化学反应工程教
化学反应工程教案
化学反应工程 课程教案
课次 17 课时 2 课 型 (请打√) 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
授课题目(教学章、节或主题):
第7章 气固相催化反应流化床反应器
7、3流化床反应过程的计算
教学目的、要求(分掌握、熟悉、了解三个层次)::
1、 掌握流化床的基本概念;
２、 掌握流化床的工艺计算;
教学重点及难点:
重点:固定床催化反应器的特点、类型和设计要求。
难点:一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算、
教 学 基 本 内 容 方法及手段
7、１流化床的基本概念
流态化现象:使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体的操作。
固体颗粒层与流体接触的不同类型:
7、1、1流化床的基本概念
1） 当通过床层的流体流量较小时,颗粒受到的升力(浮力与曳力之和)小于颗粒自身重力时,颗粒在床层内静止不动,流体由颗粒之间的空隙通过。此时床层称为固定床。 讲解 2） 随着流体流量增加,颗粒受到的曳力也随着增大、若颗粒受到的升力恰好等于自身重量时,颗粒受力处于平衡状态,故颗粒将在床层内作上下、左右、前后的激烈运动,这种现象被称为固体的流态化,整个床层称为流化床、
曳力(表面曳力、形体曳力)曳力是流体对固体的作用力,而阻力是固体壁对流体的作用力,两者是作用力与反作用力的关系。表面曳力由作用在颗粒表面上的剪切力引起,形体曳力由作用在颗粒表面上的压强力扣除浮力部分引起、
３)。流化床类似液体的性状
(a) 轻的固体浮起;
(b)表面保持水平;
(c)固体颗粒从孔中喷出;
(d)床面拉平;
(ｅ)床层重量除以截面积等于压强
流化床的优点
(1) 颗粒流动类似液体,易于处理、控制;
(2) 固体颗粒迅速混合,整个床层等温;
(3) 颗粒能够在两个流化床之间流动、循环,使大量热、质有估计在床层之间传递;
(4) 宜于大规模操作;
(５) 气体和固体之间的热质传递较其它方式高;
化学反应工程教案5(化工13)
化学反应工程 课程教案
课次 5 课时 2 课 型 （请打√） 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
授课题目（教学章、节或主题）：
第2章 复合反应与反应器选型
2.1 单一不可逆反应过程与反应器
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：：
1. 了解复合反应的动力学特点；
2. 掌握多级全混流反应器中进行简单反应时的体积计算及其优化；
3. 掌握理想流动反应器简单组合的基本概念和计算；
教学重点及难点：
重点：反应器的分类、混合与返混、停留时间等几个时间概念。
难点：反应器设计基础方程。
教 学 基 本 内 容 方法及手段
第2章 复合反应与反应器选型
化学反应工程学重视反应体积的概念，强调在反应器中不同时间、不同位置上的局部浓度可能不相同。这就造成了同一个反应发生在不同反应器中会有不同的结果。
平推流反应器在结构和操作方式上与间歇反应器截然不同，一个没有搅拌一个有搅拌；一个连续操作一个间歇操作；一个是管式一个是釜式。但有一点是共同的，就是二者都没有返混，所有物料在反应器内的停留时间都相同。既然停留时间都相同，没有不同停留时间（即不同转化率，不同浓度）物料的混合，两种反应器在相同的进口（初始）条件和反应时间下，就应该得到相同的反应结果。
从化学反应工程的角度看，间歇反应器和平推流反应器在本质上是相同的，都是没有返混的反应器。而全混流反应器则是返混达到极大程度的另一类反应器。间歇反应器和平推流反应器的相同体现在二者的设计方程相同。
反应器的选型，其实就是根据不同反应的特性，选择适合这种反应类型的操作方式。 讲解 从本质上说，物理过程不改变反应过程的动力学规律。也就是说，反应的动力学方程并不因为物理过程的存在而发生变化。但是，流体的流动、传质、传热过程会影响实际反应场所的浓度和温度在时间、空间上的分布，从而影响实际反应场的浓度和温度在时间、空间上的分布，从而影响反应的最终结果。
化学反应工程_百度文库
第一章气－固相催化反应本征动力学
概论
化工生产中大多数反应是过程，气-固相催化反应是重要反应之一。本章讨论：
1，
2， 连续过程中化学反应速率的有关问题； 气-固相催化反应的化学动力学，即本征动力学。
第一节 化学计量学
1-1化学计量式
化学计量学是研究化学反应系统中反应物和产物组成相互关系变化的数学表达式。化学计量式是化学计量的基础。
化学计量式表示参加反应的各组分的娄量关系，等式左边的组分为反应物，等式右边的组分为产物，化学计量式的通式为：
或
或
一般将反应物的化学计量取负值，产物的化学计量取正值。 如果反应系统中有m个反应，则第j个反应的化学计量式的通式为
或
也可用矩阵表示为
...
