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化学反应工程
第11次开课
开课时间: 2025年02月28日 ~ 2025年06月29日
学时安排: 4
进行至第10周,共18周 已有 53 人参加
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spContent=化学反应工程是“反应工艺开发之斧,反应设备设计之模,反应过程放大之桥”。本课程由河南省优秀基层教学组织牵头,带领你分析反应过程特征,选择反应器型式,优化反应器设计路线,增强分析和解决工程问题的能力,助力化学工程师专业素养提升。
化学反应工程是“反应工艺开发之斧,反应设备设计之模,反应过程放大之桥”。本课程由河南省优秀基层教学组织牵头,带领你分析反应过程特征,选择反应器型式,优化反应器设计路线,增强分析和解决工程问题的能力,助力化学工程师专业素养提升。
—— 课程团队
课程概述

   《化学反应工程》是化学工程与工艺专业的专业核心课。以工业规模的化学反应过程为研究对象,研究过程速率及其变化规律,宏观动力学因素对化学反应过程的影响,以实现工业反应过程开发、设计、放大和操作的优化。通过课程学习,学生应牢固地掌握化学反应工程中最基本的原理和计算方法,运用科学思维方法,增强提出问题、分析问题和解决问题的能力。课程教学突出阐述反应工程理论思维方法,重点讨论影响反应结果的工程因素(如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等),并以开发实例进行分析,培养学生应用反应工程方法论解决实际问题的能力。

 

授课目标

 

课程目标1能够描述化学反应工程的发展现状和趋势,阐释化学反应工程学科的重要性;能够运用物理化学、化工原理知识正确表达反应器中的传质传热过程,分析和比较传质传热过程对选择率的影响。

课程目标2能够针对不同反应器的特点,识别影响反应选择率的因素,判断返混对选择率的影响,进行反应器选型。

课程目标3能够运用数学模型、物理化学基本原理正确表达动力学速率,建立反应和传递过程的数学模型,并正确求解。

课程目标4能够针对特定化工产品,选择合适的反应器,并对反应器进行初步设计计算、校核,具备对反应器的安全性、经济性进行合理评价的意识。

 

 

课程大纲

1. 化学反应工程概述

1.1 化学反应工程发展史

1.2 化学反应工程的研究内容

1.3 化学反应工程的研究方法

1.4 化学反应过程开发与放大效应

第一单元测试

2. 应用化学反应动力学及反应器设计基础

2.1 化学反应和工业反应器的分类

2.2 化学计量学

2.3 加压下气相反应的摩尔反应焓

2.4 实际气体的化学反应平衡常数

2.5 化学反应速率

2.6 化学反应动力学方程

2.7 温度对反应速率的影响及最佳反应温度

2.8 反应器设计基础及基本设计方程

第二单元测验

第二单元作业

3.理想管式反应器

3.1 管式反应器的特点及分类;

3.2 管式反应器的结构

3.3 活塞流的假设

3.4 等温管式反应器的设计

3.5 年产10万吨醋酸乙烯酯合成管式反应器设计

单元测试

1管式反应器的优点及不足?

4.理想釜式反应器设计

4.1 间歇釜式反应器设计

4.2 间歇釜式反应器的放大

4.3 连续流动釜式反应器设计

4.4 多釜串联反应器设计

4.5 反应器的热稳定性和参数灵敏性

4.6 全混流反应器的热稳定性1

4.7 全混流反应器的热稳定性2

4.8 多重反应的选择性

单元测试

作业1

作业2

5.非理想反应器设计

5.1 连续反应器中物料混合状态分析

5.2 停留时间分布

5.3 停留时间的实验测定

5.4 停留时间分布的数字特征

5.5 理想反应器的停留时间分布

5.6 非理想流动数学模型

5.7 轴向混合模型

5.8 多釜串联模型

第5单元测试

作业1

作业2

6. 气固相催化反应动力学

6.1 催化及固体催化剂

6.2 化学吸附与气-固催化反应本征动力学模型

6.3 气-固相催化反应的宏观过程分析

6.4 气-固相催化反应控制阶段的判别

6.5 固体催化剂颗粒内气体的扩散

6.6 催化剂的内扩散有效因子(1)

6.7 催化剂的内扩散有效因子(2)

6.8 气-固相间热、质传递过程对总体速率的影响

第6单元测试

作业1

7.固定床气固相催化反应工程

7.1 固定床气固相催化反应器的基本类型和数学模型

7.2 固定床流体力学

7.3 固定床热量与质量传递过程

7.4 绝热式固定床催化反应器

7.5 固定床气固相催化反应器工程实例分析

第七单元测试

8.流-固相非催化反应

8.1 流-固相非催化反应的分类及特点

8.2 流-固相非催化反应模型

8.3 流-固相非催化反应器

9.流化床反应工程

9.1 流态化现象

9.2 流化床反应器的基本特征

9.3 流化床的特征速度

9.4 气固密相流化床

9.5 循环流化床

10.气-液-固三相反应工程

10.1 气-液-固三相反应器的类型及基本特征

10.2 三相滴流床反应器

10.3 气-液-固三相反应的宏观反应动力学

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预备知识

物理化学,化工热力学相关内容。

参考资料

1. 朱炳辰. 《化学反应工程》(第5版). 北京:化学工业出版社,2015年. 

2. 张濂, 许志美, 袁向前. 《化学反应工程原理》(第2版). 上海:华东理工大学出版社,2007.

3. 张濂, 许志美, 袁向前. 《化学反应工程原理例题与习题》(第2版). 上海:华东理工大学出版社,2007.

4. 李绍芬. 《反应工程》(第3版). 北京:化学工业出版社, 2013.

5. 陈甘棠. 《化学反应工程》(第3版). 北京:化学工业出版社,2011.

6. H.斯科特福格勒. 《化学反应工程原理》(第4版). 北京:化学工业出版社,2011.

 

平顶山学院
2 位授课老师
王莉

王莉

副教授

田刚

田刚

副教授

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