27060 化學反應工程
南京工業大學編 （高綱號 0322）
ⅰ 課程性質、地位和任務
"化學反應工程"是化學工程學科的乙個分支，是化學工程與工藝專業學生必修的一門專業基礎技術課程。它以工業反應過程為主要研究物件，研究反應過程速率及其變化規律；研究反應器內的傳遞特性及其對化學反應的影響。為學生今後從事化工反應技術開發、反應器的設計與放大、反應過程操作優化等諸方面工作奠定基礎。
本課程在學生學習了"高等數學"、"大學物理"、"化學"、"物理化學"、"化工原理"等課程基礎上進行。課程總學時為100，即5學分。
通過本課程的學習，學生應比較牢固地掌握化學反應工程的基本原理和計算方法，應能聯絡化工實際，在反應工程理論的指導下，對反應過程和反應器進行初步的分析和設計計算。
ⅱ 自學考試要求
第一章緒論
（一）主要內容
1.化學反應工程的研究內容
2.化學反應工程的研究方法
3.化學反應工程的學科系統的編排
（二）自學考試要求
1.化學反應工程的研究內容
理解化學反應工程學是研究化學反應的工程問題的科學；傳遞過程（即反應器內的動量、熱量和質量傳遞，簡稱"三傳"）與反應動力學是構成化學反應工程最基本的兩個支柱等說法的含義。理解化學反應工程學與相關學科的聯絡，化學反應工程本身的專門範疇。
2.化學反應工程的研究方法
理解化學反應工程的基本研究方法是數學模型法，數學模型的主要內容及其相互關係，了解數學模擬放**的大體步驟。
3.化學反應工程的學科系統和編排
理解按反應操作方式、反應器型式、和化學反應相態進行分類的方法；本課程編排的原則和方法。
緒論部分在初次學習時，只能做到大體了解、待全部內容學習完畢後，應重新學習緒論，才能做到理解。
第二章均相反應的動力學基礎
（一）主要內容
1.基本概念與術語
2.單一反應速率方程
3.復合反應速率方程
（二）自學考試要求
1.基本概念與術語
理解化學反應計量方程表示的內容。
理解化學反應速率的定義和在恆容過程、分批式操作、連續流動穩定操作時的數學表示式。掌握各個組分反應轉化率和反應程度的定義和計算；膨脹因子的物理意義和數學表示式；等分子和非等分子反應達一定轉化率時各組分摩爾數和摩爾分率的計算。
理解化學反應速率方程表示的內容和不同型式；影響反應速率的主要因素；冪函式型速率方程序中反應級數和活化能的物理意義及其大小對反應速率的影響；反應級數和活化能的確定方法。
理解基元反應的物理意義。掌握由反應機理推導反應速率方程的方法。
2.單一反應速率方程
理解單一反應的定義，掌握由分批式等溫動力學實驗資料確定反應速率方程序的微分法和積分法。
掌握等溫恆容過程零級、一級和二級不可逆反應的速率方程序及其積分式的積分過程，並能熟練地用於進行有關計算。
以一級反應為例，理解可逆反應速率方程序的建立方法。
了解自催化反應的特點及其速率方程序的建立方法。
3.復合反應速率方程
理解復合反應的定義、主要型別、復合反應的收率、得率和選擇性的定義和數學表示式。
掌握主副反應均為一級的不可逆平行反應速率方程的建立過程，並能用於進行各組分的瞬時濃度、目的產物收率、得率和選擇性等的計算。理解其動力學特徵和各組分濃度隨反應時間分布曲線的特點。
掌握各步均為一級的串聯不可逆反應速率方程的建立過程，並能用於進行各組分的瞬時濃度、目的產物（中間產物）收率、得率和選擇性等的計算；最優反應時間topt和最大得率xmax的計算。理解各組分農度隨反應時間分布和產物得率分布曲線的特點。
第三章理想反應器
（一）主要內容
1.分批式操作的理想混合反應器
2.連續操作的理想混合反應器（單釜和多釜串聯）
3.平推流反應器
4.反應器型式與操作方法的評選
（二）自學考試要求
1.分批示操作的理想混合反應器
理解分批式操作理想混合反應器內物料濃度、溫度分布的特點，適用場合的優缺點。
掌握對著眼組分建立物料衡算式的方法，並由此推導分批操作理想混合反應器設計方程的方法。能運用設計方程進行單一反應和復合反應等溫操作時反應時間、轉化率、反應器有效容積待計算。
掌握對整個反應器建立熱量衡算式的方法，並由此推導分批操作理想混合反應器操作方程的方法。能運用設計方程和操作方程進行絕熱操作時的反應時間、轉化率、反應器有效容積和換熱面積等計算。
了解變溫（非等溫非絕熱）操作時的計算方法。
理解最優反應時間和最優轉化率和計算方法。
2.連續操作的理想混合反應器
此類反應器通常簡稱全混流反應器，代號為cstr.
