《化学反应工程》课程教学大纲 Chemical Reaction Engineering A（武汉理工大学：朱岩）

《化学反应工程A》课程教学大纲课程名称化学反应工程A/ChemicalReactionEngineeringA课程编号4200025110学分3总学时48适用专业化学工程与工艺先修课程物理化学、化工原理（上）、无机化学、有机化学一、课程简介与特色在化学工程与工艺专业的课程体系中，反应工程是一门综合性和理论性都很强的课程，是化工类专业中仅有的几门讲授质变过程原理的课程之一，同时也是化学工程与工艺专业的核心课程。其综合性体现在课程内容涉及到化工热力学、传递过程原理、数学及化工系统工程等方面的知识；理论性则表现为反应、传递和混合过程的宏观及微观行为的模型化描述。本课程内容既注重体现反应工程的理论性和系统性，又结合本科生的实际水平和能达到的知识层次。基础理论限定对反应动力学和理想反应器要做到全面细致的介绍，具有代表性的反应过程可选取均相反应和气固相催化反应，并通过反应器的流动模型确定建立在理想反应器基础之上的真实反应器模型。本课程具有实践性强的特点，课程教学过程中采用了启发式、案例式以及专题讨论等教学方法，注重以工程应用为主线，理论教学与工程案例相结合，为后续专业课程的学习、课程设计及今后从事的实际工作打下良好基础。英文课程简介与课程特色Chemical Reaction Engineeing is a highly comprehensive and practical course in the system courses ofChemical Engineering and Technology.This course is one of the very few courses to teach principles ofqualitative changes process in the major of Chemical Engineering. And it is the key course in ChemicalEngineering and Technology. The systematicness of this course is reflected on the content related to chemicalengineering thermodynamics, principle of transfer process, mathematics and knowledge about chemicalsystem engineering. The theoreticalness is reflected on model description for macroscopic and microscopicactions of reacting, transfering and mixing.The content of this course emphasizes theoreticalness and systematicness of chemical reactionengineering, combining undergraduates'actual knowledge level.Basic theory requires comprehensive anddetailed description to reaction kinetics and ideal reactors. Representative reactions could choosehomogeneous reaction and gas-solidreaction, building areal reactormodel based on ideal reactors from flowmodel.This is a highly practical course with heuristic, case-based and interactive discussion teaching methodsadopted. Engineering application is regarded as the main thread, combined with theoretic teaching to thestudy of sub-sequent major courses, course design and future practice in testing二、课程教学目标及其对专业毕业要求的支撑通过课程学习，学生应该达到下列课程目标：1.了解化学反应工程学的范畴和任务以及所采用的研究方法。2.掌握化学反应速率的表达方式，理解温度对各类型反应、反应速率的影响与反应的最佳温度，理解多重反应系统关键组分和关键反应的概念与分析方法3.掌握反应器设计的主要内容，掌握反应器设计的基本方程，了解工业反应器放大的基本方法，掌握数学模型方法在反应器放大中的作用。掌握平推流和全混流反应器模型及两种理想反应器的组合计算。4.了解连续反应器中物料混合状态分析，掌握停留时间分布与停留时间分布的实验测定，理解停留时间分布的数字特征和理想流型的停留时间分布。5.了解气-固相催化反应宏观动力学和宏观过程，理解内扩散对气-固相催化反应反应速率的影响

