化學(xué)反應(yīng)工程

27060化學(xué)反應(yīng)工程南京工業(yè)大學(xué)編（高綱號0322）Ⅰ課程性質(zhì)、地位和任務(wù)""本課程在學(xué)生學(xué)習(xí)了"高等數(shù)學(xué)"、"大學(xué)物理"、"化學(xué)"、"物理化學(xué)"、"化工原理"等課程基礎(chǔ)上進行。課程總學(xué)時為100，即5學(xué)分。Ⅱ自學(xué)考試要求第一章緒論（一）主要內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)工程的研究內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)工程的研究方法化學(xué)反應(yīng)工程的學(xué)科系統(tǒng)的編排（二）自學(xué)考試要求化學(xué)反應(yīng)工程的研究內(nèi)容理解化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)的工程問題的科學(xué)（"與反應(yīng)動力學(xué)是構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)工程最基本的兩個支柱等說法的含義。理解化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系，化學(xué)反應(yīng)工程本身的專門范疇。化學(xué)反應(yīng)工程的研究方法理解化學(xué)反應(yīng)工程的基本研究方法是數(shù)學(xué)模型法，數(shù)學(xué)模型的主要內(nèi)容及其相互關(guān)系，了解數(shù)學(xué)模擬放大法的大體步驟?；瘜W(xué)反應(yīng)工程的學(xué)科系統(tǒng)和編排則和方法。緒論部分在初次學(xué)習(xí)時才能做到理解。第二章均相反應(yīng)的動力學(xué)基礎(chǔ)（一）主要內(nèi)容基本概念與術(shù)語單一反應(yīng)速率方程復(fù)合反應(yīng)速率方程（二）自學(xué)考試要求基本概念與術(shù)語理解化學(xué)反應(yīng)計量方程表示的內(nèi)容。等分子和非等分子反應(yīng)達一定轉(zhuǎn)化率時各組分摩爾數(shù)和摩爾分率的計算。理解化學(xué)反應(yīng)速率方程表示的內(nèi)容和不同型式；影響反應(yīng)速率的主要因素；冪函數(shù)型速率方程式中反應(yīng)級數(shù)和活化能的物理意義及其大小對反應(yīng)速率的影響確定方法。理解基元反應(yīng)的物理意義。掌握由反應(yīng)機理推導(dǎo)反應(yīng)速率方程的方法。單一反應(yīng)速率方程和積分法。掌握等溫恒容過程零級、一級和二級不可逆反應(yīng)的速率方程式及其積分式的積分過程，并能熟練地用于進行有關(guān)計算。以一級反應(yīng)為例，理解可逆反應(yīng)速率方程式的建立方法。了解自催化反應(yīng)的特點及其速率方程式的建立方法。復(fù)合反應(yīng)速率方程理解復(fù)合反應(yīng)的定義掌握主副反應(yīng)均為一級的不可逆平行反應(yīng)速率方程的建立過程時間分布曲線的特點。掌握各步均為一級的串聯(lián)不可逆反應(yīng)速率方程的建立過程濃度、目的產(chǎn)物（中間產(chǎn)物）收率、得率和選擇性等的計算；最優(yōu)反應(yīng)時間topt和最大得Xmax的計算。理解各組分農(nóng)度隨反應(yīng)時間分布和產(chǎn)物得率分布曲線的特點。第三章理想反應(yīng)器（一）主要內(nèi)容分批式操作的理想混合反應(yīng)器連續(xù)操作的理想混合反應(yīng)器（單釜和多釜串聯(lián)）平推流反應(yīng)器反應(yīng)器型式與操作方法的評選（二）自學(xué)考試要求1.分批示操作的理想混合反應(yīng)器理解分批式操作理想混合反應(yīng)器內(nèi)物料濃度、溫度分布的特點，適用場合的優(yōu)缺點。掌握對著眼組分建立物料衡算式的方法效容積待計算。掌握對整個反應(yīng)器建立熱量衡算式的方法了解變溫（非等溫非絕熱）理解最優(yōu)反應(yīng)時間和最優(yōu)轉(zhuǎn)化率和計算方法。2.連續(xù)操作的理想混合反應(yīng)器此類反應(yīng)器通常簡稱全混流反應(yīng)器，代號為CSTR.理解全混流反應(yīng)器內(nèi)物料流動、濃度和溫度分布等特征。理解反應(yīng)時間、空時、停留時間各自的定義和數(shù)學(xué)式。（即物料衡算法復(fù)合反應(yīng)的各項計算。