化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課

1、化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課第1頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高說課主要內(nèi)容：一、說課程123二、說教法三、說學(xué)法第2頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高1.教材與教參 教材采用教育部高職高專規(guī)劃教材，教材的難度適中，相比本科教材，其特點是復(fù)雜的理論分析較少，增加許多工程實踐的實例。符合高職高專的培養(yǎng)目標(biāo)。一、說課程第3頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高參考資料化學(xué)反應(yīng)工程原理（第二版）張濂，許志美，袁向前編著

2、化學(xué)反應(yīng)工程原理例題與習(xí)題（第二版）許志美第4頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高1、典型的化工過程物理處理過程物理處理過程化學(xué)反應(yīng)過程循環(huán)物流單元操作單元操作過程之核心2、課程的地位第5頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高化學(xué)反應(yīng) 物質(zhì)化學(xué)轉(zhuǎn)化獲得能量物質(zhì)化學(xué)脫除 化學(xué)反應(yīng)工程：是研究化學(xué)反應(yīng)過程在工業(yè)實施過程中需解決的問題。 即生產(chǎn)多少產(chǎn)品，需要多少時間？需要多大空間（即反應(yīng)器體積）？如何使反應(yīng)過程實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗。第6頁，共44頁，2022年，5月20日，16

3、點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高1、用石灰漿抹的墻壁，日久會變硬 CO2 + Ca（OH）2 CaCO3+ H2O 2、水壺和熱水瓶膽使用久了會產(chǎn)生水垢用食醋可以除掉水垢 CaCO3 + 2CH3COOH =（CH3COOH)2Ca + H2O + CO2 3、胃酸過多的人可服用胃舒平 3HCl + Al（OH）3AlCl3 + 3H2O . 4、在汽油中加入酒精可得乙醇汽油，乙醇汽油的使用既可以緩解石油供應(yīng)緊張的局 面又可以減輕大氣污染 C2H5OH + 3O2 2CO2 +3 H2O . 例：日常生活化學(xué)反應(yīng)第7頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星

4、期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高請問？他們在哪反應(yīng)？又如何控制他們反映？第8頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高 原料予處理 化學(xué) 反應(yīng) 產(chǎn)物后處理核心化學(xué)反應(yīng)器 進行化學(xué)反應(yīng)的場所第9頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高2、課程主要內(nèi)容1、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)特性的研究2、流體流動、傳遞過程對反應(yīng)的影響流體流動傳質(zhì)傳熱影響反應(yīng)器內(nèi)濃度和溫度在時間和空間上的分布影響反應(yīng)結(jié)果反應(yīng)工程學(xué)的主要任務(wù)之一研究反應(yīng)機理動力學(xué)特性動力學(xué)方程第10頁，共44頁，2022年，5月2

5、0日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高3、反應(yīng)器設(shè)計計算、過程分析和最佳化數(shù)學(xué)建模動力學(xué)特性流體流動傳遞特征結(jié)合計算機模擬數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化控制反應(yīng)器修改模型第11頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高均相非均相 氣液相攪拌釜式、塔式 氣液固涓流床、淤漿床 反應(yīng)器氣相管式反應(yīng)器液相管式、釜式、塔式 氣固相固定床、流化床、 移動床第12頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高管式反應(yīng)器反應(yīng)物A反應(yīng)物B生成物R釜式反應(yīng)器第13頁，共44頁，2022年，5月

6、20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高固定床反應(yīng)器第14頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高第15頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高流化床反應(yīng)器1第16頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高鼓泡攪拌釜式反應(yīng)器鼓泡塔式反應(yīng)器第17頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高4.本課程和其他課程間的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)工程流體流動傳質(zhì)與傳熱

