15化学反应工程教学大纲
发布时间:2018年09月28日 10:29 来源: 阅读数:

 

 Chemical Reaction Engineering

一、课程基本信息

学时:48    学分:3

考核方式:平时成绩(30%)+期末考试(70%)

中文简介:

化学反应工程是研究化学反应器以及相关化学反应单元设备的学科,是现代化学工程学科重要学术基础。化学反应工程是结合反应设备,应用物理学、化学、工程学和经济学的基本原理与定律,采用现代科学计算方法与手段,综合研究、分析反应器中传递现象和化学反应耦合过程的基本规律,使化学反应能较优地实现工业化,或精细化的一门技术基础学科。化学反应工程主要是从工程或现场应用角度研究大规模反应设备结构中,反应动力学与反应器内部(含催化剂)动量、质量、能量传递现象之间的相互作用关系,分析反应装置的特性,获得反应器体积设计,结构优化,和动态操作控制的原理和方法。它极大推动了化学工程,和邻近学科,如原子能技术,煤炭加工,能源动力、石油化工,冶金工程,制药工艺,生物技术,以及新兴学科,如新材料,新能源,信息技术,环境科学,生命科学等的发展。本课程是化工专业的必修课。

二、教学目的与要求

1 培养学生将物理化学、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

2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

3 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

三、教学方法与手段

以老师课堂讲解为主,辅以学生分组讨论和查找资料写论文。

四、教学内容及目标

 

 

教学内容

教学目标

学时

分配

第三章 非均相反应与传递

12

3.1气固催化反应过程控制步骤和速率方程

理解

2

3.2 气体与催化剂外表面的传质与传热

掌握

1

1 传质与传热速率

了解

2 气体在催化剂颗粒内的扩散

掌握

2

3.4  扩散过程与化学反应

掌握

2

1  有效因子

2  扩散对气催化过程的影响

3.5  气固催化反应过程的数据处理

了解

1

3.6 流固非催化反应

2

1 流固非催化反应模型

了解

2 缩芯模型

掌握

3.7 流体-流体反应

掌握

2

1 气液宏观反应动力学

重点: 气固催化反应内外扩散, 有效因子,流固相非催化模型,气液反应过程

难点: 内扩散有效因子外扩散有效因子,缩芯模型, 气液反应过程

衡量学习是否达到目标的标准:能够计算有效因子,判断气固催化反应内外扩散,根据缩芯模型进行流固非催化反应计算,根据双膜模型计算流体-流体反应, 能够完成习题

第四章  非等温反应器设计

5

4.1反应器能量平衡

理解

2

1 

2 反应热的计算

4.2  稳态连续流动反应器能量衡算

理解

2

1 全混流反应器

2 绝热管式反应器

理解

4.3.平衡转化率

了解

1

重点:非等温反应器的能量衡算方程, 全混反应器和绝热反应器的相关计算

难点:全混反应器和绝热反应器的相关计算

衡量学习是否达到目标的标准: 能够在非等温条件下,计算全混反应器和绝热反应器

第五章 气固催化反应器

8

5.1 固定床反应器设计基础

3

1 固定床的传递现象

理解

2 固定床反应器的数学模型

掌握

5.2 绝热固定床反应器

掌握

2

1 气固催化反应的最佳操作温度

2 单段绝热固定床反应器

5.3 换热固定床反应器

了解

1

5.4 流化床反应器

2

1 流化床反应器的设计基础

理解

2 流化床中的传质,热传递

理解

教学内容

教学目标

学时

分配

3 流化床反应器数学模型

理解

重点:固定床反应器, 绝热固定床反应器, 流化床反应器

难点:固定反应器的传质,传热, 绝热固定床反应器, 流化床反应器

衡量学习是否达到目标的标准:能够计算固定床反应器中的压降,掌握流化床反应器模型,掌握绝热固定床反应器的操作特点

第六章 反应器的稳定性

4

6.1 全混流反应器的热稳定性

理解

2

1 全混流反应器的多重定态

2 定态点的稳定性分析

3 操作参数对多重定态的影响

6.2 颗粒催化剂的稳定性

了解

1

6.3 固定床反应器的稳定性

了解

1

重点:全混反应器的多重定态和稳定性

难点:全混反应器的多重定态和稳定性

衡量学习是否达到目标的标准:能够对全混反应器的稳定性进行分析

第七章 其他反应器

2

7.1 聚合反应工程

了解

0.5

1 自由基聚合

2 聚合反应器

7.2 生物反应器

了解

0.5

7.3 气液固三相催化反应器

掌握

1

重点与难点: 气液固三相催化反应器

衡量学习是否达到目标的标准:掌握浆态反应器和滴流床反应器的特点

五、推荐教材和教学参考资源

推荐教材:

 梁斌.化学反应过程(第二版),北京:科学出版社,2010

教学参考资源

1.陈甘棠.化学反应过程(第三版),北京:化学工业出版社,2011

2.郭锴.化学反应过程(第三版),北京:化学工业出版社,2017

3.朱炳辰.化学反应过程(第五版),北京:化学工业出版社,2013

 

 

大纲修订人:穆筱梅            修订日期:2017.12.20

大纲审定人:                   审定日期:

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