化学反应工程教案

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1、课程教案课程名称：化学反应工程任课教师：所属院部：教学班级：化工1203-04教学时间：2014—2015学年第2学期课程基本信息课程名称化学反应工程课程代码I0101734总计：48学时讲课：48学时实验：学时上机：学时课程设计：周学分3类别必修课（√）选修课（）理论课（√）实验课（）任课教师职称授课对象专业班级：化工1203-04共2个班课程简介（不超过1000字）(1)课程性质、地位本课程以工业反应过程为主要研究对象，研究过程速率及其变化规律、传递规律及其对化学反应的影响，以达到反应器的开发、设计

2、和放大及优化操作之目的。(2)课程目标、主要内容通过本课程的学习，使学生较牢固地掌握化学反应工程最基本的原理和计算方法，能够理论联系实际，提高对工业反应器进行设计与分析之能力。为今后解决化工生产过程中和科学研究中遇到的各种化学工程问题打下良好的基础。本课程教学内容共九部分。包括绪论和八章，从第一章到第八章主要是关于均相单一反应动力学和理想反应器，复合反应与反应器选型，非理想流动反应器，气固相催化反应本征动力学，气固相催化反应宏观动力学，气固相催化反应固定床反应器，气固相催化反应流化床反应器，气液相反应过

3、程与反应器等内容的学习指导。基本教材和主要参考资料教材：郭锴等编，化学反应工程（第二版），化学工业出版社参考资料：1、朱炳辰主编，化学反应工程（第四版），化学工业出版社；2、陈甘棠编，化学反应工程（第三版），化学工业出版社139绪论第一章均相单一反应动力学和理想反应器1.1基本概念1.2建立动力学方程的方法一、本次课主要内容化学反应工程课程的性质、反应器的分类及操作方式、反应器设计的基本方程和工业反应器的放大方法、化学反应速率的不同表示方式及其相互关系、化学反应速率方程的变换与应用、化学反应动力学方程的

4、计算、建立动力学方程的方法及其应用。二、教学目的与要求了解化学反应工程的研究对象、目的，掌握化学反应工程的研究内容和研究方法，熟悉化学反应工程在工业反应过程开发中的作用。三、教学重点难点1、化学反应工程的研究目的、内容和方法。四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。五、作业与习题布置书后习题第3、6、7题139绪论一、化工生产中设备的分类化工产品的生产是通过一定的工艺过程实现的，工艺过程是指从原料到制得产品的全过程。每个化工产品的工艺过程是不同的，但有共同的特点：1，工艺过程是由设备

5、、管道、阀门和控制仪表组成的；2，化工设备分为两大类（1）不含化学反应的设备这类设备中没有发生化学反应，只改变物料的状态，物理性质，不改变其化学性质。在鼓风机和泵中只有能量的转换，从中能转换成机械能，输送物料；在换热器和冷却塔中只改变物料的温度，物料的化学性质没有起变化；贮槽只是起贮存物料作用（2）化学反应器在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物料的化学性质图中的一段炉、二段炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔等都是化学反应器。物料在反应器中发生了化学反应，物料性质起了变化。可见，化学工业生产是由物理

6、过程和化学反应过程组成的，其中化学反应过程是生产过程的关键。化学反应器的任务是完成由原料转变到产物的化学反应，是化工生产的核心设备。“化学反应工程”的研究对象是工业规模的化学反应器。二、《化学反应工程》任务“化学反应工程”于50年代初形成，是化学工程的一个分支。1957年如开了第一次欧洲化学反应工程伎议，会议确定了化学反应工程的研究内容和任务。“化学反应工程是化学工程的一个部分，它是科学的一个分支，它还处在发展阶段。它的目的在于控制工业规模的化学转化率并最终达到恰当和成功的反应器设计。有各种因素对反应器

7、设计起着重要作用，如流动现象、质量和热量传递以及反应动力学。首先必须对这些因素了解，工业规模反应器的开发只能从上述因素间的关系和相互作用中得到了解”。化学反应工程的任务是研究化学反应器中质量和热量的传递过程、流动状况和反应动力学，最终目的是设计化学反应器。139一、化学反应器的特点考察CO变换反应：CO+H2O®CO2+H2反应在固定床变换炉中进行，变换炉中装有固体催化剂，反应过程如下：CO、H2O由气相主体到达颗粒外表面；CO、H2O由颗粒外表面到达颗粒内表面；CO、H2O在颗粒内表面上起反应；CO2

8、、H2由颗粒内表面到达颗粒外表面；CO2、H2由颗粒外表面到达气相主体。考察脱硫反应：H2S+NH4OH反应在吸收塔中进行，反应过程如下：H2S由气相主体到达气-液相界面；H2S由气-液相界面进入液相；H2S和NH4OH在液相中反应生成NH4HS和H2O。CO和H2O的反应区在催化剂颗粒的内表面上，而脱硫反应的反应区在液相内。整个反应过程包含传递过程和化学反应过程，相互交织在一起，不可分割。考察CO和H2O在变换炉中的流动状况。变换炉直径较