《化学反应工程A》课程教学大纲 课程名称 化学反应工程A / Chemical Reaction Engineering A 课程编号 4200025110 学 分 3 总学时 48 适用专业 化学工程与工艺 先修课程 物理化学、化工原理（上）、无机化学、有机化学 一、课程简介与特色 在化学工程与工艺专业的课程体系中，反应工程是一门综合性和理论性都很强的课程，是化工 类专业中仅有的几门讲授质变过程原理的课程之一，同时也是化学工程与工艺专业的核心课程。其 综合性体现在课程内容涉及到化工热力学、传递过程原理、数学及化工系统工程等方面的知识；理 论性则表现为反应、传递和混合过程的宏观及微观行为的模型化描述。 本课程内容既注重体现反应工程的理论性和系统性，又结合本科生的实际水平和能达到的知识 层次。基础理论限定对反应动力学和理想反应器要做到全面细致的介绍，具有代表性的反应过程可 选取均相反应和气固相催化反应，并通过反应器的流动模型确定建立在理想反应器基础之上的真实 反应器模型。 本课程具有实践性强的特点，课程教学过程中采用了启发式、案例式以及专题讨论等教学方 法，注重以工程应用为主线，理论教学与工程案例相结合，为后续专业课程的学习、课程设计及今 后从事的实际工作打下良好基础。 英文课程简介与课程特色 Chemical Reaction Engineeing is a highly comprehensive and practical course in the system courses of Chemical Engineering and Technology. This course is one of the very few courses to teach principles of qualitative changes process in the major of Chemical Engineering. And it is the key course in Chemical Engineering and Technology. The systematicness of this course is reflected on the content related to chemical engineering thermodynamics, principle of transfer process, mathematics and knowledge about chemical system engineering. The theoreticalness is reflected on model description for macroscopic and microscopic actions of reacting, transfering and mixing. The content of this course emphasizes theoreticalness and systematicness of chemical reaction engineering, combining undergraduates’ actual knowledge level. Basic theory requires comprehensive and detailed description to reaction kinetics and ideal reactors. Representative reactions could choose homogeneous reaction and gas-solid reaction, building a real reactor model based on ideal reactors from flow model. This is a highly practical course with heuristic, case-based and interactive discussion teaching methods adopted. Engineering application is regarded as the main thread, combined with theoretic teaching to the study of sub-sequent major courses, course design and future practice in testing. 二、课程教学目标及其对专业毕业要求的支撑 通过课程学习，学生应该达到下列课程目标： 1. 了解化学反应工程学的范畴和任务以及所采用的研究方法。 2. 掌握化学反应速率的表达方式，理解温度对各类型反应、反应速率的影响与反应的最佳温 度，理解多重反应系统关键组分和关键反应的概念与分析方法。 3. 掌握反应器设计的主要内容，掌握反应器设计的基本方程，了解工业反应器放大的基本方 法，掌握数学模型方法在反应器放大中的作用。掌握平推流和全混流反应器模型及两种理想反应器 的组合计算。 4. 了解连续反应器中物料混合状态分析，掌握停留时间分布与停留时间分布的实验测定，理解 停留时间分布的数字特征和理想流型的停留时间分布。 5. 了解气-固相催化反应宏观动力学和宏观过程，理解内扩散对气-固相催化反应反应速率的影 响

6.重点掌握非理想流动离析流模型、多釜串联模型和轴向扩散模型的建模方法和模型参数的确定。表1课程教学目标对专业毕业要求的支撑课程目标毕业要求指标点231.2掌握化学及相关化学工程基础知识，能够利用原理性知识进行自主实验、自主发现、自主设计、自主解决化学工程相关的科学问题，掌VV握化工流程的设计、化工新产品的研发、化工系统的优化、化工过程及设备的操控等专业技能。1.4掌握现代设计学理论和设计方法，能用计算机进行化工工艺计算、化工流程设计、单元设/V备设计、控制系统设计、控制仪表选型、化工系统优化和辅助设计。1.5了解化学工程的发展现状和趋势，掌握化工VJ领域最新化学原材料的种类及应用，熟悉功能/性化学品和化工制品的发展方向。三、教学内容1. 化学计量学反应进度、转化率、收率和选择性，化学计量关系，独立反应数。重点：转化率、收率和选择性三者之间的关系。难点：独立反应数的计算。2.反应动力学基础均相反应动力学、气固相催化反应本征动力学及宏观动力学。重点：化学反应速率的表示方法，气-固相催化反应本征动力学方程，温度对反应速率的影响及最佳温度。难点：多重反应系统中独立反应数的确定，间歇系统和连续系统的区别。3.理想反应器间歇反应器，全混流反应器，活塞流反应器重点：间歇反应器、平推流反应器、全混流反应器的特点，多级全混流反应器的串联和优化。难点：各种反应器的物流衡算和出口浓度、出口转化率、反应体积的计算方式，理想流动反应器的七种组合方式和其最终转化率的计算，理想流动反应器的体积比较。4.停留时间分布停留时间分布的实验测定、定量描述及统计特征值，理想反应器的停留时间分布。重点：连续反应器中物料混合状态分析，停留时间分布的测定，理想流型的停留时间分布，多级串联全混流模型的停留时间分布的确定及其级数、最终转化率的计算。难点：停留时间分布函数和停留时间分布密度函数的概念，数学期望、方差、对比时间的意义。5.非理想流动模型和非理想反应器设计离析流模型，多釜串联模型，轴向分散模型，反应器中流体的混合。重点：离析流模型，多釜串联模型，轴向分散模型的建立及模型参数的确定