7、傳遞工程化學(xué)工藝工藝路線流程、設(shè)備最佳化催化劑反應(yīng)條件物理化學(xué)化學(xué)動力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)工程控制測量與控制動態(tài)特性 科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。 是一些基礎(chǔ)學(xué)科諸如物理化學(xué)、傳遞工程、化學(xué)工藝等相互滲透與交叉而演變成的邊緣科學(xué)。第18頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高3、課程重要性及意義（就業(yè)方向）小式中試生產(chǎn)反應(yīng)器的控制、選型、放大、開發(fā)第19頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高例：焦?fàn)t煤氣制甲醇CO2H2 CH3OH CO23H2 CH3OHH2O 第20頁，共44

8、頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高 C4H4S+4H2 C4H10H2S (1) R-SH+H2 RH+H2S (2) R1-S-R2+ 2H2 R1HR2HH2S(3) COSH2 COH2S (4) COSH2O CO2H2S (5) CS24H2 CH42H2S(6) C2H4H2 C2H6 (7) C2H22H2 C2H6 (8) O22H2 2H2O (9) MnOH2S MnSH2O (10) Fe3O43H2SH2 3 FeS4H2O(11) ZnOH2S ZnSH2O (12)（1）脫硫的反應(yīng) 第21頁，共44頁，2022年

9、，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高（2）焦?fàn)t煤氣加氫反應(yīng) CO3H2 CH4H2O (13) CO24H2 CH42H2O (14) 2CO CCO2 (15)（3）焦?fàn)t煤氣的烷烴轉(zhuǎn)化反應(yīng) CH4H2O CO3H2 （17） 2H2O2 2H2O （18） CH4H2O CO3H2（19） CH4CO2 2CO2H2（20） 第22頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高二、學(xué)教法 以任務(wù)為載體行動導(dǎo)向性教學(xué)： 任務(wù)載體：某化工廠接到生產(chǎn)乙酸丁酯的訂單，委托進行乙酸丁酯反應(yīng)器的設(shè)計與選型 以師生之

10、間互動合作行動為方式以工作任務(wù)驅(qū)動調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以師生之間互動合作動為方式學(xué)生作為學(xué)習(xí)的行動主題教師為教學(xué)活動的主持人第23頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高反應(yīng)器選型 優(yōu)惠工藝條件 反應(yīng)器的工程放大要解決三個問題：第24頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高1、工藝條件物理過程工程因素宏觀動力學(xué)因素工業(yè)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)過程化學(xué)因素動力學(xué)因素第25頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高化學(xué)因素C、T等操作條件 對反

11、應(yīng)過程的影響 著重研究反應(yīng)選擇性反應(yīng)類型簡單、復(fù)雜濃度效應(yīng)反應(yīng)級數(shù)溫度效應(yīng)反應(yīng)活化能化學(xué)因素包括：第26頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高工程因素：流體流動質(zhì)量傳遞 對反應(yīng)過程的影響熱量傳遞 第27頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高工程因素 反應(yīng)場所 反應(yīng)結(jié)果C、T物理因素化學(xué)因素第28頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高化學(xué)因素與物理因素的結(jié)合反應(yīng)動力學(xué) 反應(yīng)+流體流動返混 反應(yīng)+傳質(zhì)效率 反應(yīng)+傳熱熱穩(wěn)

12、定性、靈敏度 物理化學(xué)與化工原理的 “結(jié)合”第29頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高反應(yīng)器型式操作方式操作條件工程因素反應(yīng)結(jié)果 2、反應(yīng)工程思維方法反應(yīng)場所 T C工程問題動力學(xué)問題第30頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高動力學(xué)問題（反應(yīng)規(guī)律）小設(shè)備， 真反應(yīng)（熱模）工程問題（傳遞規(guī)律）假物料， 真設(shè)備（冷模） 結(jié) 合反應(yīng)結(jié)果第31頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高實驗室反應(yīng)器工業(yè)反應(yīng)器物質(zhì)擴散和能量傳遞

