化学反应工程大纲
化学反应工程大纲
《化学反应工程》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称：化学反应工程
课程类型：专业课
总学时： 68
适用专业：煤化工技术
先修课程：基础化学化工原理
二、课程的性质与任务
化学反应工程是化学工程学科的一个分支，以工业反应过程为主要研究对象，研究过程速率及其变化规律、传递规律及其化学反应的影响，以达到反应器的开发、设计和放大以及优化操作的目的。
化学反应工程课程是煤化工类的一门专业课程，是在学生学完基础化学和化工原理等课程之后的一门必修的主干课程。
三、课程教学基本要求
通过本门课程的学习，学生应比较牢固地掌握化学反应工程最基本的原理和计算方法，能够理论联系实际，增长提出问题、分析问题和解决问题的能力。
四、理论教学内容和基本要求
1．均相反应动力学
掌握化学反应速率的不同表示方式及其相互关系。理解反应进度的意义。掌握转化率、收率和选择性的概念及其在反应器设计计算中的应用。
理解温度和浓度对反应速率的影响。掌握速率议程的变换与应用。
理解可逆反应、平行反应及连串反应的动力学特征。掌握复合反应系统反应组分的转化速率或生成速率的计算方法。
了解多相催化作用和固体催化剂，理解气体在固体催化剂表面上的吸附及吸附等温线，掌握定态近似及速率控制概念，学会推导多相催化反应速率方程的方法。
理解用实验确定反应速率方程的方法，及用实验数据对动力学参数
估值。
2．反应器内的流体流动
理解流动系统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实验测定方法。理解和会用全混流反应器和活塞流反应器的停留时间分布的表达式，理解反应器偏离理想流动的原因。掌握返混的概念。
理解多釜串联模型、轴向扩散模型和离析流模型的物理含义和数学模型建立的基本思路，能根据反应器停留时间分布的实验测定数据，确定模型参数。理解等温非理想反应器进行简单反应时最终转化率的计算方法。了解流体的微观混合与宏观混合，及其对流动反应器转化率的影响。
3. 均相理想反应器
了解反应器的基本类型。理解反应器的操作方式，定态操作与非定态操作。理解反应器守恒方程的建立方法。了解反应器工业放大方法。理解多相催化反应过程的步骤和判断速率控制步骤。
了解流体与催化剂颗粒外表面间的传质和传热对多相催化反应速率及选择性的影响。了解外扩散有效因子的概念。
理解气体在多孔颗粒中的扩散类型及有效系数的概念。掌握等温多孔催化剂上气相反应扩散微分方程的建立和求解方法。掌握内扩散有效因子的概念及一级反应内扩散有效因子的计算。了解非一级反应内扩散有效因子的估算方法。了解外扩散有效因子的概念。
4. 间歇反应器
掌握等温间歇反应器反应时间的计算方法，及由操作时间确定反应体积的方法。理解变温间歇反应器反应时间的计算。了解反应器工业放大方法。
5. 非均相反应动力学
深入理解全混流模型和活塞流（平推流）模型的意义，牢固掌握其在流动反应器设计计算中的应用。理解流动反应器反应体积、空时
和空速的概念及其应用。
掌握定态下全混流反应器反应体积及反应物颁布的计算方法，以及定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算。根据化学反应的不同类型能正确地选择全混流反应器的连接方式，加料方式，原料浓度及操作温度。
掌握全混流反应器热量衡算式的建立及应用。了解全混流反应器的多定态特性，着火点和熄火点。
掌握等温活塞流反应器热量衡算式的建立及应用。能根据化学反应的特点选择活塞流反应器的最佳操作温度条件，掌握绝热和非绝热活塞反应器的反应体积及反应产物分布的计算方法。能根据化学反应的类型选定活塞流反应器的加方式、原料浓度及温度。
了解循环反应器的特征和计算方法。。
6. 非均相反应器
理解固定床自由化反应器的主要类型及其结构特点。掌握固定床压力降的计算方法。了解固定床的轴向与径向传热和传质。
掌握固定床催化反应器拟均相活塞流模型方程的建立和应用。理解考虑内扩散影响时的计算方法。
掌握绝热式固定床催化反应器催化剂用量的计算方法。了解多段绝热式固定床催化反应的优化原则。
掌握换热式固定床催化反应器床层轴向温度的变化规律及其影响因素和利用热点的位置变动判断反应器操作工况。了解换热式固定床催化反应器的设计优化问题，参数敏感性问题以及飞温和失控现象。了解自热式固定床催化反应器的操作工况。了解液化床催化反应器的主要结构及操作，两相理论的概念及床层中气泡行为。了解实验室反应器的主要类型及其特点。
五、有关教学环节的要求
本课程要求学完基础化学、化工原理后进行。建议使用闭卷的考核方法。
六、学时分配建议
章节主要内容
各教学环节学时分配作业
题量
备
注讲
授
实
验
上
机
习
题
讨
论
课
外
小
计
第一章绪论6第二章均相反应动力学12
第三章反应器内的流体流
动
14
第四章均相理想流动反应
器
12
第五章非均相反应动力学12
第六章非均相反应器12
合计68
七、建议教材及主要教学参考书
刘军化学反应工程. 北京：化学工业出版社，2000年
化学反应工程复习提纲
