化学反应工程(A)
陈喜蓉 副教授 |江西理工大学
化学反应工程系化学工程的一个分支,以工业反应过程为主要研究对象,以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科。它是在化工热力学、反应动力学、传递过程理论以及化工单元操作的基础上发展起来的。其应用遍及化工、石油化工、生物化工、医药、冶金及轻工等许多工业部门。工业反应过程中既有化学反应,又有传递过程。传递过程的存在并不改变化学反应规律,但改变了反应器内各处的温度和浓度,从而影响到反应结果,例如影响到转化率和选择率。课程内容安排主要有两条主线:一是反应;二是反应器。其中反应涉及内容为 应用化学反应动力学基础;气固相催化反应本征及宏观动力学;气液反应工程;流固相非催化反应工程。涉及到反应器的内容主要气液有釜式及均相管式反应器;反应器中的混合对反应的影响;固定床反应器;流化床反应器等。
化学反应工程是化工类专业的一门专业主干课、核心课程。化学反应工程涉及物理化学、化工热力学、化工传递过程、优化与控制等,知识领域广泛、内容新颖,对于培养学生的反应工程基础、强化工程分析能力具有十分重要的作用。
课程教学突出阐述反应工程理论思维方法,重点讨论影响反应结果的工程因素(如返混、混合、热稳定性和参数灵敏性等),并结合开发实例进行分析,培养学生应用反应工程方法论解决实际问题的能力。围绕创新教育这一主题,明确培养学生创新思维与创新能力的教学目标,并在教学内容、教学方法上进行改革,改变传统教学模式,将培养创新思维和创新能力溶入课程教学过程中,探索适宜培养创新人才的"化学反应工程"教学内容、教学方法。
重点与难点:化学反应工程课程内容的重点是阐明基本原理,向学生介绍反应工程中的最基本概念、理论和研究方法,所以我们在开设本课程时,精选了化学动力学、间歇反应器、理想流动反应器、返混、反应过程中的热量和质量传递、复杂反应选择性、反应器热稳定性等主要内容,突出影响反应过程结果的工程因素,并按温度效应和浓度效应讨论展开,力求表达清楚,确切阐述,为学生今后开发反应过程与反应器打下扎实的理论基础。
课程难点是掌握化学反应工程的基本观点和工程思维方法,培养学生分析和解决工程问题的实际能力。在教学中重视基本概念、基本理论和工程分析方法的传授。把握反应的温度效应和浓度效应,体现工程因素和工程措施的对不同反应的具有不同的影响效应,这也是贯穿化学反应工程基本内容的主线。一方面突出化学反应工程学科的共性问题,即影响反应结果的工程因素,如返混、预混合、质量传递和热量传递等,另一方面突出反应工程理论思维方法,即工程因素通过影响反应场所温度与浓度而改变反应结果,使学生了解实际反应过程开发中过程的分解与综合、个性与共性之间的关系,从而增强工程分析和解决工程问题的能力。反应工程理论思维方法揭示了反应器型式、操作方式、操作条件等实际上是通过工程因素来实现对反应场所温度和浓度的影响。在教学过程中重视结合相应的思考题、例题教学,并进行必要的习题练习,以期学生将所学内容融会贯通,举一反三,学以致用。