掌握在1/rA～CA比較分批式反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器有效容積的方法。（即熱量衡算式進行各項計算。理解全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性，能應(yīng)用熱穩(wěn)定性判據(jù)初步判斷定常態(tài)操作是否穩(wěn)定。掌握在1/rA～CA溫恒容單一反應(yīng)并達到相同的轉(zhuǎn)化率時，能在1/rA～CA圖上進行分批式、單釜和多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器所需有效容積的比較。用于進行有關(guān)計算。理解圖解計算法。了解多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器各釜的最優(yōu)容積比。平推流反應(yīng)器此類反應(yīng)器通常代號為PFR理解平推流反應(yīng)器內(nèi)流體流動、濃度和溫度分布的特征；恒容和變?nèi)葸^程的停留時間、反應(yīng)時間和空時的計算。（即物料衡量式（，分批式為反應(yīng)時間。掌握平推流反應(yīng)器的圖解計算法。掌握平推流反應(yīng)器的操作方（既熱量衡算式了解循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器的特征和計算方法。反應(yīng)器型式與操作方法的評選理解進行反應(yīng)級數(shù)、n＜01/rA～XA圖上，曲線具有最高點時，為使反應(yīng)器容積最小，不同型式反應(yīng)器應(yīng)采用的串聯(lián)順序。理解可逆吸熱反應(yīng)和可逆放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率與操作溫度的關(guān)系XA～T溫度的選定。流反應(yīng)器中進行時的瞬時收率和總收率的計算式，并能用于進行有關(guān)計算。理解在平推流反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器中進行一級不可逆串聯(lián)反應(yīng)：（三）重點與難點的性能比較。難點：單一反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)的各種情況下，反應(yīng)器型式、組合方式和操作方式的選擇。第四章非理想流動（一）主要內(nèi)容停留時間分布平推流和全混流反應(yīng)器的停留時間分布非理想流動的流動模型（二）自學(xué)考試要求3.非理想流動的流動模型掌握用反應(yīng)器停留時間分布實測數(shù)據(jù)（或E（t）函數(shù)式）和反應(yīng)速率方程式計算出口平均轉(zhuǎn)化率的凝集流模型。理解使用凝集流模型的局限范圍。時間分布實測數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)N的方法。Ez/uL了解流體的微觀混合與宏觀混合及其對化學(xué)反應(yīng)的影響。（三）重點與難點和器的E（t）和F（t）函數(shù)；由實驗測定停留時間分布數(shù)據(jù)確定E（t）和F（t）函數(shù)和非理想流動模型的模型參數(shù)。難點：非理想流動模型方程的建立。第五章氣固催化反應(yīng)動力學(xué)（一）主要內(nèi)容固體催化劑表面的吸附現(xiàn)象和吸附等溫式氣固催化反應(yīng)的動力學(xué)方程氣固催化反應(yīng)速率的實驗測定方法催化劑顆粒中的擴散（二）自學(xué)考試要求固體催化劑表面的吸附現(xiàn)象和吸附等溫式理解氣體在固體催化劑表面上物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)別。了解弗里德里希（Freundlich）型和焦姆金型吸附等溫式的假設(shè)和方程形式。氣固催化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)方程積或單位催化劑體積等為基準(zhǔn)的，應(yīng)掌握不同基準(zhǔn)間的相互換算。制作用時，其他步驟所處的狀態(tài)。--據(jù)雙曲線型反應(yīng)速率方程式看出所設(shè)想的機理。了解雙曲線型和冪數(shù)數(shù)型反應(yīng)速率方程各自的優(yōu)缺點。氣固催化反應(yīng)速率的實驗測定方法理解檢驗外擴散影響的存在和消除外擴散影響的方法。理解檢驗內(nèi)擴散影響的存在和消除外擴散影響的方法。了解實驗室固定床積分反應(yīng)器和微分反應(yīng)器各自的優(yōu)缺點點。了解由動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)確定動力學(xué)方程和進行參數(shù)估值的一般做法。