红字为重点，红字加着重号的是重点中的重点，黑字加着重号的需要注意一下。 第一章 分为两部分：反应动力学、反应器的设计 一、 反应动力学 1. 基本概念几个：化学反应式与化学反应计量方程、反应程度、转化率、反应速率。 记住公式： 重点注意：①化学反应计量式中：反应物的计量数为负值、产物的为正值。 ②反应速率的定义中“单位反应体系”，均相反应指的是“体积”，若是非均相可取“单位催化剂质量”（第四、五章中很重要的理解） ③反应速率的符号是r （一定是个正数），r A 表示A 的生成速率，为负；-r A 表示A 的消耗速率；为正。（在后面反应器设计中，物料守恒的标准是关键组分A ，所以每次公式中出现的-r A 取用标准是这个物质的消耗速率） 2．化学反应速率和动力学方程建立： 由于只考恒容体系，后面有关变容的东西全部忽略。 化学反应速率基本表达式（以反应速率r 为标准）： 动力学方程（幂函数形式）： 动力学方程建立的两种方法：积分法和微分法的具体原理 其中表1-1（P8，第8面）是重点，务必每一个反应都记熟。 重点注意：①虽然动力学方程上写的是-r A ，但其标准是反应速率。 ②注意了解动力学方程微分式和积分式的含义和表示方法。 二、 反应器的设计： 按返混的不同，反应器分为四类（区别在返混的不同）：BR （间歇反应器）、PFR （活塞流反应器）、CSTR （全混流反应器）、非理想流动反应器。 反应器的设计基础：动力学方程、物料衡算方程、热量衡算方程（由于只考恒温的，这个可忽略） 记住几个时间的概念：反应持续时间、停留时间和平均停留时间、空时（这个重点理解，主要是弄清楚这几个东西的区别，和重要）、空速。 00X A A A n n n A A A A -=== 的起始量反应物反应消耗掉的量反应物的起始量反应物的转化量反应物r dt d V 1r r r ====ξνννＲＲＢＢＡＡdt dC r -A A -=S R B S B νννν+→+R A A 21B A A A C kC dt dC r -αα=-=
化学反应工程
1.按返混情况不同反应器分类 ? 间歇操作的充分搅拌槽式反应器（简称间歇反应器，BR）在反应器中物料被充分混合，但由于间歇操作，所有物料均为同一时间进入的，物料之间的混合过程属于简单混合，不存在返混。 ? 理想置换反应器（又称平推流反应器或活塞流反应器，PFR）在反应器内物料允许作径向混合（属于简单混合）但不存在轴向混合（即无返混）。典型例子是物料在管内流速较快的管式反应器。 ? 连续操作的充分搅拌槽型反应器（又称全混流反应器，CSTR)在这类反应器中进入的物料在瞬间与反应器内原有物料达到完美混合，物料的返混达最大值。 ? 非理想流动反应器。物料在这类反应器中存在一定的返混，即物料返混程度介于平推流反应器及全混流反应器之间。 2.理想置换反应器及其特性 ? 理想置换反应器（平推流反应器）是指通过反应器的物料沿同一方向以相同速度向前流动，像活塞一样在反应器中向前平推，故又称为活塞流或平推流反应器，简称PFR。 理想置换反应器特性 ①由于流体沿同一方向，以相同速度向前推进，在反应器内没有物料的返混，所有物料通过反应器的时间都是相同的；②在垂直于流动方向上的同一截面，不同径向位置的流体特性（组成、温度等）是一致的；③在定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置改变，不随时间改变。实际生产中对于流动处于湍流条件下的管式反应器，列管固定床反应器等，常可按平推流反应器处理。 3.全混流反应器及其特性 ? 全混流反应器又称全混釜或连续流动充分搅拌槽式反应器，简称CSTR。流入反应器的物料，在瞬间与反应器内的物料混合均匀，即在反应器中各处物料的温度、浓度都是相同的。全混流反应器特性 ? ①物料在反应器内充分返混；②反应器内各处物料参数均一；③反应器的出口组成与器内物料组成相同；④反应过程中连续进料与出料，是一定常态过程。 4.按返混程度对反应器分类 ? (1)完全不返混型反应器在这类反应器中物料之间只有简单混合而不发生返混 ? (2)充分返混型反应器在这类反应器中物料的返混程度达到最大值 ? (3)部分返混型反应器在这类反应器中物料之间存在一定程度的返混，但并未达到充分返混的程度，现将这类反应器称为非理想流动反应器。
化学反应工程第四版教学设计
化学反应工程第四版教学设计 写在前面 化学反应工程是化学工程领域的一门基础课程，主要涉及到化学反应的基本原理、动力学、热力学、平衡等方面的知识，并通过实例和案例介绍化工生产中的反应器设计、反应机理研究以及相关工业过程的优化设计等内容，是化工专业大学生必须要掌握的一种课程。 针对该课程，我们进行了第四版的教学设计，在教学方法、实践环节等方面进行了更加科学、可操作性更强的设计和优化，以期能够帮助学生更好地掌握和应用化学反应工程知识。 教学大纲 第一章化学反应基本原理 •化学反应动力学学习 •化学反应的热力学基础 •化学平衡原理的基本概念和应用 第二章反应器设计 •单相反应器的设计 •多相反应器的设计 •反应机理的研究方法 第三章工业反应工程实例 •生产乙酸工艺流程介绍 •生产苯乙烯工艺流程介绍 •硝化甘油工艺流程介绍
教学方法 理论教学 理论教学主要采用模块化授课法和案例教学法相结合的方式进行。教师按照章 节内容安排课程内容，可将部分理论知识应用到实际工业生产过程中进行案例分析。如生产乙酸中所使用的醋酸加氧脱氢反应、硝化甘油的氧化反应等。 实验教学 实验教学主要采用小组合作的方式进行。以单相反应器的设计实验为例，学生 将被分成四人小组，在实验室同一时间完成反应器的设计与搭建实验，通过实验的方式让学生更好地掌握反应器设计的基本原理和操作技巧。 课外实践 针对本课程，我们还将开展相关课外实践活动，包括拜访企业、参加工业实践 项目等方式，通过实践方式让学生在实际生产环境中体验学习到的知识。例如参观乙酸生产厂家进行实地考察、参与部分工业过程实践项目等。 评价方式 评价方式采用多维度评价方式进行，分为理论考试、实验报告评价、实验操作 表现评价等多个方面进行考核，以期全面评价学生的学习情况。 结语 化学反应工程第四版的教学设计旨在通过科学、实用的教学方法以及相关的课 外实践，让学生更好地掌握化学反应工程的知识和技能，并更好地应用到相关的工业生产环境中，为相关领域的发展做出贡献。
化学反应工程
