《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。