《化学反应工程》教学大纲
课程名称化学反应工程
课程编号
课程英文名称Chemical Reaction Engineering
课程类型专业基础课
总学时 64学时（理论50学时，实验14学时）
学分 4
适用专业化学工程与工艺
先修要求高等数学、物理化学、化工原理、
开课安排第六学期开课，周五学时
一、课程基本目的
《化学反应工程》是化学工程类专业继物理化学、化工原理、化工数学等课程后开设的一门主修专业课。目的是使学生掌握化学反应工程的基本概念、原理和方法，包括反应动力学及传递过程基本原理、理想流动模型及理想反应器、停留时间分布以及混合程度对反应的影响、反应器的设计与分析方法等。
二、学习收获：
通过本课程的教学，使学生掌握建立化学反应动力学模型及反应器流体传递过程模型的方法，并根据化学反应特性及反应器特性，掌握反应器的设计、选型、放大与最优化，为将来深入研究与开发化工反应过程打好基础。
四、内容提要：
《化学反应工程》是研究化学反应工程问题的学科，它以化学反应及化学反应器工程问题为研究对象，将反应特性及反应器的特性结合起来研究化学反应在工业上进行有效实施的一门专业主干课程。该课程的主要内容包括均相与非均相反应动力学基础、理想反应器模型、非理想流动的停留时间分布及混合程度对化学反应的影响、均相非理想流动的流动模型以及气固相催化反应器非均相反应器等内容。
绪论（2学时）
1. 化学反应工程的任务和范畴。
2. 化学反应工程的研究方法。
3. 化学反应工程与其他学科的关系。
4. 如何学好反应工程。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 化学反应工程的任务和范畴。2. 化学反应工程的研究方法——数学模拟法。
要求一般理解与掌握的内容有：化学反应工程与其他学科的关系。
难点：数学模拟法。
第1章均相反应动力学（8学时）
明确反应速度的定义及表示方法，掌握转化率、收率、选择性的概念，研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。掌握恒容反应过程及变容过程的动力学分析，为工业反应器的选型、设计计算和反应的操作分析等提供理论依据和有关的动力学基础数据。
第2章均相反应器（8学时）
1）熟悉均相反应器的基本类型和特点，间歇反应器、活塞流和全混流的流体流动特性以及活塞流和全混流反应器的流动模型，明确连续流动理想反应器的空时、空速等概念。
2）牢固掌握等温、变温间歇反应器反应体积的计算方法，掌握等温、变温平推流的设计方程、操作方程及反应体积的计算。
3）牢固掌握全混流反应器的基础设计方程与反应体积的计算。
4）明确平推流反应器的串联与并联，全混釜式反应器的串联与并联，全混反应釜串联的代数计算方法，了解全混釜串联的最优化。
5）明确各种反应器生产能力的比较，在各种反应器中进行复合反应的收率与选择性的计算，反应器型式与操作方式的评选。
6）了解反应器的热稳定性：全混反应釜的热稳定性分析。
第3章非理想流动（8学时）
1）非理想流动的概念与成因，停留时间分布的表示方法。
2）掌握停留时间分布函数的特征值包括平均停留时间与方差的计算方法。
3）了解停留时间分布的实验测定方法：脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4）熟悉几种特殊流动模式的停留时间分布。
5）掌握多釜全混流串联模型的模拟非理想流动的模型化方法。
6）了解轴向分散模型。
第4章气固相催化反应本征动力学（4学时）
1)掌握理想化学吸附与脱附的速率和平衡；
2)掌握双曲型本征动力学方程的推导及机理判断；
3)了解建立动力学模型的实验方法及装置。
第5章气--固相催化相反应宏观动力学（6学时）
1）了解固体催化剂、比表面、孔体积与孔径分布等物理性质、表面物理吸附与化学吸附和吸附等温方程。
2）熟悉气固相催化反应过程的步骤与控制步骤，宏观反应速率的定义、西勒模数的物理意义、有效因子定义及物理意义；
3）明确催化剂颗粒中的扩散现象及催化剂有效扩散系数与内扩散等温有效因子的估算，了解催化剂的非等温有效因子。
第6章气固相催化反应固定床催化反应器（6学时）
1）熟悉固定床反应器的应用、分类与优缺点。
2）熟悉固定床反应器的压力降、传质与传热过程的计算。
3）熟悉非等温固定床反应器的计算与拟均相一维模型。
4）掌握等温固定床反应器、单段绝热床反应器的计算，了解多段绝热床的优化设计。
5）了解拟均相二维模型的建立与求解方法。
第7章液相反应过程与反应器（4学时）
1)掌握气液反应过程及步骤；
2)熟悉气液反应过程宏观反应速率方程；
3)掌握反应过程化学增强因子的计算及速率式；膜内转化系数和化学增强因子的物理意义；
4)了解填料塔的设计计算；鼓泡塔的设计计算；各类气液反应器特点及适用范围。
第8章环境反应工程与生化反应工程介绍（4学时）
1)生化化学工程
2)环境化学工程
实验一：活性氧化铝催化剂的制备 4学时
实验二：气液固三相流化床性能测定实验 2学时
实验三：CO中低温变换实验 4学时
实验四：停留时间测定实验（管式、釜式） 4学时
四、教学方式：
采用多媒体进行课堂教学、板书教学结合。
五、教材或参考书：
1. 陈甘棠主编，化学反应工程，北京：化学工业出版社，2006
2、黄恩才主编，《化学反应工程》，北京，化学工业出版社，1996
3、朱炳辰主编，《化学反应工程》，北京，化学工业出版社，1993
4、李绍芬编，《化学与催化反应工程》北京，化学工业出版社，1986
5. Octave Levenspiel，Chemical Reaction Engineering (Third Edition)，化学工业出版社，2002