27060 化学反应工程 南京工业大学编（高纲号0322） Ⅰ课程性质、地位和任务 "化学反应工程"是化学工程学科的一个分支，是化学工程与工艺专业学生必修的一门专业基础技术课程。它以工业反应过程为主要研究对象，研究反应过程速率及其变化规律；研究反应器内的传递特性及其对化学反应的影响。为学生今后从事化工反应技术开发、反应器的设计与放大、反应过程操作优化等诸方面工作奠定基础。 本课程在学生学习了"高等数学"、"大学物理"、"化学"、"物理化学"、"化工原理"等课程基础上进行。课程总学时为100，即5学分。 通过本课程的学习，学生应比较牢固地掌握化学反应工程的基本原理和计算方法，应能联系化工实际，在反应工程理论的指导下，对反应过程和反应器进行初步的分析和设计计算。 Ⅱ自学考试要求 第一章绪论 （一）主要内容 1.化学反应工程的研究内容 2.化学反应工程的研究方法 3.化学反应工程的学科系统的编排 （二）自学考试要求 1.化学反应工程的研究内容 理解化学反应工程学是研究化学反应的工程问题的科学；传递过程（即反应器内的动量、热量和质量传递，简称"三传"）与反应动力学是构成化学反应工程最基本的两个支柱等说法的含义。理解化学反应工程学与相关学科的联系，化学反应工程本身的专门范畴。 2.化学反应工程的研究方法 理解化学反应工程的基本研究方法是数学模型法，数学模型的主要内容及其相互关系，了解数学模拟放大法的大体步骤。 3.化学反应工程的学科系统和编排 理解按反应操作方式、反应器型式、和化学反应相态进行分类的方法；本课程编排的原则和方法。 绪论部分在初次学习时，只能做到大体了解、待全部内容学习完毕后，应重新学习绪论，才能做到理解。 第二章均相反应的动力学基础 （一）主要内容 1.基本概念与术语 2.单一反应速率方程 3.复合反应速率方程 （二）自学考试要求 1.基本概念与术语 理解化学反应计量方程表示的内容。 理解化学反应速率的定义和在恒容过程、分批式操作、连续流动稳定操作时的数学表示式。掌握各个组分反应转化率和反应程度的定义和计算；膨胀因子的物理意义和数学表示式；等分子和非等分子反应达一定转化率时各组分摩尔数和摩尔分率的计算。 理解化学反应速率方程表示的内容和不同型式；影响反应速率的主要因素；幂函数型速
化学反应工程教材
第一章 绪论 1.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。 2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。 3. 一级连串反应A S P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ______、 = opt τ______。 4. 一级连串反 应A S P 在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、 =opt t ______。 5. 一级连串反应A S P 在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、= opt t ______。 6. 一级连串反应A S P 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应______12/k k 。 7. 化学反应速率式为 β αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数为P K ，则 P K =_______C K 。 A. β α+-) (RT B. ) () (βα+RT C. ) () (βα-RT D. ) () (βα+-RT 8. 反应C 4H 2C 2H 4 + H 2，1 0.2-=s k ，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9.反应A + B → C ，已知1 15.0-=s k ，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 10.反应3A → P ，已知s l mol k ?=/15.0，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 11. 反应CH 3COOH + CH 3CH 2OH CH 3COOC 2H 5 + H 2O ，已知mol s l k /3.2?=，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 12. 反应N 2 + 3H 22NH 3，已知mol s l k /81.0?=，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 13.反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0?=，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 14.反应A + B → C ，已知s l mol k ?=/45.0，则反应级数n=_______。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 15.下列属于平行反应的是_______。 A. A + B → P B.? ? ?→+→+R B P P B A C. A P(主) S(副) D.A + B → P = R + S 16.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率P X =_______。 A. A A P P n n n n --00 B. A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 17.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性P S =_______。 A. A A P P n n n n --00 B. A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 18.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的总收率P φ=_______。 A. A A P P n n n n --0 0 B. A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n --
