化学反应工程大纲
化学反应工程
一、课程目的及要求
化学反应工程是研究与化学反应有关工程问题的学科,它主要包括化学反应动力学和
反应器的设计与分析两部分内容。课程学习的主要目是让化工各专业的学生了解和掌握有关化学反应速率、反应动力学模拟、反应器的选型与设计及催化剂的装填与失活动力学等知识和内容，力求培养基础厚、专业宽、能力强、具有创新精神的全面化工专业人才，强调工程观点，提倡理论与实际的结合。通过本课程的学习，要求掌握气-固相催化反应本征动力学、气-固催化反应宏观动力学、反应器中的混合及对反应的影响、气-固相催化反应工程、气-液反应及反应器内容，了解两种非理想流动模型理论及非理想流动反应器，培养具有研究分析和开发设计反应器能力的化学工程与工艺专业高级工程技术人才。
二、课程内容及学时分配
第一章绪论
教学内容：化学反应工程、宏观和本征动力的概念；化学反应的分类；反应器分类及
相应反应器的特点；数学模型及数学模拟放大法。
学时分配：课堂授课4学时。
第二章气-固相催化反应本征动力学
教学内容：化学计量学；化学反应速率的表示方式；动力学方程的数学描述；气-固相
催化反应本征动力学方程的推导过程；温度对反应速率的影响及最佳温度的概念；固体催化剂的失活形式及相应的数学描述。
学时分配：课堂授课6学时。
第三章气-固催化反应宏观动力学
教学内容：气-固催化反应的宏观过程；催化剂颗粒内气体的扩散机理；内扩散有效因子包括球形催化剂内组分浓度分布的微分方程，等温催化剂一级反应内扩散有效因子的解
析解，内扩散对多重反应选择性的影响。
学时分配：课堂授课6学时。
第四章理想流动反应器
教学内容：流动模型概述；理想流动反应器包括间歇反应器，平推流反应器和全混流
反应器的设计方程及实际应用。
学时分配：课堂授课6学时。
第五章反应器中的混合及对反应的影响
教学内容：连续反应器中物料混合状态分析；停留时间分布的测定及其性质；非理想
流动模型。
学时分配：课堂授课4学时。
第六章气-固相催化反应工程
教学内容：概述；固定床流体力学；绝热式固定床催化反应器；管式固定床催化反应
器的数学模型及飞温；催化反应过程进展。
第七章气-液反应及反应器
教学内容：概述；气-液反应平衡；气-液反应历程；气-液反应动力学特性；气-液反应
器概述；鼓泡反应器；搅拌鼓泡反应器；填料反应器。
第八章气-液-固三相反应工程
教学内容：概述；气-液-固三相反应器的类型及宏观动力学；滴流床三相反应器；机
械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器；鼓泡淤浆床反应器；气-液并流向上三相流化床反应器；气-液-固三相悬浮床反应器的数学模型
三、教学重点与难点
第一章绪论
掌握化学反应工程、宏观反应动力学和本征动力学三个概念的实质；了解化学反应的
三种不同分类；掌握间歇反应器（Batch Reactor）、连续流动反应器（Continue Flow Reactor）
和半间歇反应器（Semi-Batch Reactor) 的特点；熟习数学模型和数学模拟方法在化学反应工程中的应用。
第二章气-固相催化反应本征动力学
掌握反应程度、转化率、化学膨胀因子、多重反应的收率、选择性及空间速度的基本
概念；了解间歇系统和连续系统化学反应速率的不同表达形式；熟习动力学方程的表达方式、反应速率常数及动力学方程的转换；掌握气-固相催化反应本征动力学方程：（1）吸
附等温方程；（2）均匀表面吸附动力学方程；掌握温度对反应速率的影响及最佳温度；掌握固体催化剂的失活机理。
第三章气-固催化反应宏观动力学
掌握气-固催化反应的宏观过程；了解催化剂颗粒内气体的扩散；掌握内扩散效率因子
的物理意义、计算方法及内扩散对多重反应选择性的影响。第四章理想流动反应器
理解流动模型的概念；掌握理想流动反应器的特点、反应器计算的基本公式及反应器
的计算；掌握多级全混流反应器的优化及单级全混流反应器的热稳定性；掌握理想流动反应器中多重反应的选择率。
第五章反应器中的混合及对反应的影响
掌握宏观混合和微观混合的概念；掌握停留时间分布密度和停留时间分布函数的概念；
掌握理想流型的停留时间分布；掌握轴向混合模型和多级串联全混流模型。掌握混合程度及对反应结果的影响。
第六章气-固相催化反应工程
掌握管式固定床催化反应器的数学模型及飞温；掌握流化床催化反应器特性；掌握固
定床径向和轴向传热的偏微分方程；掌握多段换热式催化反应器；掌握固定床绝热反应器的催化剂用量。
第七章气-液反应及反应器
掌握气-液相间物质传递及伴有化学反应的液相扩散过程；气-液反应器的形式和特点；
鼓泡反应器的流体力学特性及简化的数学模型；搅拌鼓泡反应器的热稳定性；填料特性和两相流动特性；填料塔有效高度的计算。
第八章气-液-固三相反应工程
掌握鼓泡淤浆床反应器的流体力学；气-液并流向上三相流化床流体力学；三相反应器
的数学模型。
反应工程教学大纲
