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课程基本信息

课程编码:06B30180

课程类别:未设置

先修课程:物理化学、化工原理、化工热力学

适用专业:化学工程与工艺

开课院部:化工与制药学院

课程负责人:刘生鹏
课程资源:

课程展示


课程简介

  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,运用化学热力学和化学动力学的知识,结合反应器中流体的传递过程,进行反应过程的解析、反应技术的开发、反应器的分析与设计,以达到对反应器进行开发、设计、放大以及优化操作的目的。课程内容反映了现代化工行业的发展方向,适应现代化工企业对化工人才的知识、能力和素质结合的要求。本课程培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,以及从基础理论、工程观点、经济观点出发综合处理工程问题的能力。

  目前,《化学反应工程》为我校化工与制药学院本科生的专业方向课程,在本科第六学期开设,属于化工与制药类创新人才培养方案中的核心课程,理论教学学时为48学时,3学分。

  Chemical reaction engineering course is that engineering activity concerned with the exploitation of chemical reactions on a commercial scale. Combined with transfer process of the fluid in the reactor, Chemical thermodynamics and chemical kinetics is not only used in the analysis of reaction process, but also the development of reaction technology. They also have important value to design of the reactor. Its goal is the successful design and operation of chemical reactors, and probably more than any other activity it sets chemical engineering apart as a distinct branch of the engineering profession. Chemical reaction engineering course is designed to meet the development needs of the modern chemical industry. Letting the graduates adapt to the job requirements and further study in the future are also its intensions. The course effort focuses on ideas and thoughts on the development of chemical technology and enhancing their ability to think independently, to analyze problems and solve problems. It provides an excellent basis for students’ employment and further development.

  Currently, "Chemical Reaction Engineering " is professional orientation courses for undergraduates in Chemicals & Pharmaceuticals academy of our school. And it is offered in the 6th semester of the undergraduate period. It is the core curriculum of Chemicals & Pharmaceuticals innovative training program. Theoretically, teaching hours of chemical technology should be 48 class hours and 3 credit.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

 

 

2

问题分析

能够应用化学反应工程的工程原理对化工生产中的反应器进行认知、分析,并通过文献调研、讨论与总结,解决复杂化学工程问题。

H

3

设计/开发解决方案

能够将反应动力学知识、反应工程原理应用于反应器的设计、操作与优化。

H

4

研究

能够将反应工程基本理论应用于反应器的设计、操作与优化,并体现一定的创新性。

M

5

使用现代工具

 

 

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

 

 

10

沟通

 

 

11

项目管理

 

 

12

终身学习

 

 

 

注:“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

课程教学内容

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

绪    论

1. 化学反应工程的发展、研究内容与方法

2. 化学反应器的工程分类

3. 化学反应工程在工业反应过程开发中的作用

4. 反应过程的转化率、选择性和收率

1.化学反应工程的发展、研究内容与方法

2.化学反应器的工程分类、放大及应用

3

理论讲授

均相反应动力学

1. 基本概念和定义

2. 等温恒容过程

3. 等温变容过程

4  温度对反应速度的影响

1. 化学反应速率的不同表示方式及其相互关系

2.实验确定反应速率方程的方法

3. 可逆反应、平行反应及连串反应的动力学特征。

7

理论讲授

间歇反应器及理想流动反应器

1. 概述

2. 间歇反应器

3. 理想流动下的釜式反应器

4. 理想流动下的管式反应器

5. 间歇反应器及理想流动反应器反应性能指标比较

1. 等温、变温间歇反应器反应时间的计算方法

2. 全混流模型和活塞流(平推流)模型的意义,及其在流动反应器设计计算中的应用。流动反应器反应体积、空时和空速的概念及其应用

3. 定态下全混流反应器反应体积的计算方法,以及定态下串联或并联操作的全混流反应器的计算等温活塞流反应器热量衡算式的建立及应用。

4. 等温活塞流反应器热量衡算式的建立及应用

13

理论讲授

非理想流动及其反应器设计

1. 概述

2. 停留时间分布及其性质

3. 停留时间分布的测定

4. 理想流动模型

5. 非理想流动现象

6. 非理想流动模型

7. 非理想反应器的计算

8.流体混合对反应的影响

1. 流动系统停留时间分布的意义及数学表达式

2. 停留时间分布的实验测定方法

3. 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

4. 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

8

 

理论讲授

气固催化反应器

1. 概述

2. 气固非均相催化反应本征动力学

3. 气-固非均相催化体系的宏观动力学4. 气—固非均相催化反应器的设计

1. 多相催化反应过程的步骤和判断速率控制步骤

2. 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

3. 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

4.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

8

 

理论讲授

气液反应器

1. 气-液反应平衡

2. 气-液相反应的宏观动力学

3. 气液反应动力学特征

4. 气—液反应器的设计计算

1. 双膜理论和气-液相反应的基本方程

2. 极慢、快速、慢速、中速、瞬间气-液相反应宏观动力学方程的建立、导出及几个重要系数

3. 根据气、液相在器内的流型常用三类设计模型

4. 几种常见的气-液反应设备的性能

7

 

理论讲授

新型反应器

1. 概述

2. 撞击流反应器

3. 旋转填充床反应器

了解新型规整结构反应器、微反应器、多功能反应器、超临界反应器、旋转填充床反应器的结构、工作原理、简单工艺计算

2

 

理论讲授

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

70

百分制。

2

平时成绩

平时表现

出勤情况

5

大于1/3无故缺席,无期末考试资格

3

课后作业

4~6次

5

A,B,C分等级,严重抄袭或不做作业为D等,不及格。

4

小测验

1-2次

10

 

5

网站学习

3-5次

10

 

注:此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。

学生学习建议

  • 学习方法建议
  1. 做好课前预习、课后复习工作,认真完成课后思考题和课后作业。
  2. 关注化工领域的重大事件和最新研究进展,了解化学反应工程研究前沿。
  3. 通过国家精品资源共享课平台授课录像、模拟测试、在线学习与答疑,掌握课程的知识点。
  • 学生课外阅读参考资料

1. Octave. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 3nd ed., John Wiley & Sons, 1998。

2. 陈甘棠,化学反应工程(第三版),化学工业出版社,2007。

3. 朱炳辰. 化学反应工程. 第三版. 北京:化学工业出版社,1989

4. 李绍芬. 反应工程. 第二版. 北京:化学工业出版社,2000

5. 吴元欣,朱圣东,陈启明. 新型反应器与反应器工程中的新技术. 北京:化学工业出版社,2007

课程改革与建设

        根据目前的人才培养方案,将课时从原来的56学时调整到了现在的48学时,课程内容进行了精炼,给学生利用化学反应工程国家资源共享课的网络平台进行课外学习与交流提供了丰富的时间。同时建议在以后的课程建设中,能将课时进行进一步的调整,加入最新反应器应用的研究进展,达到理论与实际的有机结合。

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