工程化学教学大纲
工程化学教学大纲 一、课程简介 《工程化学》是一门综合性课程，旨在让学生掌握化学在工程实践 中的基础知识和应用技术。本课程涵盖化学反应原理、化工过程设计、工业催化、工业分离技术和应用化学等方面的知识，通过理论学习和 实践操作，帮助学生深入了解化学在工业生产中的重要作用。 二、教学目标 1.掌握工业化学原理、工业过程流程及相关仪器、设备和技 术的基础知识。 2.学会运用化学知识进行化工过程设计、化学反应优化以及 催化剂选择。 3.了解和掌握当前工业生产中使用的主要分离技术及其原理。 4.提升实验技能和分析能力，熟练掌握化学反应及分离实验 的操作技巧和数据处理能力，完成具有一定难度的化工实验。 5.培养工程实践能力，加强工程思维，具备独立思考和解决 工程问题的能力。 三、教学内容 本课程教学内容包括但不限于以下几个方面： 1.化学反应原理与工艺参数 –化学反应的动力学
–反应热力学和反应平衡 –反应器的设计方法 –反应工艺的参数控制 2.工业化学与工艺设计 –各种材料的化学性质与成分分析 –合成和分离工艺设计 –可回收原料的开发和利用 –工业化学过程的安全性和环保性 3.工业催化 –催化剂的选择与设计 –催化反应机理研究 –催化剂寿命及再生 –催化反应的工艺优化 4.工业分离技术 –离子交换、透析与电渗析分离技术 –膜分离技术 –萃取分离技术 –气相和液相色谱分离技术 5.应用化学 –非常规分离技术的应用：超临界流体萃取、超临界流体色谱、超声波技术等 –环保工程化学
四、实验教学内容 为了提高学生的实验技能和分析能力，本课程将安排一些化学反应和分离实验，包括但不限于以下实验内容： 1.基本化学试剂的制备 2.酸碱滴定、原子吸收光谱及电化学分析实验 3.基于化学反应的催化实验 4.基于分离原理的分离实验 5.实际工程过程实验，如精馏、萃取、透析、电解等。 五、教材 1.王之铮，李名扬. 工程化学. 高等教育出版社. 2.曹德法，杨保军. 工业催化. 化学工业出版社. 3.雷曼, 刘翠萍. 工业分离技术. 化学工业出版社. 六、考核方式 本课程采用多种考核方式，包括但不限于以下几种： 1.平时成绩占20%，包括作业、出勤、讨论等。 2.期末考试占50%。 3.实验成绩占30%。
化学反应工程知识点
化学反应工程知识点 化学反应工程是一门涉及化学反应过程和工程学领域的交叉学科。它主要研究化学反应过程中物质和能量的传递、交换和转化，以及这些过程在各种反应器内的相互影响和优化。本文将详细介绍化学反应工程的基本原理、反应类型、催化剂和实际应用，以帮助读者更好地理解和应用该领域的知识。 化学反应工程的核心是研究化学反应过程本身，包括反应物向反应中心传递、反应中心内反应过程和产物离开反应中心的过程。这些过程中物质的流动、能量的传递和交换以及化学反应的速率等都是化学反应工程的研究对象。在化学反应过程中，反应物和产物的浓度、温度、压力等参数的变化都会影响反应的速率和产物的质量，因此化学反应工程的研究对于优化化学反应过程和产物质量具有重要意义。 化学反应工程涉及的反应类型多种多样，包括均相反应、异相反应、催化反应等。不同的反应类型需要不同的反应器设计和操作方式，因此了解反应类型的特点对于选择合适的反应器和操作条件非常重要。催化剂是化学反应工程中的重要组成部分，它可以提高反应速率并降低反应所需的能量。在实际应用中，催化剂的选择和制备也是化学反应工程的重要研究内容。 化学反应工程在实际生产中具有广泛的应用。例如，化工生产中的合成氨、合成气、燃料电池等过程中都涉及到化学反应工程的知识。在
这些实际应用中，化学反应工程可以帮助优化反应过程，提高产物的质量和产量，降低能耗和成本。此外，化学反应工程还可以为新产品的研发提供理论支持，推动化学工业的发展。 总之，化学反应工程作为化学和工程学的交叉学科，具有重要的理论意义和实际应用价值。通过深入研究和了解化学反应工程的基本原理、反应类型、催化剂和实际应用，我们可以更好地利用化学反应过程，提高生产效率和产品质量，降低能耗和成本，推动化学工业的可持续发展。随着科学技术的不断进步和创新，化学反应工程将继续发挥重要作用，为新产品的研发和化学工业的进步提供有力支持。因此，我们应该加强对化学反应工程的学习和研究，以适应化学工业发展的需要，更好地服务于经济和社会的发展。 化学反应与能量知识点总结 本文将总结化学反应与能量相关的知识点。首先，让我们明确化学反应的概念及其在日常生活和工业生产中的应用。接着，我们将详细介绍化学反应中的能量转换及其对反应过程的影响。最后，我们将通过具体实例分析化学反应与能量的关系，并探讨如何更好地利用和控制化学反应所产生的能量。 一、化学反应概述 化学反应按反应物与生成物的类型分为分解、化合、置换和复分解等四种基本类型。这些反应类型在日常生活中和工业生产中都有广泛的
化学反应工程
化学反应工程 化学反应工程是研究和应用化学反应的一门学科，主要涉及反应基础、反应动力学、反应工程、反应器设计、反应工艺优化等方面。本 文将介绍化学反应工程的基本概念、关键内容和应用领域。 一、化学反应工程的基本概念 化学反应工程是将化学反应原理与工程技术相结合，研究化学反应 的机理、动力学和应用，以达到控制和优化反应过程的目标。它是化 工过程工程的重要组成部分，也是化工工业中最基本、最关键的环节 之一。 化学反应工程主要研究反应的速率、选择性、稳定性和收率等关键 问题，通过设计合适的反应器以及优化反应工艺，来实现预期的反应 目标。反应体系的研究对象包括单一物质和复杂物质之间的化学反应，如气相反应、液相反应、固相反应、催化反应等。 二、化学反应工程的关键内容 1. 反应动力学 反应动力学研究反应速率与反应物浓度、温度、压力等因素之间的 关系。通过实验和理论模型的建立，可以确定反应的速率常数、反应 机理和反应动力学方程。反应动力学的研究对于反应过程的深入理解 和反应器设计具有重要意义。 2. 反应器设计
