河北省高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称：化学反应工程 课程代码：06117
第一部分 课程性质与设置目的
一、课程性质与特点
本课程是高等教育自学考试化学工程专业所开设的专业课之一，它是一门理论联系实际、应用性较强的课程。本课程以反应动力学和反应器设计与分析为基本内容，是以工业反应工程为主要研究对象，在物理化学的基础上研究过程速率及变化规律、传递规律及其对化学反应的影响，以进行反应器的开发、设计、放大及优化操作。 二、课程设置的目的和要求
设置本课程，为了使考生能够牢固掌握反应工程的基本概念、基本原理和计算方法，能够运用所学理论知识合理确定反应器型式和进行反应器的设计计算；根据具体情况对反应器的操作进行优化；对反应过程中的某些现象进行简单分析，从而指导设计与生产。
通过本课程的学习，要求考生正确理解反应工程有关基本概念、基本原理，掌握化学反应学科的学习方法及理论联系实际方法，提高分析问题和解决问题的能力。 三、与其它课程的关系
《化学反应工程》是化工类专业大学本科学生必修的专业技术基础课程，它与化学工程专业的许多其他课程有着密切的关系。《物理化学》、《化工热力学》、《化工原理》、《化工传递过程》是本课程的基础，并与《化工系统工程》互相衔接配合。
第二部分 课程内容与考核目标
第一章 绪论
一、学习目的与要求
通过本章的学习，要求考生初步认识化学反应工程的研究对象、任务、影响因素及研究方法等本知识，了解化学反应器的分类方法及其主要类型等内容。 二、考核知识点与考核目标
第一节 化学反应工程的研究对象和任务
1、化学反应工程的研究对象（一般） 2、化学反应工程的任务（次重点） 第二节 化学反应工程的影响因素和研究方法 1、化学反应工程的影响因素（一般）
2、化学反应工程的研究方法（一般） 第三节 化学反应及反应器分类 1、化学反应分类（一般）
2、化学反应器分类方法（次重点）
3、化学反应器的主要类型及特点（次重点）
第二章 均相反应动力学
一、学习目的与要求
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通过本章学习，了解化学计量学的基本知识，掌握化学反应速率的定义及表示方式、恒温反应过程速率方程的确定、反应速率与反应温度的关系。 二、考核知识点与考核目标 第一节 化学计量学
1、反应进度、转化率及膨胀因子的概念（一般）
2、复杂反应的收率和选择性（次重点）
3、化学反应的转化率、收率及选择性的相互关系（次重点） 第二节 化学反应速率
1、化学反应速率定义及表示方式（一般） 2、机理速率方程的确定（次重点）
3、经验速率方程的确定（次重点） 第三节 恒温反应过程速率方程的确定
1、动力学方程的微分和积分形式（一般） 2、用积分法求动力学参数（重点） 3、用微分法求动力学参数（重点） 4、最小二乘法（次重点） 第四节 反应速率与温度的关系
1、反应速率与反应温度的函数关系（重点） 2、实验测定活化能、频率因子的方法（重点）
第三章 理想流动与均相反应器设计
一、学习目的与要求
通过本章学习，掌握间歇釜式反应器、稳态全混流反应器及平推流管式反应器的性能特征及设计方法（物料及热量衡算），能够进行反应器选型、操作方式评选及过程优化。 二、考核知识点与考核目标
第一节 间歇釜式反应器的计算（单一反应）
1、间歇釜的热量衡算（次重点）
2、间歇反应器的特点及有关设计计算的基础方程（重点） 3、等温等容过程间歇釜的计算方法（重点） 第二节 稳态全混流反应器的计算
1、空时、空速的基本概念（次重点）
2、定态下，全混流反应器的特征及有关的设计计算的基础方程（重点） 3、全混流反应器的热量衡算（重点）
4、定态下，单个全混流反应器的设计（重点） 5、定态下，多个全混流反应器串联的设计（重点） 第三节 平推流管式反应器的计算
1、复杂反应等温恒容过程（次重点） 2、复杂反应变容过程（次重点） 3、变温过程（重点）
4、平推流管式反应器的一般设计方程（重点） 5、简单反应等温恒容过程（重点） 6、 简单反应等温变容过程（重点）
第四节 反应器选型、操作方式评选及过程优化 1、复杂反应过程的优化（次重点）
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2、反应器类型及操作方式比较（次重点） 3、组合反应器的特点及计算（次重点） 第五节 变温间歇釜式反应器