《化学反应工程》课程教学大纲 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、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 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。教学内容及要求（含学时分配） 第一章绪论(2学时) (一）教学内容 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 （二）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。 第二章均相反应的动力学和理想反应器(8学时) （一）教学内容 2 均相单一反应动力学和理想反应器 2.1概念与术语 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 2.2单一反应动力学
1.等温恒容过程反应动力学方程及动力学方程建立方法（微分法、积分法、最小方差解析法）； 2.等温变容过程的膨胀因子δA、膨胀率εA； 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。2.3理想反应器 间歇反应器；平推流反应器；全混流反应器 （二）教学要求 1.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、反应动力学方程、反应级数以及基本反应类型。 4.要求学生了解动力学方程建立方法微分法、积分法和最小方差解析法； 5.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； 6.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δA、膨胀率的表达式以及所表达的反应速率方程。 7.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。 第三章复合反应与反应器选型(10学时) （一）教学内容 3复合反应与反应器选型 3.1复合反应动力学 3.1.1复合反应速率表达式及动力学方程确定； 3.1.2可逆反应速度表达式及动力学特征； 3.1.3自催化反应速度表达式及动力学特征； 3.1.4平行反应速度表达式及动力学特征； 3.1.5连串反应速度表达式及动力学特征。 3.2组合理想反应器的设计 3.2.1.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； 3.2.2理想流动反应器的串联操作，涉及平推流反应器的串联操作和全混流反应器的串联操作； 3.2.3循环反应器。
化学反应工程试题集及复习题
化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质 量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。 2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升 高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输 入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。 4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的 两种最主要的方法为积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴 向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳 定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无 因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol hr )，该反应为 2 级 反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产 物是中间产物的串联反应。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 定。 12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化 50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应 器时主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率； 15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一， 并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P
