spContent=本课程是我校化学工程与工艺和应用化学2个国家一流专业建设点的必修课。课程秉承我校“工程精英,社会中坚”人才培养定位,呼应本专业“能够应对资源与环境挑战的化工及相关领域的高级工程人才”的培养要求,确定了知识、能力和素质三位一体的课程目标:
(1) 知识目标:掌握化学反应工程基础理论知识,包括基本原理、反应器模型建立和求解方法。
(2) 能力目标:具备分析解决工程问题的能力,运用辩证唯物主义观点,综合考虑技术、经济和环保等因素,分析并确定反应过程的制约因素,采用创新思维方法和工程观念,提出反应器设计、开发、放大和优化的途径和措施。
(3) 素质目标:将知识传授、能力培养和价值引领相融合,培养具有爱国情怀、职业情操、创新意识和工程思维的优秀人才。
本课程是我校化学工程与工艺和应用化学2个国家一流专业建设点的必修课。课程秉承我校“工程精英,社会中坚”人才培养定位,呼应本专业“能够应对资源与环境挑战的化工及相关领域的高级工程人才”的培养要求,确定了知识、能力和素质三位一体的课程目标:
(1) 知识目标:掌握化学反应工程基础理论知识,包括基本原理、反应器模型建立和求解方法。
(2) 能力目标:具备分析解决工程问题的能力,运用辩证唯物主义观点,综合考虑技术、经济和环保等因素,分析并确定反应过程的制约因素,采用创新思维方法和工程观念,提出反应器设计、开发、放大和优化的途径和措施。
(3) 素质目标:将知识传授、能力培养和价值引领相融合,培养具有爱国情怀、职业情操、创新意识和工程思维的优秀人才。
—— 课程团队
课程概述
“化学反应工程”是高等学校化工类及相关专业的核心课程,是一门理论性和综合性都很强的课程,在整个教学体系中承担着从基础课到专业课过渡的桥梁作用。化学反应工程课程运用化学热力学和化学动力学等相关知识,通过研究反应器中流体流动、混合、传热和传质过程对反应的影响,对实际反应过程进行解析,进行反应器的分析与设计,实现反应过程和工艺的优化。
授课目标
通过对 “化学反应工程 ”课程学习,学生能够掌握反应器中化学反应和三传之间的关系,能够通过物料衡算、热量衡算和宏观动力学方程相结合的方法建立合理的反应器设计、计算模型,用数学的方法进行解析,对反应器选型、工艺设计和操作条件进行优化,培养学生应用工程方法分析和解决复杂化工问题的能力。
课程大纲
绪论
1.1 化学反应工程学的范畴和任务
1.2 化学反应工程的基本研究方法
1.3化学反应工程的学科系统和编排
均相反应动力学基础
2.1 反应动力学的基本概念和术语
2.2 单一反应速率式的解析
2.3 复合反应
均相反应工程
3.1 分批式操作的完全混合反应器
3.2 半分批式操作的釜式反应器
3.3 连续操作的完全混合流反应器
3.4 多釜串联组合的全混流反应器
3.5 平推流反应器
3.6 反应器形式与操作方法的评选
非理想流动
4.1 停留时间分布
4.2 几种特殊流动模式的停留时间分布
4.3 非理想流动的流动模型
4.4 轴向扩散模型
4.5 流体的混合态及其对化学反应的影响
非均相催化反应动力学
5.1 催化剂的性质
5.2 非均相反应过程
5.3 气-固催化反应的本征动力学方程的建立与解析
5.4 催化剂颗粒中的扩散
5.5 内扩散效率因子
5.6 扩散对反应的影响
固定床反应器
6.1 固定床反应器特点
6.2 反应器内传质传热
6.3 拟均相一维和二维模型
流化床反应器
7.1 流化床反应器流态化过程及特点
7.2 气固流化床中的传质和传热
化学反应工程实验
8.1 多釜串联反应器停留时间分布测定
8.2 管式反应器非理想流动特性测定
8.3 流化床操作特性测定
8.4 二氧化碳加氢甲烷化实验
反应器设计案例库1
9.1 绝热式固定床反应器设计案例
9.2 列管式固定床反应器设计案例
9.3 分段式固定床反应器设计案例
9.4 色谱反应器的设计案例
9.5 轴向扩散模型设计案例
9.6 全混流模型应用于嘉峪关污染物分析案例
9.7 绝热管式反应器模型应用于锂云母氟化学法提锂案例
9.8 绝热式固定床反应器应用于草酸二甲酯加氢制乙醇酸甲酯案例
9.9 黑索金大规模生产反应器设计
9.10 草酸二甲酯加氢制乙二醇列管式固定床反应器设计
9.11 二氧化碳与甲醇制备碳酸二甲酯列管式固定床反应器设计
9.12 甲醇水蒸气催化重整制氢列管式反应器设计
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预备知识
参考资料
1.陈甘棠.化学反应工程(第四版),北京:化学工业出版社,2021
2.李绍芬.反应工程(第三版),北京:化学工业出版社,2013
3.朱炳辰.化学反应工程(第五版),北京:化学工业出版社,2012
常见问题