变温间歇釜式反应器反应时间的计算（一般） 第六节 连续釜式反应器的定态操作
1、什么是反应器的热稳定性（一般）
2、着火点与熄火（一般）
3、分析定态操作点的热稳定性（次重点） 4、全混流反应器的热稳定条件（次重点） 5、操作条件对热稳定性的影响（一般）
6、全混流反应器的热量衡算式的建立与应用（一般）
第四章 非理想流动反应器设计
一、学习目的与要求
通过本章学习，正确理解停留时间、理想流动与非理想流动、宏观混合与微观混合等概念，掌握连续流动反应器中流体停留时间分布的定量描述及其实验测定方法；掌握理想流动模型；了解非理想流动的流体流动模型；能应用轴向扩散模型和多釜串联模型对在实际反应器中进行的反应过程的转化率进行计算。 二、考核知识点与考核目标 第一节 停留时间分布
1、停留时间的概念（次重点）
2、停留时间分布函数F(t)、停留时间分布密度E(t)的概念、性质、物理意义（重点） 3、无因次停留时间分布函数与分布密度表示方法（重点） 第二节 停留时间分布的实验测定
1、停留时间分布的实验测定方法的种类（重点）
2、示踪剂的选择原则（次重点）
3、脉冲法、阶跃法的实验方法及特点（重点）
4、由脉冲实验结果确定停留时间分布函数及分布密度（重点） 5、由阶跃实验结果确定停留时间分布函数及分布密度（重点） 第三节 停留时间分布的统计特征值
1、停留时间分布的数学期望（平均停留时间）的计算（次重点） 2、停留时间分布的方差与无因次方差的计算（次重点） 第四节 理想反应器的停留时间分布
1、活塞流的停留时间分布函数、分布密度的表达式及曲线表示（重点） 2、全混流的停留时间分布函数、分布密度的表达式及曲线表示 （重点） 第五节 非理想流动
1、何谓非理想流动（一般）
2、非理想流动现象产生的原因（一般） 第六节 非理想流动模型及非理想反应器的计算
1、轴向扩散模型、多釜串联模型的基本假设（一般）
2、多釜串联模型、轴向扩散模型的模型参数的确定方法（一般） ３、轴向扩散模型、多釜串联模型计算实际反应器的转化率（一般） 第七节 混合质量对反应的影响
1、何谓宏观混合与微观混合（一般）
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2、混合状态对化学反应产生的影响（定性）（一般）
第五章 气—固相催化反应动力学
一、学习目的与要求
通过本章的学习，正确理解宏观动力学的概念；掌握气-固相催化反应进程的基本过程，建立有关宏观催化反应的基本概念，外扩散有效因子与内扩散有效因子的确定方法及其影响因素的分析，消除内、外扩散影响可采取的措施。 二、考核知识点与考核目标 第一节 多相催化反应过程步骤
1、固体催化剂的宏观结构特征（一般）
2、催化剂颗粒内、外反应物(或产物)的浓度分布（次重点）
3、在不同过程控制下的催化剂颗粒内、外反应物(或产物)的浓度分布（次重点） 4、气-固相催化反应进行的基本过程（次重点）
5、孔容、孔径、比表面积、空隙率、形状系数、催化剂密度（颗粒密度、真密度与堆
积密度）、非球形催化剂的当量直径的概念、求取及相互关系（次重点）
第二节 流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热
1、外扩散阻力对复合反应（平行或连串）选择性的影响（次重点）
2、流体与催化剂颗粒外表面的传质与传热速率表达式（次重点） 3、定态下，流体与颗粒外表面间的浓度差与温度差的确定（次重点）
4、外扩散有效因子的定义及确定方法（重点）
5、一级不可逆反应的外扩散有效因子表达式（重点） 6、达姆科勒准数（Da）的表达式及物理意义（重点）
7、外扩散有效因子的影响因素及其对外扩散有效因子影响（次重点） 第三节 气体在多孔介质中的扩散
1、分子扩散与努森扩散（一般） 2、曲节因子（一般）
3、分子扩散与努森扩散的判别（次重点）
4、努森扩散的扩散系数（DK）的计算（次重点） 5、气体分子平均自由程λ的估算 （一般） 6、复合扩散系数的计算（次重点）
7、催化剂颗粒扩散有效因子的计算方法（次重点） 第四节 多孔催化剂中的扩散与反应 1、西勒模数的物理意义（次重点）
2、内扩散有效因子的定义（重点）
3、片状和球形催化剂颗粒的内扩散有效因子的计算（重点） 4、内外扩散都有影响时的有效因子（次重点） 5、内扩散有效因子的影响因素（次重点） 第五节 内扩散对复合反应选择性的影响