反应器是进行化学反应的装置，其设计旨在实现高效率、高选择性 和高产率的反应过程。根据反应条件的不同，常见的反应器有批式反 应器、连续式反应器、循环式反应器等。反应器设计考虑到传热、质 量传递、混合和流动等因素，以最大程度地实现反应条件的控制和反 应物的利用率。 3. 反应工艺优化 反应工艺优化是指通过调整反应条件、改变反应器结构和优化操作 参数等手段，提高反应过程的经济效益和可行性。优化方法包括响应 面法、遗传算法、模拟退火算法等，通过建立反应过程的数学模型， 寻求最优解，以达到能源节约、资源利用和环境友好的目标。 三、化学反应工程的应用领域 化学反应工程广泛应用于化工领域的各个环节，包括新材料制备、 能源开发、环境保护、医药制造等。以下列举几个典型应用案例： 1. 新材料制备 化学反应工程在新材料制备中发挥重要作用，如高分子材料的合成、纳米材料的制备和催化剂的研发等。通过控制反应条件、选择合适的 反应体系和优化反应工艺，可以实现新材料的高效合成和性能调控。 2. 能源开发 化学反应工程在能源开发领域具有重要意义，如石油加工、燃料电 池和太阳能电池等。通过研究反应动力学、设计高效的反应器和优化 反应工艺，可以提高能源转化效率和降低能源消耗。
《化学反应工程》课程教学大纲
《化学反应工程》课程教学大纲 课程名称：化学反应工程 课程类型：必修课，专业课 总学时：54 讲课学时：54 实验学时：0 学分：3.0 适用对象：化学工程、化学工艺 先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学 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。
四、课程的重点和难点 绪论 重点是化学反应工程的研究内容和方法。 第一章均相单一反应动力学和理想反应器 重点：①化学反应动力学方程②理想反应器设计方程 难点：动力学方称的建立；反应器设计计算 第二章复合反应与反应器选型 重点：复合反应动力学方程表达法；复合反应动力学特征分析；平推流反应器的串联和全混流反应器的串联。 难点：可逆反应吸热反应和放热反应动力学特点推导与分析；循环反应器设计方程的数学推导；复合反应（包括可逆反应、自催化反应、平行反应、连串反应）在PFR 和CSTR反应器的优化设计计算 第三章非理想流动反应器 重点：停留时间分布的概率函数及特征值；停留时间分布的实验测定；解决均相反应过程问题的近似法即活塞流模型、全混流模型、凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散模型的推导、结论及应用比较。 难点：停留时间分布实验测定；理想反应器两函数和两特征值；宏观流体、微观流体概念的理解；均相反应过程问题的近似法假设及推导。 第四章气固相催化反应本征动力学 重点：非均相催化反应速度的表达；非均相催化反应过程；双曲型本征动力学方程 难点：催化剂的结构及表征；兰格缪尔吸附模型、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型；双曲本征动力学方程的推理。 第五章气固相催化反应宏观动力学 重点：以颗粒为基准的有效扩散；西勒模数物理意义；球形催化剂上等温反应宏观反应动力学方程的假设、建立、数学求解； 难点：有效扩散的假设及推导；方程求解涉及二阶常微分方程的数学求解及泰勒级数近似处理 第六章气固相催化固定床反应器
《化学反应工程实验》课程教学大纲
《化学反应工程》实验教学大纲 课程名称（中文/英文）：化学反应工程/ Chemical Reaction Engineering 课程代码：x3030971 课程类型：专业基础课 课程性质：必修课设置类别：非独立设课 适用专业：能源化工 课程学时：36 课程总学分：3.0 实验学时：12 实验学分：0.5 开实验学期：六 一、实验教学的目的与基本要求 教学目的与任务： 《化学反应工程》是能化专业的一门必修的主要基础课。通过本课程的学习，培养学生查阅手册，实验分析能力，对实验数据和结果进行分析讨论，独立撰写实验报告的能力。培养学生的创新意识，使学生得到实验技能的训练，提高学生的综合能力与科研素质。 实验教学环节是帮助本校工科专业学生理解、掌握在课堂上所学化学反应工程课程的理论知识和计算方法，结合物理化学、化工原理等课程的相关内容，针对化工专业人才的培养目标，通过实验教学环节激发学生学习化学反应工程课程的兴趣，熟悉化工反应器和分析仪器操作、化工反应过程模拟计算、反应器类型及操作分析等方面的综合训练，提高工科学生的实验操作技能，为今后从事工业生产和科学研究夯实基础。 基本要求： 1、实验课前认真做好预习，明确实验目的、掌握实验的基本理论、实验所用仪器的基本原理及操作方法，熟悉实验的基本步骤，所测得数据的处理方法。 2、实验课中准确测定、如实记录实验数据。 3、正确处理实验数据，绘制图形曲线，综合分析实验结果，完成实验报告。 二、课程目标与毕业要求关系表
三、实验项目设置
四、实验报告要求、实验考核方式、内容及成绩评定标准 1、实验报告要求：数据处理结果正确，实验报告书写规范。独立完成各实验设备的操作使用、获得实验数据；对实验数据进行处理、绘图、求算目标参数，分析总结完成实验报告。实验报告应包括：实验目的、实验原理、操作步骤、注意事项、数据处理、目标参数计算，误差分析，结论等，要求层次清楚，图表规范。 2、实验考核方式：综合考评（预习、操作、报告），每个实验百分制；所有实验项目成绩加权平均后，为实验总成绩。 3、成绩评定标准：根据学生在实验过程中实验态度、实验操作、实验反应、创新意识等综合表现以及实验报告撰写等综合评定成绩。实验有缺项或操作多处错误，整体思路不正确为不及格，其余根据操作准确程度、结果准确程度给予及格以上的成绩。 五、实验教材及参考书 《化学反应工程实验》，李犇主编，化学工业出版社，2016.