...
1-2 反应程度、转化率及化学膨胀因子 一．反应程度
对于间歇反应中的单反应
进行物料衡算
按化学计量关系有
R
上式中的ξ称为化学反应程度。注意上述表达式中各项的正负号。 （1-7）式也可表达为：
为i组分已反应的量，所以，知道反应程度即可
计算出所有反应物及产物已经反应（或生成）的量。 二、转化率
反应物A的反应量与其初如量之比称为A的转化率:
nA0nA0nA0
工业反应过程中的原料中各组分之间往往不符合化学计量关系，通常选择不过量的反应物计算转化率，这样的组分称为关键组分。
三、化学膨胀因子
在恒温恒压的连续系统中发生反应
对于液相反应，反应前后物料的体积流量变化不大，一般作为恒容过程。对于气相反应，反应前后物料的体积流量变化较大。
定义每转化1mol的A时反应混合物增加或减少的量为化学膨胀因子，即：
则有：
由此，组分A的瞬时浓度可表示为：
对于连续，则
式中，大写字母表示摩尔流量，小写字母表示物质的量。 例1－1 计算下列反应的化学膨胀因子
1. A+B→P+S 2. A→P+S 3. A+3B→2P
解：1. δA=[(1+1)－(1+1)] / 1=0
2. δA=[(1+1)－1)] / 1=1
化学反应工程 教案(1-3章)
第一章 绪 论
1.1 化学反应工程学的范畴和任务
1.1.1化学反应工程发展简述
自然界的物质的运动或变化过程由物理或化学的两类，物理过程不牵涉化学反应，但化学过程却总是与物理因素有着紧密联系。所以化学反应过程是物理与化学两类因素综合体。
远溯古代，陶瓷制作、酿酒等工艺，但直到本世纪五十年代一直还未形成一门专门研究的独立学科，到1957年举行的第一次欧洲反应工程会议上确立了这一学科的名称。
1.1.2 化学反应工程的范畴和任务
化学反应工程学：是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以化学反应作为研究对象，又以工程问题为研究对象，把二者结合起来的学科体系。
一、研究的范畴
1. 化工热力学：确定物系的各种物性常数（热容、研所引资、反应热等），看化学反应是否能进行及其反应程度。
2. 反应动力学：专门阐明学反应速率与各项物理因素（如温度、压力、催化剂等）之间的定量关系。为实现某一反应，要选定合易的条件及反应器的结构型式、尺寸和处理能力等，这些都依赖于对反应动力学特性的认识。
3. 催化剂
4. 设备型式、操作方法和流程
有小试到扩是出现放大效应，因此工业装置的反映条件必须结合工程上的考虑才能合理的确定。
反应器型式：管式、釜式、塔式、固定床或流化床等。
操作方式：分批式、连续式或半连续式。
反应器的型式与特性表
型式 适用反应 优缺点
搅拌槽 液相、液—液、液—固相 适用性大，操作弹性大，温度、浓度易控制，产品质量均一
管式 气相、液相 返混小，反应器容积小，比传热面大
空塔或搅拌塔 液相、液—液相 结构简单，返混程度与高/径比及搅拌有关，轴向温差大
鼓泡塔或挡板鼓泡塔 气—液相，气—液—固相 气相返混小，液相返混大，温度较易调节，气体压降大，流速有限制
填料塔 液相、气—液相 结构简单，返混小，压降小，有温差，填料装卸麻烦
板式塔 气—液相 逆流接触，气液返混均小，流速有限制，如需传热，常另加传热面
化学反应工程第三版李绍芬
未知驱动探索，专注成就专业
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化学反应工程第三版李绍芬
1. 简介
《化学反应工程第三版李绍芬》是一本关于化学反应工程的经典教材，由李绍芬教授主编。本书主要介绍了化学反应工程的基本概念、原理和应用，涵盖了从反应动力学到反应器设计的各个方面内容。
2. 内容概要
本书共分为十个章节，内容涵盖广泛，包括了反应动力学、反应器理论与设计、传热与传质、固定床反应器等。