13、速度不變十噸級反應(yīng)器百噸級反應(yīng)器千噸級反應(yīng)器萬噸級反應(yīng)器逐級校正、經(jīng)驗放大（1）逐級經(jīng)驗放大方法：第32頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高逐級經(jīng)驗放大方法：步驟 1.小試確定選型，優(yōu)惠工藝條件 2.逐級中試研究放大，解決尺寸影響特點 1.反應(yīng)與傳遞綜合研究 2.耗時長，耗費多，工作量大 第33頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高實質(zhì) 2.多變量系統(tǒng)綜合研究，不考慮變量 間相互影響；1.只研究外部聯(lián)系，不研究內(nèi)部規(guī)律 條件 相應(yīng) BLACK BOX3.人為規(guī)定了決策序列認

14、為小試優(yōu)惠條件與大設(shè)備一樣；4.尺寸影響靠外推，外推有風(fēng)險第34頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高開發(fā)工業(yè)反應(yīng)器解決合理選型優(yōu)化操作工程放大程序：小試 反應(yīng)器型式小試 工藝條件逐級中試考察幾何尺寸的影響逐級放大法的特點： 效果差，效率低，對放大中出現(xiàn)的問題束手無策，只好認定是放大效應(yīng)。因為這種方法 著眼于外部聯(lián)系，不研究反應(yīng)器內(nèi)部規(guī)律； 受經(jīng)濟條件限制，認識決定了決策程序； 放大過程是外推的，這在方法論上是不科學(xué)的；第35頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高 模型法是人

15、們對某一復(fù)雜的，難以用數(shù)學(xué)全面正確描述的客觀實體，人為地作某些假設(shè)，設(shè)想出一個近似的數(shù)學(xué)模型，并用此模型定量地描述客觀實體的近似描述過程?？陀^實體理想結(jié)果目前無法求解模型求解結(jié) 果近似一、模型方法的程序建立物理模型合理簡化建立數(shù)學(xué)模型（建立描述物理模型的數(shù)學(xué)方程及初始和邊界條件）用模型方程的解討論客觀實體的特性規(guī)律2、模型法第36頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高數(shù)學(xué)模型方法：步驟 1.小試研究反應(yīng)規(guī)律 2.大型冷模研究傳遞規(guī)律3.計算機綜合模擬 4.中試檢驗?zāi)Ｐ?，修正參?shù) 第37頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分

16、，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高實質(zhì)與特點 2.分解分別研究化學(xué)過程與物理過程規(guī)律反應(yīng)規(guī)律時個性傳遞規(guī)律是共性3.合理而等效的簡化核心等效基礎(chǔ)上的合理簡化1.從內(nèi)部機理入手研究規(guī)律第38頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高反應(yīng)器內(nèi)復(fù)雜的多尺度結(jié)構(gòu)及其動態(tài)變化是產(chǎn)生放大效應(yīng)的根本原因內(nèi)部擴散反應(yīng)過程宏觀流動微觀反應(yīng)介觀傳遞第39頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高實驗室反應(yīng)器工業(yè)反應(yīng)器多尺度結(jié)構(gòu)及其隨時間演化變反應(yīng)器放大新準(zhǔn)則研究反應(yīng)器中多尺度結(jié)構(gòu)的形成機制，不同尺度結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)及其隨時空演變的規(guī)律。 定向調(diào)控反應(yīng)器內(nèi)不同尺度的結(jié)構(gòu)，使其滿足最佳反應(yīng)條件。冷模試驗計算機模擬第40頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高實驗研究的重要性主導(dǎo)地位：通過實驗認識過程特征簡化的基礎(chǔ) 通過實驗檢驗?zāi)Ｐ偷牡刃酝ㄟ^實驗確定模型參數(shù)通過中試檢驗?zāi)Ｐ停拚齾?shù)第41頁，共44頁，2022年，5月20日，16點42分，星期二 化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備說課主講教師：程永高兩種方法是兩個極端：逐級經(jīng)驗放大立足于經(jīng)驗； 不要求理解過程的本質(zhì)、機理或內(nèi)在規(guī)律 工作重點是尋優(yōu)數(shù)學(xué)模型方法立足于對過程的深刻理解分解