实验室反应器测定动力学参数的方法和优缺点；掌握宏观反应速率的计算、催化剂内有效扩散系数的计算、气液反应宏观动力学的步骤；重点掌握工业上改善外表面传递状况的方法、在不同步骤控制下的反应时间与转化率的关系式。二、课程内容（一）气固催化反应过程的控制步骤和速率方程。（二）气体与催化剂外表面间的传质和传热。（三）气体在催化剂颗粒内的扩散。（四）内扩散过程与化学反应。（五）气固催化反应过程的数据处理。（六）流固非催化反应。（七）流体-流体反应。三、考核知识点（一）气固催化反应过程的控制步骤和速率方程。（二）气体与催化剂外表面间的传质与传热。（三）气体在催化剂颗粒内的扩散。（四）内扩散过程与化学反应。（五）气固催化反应过程的数据处理。（六）流固非催化反应。（七）流体-流体反应。四、考核要求（一）气固催化反应过程的控制步骤和速率方程。1.识记：气固催化反应过程的七个步骤。2.领会：内外扩散均有影响及不同控制步骤下颗粒内的浓度分布。3.简单应用：宏观反应速率的计算。（二）气体与催化剂外表面间的传质与传热。1.识记：外扩散过程对反应速率的影响。2.领会：表面温度差的计算及外扩散对选择性的影响。3.综合应用：工业上改善外表面传递状况的方法。（三）气体在催化剂颗粒内的扩散。1.识记：主要的扩散形式和曲节因子的概念。2.领会：扩散系数的计算。3.简单应用：催化剂内有效扩散系数的计算。（四）内扩散过程与化学反应。1.识记：催化剂颗粒内反应物浓度分布方程。2.领会：Thiele模数的物理意义及与内扩散有效因子的关系。3.简单应用：内扩散对气固催化反应的选择性的影响。（五）气固催化反应过程的数据处理。1.识记：常用的实验室反应器结构。2.领会：各种实验室反应器用于反应动力学研究的优缺点。3.简单应用：气固催化反应动力学模型建立的步骤。（六）流固非催化反应。1.识记：缩芯模型的概念。2.领会：根据缩芯模型计算反应速率与转化率的关系。3.综合应用：在不同步骤控制下的反应时间与转化率的关系式。（七）流体-流体反应。1.识记：流体-流体反应的共同特征。2.领会：双膜理论及其应用。3.简单应用：气液反应宏观动力学的步骤。第四章非等温反应器设计一、学习目的与要求通过本章的学习，了解理想反应器内的浓度和温度分布的耦合问题，了解理想反应器中反应器操作参数改变对反应行为的影响关系及反应器操作状态对外部条件的依赖关系，重点掌握反应器的能量平衡。二、课程内容（一）反应器能量平衡。（二）稳态连续流动反应器能量衡算。（三）平衡转化率。三、考核知识点（一）反应器能量平衡。（二）稳态连续流动反应器能量衡算。（三）平衡转化率。四、考核要求（一）反应器能量平衡。1.识记：反应系统热量，热量交换速率，功耗，摩尔流率，热焓，反应热。2.领会：反应器的能量衡算。3.简单应用：对于实际反应器反应温度的确定。（二）稳态连续流动反应器能量衡算。1.识记：全混流反应器能量衡算方程。2.领会：绝热管式反应器，换热式管式反应器的能量衡算方程。3.简单应用：非等温平推流反应器的设计过程。（三）平衡转化率。1.识记：平衡转化率的概念和获得方法。2.领会：可逆放热反应的最大转化率的求取。3.综合应用：计算绝热操作的最高转化率和对应的反应温度。第五章气固催化反应器一、学习目的与要求通过本章的学习，了解各类固定床、流化床、移动床反应器，掌握其设计原理、应用领域。二、课程内容（一）固定床反应器设计基础。（二）绝热固定床反应器。（三）换热固定床反应器。（四）流化床反应器。（五）移动床反应器。三、考核知识点（一）固定床反应器设计基础。（二）绝热固定床反应器。（三）换热固定床反应器。（四）流化床反应器。（五）移动床反应器。四、考核要求（一）固定床反应器设计基础。1.识记：在设计反应器时必须注意的工程因素。2.领会：颗粒粒径，孔隙率，当量直径的计算，影响床层压力降的主要因素。3.简单应用：固定床反应器的数学模型。（二）绝热固定床反应器。1.识记：多段绝热固定床反应器的换热方式比较。2.领会：气固催化反应最佳操作温度的选取。3.简单应用：绝热固定床反应器的设计。（三）换热固定床反应器。1.识记：换热固定床反应器的换热方式。2.领会：换热固定床反应器的热量衡算。3.综合应用：换热固定床反应器的工业应用实例。（四）流化床反应器。1.识记：流化床反应器的特点和应用领域。2.领会：流化床的操作状态。3.综合应用：流化床压力降，临界流出速度计算。（五）移动床反应器。1.识记：移动床反应器的特点。2.领会：移动床反应器的设计。3.综合应用：移动床反应器的应用领域。第六章反应器的稳定性一、学习目的与要求通过本章的学习，了解反应器的定态和稳定性两个重要概念，掌握如何控制操作参数以保持反应器平稳操作，重点掌握定态点的稳定性分析。二、课程内容（一）全混流反应器的热稳定性。（二）颗粒催化剂的稳定性。（三）固定床催化反应器的稳定性。三、考核知识点（一）全混流反应器的热稳定性。（二）颗粒催化剂的稳定性。（三）固定床催化反应器的稳定性。四、考核要求（一）全混流反应器的热稳定性。1.识记：全混流反应器的多重定态。2.领会：定态点的稳定性分析。3.简单应用：操作参数对多重定态的影响。（二）颗粒催化剂的稳定性。1.识记：单颗粒催化剂的多重定态。2.领会：单颗粒催化剂的稳定性。3.简单应用：研究定态解的数目与解的性质。（三）固定床催化反应器的稳定性。1.识记：固定床反应器的多重定态问题。2.领会：绝热式自热反应器的稳定性分析。3.简单应用：换热式自热反应器的应用。第七章其他反应过程一、学习目的与要求通过本章的学习，了解一些特殊反应的反应特征与反应器设计问题，掌握气液固三相催化反应器的设计原理与结构特点。二、课程内容（一）聚合反应过程。（二）生物反应过程。（三）气液固三相催化反应器。三、考核知识点（一）聚合反应过程。（二）生物反应过程。（三）气液固三相催化反应器。四、考核要求（一）聚合反应过程。1.识记：自由基聚合反应的基本步骤。2.领会：悬浮法聚合，乳液聚合，溶液聚合。3.简单应用：聚合反应器。（二）生物反应过程。1.识记：酶反应基础。2.领会：酶反应的特点。3.简单应用：细胞发酵及反应器。（三）气液固三相催化反应器。1.识记：浆态反应器的结构和特点。2.领会：浆态床反应器的设计。3.简单应用：滴流床反应器。三、关于大纲的说明与考核实施要求为了使本大纲的规定在个人自学、社会助学和考试命题中得到贯彻落实，特对相关问题作如下说明，并提出具体实施要求：一、自学考试大纲的目的和作用课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助