理解全混流反應器內物料流動、濃度和溫度分布等特徵。
理解反應時間、空時、停留時間各自的定義和數學式。
掌握全混流反應器設計方程（即物料衡演算法）的建立方法，能應用方程進行單一反應和復合反應的各項計算。
掌握在1/ra～ca圖上比較分批式反應器和全混流反應器有效容積的方法，和通過計算全混流反應器容積效率η比較分批式反應器和全混流反應器有效容積的方法。
掌握全混流反應器操作方程（即熱量衡算式）的建立方法。能應用設計方程和操作方程進行各項計算。
理解全混流反應器的熱穩定性，能應用熱穩定性判據初步判斷定常態操作是否穩定。
掌握在1/ra～ca圖上表示多釜串聯全混流反應器的有效容積的方法。在進行相同的恆溫恆容單一反應並達到相同的轉化率時，能在1/ra～ca圖上進行分批式、單釜和多釜串聯全混流反應器所需有效容積的比較。
掌握多釜串聯全混流反應器的設計計算方法，進行一級不可逆反應時的設計方程，並能用於進行有關計算。理解**計算法。
了解多釜串聯全混流反應器各釜的最優容積比。
3.平推流反應器
此類反應器通常代號為pfr
理解平推流反應器內流體流動、濃度和溫度分布的特徵；恆容和變容過程的停留時間、反應時間和空時的計算。
掌握平推流反應器的設計方程（即物料衡量式）的建立方法及其計算應用。理解等溫恆容過程平推流反應器和分批式理想混合反應器的設計方程是完全一致的（但時間項平推流為空時τ，分批式為反應時間t）。掌握平推流反應器的**計算法。
掌握平推流反應器的操作方程（既熱量衡算式）建立方法。了解變溫操作時的計算方法。
了解迴圈操作的平推流反應器的特徵和計算方法。
4.反應器型式與操作方法的評選
理解進行反應級數n＞0、n＜0的不可逆等溫單一反應時，平推流反應器、全混流反應器和多釜串聯全混流反應器所需容積的比較；以及在1/ra～xa圖上，曲線具有最高點時，為使反應器容積最小，不同型式反應器應採用的串聯順序。
理解可逆吸熱反應和可逆放熱反應的反應速率和平衡轉化率與操作溫度的關係；可逆放熱反應在xa～t圖上的最優溫度線和平衡溫度線；可逆吸熱反應和可逆放熱反應最優操作溫度的選定。
掌握復合反應在分批式理想混合反應器、平推流反應器、全混流反應器和多釜串聯全混流反應器中進行時的瞬時收率和總收率的計算式，並能用於進行有關計算。
理解在平推流反應器和全混流反應器中進行一級不可逆串聯反應：
（三）重點與難點
重點：分批式理想混合反應器、全混流反應器和平推流反應器內的流動混合特徵；溫度、濃度和反應速率分布特徵；等溫操作下的設計計算方法；進行單一反應和復合反應時反應器的效能比較。
難點：單一反應復合反應的各種情況下，反應器型式、組合方式和操作方式的選擇。
第四章非理想流動
（一）主要內容
1.停留時間分布
2.平推流和全混流反應器的停留時間分布
3.非理想流動的流動模型
（二）自學考試要求
3.非理想流動的流動模型
理解返混的概念；返混與停留時間分布的區別和聯絡；建立非理想流動模型的必要性。
掌握用反應器停留時間分布實測資料（或e（t）函式式）和反應速率方程序計算出口平均轉化率的凝集流模型。理解使用凝集流模型的侷限範圍。