《化学反应工程》课程教学大纲
《化学反应工程》课程教学大纲 一、说明 （一）本课程的目的、要求 化学反应工程是应用化学专业的核心课程，也是其它化工类专业重要的相关课程，基本内容包括反应动力学和反应器设计与分析两个方面，目的是使学生掌握研究工业规模化学反应器中化学反应过程动力学（称宏观动力学）的方法和基本原理，掌握理想反应器的设计和分析，进一步以宏观动力学和理想反应器为基础，对工业反应装置的结构设计、最优操作条件的确定及控制、模拟放大等进行研究。该课程的核心就在于特定反应在适合的反应器内行为状态数学模型的建立及其工程学解析处理，注重培养学生的工程方法论、工程能力和技术经济理念。 通过该课程的学习，要求学生能掌握化学反应工程的基本原理和研究方法，了解学科发展现状，并能综合应用所学知识，对工业实际反应过程进行开发和分析。 （二）内容选取和实施中注意的问题 化学反应工程是化工专业的专业必修课，应注意与《化工原理》《物理化学》等有关先修课程的衔接，教学重点是化学反应工程学的基本原理及基本处理方法，结合反应过程的优化介绍如何选择适合的工业反应器。教学难点是由本征动力学到宏观动力学的过渡、返混、稳定性、灵敏性等基本概念。 （三）教学方法 本课程的教学内容通过课堂教学、习题训练、现场参观等教学形式来全面掌握。通过主讲老师讲授、同学们讨论、上习题课的方式进行。采用多种教学方式与教学手段相结合。（四）考核方式 考查，总成绩取三次以上平时成绩的平均值，平时成绩包括考勤、作业、测验等。
二、大纲内容 绪论 1.物质转化过程工业中的化学加工 2.化学反应工程与多尺度及多学科的联系 3.数学模拟方法 4.工程放大与优化 说明和要求： 了解反应工程课程的性质、化学反应工程与多尺度及多学科之间的联系；了解研究化学反应过程常用的方法与模型，工程放大与优化的方法。 教学重点： 化学反应过程常用的方法与模型，工程放大与优化的方法。 第一章应用化学反应动力学及反应器设计基础 1.化学反应和工业反应器的分类 2.化学计量学 3.加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数 4.化学反应速率及动力学方程 5.温度对反应速率的影响及最佳反应温度 6.反应器设计基础及基本设计方程 说明和要求： 1.了解化学反应和工业反应器的分类； 2.掌握化学反应过程中反应进度、转化率及化学膨胀因子的概念； 3.掌握原子系数矩阵法在多重反应系统中独立反应数的确定； 4.掌握化学反应速率的不同表示方式及其相互关系； 5.理解反应速率的浓度效应和温度效应； 6.掌握复合反应体系中任一组分的消耗速率和生成速率的表达方法； 7.掌握瞬时选择性的概念及其在反应器设计计算中的应用； 8.掌握化学反应速率方程的变换与应用； 9.理解并列反应、平行反应和连串反应的动力学特征； 教学重点： 原子系数矩阵法在多重反应系统中独立反应数的确定；化学反应速率的不同表示方式及其相互关系；复合反应体系中任一组分总的消耗速率和生成速率的表达方法；瞬时选择性的概念及其在反应器设计计算中的应用。 教学难点： 原子系数矩阵法在多重反应系统中独立反应数的确定；总的消耗速率和生成速率的计算；瞬时选择性在反应器设计、计算中的应用。 第二章气-固相催化反应本征及宏观动力学
化学工程原理课程大纲
化学工程原理课程大纲 一、课程概述 化学工程原理课程是化学工程专业的核心课程之一，主要介绍化学工程的基本理论、原理和应用。通过本课程的学习，学生将了解到化学工程的基础知识、核心技术以及相关领域的前沿发展动态，为日后的专业研究和实践奠定坚实的基础。 二、课程目标 1.掌握化学工程的基本概念、原理和方法，能够理解化学工程在工业生产中的应用； 2.熟悉化学工程的常用工艺流程和操作技术，具备合理设计和优化化学工程流程的能力； 3.了解化学工程相关的热力学、动力学和传质过程，能够分析和解决化学工程实际问题； 4.培养学生的团队合作和创新能力，提高解决复杂化学工程问题的能力。 三、课程内容 1.化学工程基础知识 1.1 化学反应和反应动力学 1.2 催化剂和反应机理
1.3 化学平衡和热力学基础 1.4 流体力学和流变学 1.5 传热与传质基础 2.化学工程流程设计 2.1 化工装备与工艺流程图 2.2 单元操作与原理 2.3 化工过程模拟与优化 2.4 重要化工过程的应用与案例分析 3.化学工程实验技术 3.1 化工实验室常用设备与操作规范 3.2 化工实验设计与数据处理 3.3 化工安全与环保知识 四、教学方法 1.理论授课：通过课堂讲解，介绍化学工程原理的基本概念和理论知识。 2.案例分析：结合实际案例，分析和讨论化学工程实际问题的解决方法。
3.实验教学：组织学生进行相关实验操作，培养实践动手能力和实 验技巧。 4.小组讨论：组织学生进行小组讨论，促进学生之间的交流和合作 能力。 五、考核方式 1.平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和实验报告等。 2.期中考试：对学生对于课程内容的掌握程度进行考核。 3.期末考试：对学生对于全程课程内容的综合运用与理解进行考核。 4.实验成绩：根据实验报告和实验操作情况进行评价。 六、参考教材 1.《化学工程原理》傅家谟，李智勇著高等教育出版社 2.《化学反应工程》李政红，李承启，刘鹏著高等教育出版社 3.《化工原理》王希庆，胡威林编著化学工业出版社 七、备注 本课程为公共必修课，适用于化学工程及相关专业的本科生。学生 在选课前请仔细阅读大纲，了解课程的目标和要求，为顺利完成课程 学习做好充分准备。 以上为《化学工程原理课程大纲》的内容，希望对您有所帮助。
化学反应工程