6. 重点掌握非理想流动离析流模型、多釜串联模型和轴向扩散模型的建模方法和模型参数的确 定。 表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑 毕业要求指标点 课程目标 1 2 3 4 1.2掌握化学及相关化学工程基础知识，能够利 用原理性知识进行自主实验、自主发现、自主 设计、自主解决化学工程相关的科学问题，掌 握化工流程的设计、化工新产品的研发、化工 系统的优化、化工过程及设备的操控等专业技 能。 √ √ / √ 1.4掌握现代设计学理论和设计方法，能用计算 机进行化工工艺计算、化工流程设计、单元设 备设计、控制系统设计、控制仪表选型、化工 系统优化和辅助设计。 √ √ √ √ 1.5了解化学工程的发展现状和趋势，掌握化工 领域最新化学原材料的种类及应用，熟悉功能 性化学品和化工制品的发展方向。 ／ √ √ √ 三、教学内容 1. 化学计量学 反应进度、转化率、收率和选择性，化学计量关系，独立反应数。 重点：转化率、收率和选择性三者之间的关系。 难点：独立反应数的计算。 2. 反应动力学基础 均相反应动力学、气固相催化反应本征动力学及宏观动力学。 重点：化学反应速率的表示方法，气-固相催化反应本征动力学方程，温度对反应速率的影响及 最佳温度。 难点：多重反应系统中独立反应数的确定，间歇系统和连续系统的区别。 3. 理想反应器 间歇反应器，全混流反应器，活塞流反应器 重点：间歇反应器、平推流反应器、全混流反应器的特点，多级全混流反应器的串联和优化。 难点：各种反应器的物流衡算和出口浓度、出口转化率、反应体积的计算方式，理想流动反应 器的七种组合方式和其最终转化率的计算，理想流动反应器的体积比较。 4. 停留时间分布 停留时间分布的实验测定、定量描述及统计特征值，理想反应器的停留时间分布。 重点：连续反应器中物料混合状态分析，停留时间分布的测定，理想流型的停留时间分布，多 级串联全混流模型的停留时间分布的确定及其级数、最终转化率的计算。 难点：停留时间分布函数和停留时间分布密度函数的概念，数学期望、方差、对比时间的意 义。 5. 非理想流动模型和非理想反应器设计 离析流模型，多釜串联模型，轴向分散模型，反应器中流体的混合。 重点：离析流模型，多釜串联模型，轴向分散模型的建立及模型参数的确定

难点：模型参数的计算6.反应器的等温操作、绝热操作、换热操作，反应器的恒容与变容、间歇与连续操作，反应器的定态操作和定态稳定性。重点：反应器的等温操作、绝热操作、换热操作。难点：反应器的定态操作和定态稳定性。四、学时分配表2课程学时分配表教学环节小计讲授习题研讨课程内容学时4311.绪论91012.应用化学反应动力学及反应器设计基础67-3.气-固相催化反应本征及宏观动力学133164.釜式及均相管式反应器675.反应器中的混合及对反应的影响446.案例分析374874合计五、达成课程目标的途径与措施本课程是化学工程与工艺专业的一门重要专业课，课程内容多、涉及知识面广、实践性强，为达到课程教学目标，教学中应做到：1.教学内容以传授基础理论和对具有代表性的反应过程的工程分析为重点，既要注重体系反应工程的理论性和系统性，又要结合本科生的实际水平和应达到的知识层次，不应过多过细地讲授学科前沿，而应在讲解基础理论的同时，适当地引申一些学科发展方向上的新的增长点；2.注意启发式、案例式等多种教学方法的应用。教学中通过典型案例分析、应用设计、科研结合教学等手段，使学生理解基本理论知识与工程实践之间的内在联系，学以致用，培养学生的工程意识；3.充分利用多媒体、动画、录像、网络教学平台等现代化教学手段，提升教学效果，加强师生联系，提高学生的学习热情；4.加强教学过程及教学效果的监控，通过课堂讨论、提问，课后作业，分组进行案例分析（大作业）等教学活动，巩固教学效果，培养学生自主学习能力；六、考核方式1.课程考核分为期末闭卷考试和平时学习考核两部分。平时考核主要包括纸质作业、网络作业、案例分析（大作业）、课堂提问、考勤等项目，加大平时考核力度和在总成绩中所占比例，比例约为：纸质作业+网络作业：案例分析：期末考试=20:20:60，平时成绩根据考勤再适当扣分。2.本大纲所提到的内容都是考试内容，试题覆盖到章，适当突出重点。期未试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。3.期未试题难易程度合理：易、较易、较难、难比例约为2：3：3：2。4.期未试卷试题类型一般为：填空题、简答题、画图题、计算题。七、推荐教材及参考资料推荐教材：《反应工程》第三版主编：李绍芬出版社：化学工业出版社

