《化学反应工程》是化工类专业的一门专业主干课、核心课程,涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制等,知识领域广泛、内容新颖,对于培养反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。该课程是以工业反应过程为主要研究对象,研究反应过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响,以达到根据工程要求获得反应器的开发、设计和放大及优化操作之目的。
通过本课程的学习,你可掌握“化学反应工程学”的基本理论、概念和研究方法,树立工程观点,能够理论联系实际,初步具备对工业反应进行动力学研究;对反应过程进行工程分析;制定合理的技术方案和操作条件;进行反应器或反应系统的设计等诸方面的能力,为今后解决化工生产过程中和科学研究中遇到的各种化学工程问题打下良好的基础。
《化学反应工程》课程为3个学分,16个学习周,采用线上线下混合式教学模式。教学内容分为24个教学单元(24讲),包括16个线上线下混合教学单元、5个线上教学单元和3个线下教学单元,总学时共64学时(线上28学时+线下36学时)。
通过《化学反应工程》的学习,学生可掌握化学反应器设计与分析的最基本原理和处理方法,了解化学反应工程的发展趋势和方向,初步具备对工业反应器进行设计与分析的能力。具体课程目标如下:
知识目标:
1:掌握化学反应工程学的基本理论、反应器的设计与工程放大原理,能够根据典型工业反应器的特点对能源化工复杂工程问题中的化学反应及流体热量传递、质量传递、动量传递的现象进行表述,并可对反应动力学及反应器数学模型进行推演和分析;
能力目标:
2:能够基于化学反应器基本原理,综合分析和分解反应器类型、操作方式、原料配比、操作条件等各种因素和参数,识别能源化工复杂工程问题中有关反应器运行和模拟计算的关键环节和参数;
3:能够理解化学反应器的选型对于解决能源化工复杂工程问题的重要性,可基于均相和多相反应器的特点,针对不同化学反应特性合理分析并确定反应器选型与设计计算的基本方法;
4:能够综合运用化学反应工程知识,通过文献调研、模型计算等手段综合分析能源化工复杂工程问题中影响化学反应器设计的因素,以设计出满足需求的工业反应器;
素质目标:
5:掌握一定量的化学反应工程英文词汇,可阅读、翻译相关化学反应器英文资料,能够进行基本的技术沟通和交流;
6:基于化学反应工程知识,能够查阅能源化工中化学反应器相关前沿技术资料,能够根据个人或职业发展的需求,选择和调整学习内容,自主学习,适应发展。
总评成绩(满分100分):线上学习成绩占35%,线下学习成绩占65%;
其中 线上学习成绩=单元预习测试+课题讨论+单元互评+在线期中测验+在线期末测验;
线下学习成绩=课程出勤+项目学习报告+期末考试;
总评成绩60分及以上为合格。
注:
1. 线上作业的评阅采用学生互评的方式进行,参与互评的同学将给予一定的分数奖励。
2. 本课程没有认证证书。
0. 课程概况
课程介绍
教学大纲
课程知识架构
教材选用及参考书
授课规划(章节对应)
本课程学习方法介绍
有关高等数学计算过程中所涉及到的数学公式
1. 第1讲 化学反应工程的前世今生
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第1讲 课程讨论
本讲辅助阅读:化学反应工程的前世 今生与未来-金涌
本讲辅助阅读:反应器结构以及工作原理图解
本讲辅助阅读:3000吨的大反应器
本讲辅助阅读:全球最大、国内首套浆态床渣油加氢装置在茂名石化建成投用
2. 第2讲 化学反应工程的相关概念
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第2讲 课程讨论
第2讲 课程作业
学习材料: 第2讲 预习小测验
3. 第3讲 化学反应速率的影响因素
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第3讲 课程讨论
第3讲 课程作业
学习材料: 第3讲 预习小测验
4. 自学一 如何建立反应速率方程
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自学一 课程讨论
学习材料: 自学一 预习小测验
5. 第4讲 多相催化反应过程的本征动力学
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第4讲 课程讨论
知识拓展
学习材料: 第4讲 预习小测验
6. 第5讲 多相催化反应过程的宏观动力学——外扩散的影响
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第5讲 课程讨论
知识拓展
学习材料: 第5讲 预习小测验
7. 第6讲 多相催化反应过程的宏观动力学——内扩散的影响
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第6讲 课程讨论
利用计算器计算双曲函数的方法
学习材料: 第6讲 预习小测验
8. 第7讲(自学二) 多相催化反应过程的宏观动力学——内外扩散的综合影响
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第7讲 课程讨论
学习材料: 第7讲 预习小测验
9. 第8讲 釜式反应器的物料衡算
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第8讲 课程讨论
学习材料: 第8讲 预习小测验
第8讲 课程作业
10. 第9讲 釜式反应器的等温操作
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第9讲 课程讨论
第9讲 课程作业
第9讲 预习小测验
11. 第10讲 釜式反应器的变温操作
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第10讲 课程讨论
阅读材料:T2反应器冷却失效爆炸事故给我们的启示
12. 第11讲 釜式反应器的串并联操作
第11讲 课程讨论
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学习材料:PPT材料
第11讲 预习小测验
13. 案例学习:釜式反应器设计
学习材料
14. 第14讲 管式反应器的物料衡算
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学习材料:PPT材料
第14讲 课程讨论
第14讲 预习小测验
15. 第15讲(自学三) 管式反应器与釜式反应器的对比
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第15讲 课程讨论
扩展阅读:自催化反应
第15讲 预习小测验
16. 第16讲 管式反应器的变温操作
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第16讲 课程讨论
第16讲 预习小测验
17. 案例学习:管式反应器设计
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18. 第17讲 流体在反应器中的流动状况的描述
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第17讲 课程讨论
第17讲 预习小测验
19. 第18讲 理想反应器中的流体流动的描述
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学习材料:PPT材料
第18讲 课程讨论
扩展阅读:狄拉克δ函数
第18讲 预习小测验
20. 自学四 流体在反应器中的非理想流动及混合现象
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自学四 课程讨论
21. 第19讲 流体在反应器中非理想流动的数学模型
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学习材料:PPT材料
第19讲 课程讨论
第19讲 预习小测验
为了更好地进行学习,你应先修如下课程:
1. 高等数学
2. 线性代数
3. 概率论与数理统计
4. 无机化学
5. 有机化学
6. 物理化学
7. 化工原理
8. 化工热力学
授课教材:
1. 反应工程(第三版),李绍芬主编,化学工业出版社,2013年
2.《Reaction Engineering 反应工程》(英文版教材),李绍芬 著,李琳、辛峰等翻译并更新,化学工业出版社,2017年
参考资料:
1. 化学反应工程(第五版),朱炳辰主编,化学工业出版社,2012年.
2. 化学反应工程(国际工程教育认证系列教材),许志美主编,化学工业出版社,2019年.
3. Elements of Chemical Reaction Engineering(Fourth Edition), H. Scott Fogler, Prentice Hall PTR, 1999.
4. Chemical Reaction Engineering(Third Edition). O. Levenspiel. John Wiley & Sons., 1999.
5. Chemical Reactor Design and Control, William L. Luyben, Wiley-AIChE, 2007.