催化劑顆粒中的擴散理解多孔催化劑粒內(nèi)擴散的復(fù)雜性；分子擴散和努森（Knudson）擴散的區(qū)別。理解分子擴散系數(shù)DAB或Dim、努森擴散系數(shù)Dk、綜合擴散系數(shù)D和有效擴散系數(shù)De的區(qū)別和聯(lián)系。η的定義；內(nèi)擴散模數(shù)模數(shù)s的定義式和物理含義。ηη算式的應(yīng)用。理解以特征長度LφLsφLWeisz模數(shù)φLLφL的關(guān)系式。掌握φLφs或φL擴散阻力可采取的措施。理解內(nèi)擴散對復(fù)合反應(yīng)選擇性的影響對催化劑制造采取的改進方法。（三）重點--η第六章固定床反應(yīng)器（一）主要內(nèi)容固定床的特點、型式和數(shù)學(xué)模型固定床中的傳遞過程絕熱床反應(yīng)器換熱式固定床反應(yīng)器（二）自學(xué)考試要求固定床的特點、型式和數(shù)學(xué)模型了解固定床的主要優(yōu)點和缺點二維模型和非均相模型的定義。固定床中的傳遞過程的區(qū)別和聯(lián)系。顆粒的體積當(dāng)量直徑、面積當(dāng)量直徑、比表面當(dāng)量直徑ds三者各自的定φsde的計算式及其影響因素。掌握固定床壓降的計算方法，理解影響壓降的因素。定就要有效導(dǎo)熱系數(shù)的物理含義。ErEzPerPez.絕熱床反應(yīng)器掌握單層絕熱床的物料衡算式和由熱量衡算式積分所得的絕熱線方程式，能用于進行催化劑用量等的計算。理解多層絕熱床的計算方法。了解多層絕熱床的最優(yōu)化問題的思路。換熱式固定床反應(yīng)器了解擬均相二維模型的計算思路。第七章流化床反應(yīng)器自學(xué)考試要求了解流態(tài)化現(xiàn)象；流態(tài)化的各種狀態(tài)；流化床的優(yōu)缺點；工業(yè)流化床的各種型式。了解流化床中氣泡相和乳（濁）相，兩相各自的作用和相互間的聯(lián)系。了解流化床的氣泡兩相模型和鼓泡床模型的基本假設(shè)和建立數(shù)學(xué)模型的思路。第八章氣液相反應(yīng)過程的宏觀動力學(xué)和反應(yīng)器自學(xué)考試要求了解氣液相反應(yīng)如）所需經(jīng)歷的步驟。了解根據(jù)不同γ的物理意γβη的物理意義。Ⅲ有關(guān)說明與實施建議（一）關(guān)于自學(xué)考試要求大綱內(nèi)按了解、理解、掌握三個層次提出了自學(xué)和考試應(yīng)達到的深度。具體含義為：有關(guān)的公式和推導(dǎo)過程。具體要求為：知道將平推流反應(yīng)器出口的反應(yīng)產(chǎn)物部分地返回入口處與原始物料混合再進入反應(yīng)器進行反β（β循環(huán)回入口的體積流率/離開反應(yīng)器的體積流率）增大，流體的返ββopt則不作要求。理解：對有關(guān)內(nèi)容有比較全面深入的認(rèn)識，能熟記有關(guān)概念、原理、方法和公式，并能應(yīng)用有關(guān)概念、原理和方法對問題進行定性的分析、判斷或比較、選擇。KK與反應(yīng)溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯公式表示，即K=K0e-E/RT，其中E是一個重要的動力學(xué)參激發(fā)'''時所需的4*107次方～2*108J/kmol定量的分析、判斷、比較、選擇，或設(shè)計計算。（二）關(guān)于自學(xué)教材（第二版11月。主要參考書：6月。6月。11月。1992年4月。房鼎業(yè)4月。（三）關(guān)于自學(xué)內(nèi)容和方法自學(xué)內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)工程內(nèi)容由于涉及化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、化工原理等多個學(xué)科領(lǐng)域，并采用反復(fù)閱讀教材外，還應(yīng)善于將內(nèi)容進行總結(jié)歸納、前后聯(lián)系、做到融會貫通。（亦即動力學(xué)方程式。這種反應(yīng)速率方程式反映了化學(xué)反應(yīng)本身的規(guī)律性，是不隨反應(yīng)器分析，除化學(xué)反應(yīng)外，又包括了流體的流動混合、傳熱、傳質(zhì)（簡稱三傳，流體的流動混""的原因。因此設(shè)計、選擇和操作反應(yīng)均相反應(yīng)動力學(xué)和理想反應(yīng)器它涉及了反應(yīng)工程中的許多重要基本概念混的概念，返混與停留時間分布的區(qū)別和聯(lián)系；停留時間分布密度函數(shù)E（t）和停留時間分布函數(shù)（和（（）F（t/r/