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《化学反应工程》课程教学大纲
课程名称：化学反应工程
课程类型：必修课，专业课
总学时：
54
讲课学时：
54
实验学时：
0
学分：
3.0
适用对象：化学工程、化学工艺
先修课程：物理化学、化工工艺学、化工原理、化工热力学
一、课程性质、目的和任务
课程性质：
化学反应工程是以化学反
应器原理为主要线索，
主要研究化学反应过程需要解决的工程
问
题，是化工生产的龙头、关键和核心，是一些基础学科诸如物理化学、传递过程、化学工
艺等相互渗透与交叉而演变成的边缘学科，
其内容主要涉及化学反应动力学、
反应器中传递
特性、反应器类型结构、数学建模方法、操作分析及反应器设
计，具有高度综合性、广泛基
础性和自身独特性。
课程目的与任务：
一是培养学生将物
理化学、传递过程、
化学工艺、
化工热力学、
< br>控制工程等学科知识用
之于化学反应工程学的综合能力；
二是使学生掌握化学反应工程学科的理论体系、研究方法，了解学科前沿；
三是使学生初步具备改进和强化现有反应技术和设备、
开发新的反应技术和设备、
解决
反应过程中的工程放大问题
以及实现反应过程中最优化的能力
二、教学基本要求
通过本课程的教学，要使学生系统地掌握化学反应动力学规律、传递过程对化学反应
的影响规律，掌握反应器设计、过程分析及最佳化方法。
三、教学内容及要求
教学内容
0
绪论
化学
反应工程学在化学工业中的地位、研究内容
及研究方法
1
均相单一反应动力学和理想反应器
1.1
概念与术语
< br>化学反应式、化学计量方程、反应程度、转化率、
化学反应速率、反应动力学方程
、化学反应的分
类
教学要求
了解化学反应工程学的任务
和范畴、
内容和分类及研究方法，达到使学生对化
学反应工程学
科有一个宏观的接触和把
握。
1.<
/p>
要求学生了解化学反应式、化学计量方
程、反应程度、转化率、反
应活化能概念
及阿仑尼乌斯方程；
2
.
要求学生理解基元反应与质量作用定
理、单程转化率与全程转
化率的区别、化
学反应式与化学计量方程的区别；
3.
掌握化学反应速率的表征、反应动力学
1
方程、反应级数以及基本反应类型。
11.2
单一反应动力学
方法（微分法、积分法、最小方差解析法）
；
<
/p>
2.
等温变容过程的膨胀因子
δ
A
、膨胀率
ε
A
；
3.
变容系统组
分浓度、
摩尔分数、
分压和反应速度
与
转化率的关系。
1.
要求学生了解动力学方程建立方法微分
2.
要求学生
理解
0
级、
1
级、
2
级，
n>1
级、
n<1
级不可逆反应中反应时间、转化率与
初始浓度之间的变化关系；
3.
要求学生掌握等温恒容过程反应动力学
方程式、等温变容过程的膨胀因子
δ
A
、膨
胀率
?
A
的表达式以及所表达的反应速率
方程。
1.3
理想反应器
间歇反应器
平推流反应器
全混流反应器
2
复合反应与反应器选型
2.1
复合反应动力学
2.1.1
复合反应速率表达式及动力学方程确定；
2.1.2
可逆反应速度表达式及动力学特征；
2.1.3
自催化反应速度表达式及动力学特征；<
/p>
2.1.4
平行反应速度表达式及动力
学特征；
2.1.5
连串反应速度表
达式及动力学特征。
2.2
组合理想反应器的设计
2.2.1.
理想流动反应器的联操作及平推流反应器的
并联操作和全混流反应器的并联操作；
2.2.2
理想流动反应器的串联操作，
涉及平推流反应
< br>器的串联操作和全混流反应器的串联操作；
2.2.3
循环反应器。
2.3
反应器型式及操作评选
2.3.1
单一不可逆反应过程的评比，涉及单一不可
逆反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较
和不同型式反应器的组合；
2.3.2
自催化反应，涉及平推流与全
混流反应器、
循环反应器、反应器组合；
2.3.3
可逆反应，涉及可逆吸热反应与可逆放热反
应；
2.3.4
平行反应，涉及选择性及
收率的定义、温度
2
1.