难点：模型参数的计算 6. 反应器的等温操作、绝热操作、换热操作，反应器的恒容与变容、间歇与连续操作，反应器 的定态操作和定态稳定性。 重点：反应器的等温操作、绝热操作、换热操作。 难点：反应器的定态操作和定态稳定性。 四、学时分配 表2 课程学时分配表 教学环节 课程内容 学时 讲 授 习 题 研讨 小 计 1．绪论 3 1 4 2．应用化学反应动力学及反应器设计基础 9 1 10 3. 气-固相催化反应本征及宏观动力学 6 1 7 4．釜式及均相管式反应器 13 3 16 5. 反应器中的混合及对反应的影响 6 1 7 6. 案例分析 4 4 合 计 37 7 4 48 五、达成课程目标的途径与措施 本课程是化学工程与工艺专业的一门重要专业课，课程内容多、涉及知识面广、实践性强，为 达到课程教学目标，教学中应做到： 1.教学内容以传授基础理论和对具有代表性的反应过程的工程分析为重点，既要注重体系反应工 程的理论性和系统性，又要结合本科生的实际水平和应达到的知识层次，不应过多过细地讲授学科 前沿，而应在讲解基础理论的同时，适当地引申一些学科发展方向上的新的增长点； 2. 注意启发式、案例式等多种教学方法的应用。教学中通过典型案例分析、应用设计、科研结 合教学等手段，使学生理解基本理论知识与工程实践之间的内在联系，学以致用，培养学生的工程 意识； 3. 充分利用多媒体、动画、录像、网络教学平台等现代化教学手段，提升教学效果，加强师生 联系，提高学生的学习热情； 4. 加强教学过程及教学效果的监控，通过课堂讨论、提问，课后作业，分组进行案例分析（大 作业）等教学活动，巩固教学效果，培养学生自主学习能力； 六、考核方式 1. 课程考核分为期末闭卷考试和平时学习考核两部分。平时考核主要包括纸质作业、网络作 业、案例分析（大作业）、课堂提问、考勤等项目，加大平时考核力度和在总成绩中所占比例，比 例约为：纸质作业+网络作业：案例分析：期末考试=20:20:60，平时成绩根据考勤再适当扣分。 2. 本大纲所提到的内容都是考试内容，试题覆盖到章，适当突出重点。期末试卷中，各类考核 点所占比例约为：重点占65％，次重点占25％，一般占10％。 3. 期末试题难易程度合理：易、较易、较难、难比例约为 2：3：3：2。 4. 期末试卷试题类型一般为：填空题、简答题、画图题、计算题。 七、推荐教材及参考资料 推荐教材： 《反应工程》 第三版 主 编：李绍芬 出版社：化学工业出版社

出版或修订时间：2013年1月《化学反应工程》第第五版主编：朱炳辰出版社：化学工业出版社出版或修订时间：2011年1月《Chemical ReactionEngineering》主编：OctaveLevenspiel出版社：Wiley;3rd出版或修订时间：1998.8.27

出版或修订时间：2013年1月 《化学反应工程》 第五版 主 编：朱炳辰 出版社：化学工业出版社 出版或修订时间：2011年1月 《Chemical Reaction Engineering 》 主 编：Octave Levenspiel 出版社：Wiley; 3 rd . 出版或修订时间：1998.8.27