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1《化学反应工程》课程教学大纲一、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二、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。三、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；22.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A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、活化能对选择性的影响；9.要求学生掌握反应器型式及操作评选的分析方法3第四章气固相催化反应本征动力学(6学时)（一）教学内容4气固相催化反应本征动力学4.1催化过程及表征4.1.1催化反应过程及特征；4.1.2非均相催化反应速率表达；4.1.3非均相催化反应过程；4.1.4固体催化剂组成、结构及制备4.2本征反应动力学4.2.1化学吸附与物理吸附，涉及化学吸附与物理吸附差别、化学吸附速率的表达、兰格缪尔吸附模型、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；4.2.2表面化学反应；4.2.3反应本征动力学，涉及双曲型本征动力学方程、幂函数型本征动力学方程及实验测定。（二）教学要求1.要求学生了解固体催化剂组成、结构及制备，以及催化反应过程的特征；2.要求学生理解非均相催化反应速率的几种表达式；3.要求学生掌握非均相反应的七大步骤。第五章气固相催化反应宏观动力学(8学时)（一）教学内容5气固相催化反应宏观动力学5.1催化剂颗粒内气体扩散5.1.1宏观反应速率的定义式；5.1.2催化剂颗粒内气体扩散，涉及分子扩散、鲁森扩散、综合扩散；5.1.3以颗粒为基准的有效扩散5.2宏观反应动力学5.2.1球形催化剂上等温反应宏观反应动力学方程；5.2.2无限长圆柱型催化剂、圆形薄片催化剂、任意形状催化剂的宏观动力学方程。5.2.3非等温条件下的宏观动力学方程。5.3催化剂表面外的传质、传热及催化剂失活5.3.1流体与催化剂外表面间的传质；5.3.2流体与催化剂外表面间的传热；5.3.3失活现象及失活动力学；5.3.4工业上处理失活问题的方法。（二）教学要求1.要求学生了解物理吸附、幂函数型本征动力学方程及本征动力学方程的实验测定；2.要求学生理解焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；3.要求学生掌握兰格缪尔吸附模型（理想吸附模型）及双曲本征动力学方程的推理4.要求学生了解催化剂颗粒内的各种扩散；5.要求学生理解扩散判断准则；6.要求学生掌握宏观反应速率及有效扩散。47.要求学生了解非等温条件下的宏观动力学方程；8.要求学生理解宏观反应动力学方程的催化剂从特殊形状到任意形状、反应从一级到任意级的假设、推理和求解；9.要求学生掌握宏观等温反应动力学方程的推导及结论。四、考核方式1．本课程为必修考试科目；2．本课程采用总评成绩评定方法，期末考试卷面成绩占70%，平时成绩占30%。五、推荐教材和教学参考书教材：郭锴等，化学反应工程，第二版，北京：化学工业出版社，2008主要参考书：1.陈甘棠，化学反应工程，北京：化学工业出版社，19812.朱炳辰，化学反应工程，北京：化学工业出版社，19813.李绍芬主编，反应工程，化学工业出版社，19904.朱炳辰，房鼎业，姚佩芳编著，化学反应工程例题与习题，华东理工大学出版社，1993