• 第一章介绍了化学反应工程的基本概念和主要内容，为后续章节的学习打下基础。
• 第二章详细介绍了反应动力学的理论与实践，包括反应速率方程、反应级数、反应速率常数等概念。
• 第三章探讨了反应器的类型和基本原理，包括批式反应器、连续式反应器、半批式反应器等。 未知驱动探索，专注成就专业
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• 第四章介绍了反应器的设计原则和方法，包括选择反应器类型、确定反应器尺寸等。
• 第五章讲解了传热和传质在反应工程中的重要性，介绍了由传热与传质引起的影响和计算方法。
• 第六章介绍了固体颗粒的基本性质和反应器，包括固定床反应器的设计和操作。
• …
本书结合了理论和实践，并通过大量的实例和案例讲解，使读者能够更好地理解和应用化学反应工程的知识。
3. 特点与亮点
《化学反应工程第三版李绍芬》的特点与亮点主要体现在以下几个方面：
• 综合性和系统性：本书囊括了化学反应工程的各个方面内容，从基本概念到实际应用都有所涉及，能够满足读者全面学习的需求。 未知驱动探索，专注成就专业
3
• 理论与实践结合：本书不仅介绍了反应工程的理论知识，还通过大量实例和案例进行讲解，帮助读者将理论应用到实际中。
• 说明详细、语言简洁：本书的说明详细且语言简洁，能够让读者更容易理解和掌握知识。
• 更新与全面：本书是第三版教材，对于最新的研究成果和进展进行了更新，并且涵盖了化学反应工程的全面内容。
4. 适用对象
《化学反应工程第三版李绍芬》适用于化学工程、化学专业的本科生和研究生，以及从事相关工作或研究的专业人士。无论是从事科研、工程设计还是教学的相关人士，都可以通过阅读本书来提高自己的理论水平和实践能力。
《化学反应工程》课程思政的教学探索与思考
- 1 - 《化学反应工程》课程思政的教学探索与思考
随着社会的发展和人民生活水平的提高，环保、安全、高效的化工工艺越来越受到人们的关注和重视。因此，化学反应工程作为化工工艺的核心课程，也承担着培养工程技术人才、推动化工产业发展的重要任务。
然而，仅仅依靠理论知识的传授，难以满足学生对于工程实践能力、社会责任感等方面的需求。因此，化学反应工程课程思政的教学探索和思考变得尤为重要。
一方面，我们需要通过课程内容的组织和讲解，引导学生认识到化学反应工程的实用性和社会价值。例如，通过讲解化学反应工程在石油化工、冶金、制药等领域的应用案例，让学生深刻认识到化学反应工程与生活息息相关，具有广泛的社会影响力。
另一方面，我们还需要着重培养学生的创新能力和责任感。例如，课程中可以引导学生对化学反应工程过程进行分析和优化，培养学生的工程实践能力和创新意识；同时，也要引导学生认识到化学反应工程对于环境保护、安全生产的重要性，强化学生的社会责任感，使其成为具有社会担当的工程师。
此外，教师的教学方法和态度也对化学反应工程课程思政的教学起到至关重要的作用。教师应该注重与学生的互动和交流，积极引导学生参与课程讨论和探究，激发学生的学习热情和创新潜能；同时，也要注重对学生的情感教育，关注学生的成长和发展，让学生在温暖的教育氛围中感受到人文关怀和爱。 - 2 - 总之，化学反应工程课程思政的教学探索和思考是一项长期的工作，需要教师不断探索和实践，不断完善和提升。只有通过这样的努力，才能真正实现化学反应工程课程思政的有效教学和学生素质的全面提高。
化学反应工程教案20(化工13)-胡江良
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化学反应工程 课程教案 课次 19 课时 2 课 型
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实验课□ 习题课□
其他□
授课题目（教学章、节或主题）：