化学反应工程
1、平推流的F(t)~t和E(t)~t曲线有何特征？并画图说明。 答: 平推流的F(t)~t曲线特征：F(t)= 平推流的E(t)~t曲线特征：E(t)={ 2、理想吸附应符合哪些条件？ 答：①均匀表面（理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热于表面已被吸附的程度如何无关②单分子层吸附③被吸附的分子间互不影响④吸附的机理均相同，吸附形成的络合物亦均相同⑤吸附与脱附可以建立动态平衡 3、测定停留时间分布需要借助示踪剂,示踪剂应满足哪些条件？ 答：采用何种示踪剂，要根据物料的物态、相系及其反应器的类型等情况而定。 A不应与主流体发生反应 B与所研究的流体完全互溶，除了显著区别与主流体的某一可检测性质外，二者应具有尽可能相同的物理性质 C便于检测：本身应具有或者易于转变为电信号或者光信号的特点，并且浓度很低时也能够检测 D加入示踪剂不影响所研究流体的流动状态 E不被反应器表面及其反应器内部的固体填充物吸附，用于多相系统检测的失踪剂不发生相间的转移 4、什么是返混，简述返混对复合反应体系的影响。 答：返混是指不同停留时间的物料粒子间的混合，或者不同时间进入反应器的物料间的混合。 对平行反应：若主反应级数高于副反应级数，返混使主产物选择率下降，若主反应级数低于副反应级数，返混使主产物选择率提高。 对连串反应：返混使反应物浓度降低，产物浓度提高，因而使主产物的选择率下降。5、什么是反应器的热稳定性？全混釜稳定操作的必要条件是什么？ 答：反应器的热稳定性是指当操作参数受外界干扰，偏离正常值，出现微小变化时，反应能否正常进行，当外界干扰取消时，操作状态能否自动恢复到规定的正常值。 全混釜稳定操作的必要条件：Q r=Q G dQ r∕dT>dQ G/dT 6、选择操作温度的一般原则是什么？ 答：①反应的热效应不大，反应热较小，活化能较低，而且在相当广的温度范围内，反应的选择性变化很小，则可采用既不供热也不出去热量的绝热操作是最方便的，反应放出或吸收的热量由系统中物料本身温度的升高或者降低来平衡，这种操作温度的变化范围不应超过工艺上许可的范围。 ②对中等热效应的反应，一般先考虑采用绝热操作，因此绝热反应器结构简单，经济，但应对收率、操作费用、反应器大小方面全盘衡量，最后才确定采用绝热或变温的方式。若为液相反应，可采用具有夹套或者盘管的釜式反应器，以便控制在等温下操作。 ③对热效应较大的反应，要求在整个反应过程中同时进行有效地热交换。 ④对极为快速的反应，一般考虑采用绝热操作，或者利用溶剂的蒸发来控制温度。 7、平推流与全混流是流体在反应器中流动的两种极端模型，二者各有何特点？并进行比 较。
化工安全工程---教学大纲
化工安全工程课程教学大纲 英文名称：Chemical Safety Engineering 课程编号：721352100 学时数：32 其中实验学时数：0 课外学时数：0 学分数：2 适用专业：安全工程专业 一、课程的性质、目的和任务 《化工安全工程》是安全工程专业的一门专业选修课。 课程主要任务是针对化工生产可能遇到的安全生产技术方面的问题，介绍了化工安全工程学相关的基础知识，阐述了化工生产的主要危险性及其事故预防和控制的理论基础。通过本课程学习，使学生能够掌握化工生产中的安全理论知识，能够理论联系实际，灵活分析和解决化工生产中存在的危险，预防事故的发生。 二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 通过对化学物质的危险性、化工反应过程和单元操作危险性以及化工企业公用系统及总平面布置的安全要求的分析，阐述了泄漏、燃烧、爆炸、毒害等化工生产的主要危险和有害因素的特点，并介绍了化工生产预防性检查及化工事故预案与事故处置，力图从机理上探究事故的原因及预防和控制对策，为化工安全生产提供理论和技术支持。 第1章概论 1.1 安全工程学基础 了解系统安全工程、安全系统工程、安全控制工程、安全人机工程、消防工程、安全卫生工程、安全管理工程、安全价值工程等安全工程学基础知识。 1.2 化工生产及其危险性 了解化学工业在国民经济中的地位，掌握化工生产的危险性。 1.3 化工事故的致因与控制理论 掌握化工事故的致因理论，了解化工事故控制理论。 第2章化工生产主要危险与危害 掌握物质泄漏、燃烧、爆炸、毒害等化工生产的主要危害的原因和控制规律。 2.1 泄露 了解泄漏事故的特点及主要原因，掌握泄漏事故易发位置和主要原因。掌握泄漏量计算及泄漏后的扩散规律。 2.2 燃烧 掌握闪燃与闪点、着火与燃点、自燃与自燃点等与燃烧相关的概念，了解燃烧的特征参数，掌握燃烧过程及燃烧类别；了解活化能理论、过氧化物理论、连锁反应理论等燃烧的基本理论，掌握可燃性三角图及应用。 2.3 爆炸 掌握爆炸及爆炸极限理论、爆轰、爆燃、压力波等概念，了解TNT当量法、TNO多能法等爆炸能量的相关计算，了解爆炸的其他伤害，掌握蒸气云爆炸与
《化学反应工程》期末考试试题及答案..