理解多級全混流串聯模型的物理含義；數學模型建立的基本思路。掌握根據反應器停留時間分布實測資料確定模型引數n的方法。
理解軸向分散模型的物理含義；數學模型建立的基本思路。掌握根據反應器停留時間分布實測資料確定模型引數ez/ul的方法。能應用軸向分散模型進行一級不可逆反應的計算。
了解流體的微觀混合與巨集觀混合及其對化學反應的影響。
（三）重點與難點
重點：返混與停留時間分布的概念；e（t）和f（t）函式；平推流反應器和全混流反應器的e（t）和f（t）函式；由實驗測定停留時間分布資料確定e（t）和f（t）函式和非理想流動模型的模型引數。
難點：非理想流動模型方程的建立。
第五章氣固催化反應動力學
（一）主要內容
1.固體催化劑表面的吸附現象和吸附等溫式
2.氣固催化反應的動力學方程
3.氣固催化反應速率的實驗測定方法
4.催化劑顆粒中的擴散
（二）自學考試要求
1.固體催化劑表面的吸附現象和吸附等溫式
理解氣體在固體催化劑表面上物理吸附與化學吸附的區別。
理解朗格繆爾（langmuir）型吸附等溫線方程式的基本假設；吸附等溫線方程式的推導；單分子吸附、多分子吸附、解離吸附下方程的不同形式。
了解弗里德里希（freundlich）型和焦姆金型吸附等溫式的假設和方程形式。
2.氣固催化學反應的動力學方程
理解氣固反應中，反應速率一般以單位質量催化劑為基準，不同場合也有以單位床層體積或單位催化劑體積等為基準的，應掌握不同基準間的相互換算。
理解氣固催化反應所經歷的七步過程；確定過程總速率的控制步驟法；當某一步驟起控制作用時，其他步驟所處的狀態。
掌握在不同控制步驟下根據朗--辛（l-h）機理推導雙曲線型反應速率式的方法，並能根據雙曲線型反應速率方程序看出所設想的機理。
了解雙曲線型和冪數數型反應速率方程各自的優缺點。
3.氣固催化反應速率的實驗測定方法
化學反應工程
化學反應工程學 是一門研究化學反應工程化問題的科學.三傳一反 三傳 動量,質量,熱量 一反 反應動力學.化學反應的分類 1,反應系統的分均相反應非均相反應2,操作方式分間歇操作連續操作半連續操作3.反應器型式分管式反應器槽式反應器塔式反應器4.傳熱條件分等溫反應器絕熱反應器非等溫非絕熱反應器 數學模...
化學反應工程習題
b6.表示停留時間分布的分散程度的量 1.均相反應是指 參與反應的物質均處於同一相 6.不論是設計 放大或控制，都需要對研究物件作出定量的描述，也就要用數學式來表達個引數間的關係，簡稱 數學模型 19.不屬於氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點是 a a.粒子與流體間有溫度差b.粒子與流體...
化學反應工程複習總結
一 知識點 1.化學反應工程的研究物件與目的，研究內容。化學反應工程的優化的技術指標。2.化學反應動力學 轉化率 收率與選擇性的概念。反應速率的溫度效應和活化能的意義。反應速率的濃度效應和級數的意義。3.理想反應器與典型反應特徵 理想反應器的含義。等溫間歇反應器的基本方程。簡單不可逆反應和自催化反應...