第9章 反应器的热稳定性和参数灵敏性
9.3反应器参数的灵敏性
教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：：
1. 全混流和管式反应热量衡算式；
2. 全混流热稳定点条件、管式反应器允许的最大温度差及允许管径；
教学重点及难点：
重点：全混流反应器的定态。
难点：径向传热管式反应器的热量衡算方程。
教 学 基 本 内 容 方法及手段
9.3反应器参数的灵敏性
9.3.1反应器的安全性
• 反应器的轴向温度分布，对于放热反应，可能存在热点。
• 由一维拟均相平推流模型：
如果反应放热与壁面传热相等，反应器轴向将没有温度变化。
• 即dT/dl=0
• 如果放热量大于移热量，则dT/dl>0，温度沿轴向升高，反之温度下降。
• 如果放热量急剧增大，而热量又不能迅速移走时，将发生温度的失控，称飞温。
• 飞温通常发生在：
• 1入口浓度急剧增高；
• 2入口温度急剧增高；
• 3冷剂流量变小；
• 4冷剂温度增高等。
讲解
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2
• 飞温可能会造成严重事故－催化剂烧结，燃烧，爆炸等。
• 产生爆炸的原因：
• 1反应体积急剧膨胀造成压力猛增，超过设备能够承受的压力；
• 2局部超温，使设备强度下降，在正常操作压力下爆炸；
• 3超温造成设备应力增大；
• 4设备腐蚀造成局部强度下降等。
• 防止爆炸的措施：
• 1严格控制温度、压力、浓度等操作参数；
• 2超限报警，联锁停车，排放可燃物；
• 3安全阀，阻火器，防爆膜等。
作业、讨论题、思考题：
1、名词解释
稳定的定态、着火点、熄火点、热点
3
2、简答
全混流反应器的热稳定点的条件
参考资料（含参考书、文献等）
化学反应工程教案 2
化学反应工程教案
一、课题：催化化学反应工程
二、课时：4学时
三、目标：
1.了解催化剂的种类、特点和作用机理。
2.了解催化反应系统的运行原理及参数调控。
3.学习催化反应工程的设计及运行控制。
四、内容：
1、催化剂的种类和作用机理：金属催化剂、酸性催化剂、基因催化剂、酶催化反应、光催化反应等。
2、催化反应系统的运行原理及参数调控：温度、催化剂种类和用量及料液流量等。
3、催化反应工程的设计：包括催化反应系统的设计，包括反应器、搅拌器、换热器、离心机等，以及催化剂的选择，原料的加入方式等内容。
4、催化反应工程的运行控制：包括催化反应的操作技术，涉及温度、压力、料液流量等参数的调控，以及反应的控制、监测和检查等内容。
五、教学方法
1、讲授讲解法：对催化反应工程的相关理论知识进行讲解，使学生了解基本概念和原理； 2、讨论法：利用讨论法，让学生就相关问题进行讨论，培养学生的独立思考能力及分析、解决问题的能力；
3、实验法：利用实验法，让学生掌握催化反应的实际操作，加深理论知识的理解，增强学生的实践能力；
4、新媒体互动法：利用新媒体互动技术。
化学反应工程课程设计
1 / 45 一．设计方案简介
1.1 硫酸的性质
硫酸是三氧化硫（SO3）和水（H2O）化合而成。化学上一般把一个分子的三氧化硫与一个分子的水相结合的物质称为无水硫酸。无水硫酸就是指100%的硫酸，又称纯硫酸。纯硫酸一般为无色透明的油状液体，分子量为98.08。硫酸分为发烟硫酸、浓硫酸和稀硫酸，硫酸中不含水而存在游离S03时成为发烟硫酸，当硫酸水溶液中硫酸质量百分数≥75%的硫酸叫做浓硫酸，而把硫酸质量百分数在75%以下的硫酸水溶液叫做稀硫酸【1】。