化学反应工程 1、平推流的F(t)~t和E(t)~t曲线有何特征?并画图说明。 答: 平推流的F(t)~t曲线特征:F(t)= 平推流的E(t)~t曲线特征:E(t)={ 2、理想吸附应符合哪些条件? 答:①均匀表面(理想表面):即催化剂表面各处的吸附能力是均一的,吸附热于表面已被吸附的程度如何无关②单分子层吸附③被吸附的分子间互不影响④吸附的机理均相同,吸附形成的络合物亦均相同⑤吸附与脱附可以建立动态平衡 3、测定停留时间分布需要借助示踪剂,示踪剂应满足哪些条件? 答:采用何种示踪剂,要根据物料的物态、相系及其反应器的类型等情况而定。 A不应与主流体发生反应 B与所研究的流体完全互溶,除了显着区别与主流体的某一可检测性质外,二者应具有尽可能相同的物理性质 C便于检测:本身应具有或者易于转变为电信号或者光信号的特点,并且浓度很低时也能够检测 D加入示踪剂不影响所研究流体的流动状态 E不被反应器表面及其反应器内部的固体填充物吸附,用于多相系统检测的失 踪剂不发生相间的转移 4、什么是返混,简述返混对复合反应体系的影响。 答:返混是指不同停留时间的物料粒子间的混合,或者不同时间进入反应器的物料间的混合。 对平行反应:若主反应级数高于副反应级数,返混使主产物选择率下降,若主反应级数低于副反应级数,返混使主产物选择率提高。 对连串反应:返混使反应物浓度降低,产物浓度提高,因而使主产物的选择率下降。5、什么是反应器的热稳定性?全混釜稳定操作的必要条件是什么? 答:反应器的热稳定性是指当操作参数受外界干扰,偏离正常值,出现微小变化时,反应能否正常进行,当外界干扰取消时,操作状态能否自动恢复到规定的正常值。 全混釜稳定操作的必要条件:Q r=Q G dQ r∕dT>dQ G/dT 6、选择操作温度的一般原则是什么? 答:①反应的热效应不大,反应热较小,活化能较低,而且在相当广的温度范围内,反应的选择性变化很小,则可采用既不供热也不出去热量的绝热操作是最方便的,反应放出或吸收的热量由系统中物料本身温度的升高或者降低来平衡,这种操作温度的变化范围不应超过工艺上许可的范围。
化学反应工程基本概念
第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括 （动力学方程式、 物料横算式子、 热量衡算式、 动量衡算式 和 参数计算式） 4. 所谓控制体积是指 （能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为 （ 分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为 （非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。 第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方 程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 （P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到 温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降 低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。 求： （1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式 （2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需12.6min ，而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20min ，求该反应的活化能E 。 第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ∆ }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。
化学反应工程知识点
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化学反应工程知识点 —郭锴主编 1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即化学反应动力学，而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。 2、任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。模型必须具有等效性，而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似；模型必须进行合理简化，简化模型既要反映客观实体，又有便于数学求解和使用。 4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器（釜式反应器）和塔式反应器。 5反应器按传热条件分类，分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度，其定义为：0 0A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的