等温恒容过程反应动力学方程及动力学方程建立
法、积分法和最小方差解
析法；
掌握理想反应器的设计方程，会灵活运用
这些设计方程计算完成给定任务所需的反
应器体积。
1.
要求学生了解复合反应动力学方程确定
方法；
2.
要求学生理解可逆反
应（吸热、放热）
、
自催化反应、平行反应及连串反应的动力<
/p>
学方程特征；
3.
要求学生掌握复合反应反应动力学方程
的表达法及动力学分析方法。
1.
要求学生了解循环反应器；
2.
要求学生理解平推流反应器的并联和全
混流反应器的并联；
3.
要求学生掌
握平推流反应器的串联和全
混流反应器的串联
1.
要求学生了解典型复合反应在不同反应
器型式中体
积及选择性的比较；
2.
要求学生理
解收率、选择性概念，温度、
浓度、活化能对选择性的影响；
3.
要求学生掌握反应器型式及操作评选的
分析方法
浓度对选择性的影响；
2.3.5
连串反应，涉及瞬时选择性的定义、平推流
和全混流反应器平均选择的比较。
3
非理想流动反应器
3.1
返混与停留时间分布
3.1.1
返混对反应过程的影响及对反应器的分类；
< br>
3.1.2
流体在反应器内的停留时间分布，涉及两概
率函数（
F
（
t
）和
E
（
t
））、两特征值（平均停
留时间和散度）、停留时间分布规律的
实验测定
（阶跃输入法和脉冲输入法）；
3.1.3
用对比时间作变量的停留时间分布；
3.1.4
全混流反应器和平推流反应器的停留时间分
< br>布规律。
1.
要求学生了解宏
观流体、微观流体概念、
凝聚流模型和模型法解决均相反应过程的
3.2
非理想流动模型
3.2.1
凝聚流模型；
3.2.2
多级混合槽模型；
3.2.3
轴向扩散模型。
假设及步骤；
2.
< br>要求学生理解多级混合槽模型、轴向扩
散模型的假设及推导；
3.
要求学生掌握几种解决均相反应过程问
题的近似法，
即活塞流模型、
全混流模型、
凝聚流模型、多级混合槽模型、轴向扩散
模型。
4
气固相催化反应本征动力学
4.1
催化过程及表征
4.1.1
催化反应过程及特征；
4.1.2
非均相催化反应速率表达；
4.1.3
非均相催化反应过程；
4.1.4
固体催化剂组成、结构及制备
4.2
本征反应动力学
4.2.1
化学吸附与物理吸附，涉及化学吸附与物理
吸附差别、化学吸附速率的表达、兰格缪尔吸附
模型、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸
附模型；
4.2.2
表面化学反应；
4.2.3
反应本征动力学，涉及双曲型本征动力学方
< br>程、幂函数型本征动力学方程及实验测定。
5
气固相催化反应宏观动力学
5.1
催化剂颗粒内气体扩散
5.1.1
宏观反应速率的定义式；
3
1.
要
求学生了解返混对反应过程的影响及
对反应器的分类、概率函数；
2.
要求学生理解用对比时间作变量的停留
时间分布；
3.
要求学生掌
握停留时间分布的实验测定
及两理想反应器的停留时间分布规律。
1.
要求学生了解固体催化剂组成、结构及
制备，以及催化反应过程的特征；
2.
要求学生理解非均相催化反应速率的几
种表达式；
3.
要求
学生掌握非均相反应的七大步骤。
1.
要求学生了解物理吸附、幂函数型本征动
力学方程及本征动
力学方程的实验测定；
2.
要求学生
理解焦姆金吸附模型、弗鲁德
里希吸附模型；
3.
要求学生掌握兰格缪尔吸附模型（理想
吸附模型）
及双曲本征动力学方程的推理
1.
要求学生了解催化剂颗粒内的各种扩
散；
2.
要求学生理解扩散判断准则；
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