硫酸是强酸之一，具有酸的通性，但浓硫酸有其特殊的性质。具有相对密度大、沸点高、液面上水蒸气的平衡分压极低等物理特性和吸水性、脱水性和强氧化性等化学特性［2］。硫酸有很强的吸水性，能吸收气体中的水蒸气，也能吸收液体中的部分水分，从而使气体干燥，溶液发生相应的变化。浓硫酸的脱水性是指其能将部分物质中的氢、氧元素按原子个数比为2：1的比例夺取出来并生成水。质量分数为98.3%的浓硫酸其沸点为338℃,与其它常见的酸相比,沸点较高,是一种难挥发的强酸。硫酸无论是用水稀释还是与其它液体混合，都会放出大量的热。浓硫酸具有强氧化性，不仅能氧化活泼性位于氢以前的金属，而且能氧化部分非金属单质，活泼性位于氢后的金属与某些含有低价态元素的化合物或离子。
硫酸的用途
2 / 45 硫酸的用途非常广泛，是最重要的化工原料之一。
硫酸最主要用途是生产化学肥料，用于生产磷铵、重过磷酸钙、硫铵等。在中国，硫酸产量的60%以上用于生产磷肥和复肥。
在化学工业中，硫酸是生产各种硫酸盐的主要原料，是塑料、人造纤维、染料、油漆、药物等生产中不可缺少的原料。在农药、除草剂、杀鼠剂的生产中亦需要硫酸。
在石油工业中，石油精炼需使用大量硫酸作为洗涤剂，以除去石油产品中的不饱和烃等杂质。
在冶金工业中，钢材加工与成品的酸洗要用硫酸；电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液需使用硫酸；某些贵金属的精炼亦需用硫酸溶去夹杂的其它金属。
化学反应工程教材课后习题答案-李绍芬-天津大学
1 绪 论
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
3222CHOHO2HCHO2HO
32222CHOH3O2CO4HO
进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后
甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算
（1） （1） 反应的选择性；
（2） （2） 反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为： 0.629YS0.961196.11%
X0.720
（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），
当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为 组分 摩尔分率yi0 摩尔数ni0(mol)
CH3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40
空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79
水 1.3/（2+4+1.3）=0.178117.81
总计 1.000 100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出
口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
nA=nA0(1-XA)=7.672 mol
nP=nA0YP=18.96 mol
nC=nA0(XA-YP)=0.7672 mol
结合上述反应的化学计量式，水（nW）、氧气（nO）和氮气（nN）的摩尔数分别为：
nW=nW0+nP+2nC=38.30 mol
nO=nO0-1/2nP-3/2nC=0.8788 mol
nN=nN0=43.28 mol
所以，反应器出口气体组成为：
组分 摩尔数（mol）摩尔分率%CH3OH 7.672 6.983
HCHO 18.96 17.26
H2O 38.3 34.87
CO2 0.7672 0.6983
O2 0.8788 0.7999
N2 43.28 39.39
1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：