一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2
生物反应工程教学大纲
十堰职业技术学院 生物化工专业生物反应工程课程教学大纲 (60-70学时） 马俊林编 一、《生物反应工程》课程的性质和任务 《生物反应工程》是一门以生物学、化学工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科，它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动力学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应过程的分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。 生物反应工程主要研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题，因此，它在生物工业中起着举足轻重的作用，生物反应工程是工业生物技术的核心。 根据生物体的不同，生物反应过程可分为酶促反应过程，细胞反应过程（包括单一微生物细胞、多种微生物细胞的混合反应、动植物细胞培养等）和废水的生物处理过程。生物反应工程的研究内容就是研究各种生物反应过程的生物反应动力学、生物反应器和生物反应过程的放大与缩小等。 生物反应工程是生物化工专业的一门主干专业课。 二、《生物反应工程》课程的基本要求 通过本课的学习，要求学生了解生物反应工程研究的目的，生物反应工程学科的形成与沿革和生物反应工程领域的拓展。理解酶促反应动力学、微生物反应动力学、动植物细胞培养动力学的特征和生物反应器中的传质过程。掌握微生物反应过程的质量和能量衡算；动植物细胞的生长模型与培养条件。熟练掌握微生物反应器的操作和生物反应器的特征、操作及设计。 三、讲课内容 1、绪论 教学内容： 生物反应工程研究的目的；生物反应工程学的形成与沿革；生物反应工程的研究内容与方法；生物反应动力学；生物反应器；生物反应过程的放大与缩小。 教学要求：
化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
4?从反应器停留时间分布测定中 ，求得无因次方差「二 _ 0.98 ，反应器可视为 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011 — 2012学年第一学 期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1.反应器中等温进行着 A T P （1）和A T R （2）两个反应，当降低 A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，而 R 的生成量略降低，表明 （） A .反应（1）对A 的反应级数大于反应 （2） B .反应（1）对A 的反应级数小于反应 C .反应（1）的活化能小于反应 （2） D .反应（1）的反应速率常数大于反应 2 一为（） 2?四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶ > D . 0 P —-(2)， Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 《化学反应工程》试题 XXX大学化学反应工程试题B（开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题：（每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A ) A．反应(1)对A的反应级数大于反应(2) B．反应(1) 对A的反应级数小于反应(2) C．反应(1)的活化能小于反应(2) D．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值为( B ) A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0 3．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2 第一章 绪论 1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。（化学反应的工程问题） 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。（化学反应、工程问题） 3. _______是化学反应工程的基础。（ 三传一反） 4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式） 5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。（传质、传热、动量传递） 6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。（数学模型） 7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。（累积量=输入量-输出量） 第二章 均相反应动力学 1. 