2、化学反应速率定义（严格定义）为单位反应体系内反应程度随时间的变化率。其数学表达式为dt d V r ξ1=。 3、对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-；反应产物C 的生成速率表达式为：dt dn V r C C 1= 4.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。大量的实验表明，均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。 5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0，其中活化能反应了反应速率对温 度变化的敏感程度。 6、半衰期：是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。 7、反应器的开发大致有下述三个任务：①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件；③根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 8.在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为简单混合。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为返混。 9.根据返混情况不同反应器被分为以下类型：间歇反应器、理想置换反应器（又称平推流反应器或活塞流反应器）、全混流反应器（又称为连续操作的充分搅拌槽式反应器）。 10.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式，其中物料衡算所针对的具体体系称为体积元。
化学反应工程
一、填空题 1.对可逆放热反应，为使整个反应始终在最大反应速率下操作，工业上通常采用的方法是 绝热操作 。 2.平推流反应器的返混为 最小 ，全混流反应器的返混为 最大 。 3.表征反应前后分子数变化程度的方法有 膨胀率 和 膨胀因子法 。 4.对于循环操作的平推流反应器，当循环比R →0时为 平推流 反应器，而当R →∞时， 则相当于 全混流 反应器。 5.全混流反应器其f （t ）曲线的方差σ2 = 1 ，平推流反应器的方差σ2 = 0 。 6.停留时间分布测定中，示踪物的输入方法主要有 脉冲输入法 和 阶跃输入法 。 7.混合按混合对象的年龄可以把混合分为 同龄混合 和 返混 。 8.膨胀因子 δA 与膨胀率 εA 的关系为 。 9.为了获得最大的平均选择率，对于平行反应，当主反应级数大于副反应级数时，则优先 选择 平推流 反应器，当主反应级数小于副反应级数时，优先选择 全混流 反应器。 10.要提高串联反应中间产物P 收率，优先选择 平推流 反应器。 11.当返混对反应结果不利时，限制返混的主要措施是 分割 。 12.对于反应 A+B→R ， r 1=k 10e -125000/RT C A 2C B A+B→S ， r 2=k 20e -175000/RT C A C B 若R 为目的产物，应选择 平推流 反应器最好（填平推流流或全混流），应选择在 低 温度（填高或低）下操作反应器较有利。 1.工业反应过程的主要技术指标有： 反应速率 、 选择性 、和 能量消耗 。 3.在实际反应器中存在 死区 、 短路 和 循环流 等非理想流动现象。 4.理想流动是指 平推流 和 全混流 。 5.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为 微观流体 。 8.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来 表达参数间的关系，简称 数学模型 。 9. 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为全混流 串联 平推流 。 10.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数=e P 。 11.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就 越小 。 2.对反应级数高，要求转化率也高的简单反应，主要采用 平推流 反应器。 4.全混流的特征为 反应器物料浓度、温度处处相等，返混最大 。 8.最优温度是 。 11.主反应级数小于副反应级数的平行反应，优先选择 全混流 反应器。 二、选择题 1. 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 A S P ，若保持相同的 转化率x A ，调节反应温度使 k 2/k 1 降低，则 P 的收率将___A____。 A. 增大 B ．减小 C ．不变 D ．先增后减 2. 非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而___C____。 A. 减少 B. 出现极值点 C. 增大 D. 不变 3. 对于N-CSTR 模型的正确说法有__B_____。 A. N 越大，返混越大 B. N 越大，返混越小 C. N 的大小与返混无关 D. 以上说法都不对 4. 四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值σ2为_______。 A ．1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 5. 对于__A_的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。 A. 间歇式反应器 B. 全混流反应器 C. 搅拌釜式反应器 D. 平推流管式反应器 6. 气相反应4A + B → 3R + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子A δ=__C_____。 A. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3 7．两个等体积的全混流反应器进行串联操作，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-r A1 与第二釜的反应速率-r A2之间的关系为_D______。两釜反应温度相同。 A ．-r A1 > -r A2 B ．-r A1 = -r A2 C ．-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大