课程大纲
一．课程的性质和目的
本课程是化学工程与工艺专业本科生的专业基础必修课，其主要任务是使学生掌握化工生产中的关键过程——化学反应过程的基本理论和知识，培养学生具体分析、计算和解决化工生产中有关化学反应过程的实际问题的能力。课程的目标要求如下：
1、课程对学生思想品德培养的目标要求： ①通过课程讲授、复习及辅导、作业等教学环节，培养学生严谨求实的科学态度和一丝不苟的工作作风。②通过用理论分析解决问题的过程，培养学生辩证唯物主义的思想方法。③通过了解我国反应工程发展史及现状，激发学生为化工事业献身的精神。
2、课程对学生知识与能力培养的目标要求： ①培养学生从基础理论、工程观点、经济观点出发，综合处理工程问题的能力。②培养学生能熟练进行反应器选型、设计、校核的能力。③培养学生根据反应的特点分析反应器的问题，具有解决工业反应器问题的能力。④通过实验数据的收集和解析，培养学生实验设计和处理数据能力。
3、课程对学生科学思维方面的目标要求： ①通过基本原理的学习，使学生掌握过程的本质，在众多影响因素中，抓住问题的主要方面，提高学生的科学思维能力。②通过计算问题的学习，使学生掌握计算依据的基本概念、模型简化处理的方法，从而培养学生抽象的思维能力。③通过典型反应器的学习，使学生了解应从基本原理出发来分析反应器性能、特征、应用范围及强化方法，培养学生逻辑思维能力。
二、课程教学内容
绪 论（2-3学时）
教学内容：1. 化学反应工程的任务和范畴。2. 化学反应工程的研究方法。3. 化学反应工程与其他学科的关系。4. 如何学好反应工程。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1. 化学反应工程的任务和范畴。2. 化学反应工程的研究方法——数学模拟法。
要求一般理解与掌握的内容有：化学反应工程与其他学科的关系。
难点：数学模拟法。
第一章 化学动力学（10-12学时）
教学内容：
1.1化学计量学
化学计量式，反应程度，转化率，化学膨胀因子，多重反应的收率及选择率，多重反应系统中独立反应数的确定，气相反应的物料衡算。
1.2 化学反应速率的表示形式: 间歇系统、连续系统。
1.3 动力学方程：动力学方程的表示形式，反应速率常数，动力学方程的转换。
1.4 气一固相催化反应动力学方程（教学或课外自学）
固体催化剂、吸附等温方程、均匀表面吸附动力学方程。
1.5 温度对反应速率的影响：温度对单一反应速率的影响。
1.6固体催化剂的失活
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
1) 化学反应速率的定义。
2) 动力学方程的表示形式。
3) 反应速率常数。
4) 变容过程浓度、分压与转化率的关系及动力学方程的转换。
要求一般理解与掌握的内容有：
1) 温度对反应速率的影响。
2) 均匀表面吸附动力学方程的推导。
3) 3. 催化剂失活动力学。
难点：变容过程浓度、分压与转化率的关系及动力学方程的转换。
第二章 气-固相催化反应宏观动力学 （10学时）
教学内容：
2.1 气-固相催化反应的宏观过程
气-固相催化反应过程中反应组分的浓度分布，内扩散效率因子与宏观动力学方程、催化反应控制阶段的判别。
2.2 催化剂颗粒内气体的扩散
催化剂中气体扩散的形式，气体中的分子扩散、Knudsen扩散系数，催化剂孔内组分的综合扩散系数、催化剂颗粒内组分的有效扩散系数。
2.3 内扩散有效因子
球形催化剂颗粒内组分浓度分布及温度分布的微分方程，等温催化剂一级反应内扩散有效因子的解析解，等温催化剂非一级反应内扩散有效因子的简化近似解。
2.4外扩散有效因子
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
1．多相催化反应过程步聚及控制步骤。
2．双组分系统有效扩散系数的计算。
3．宏观反应速率的定义。4．内扩散有效因子的计算方法。
5．气-固相催化反应控制阶段的判别，多孔催化剂内反应组分浓度的分布。
要求一般理解与掌握的内容有：
1．等温一级反应在催化剂内浓度分布的推导。
2．外扩散有效因子。
难点：综合扩散系数的计算，球形催化剂颗粒内组分浓度分布及温度分布的微分方程的推导，内扩散有效因子的计算。
第三章 理想流动反应器（12-13学时）
教学内容：
3.1 流动模型概述：反应器中流体的流动模型、反应器设计的基本方程。
3.2 理想流动反应器
间歇反应器、平推流反应器、单级全混流反应器、多级全混流反应器的串联及优化、理想流动反应器的组合与反应体积比较、理想流动反应器中多重反应的选择率、全混流反应器的热稳定性。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
1．反应器设计的基础方程。
2．各种理想反应器的特征，等温条件下的设计方程及反应器计算。
3．根据反应过程特征选择反应器及操作方式和操作条件。
4．返混定义及返混对过程的影响。5．理想反应器的并联、串连操作。
要求一般理解与掌握的内容有：
1．反应器中流体的流动与混合。
2．全混流反应器的热稳定性。
难点：反应器计算。
第四章 反应器中的混合对反应的影响（6-8学时）
4.1 连续反应器中物料混合状态分析
4.2 停留时间分布的实验测定及其性质：停留时间分布、停留时间分布的实验测定，停留时间分布的数字特征，几种流型的停留时间分布函数与分布密度。
4.3 非理想流动模型
4.4非理想流动反应器的计算