均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相） 2. aA + bB pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。（a p ） 3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。（ 00 K K K K n n n -=χ） 4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。（等分子反应、非等分子反应） 5. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。（)()(βα+RT ） 6. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则 C K =_______f K 。（n RT )(） 7. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ，则 C K =_______y K 。（n p RT ???? ??） 10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 12.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。（主反应、副反应） 13. 平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______ 、绪论 1. 研究对象是工业反应过程或工业反应器 研究目的是实现工业反应过程的优化 2. 决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 3. 优化指标一一技术指标：反应速率、选择性、能耗 掌握转化率、收率与选择性的概念 4. 工程思维方法 1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应 基本特征、分析判断 2. 化学反应速率的工程表示 3. 工业反应动力学规律可表示为： r i f c （G ） f T （T ） a ）浓度效应——n 工程意义是：反应速率对浓度变化的敏感程 度。 b ）温度效应——E 工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程 度。 E ---- cal/mol , j/mol T ----- K R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K 化学反应动力学 反应速率= 反应量 （反应时间）（反应 已知两个温度下的反应速率常数 k , 可以按下式计算活化能 工程问题 动力学问题 三、PFR与CSTR基本方程 1.理想间歇：t V R V o c Af dC A CA0( J ) x Af dx A XA0( J ) 2.理想PFR V R V o C Af dc A C A0 ( J) C A0 x Af dx A x A 0(「A) 3. CSTR 4. 图解法 V R C A0 C A C A0X A T /C A0 0 X Af X A 四、简单反应的计算 n=1,0,2级反应特征C A C A0(1 X A)浓度、转化率、反应时间关系式 基本关系式PFR（间歇）CSTR V R C Af dC A V R C A0 C A p V。C A0 (：)m v (「A) PFF H CSTR CSTR>PFR C A0X A k p C A0 X A k p n=0 n=1 n=2 C A0 kC A . 11 k p 丁 C A C A0 k p 1吒C A0 《工程力学》课程教学大纲 课程代码：070407 课程性质：专业必修总学时：32 学时 总学分：2 开课学期： 5 适用专业：化学工程与工艺 先修课程：机械制图、化工原理后续课程：化学反应工程大纲执笔人：FGFG 参加人：FGFHHH 审核人：FGFD 编写时间：2012 年8 月 编写依据：化学工程与工艺专业人才培养方案（2010 ）年版 一、课程介绍 工程力学是研究有关物质宏观运动规律，及其应用的科学。综合了《理论力学》、《材料力学》、《金属学》、《机械设计》、《化工容器与设备》多门课程的部分内容，是一门多学科、理论与实用并重的机械类教学课程。这门课程有利于非机械类专业学生综合能力的培养，而又无须设置多门课程，比较符合培养复合型人才的需要，所以继化工工艺专业之后，像轻工、食品、制药、环保、能源等非机械类专业，也在开设类似或相同的课程。通过本课程的教学，使学生掌握杆件、平板、回转形壳体的基础力学理论和金属材料的基础知识，具备设计、使用和管理中、低压压力容器与化工设备的能力。 二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用 工程力学主要研究物体机械运动和杆件弹性变形的一般规律。它不仅是工科专业重要的技术基础课，而且是能够直接用于工程实际的技术学科。