内扩散对平行或连串反应的选择性的影响（定性）（次重点） 第六节 多相催化反应过程中扩散影响的判定
1、如何判别内、外扩散的影响（重点）
2、减少内、外扩散影响的主要措施（重点）
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第六章 气—固相催化反应器设计
一、学习目的与要求
通过本章学习，了解固定床反应器中传递特性及描述固定床反应器的各种数学模型；掌握绝热式固定床反应器催化剂体积计算；了解流化现象，流化床反应器的特点、分类及工业应用。
二、考核知识点与考核目标
第一节 固定床反应器的传递特性 1、什么是壁效应（一般）
2、固定床反应器中床层压力降的影响因素（次重点） 第二节 固定床反应器的数学模型
1、什么是非均相模型与拟均相模型（一般） 2、什么是一维与二维模型（一般）
3、固定床反应器的一维、拟均相、活塞流模型方程及相应边界条件（次重点） 第三节 绝热式固定床反应器
1、什么是绝热式固定床反应器（重点）
2、绝热式固定床反应器的类型及工艺特征（重点）
3、中间接换热式多段绝热固定床反应器中进行可逆放热反应的
T—XA（转化率）图（重点）
4、绝热式固定床反应器的催化剂用量计算（重点） 5、何谓绝热温升及其计算（重点） 第四节 换热式固定床反应器
1、换热式固定床反应器的结构特征（次重点）
2、换热式固定床反应器的一维、拟均相、活塞流模型方程（次重点）
第七章 气—液及气—液—固相反应器设计
一、学习目的与要求
通过本章学习，理解气液反应的特点，气液反应器的分类方法及类型；掌握气液反应宏观动力学的建立方法；掌握气液反应器选型原则及设计方法；了解气液固三相反应器的型式、特点及宏观动力学建立方法。 二、考核知识点与考核目标
第一节 气液反应特点及气液反应器类型
1、气液反应的特点（次重点）
2、气液反应器类型及特点（次重点） 第二节 气液宏观反应动力学
1、一级不可逆反应宏观反应动力学的建立（重点） 2、不可逆瞬间反应宏观反应动力学的建立（重点） 3、二级不可逆反应宏观反应动力学的建立（重点） 第三节 气液反应器选型和设计
1、气液反应器选型原则（重点）
2、鼓泡塔的设计（重点） 3、填料塔的设计（重点）
第四节 气液固三相反应器的型式和特点
1、气液固三相反应器的型式、特点（一般） 2、气液固三相反应宏观动力学（一般）
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第三部分 有关说明与实施要求
一、指定教材
《化学反应工程》 王承学 胡永琪主编 化学工业出版社 2009年版 二、考试内容
本课程考试内容覆盖到章，其它章节不作要求。 三、关于命题考试的若干规定
1、本课程的考试应根据本大纲规定的内容来确定考试范围和考核要求。
2、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。 3、本课程较合适的题型有单项选择题、填空题、简答题、计算题等。 4、本课程采用百分制评分，60分为及格。 四、题型示例
? 选择题
1???T平行反应，P为目的产物，其中三个反应的反应级数分别为：n1=1，n2=0，2A???P3???Sn3=2，反应活化能分别为：E1=35，E2=15，E3=25。当A达到相同的转化率时（其
他条件相同），为使反应具有良好的选择性，反应器应选择：
①活塞流反应器； ② 全混流反应器； ③ 活塞流与全混流反应器组合； ④2个全混流反应器串联
? 填空题
在活塞流反应器中进行一级不可逆反应，反应物的进口浓度为CA0，转化率为XA，当反应器体积为原来的n倍时，反应物A出口的浓度为 ，转化率为 。 ? 简答题
i. 简述气—固相催化反应过程的宏观过程。 ii. 绘出活塞流情况下，停留时间分布函数与分布密度曲线。
? 计算题
在活塞流反应器中，等温下进行液相反应 2A → C + B。进料量为5m3/h，反应器进口处组分A的浓度为CA0=5 Kmol/m3，B和C的浓度均为零，已知反应的动力学方程可表示为
2rA?3CAKmol/(m3?h)
若B的最终浓度达到2Kmol/m3，求所需的反应器体积？若反应在全混流反应器中进行，若其它条件保持不变，则所需的反应器体积又为多少？假定该系统密度恒定。
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化学反应工程