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
1．停留时间分布密度函数和分布函数及其物理意义、计算。
2．平均停留时间及方差的计算。
3．理想反应器的停留时间分布函数及其数字特征。
4．平推流、全混流反应器中平均停留时间的分析计算。
5．造成非理想流动的原因及其判断。
要求一般理解与掌握的内容有：
1．实际流动反应器的计算。
2．用轴向扩散模型计算非理想反应器。
难点：停留时间分布密度函数和分布函数。
第五章 气-固相催化反应器 （11-15学时）
教学内容：
5.1 概述：气-固相催化反应器的基本类型、基本设计原则、催化反应器的数学模型。
5.2 固定床流体力学 (根据专业需要讲授方式可不同：详细介绍或者简单介绍)
固定床的物理特性，单相流体在固定床中的流动，单相流体通过固定床的压力降。
5.3 固定床热量传递过程
固定床径向传热过程分析，固定床对壁的给热系数、固定床径向有效导热系数和壁给热系数。
5.4 绝热式固定床催化反应器：绝热温升、单段绝热催化反应器，多段换热式催化反应器。
5.5 连续换热式固定床催化反应器：内冷自热式、外冷列管式、外部供热管式。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
1．固定床压降的计算。
2．固定床一维拟均相模型的假设及方程。
3．用一维拟均相模型计算绝热反应器催化剂用量。
4．多段绝热反应器的优化条件。
5．固定床内的传质和传热。
6．换热式固定床反应器分析。
要求一般理解与掌握的内容有：
1．固定床径向传热的计算。
2．固定床反应器的分类及各类反应器的特点。
难点：固定床压降的计算，多段绝热反应器的优化计算，绝热反应器催化剂用量的计算。
第六章 气-液反应及反应器（8-9学时）
教学内容：
6.1概述
6.2 气-液反应的平衡：气-液相平衡、带化学反应的气-液平衡。
6.3 气-液反应历程：气-液相间物质传递、化学反应在相间传递中的作用。
6.4 气-液反应动力学特征
伴有化学反应的液相扩散过程，一级不可逆反应、不可逆瞬间反应、二级不可逆反应、可逆反应。
6.5 气-液反应器：工业生产对气-液反应器的要求，气-液反应器的形式和特点。
要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：
1．气-液反应过程及步骤。
2．气-液反应过程宏观反应速率方程。
3．四类反应过程化学吸收的增强因子的计算及速率式。
4．各类气-液反应器的特点及适用范围。
要求一般理解与掌握的内容有： 带化学反应的气-液平衡关系，反应器的设计计算。
难点：宏观反应速率方程，反应器的设计计算。
三、课程教学的基本要求
1．课程的重点、难点、深度和广度
本课程的重点是第一章化学动力学，第三章理想流动与非理想流动反应器，第二、四章气-固相催化反应动力学和反应器。
本课程的难点是：
（1） 反应工程研究方法是数学模拟法，这是学生遇到的新问题，同时又与数学基础有关，学生必须在理解物理意义基础上攻克此关；
（2） 综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力较困难，但在打下扎实基础上下功夫，会有所突破；
（3） 停留时间分布函数的学习较困难，但在学生复习好概率论和数理统计基础上，容易克服。
2．教学的基本要求
本课的教学环节包括课堂讲授、学生自学、问题讨论、习题、答疑、考试等。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握和了解化学反应过程的基本理论和知识，培养学生具体分析、计算和解决化工生产中有关化学反应过程的实际问题的能力。培养学生从基础理论、工程观点、经济观点出发，综合处理工程问题的能力。本课程课堂讲授（包括自学讨论、习题课等）64-65学时，机动1-2学时。
四、考核方式
考核方式为闭卷考试，平时成绩占30%，考试成绩占70%。
五、与有关课程的联系与分工
本课程是在学完物理化学、化工原理、化工热力学的基础上，讲授化学反应过程的基本理论和知识，以研究工业反应器为主体，介绍反应工程的基本概念、原理和方法，以及反应器的设计、优化、开发、放大问题。然而，不研究整个系统的优化问题，这由系统工程课程去解决。
六、建议教材与教学参考书
[1] 朱炳辰等编，《化学反应工程 》（第三版），化学工业出版社，2001年4月；
[2] 李绍芬编，《反应工程 》（第二版），化学工业出版社，2000年6月；
[3] 陈甘棠.化学反应工程，化学工业出版社，1981
[4] 郭 锴等编，《化学反应工程 》，化学工业出版社，2000年7月。
[5] Octave Levenspiel. Chemical Reaction Engineering 3rd Edition, John Wiley & Sons,Inc.,1999
[6] Froment G F and Bischoff K B . Chemical Reactor Analysis and Design. New York: Jhon Wiley & Sons, 1979. 2nd ed, 1990. 中译本，反应器分析与设计. 北京：化学工业出版社，1985
[7] F.S.Fogler. Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd Edition.Pretice-Hall,1992.