通过本课程的学习，可以开发学生的智力，培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力，并为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法。 化工、生物、轻工、食品及制药等工艺过程需要由设备来完成物料的粉碎、混合、储存、分离、传热、反应等操作。化工设备是化工、生物等工艺流程中的重要组成部分。所以，本课程是化工、生物等专业的专业课的基础。 三、本课程教学所要达到的基本目标 通过本课程的学习，使学生能够了解工程力学的基础知识，初步掌握它们在石油，化工中的基本应用，培养学生工程实践能力和创新能力，拓宽知识面，使学生进一步了解本课程。四、学生学习本课程应掌握的方法与技能 通过本门课的学习，要求学生了解内、外压容器的设计原则，掌握中、低压设计的一般方法，能准确为容器选配法兰、支座、人孔等零部件及标准件，了解塔设备、换热设备的工作原理与结构之间的关系，具备对塔设备和换热设备进行机械设计及校核的能力。 五、本课程与其他课程的联系与分工 化工机械基础是化学工程与工艺专业及应用化学等专业的一门重要专业技术基础课，是学习后续课程如化学反应工程、化工分离过程、化工工艺学的重要基础。 六、本课程的教学内容与目的要求 【第一章】物理的受力分析及其平衡条件(4学时) 1、教学目的和要求：了解如何从构件所受的已知外力求取未知外力。解决这个问题的步骤：第一步是通过受力分析，确定未知的约束反力力线方位；第二步是研究物体的受力平衡规律，利用这一规律求取未知外力。 2、教学内容： （1）力的概念及其性质 （2）刚体的受力分析 （3）平面汇交力系的简化与平衡 （4）力矩、力偶、力的平移定理 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料， 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 ____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 7 、一级不可逆液相反应 A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 《化学反应工程》试题库 一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和和化学反应称为三传一 反? 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出二累 积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T mol 。 9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍.则600K 时的反应速率常数k时是400K时的10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化 能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0) 《化学工程基础》教学大纲 （四年制本科. 试行） 课程编号：03021111 课程性质：专业必修课 使用专业：应用化学 开设学期：第七学期 考核方式：闭卷笔试 一、教学目的与任务 《化学工程基础》的教学目的是：通过学习化学工程方面的知识，提高学生在化学、化工的应用开发方面的能力，使学生在科技成果转变为生产力的过程中较好地发挥应有的作用。从技术经济观点出发，将学生培养成为既具有扎实的基础理论知识，又能结合实际分析和解决实际问题的化学工作者。《化学工程基础》的教学重点是：重点学习“三传一反”的基本原理和方法，基本掌握流动体系的能量转换及流体阻力等运算、传热方程和传热强化途径、典型换热器计算、精馏中理论塔板数的求法、反应器类型及反应器体积的计算等。同时了解有关设备的性能和它所依据的理论，了解怎样运用技术经济观点分析和处理实际问题。《化学工程基础》的研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究，与相应内容安排6至8个实验。 二、与其它专业课程的关系 与《普通物理》、《高等数学》、《物理化学》等基础主干课和专业基础课联系十分密切，应在这三门先修课程的基础上进行教学。为《有机化学》、《无机化学》、《物理化学》等化学专业课方面知识的实际运用打下坚实的基础。 三、学时数及分配 总学时为70学时（其中讲授46学时，实验24学时），学时分配见下表。 四、讲授内容与要求：（分章节） 本大纲根据教育部理科化学教学指导委员会“理科应用化学专业化学教学基本内容”，以四年制本科人才培养规格为目标，按照化学工程基础学科的理论知识体系，提出了具体的教学要求。 第一章绪论 【教学要求】 1、基本掌握流动体系的能量转换及流体阻力等运算。 2、掌握传热方程和传热强化途径及典型换热器的计算。 3、初步了解化工生产工艺与化工生产流程的概念。 4、了解实验室研究与化工生产之间的差别。掌握化学工程学常用的几个基本概念，掌握国际单位制、工程单位制及其换算。 5、掌握化学工程学常用的几个基本概念，掌握国际单位制、工程单位制及其换算。 