课程介绍

“化学反应工程”这一学科是随着现代化学工业的兴盛和崛起而诞生,应化学工业生产的大型化、自动化、环保化等一系列新特点的要求而确立。自它诞生的第一天起,就成为化学工程学科最核心的组成部分(即所谓“三传一反”之“反”)。该学科正式建立于1957年,随后不久,世界发达国家纷纷将这一学科内容引入化工高等教育。我国早在六十年代就在化学反应工程的科学研究方面展开了大量的工作,并作出了突出成绩。七十年代将“化学反应工程”引进化工高等教育,至七十年代后期,正式确立为化学工程专业的主干课程。 化学反应工程学是一门研究化学反应的工程问题的学科。本课程基本任务是在有机化学、无机化学和物理化学等课程学习的基础上,为实现化学反应的工业化应用,研究反应速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响,以及工业反应器的开发、设计和放大以及操作优化。以利用课程基本原理解决工业反应过程中的开发放大、最优化及改进现有反应技术和设备等基本课题为目的。 教学主要内容 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。理解用实验确定反应速率方程的方法,理解温度和浓度对反应速率的影响。理解可逆反应、平行反应及连串反应的动力学特征。 2.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。 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。 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。理解连续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。理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。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。 3.停留时间分布与反应器的流动模型 掌握返混的概念。理解连续流动反应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。 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。理解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。 4.多相系统中的反应与传递 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。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。 掌握检验外扩散和内扩散对多相催化反应过程速率有无影响的实验方法。 了解非等温过程气固催化动力学及催化剂内部温度分布的计算。 5.气固相催化反应器 理解固定床催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。 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。 了解气固流化床反应器的结构和操作特点及基本设计计算。 6.气液反应器 了解气液反应的动力学特点和气液反应器的主要类型及选择依据。掌握气液反应器设计计算方法。

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  • 关于第一章课程补充阅读材料 2013-06-07
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