【教学内容】 1、化学工程基础课程的性质、内容要求和学习方法 2、化学工业概述 1）、化学工业发展概述 2）、我国化学工业的发展和现状 3）、化学式业的特点和发展趋势 3、化工生产过程与化学工程学科 1）、化工生产工艺与流程 2）、三废治理与环境保护 3）、化学工程学的内容 4）、化学工程学常用的几个基本概念 4、国际单位制、工程单位制及其换算 第二章流体流动与输送 【教学要求】 1、掌握理想流体与实际流体的概念。 2、掌握流体静力学方程及应用。 3、掌握流体流动的基本原理和规律。 4、掌握量纲分析方法求取阻力系数的方法。 5、掌握流体流动时的物料衡算、能量转换及流体在管道中的流动阻力等计算。 6、掌握离心泵的构造与工作原理及其主要性能参数，了解有关设备的性能和原理。 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。 4.对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优 空时 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。 化学工程的发展与展望 化学工程的发展与展 化学工程是将化学过程和物理过程的基础理论研究与工业化学相结合的学科，不仅是一门具有百年历史的成熟基础学科，也是充满朝气、与时俱进的学科。 1 化学工程的兴起 几千年来过滤、蒸发、结晶等操作在生产中被广泛的应用，但在相当长的时期里，这些操作都是规模很小的手工作业。化学工程这一学科，是在 19 世纪后期随着大规模制造化学工业产品的生产过程的发展而诞生的。 19 世纪70 年代，各种基础化学品的生产等都有了相当的规模，化学工业有了许多杰出的成就。如索尔维法制碱中所用的纯碱碳化塔，高 20 余米，在其中同时进行化学吸收 、结晶、沉降等过程，但是人们还没有从其中找出共有的规律。1880 年，“化学工程” 第一次被英国学者 George E.Davis 正式提出，1888 年，美国麻省理工学院开设了第一个以“化学工程”命名的课程，标志着化学工程学科的诞生。1915 年，本文由论文联盟https://www.wendangku.net/doc/9114256100.html, 收集整理美国学者 Arthur D. Little 提出了“单元操作”，将各种化学品的工业生产工艺分解为若干独立的物理操作单元，并阐明了即使是不同的工艺，只要是相同操作单元就遵循的相同原理。 1920 年，在美国麻省理工学院，化学工程从化学系分离出来，成为一个独立的系。1923 年华克尔、刘易斯和 W.H.麦克亚共同写的《化工原理》一书出版，奠定了化学工程作为一门独立的工程学科的基础。 2化学工程的发展 2.120 世纪前叶，化学工程二级学科应运而生 在20 世纪前叶，化学工程学科的发展促进了许多化学工艺的问世，如美国用丙烯合成出异丙醇，被誉为是石油化工的开端。这些化学工艺的出现，许多化学工程二级学科应运而生。 化学热力学，化学反应工程，传递过程，化工系统工程，化工控制工程等多个二级学科相继诞生。 2.220 世纪50～60 年代，化学工程完成了从单元操作到 《工程化学》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：工程化学 英文名称：Engineering Chemistry 二、课程编码及性质 课程编码：0701812 课程性质：专业选修课程，限定选修课 三、学时与学分 总学时：32 学分：2.0 四、先修课程 无 五、授课对象 本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供电子封装技术专业学生选修。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程教学目的主要包括： 1. 掌握基础化学理论知识，拓宽视野，提高科学素质，学会用化学的眼光看世界； 2. 了解化学学科的概貌，并能够运用化学的理论、观点和方法正确认识和解决社会和生活中遇到的问题； 3. 了解材料制备、加工和使用过程中的基本化学问题，掌握基本化学原理和规律，能够运用化学基础理论解决材料工程技术中的相关化学问题。 表1 课程目标对毕业要求的支撑关系 七、教学重点与难点： 教学重点： 1）从微观粒子的运动出发，讲授原子、分子以及晶体的结构，原子、分子之间相互作用与材料性能之间的关系； 2）重点讲授热力学基本定律以及化学反应热，如何判断化学反应的方向和限度，反应速率及其影响因素； 3）重点学习溶液的通性以及溶液中的各种离子平衡，如何利用平衡关系实现沉淀的溶解和转化，电化学基础理论和反应方向的判断，如何避免金属的腐蚀。 4）重点学习的章节内容包括：第2章“物质结构基础”（7学时）、第3章“化学热力学初步”（8学时）、第4章“溶液化学与离子平衡”（7学时）、第6章“电化学与金属腐蚀”（6学时）。 教学难点： 1）通过本课程学习，要求掌握复杂体系和条件下的化学反应和平衡关系，通过各章节内容的融会贯通，能够分析和解决实际化学反应中可能遇到的具体问题。化学反应工程期末考试试题及答案
化学反应工程复习题 (1)
化学反应工程总结
《工程力学》课程教学大纲
化学反应工程期末考试真题
《化学反应工程》试题和答案基础部分
《化学工程基础》教学大纲
化学反应工程期末试卷试题(附答案)
化学工程的发展与展望
《工程化学》课程大纲