催化反应工程

课程编码：180210081700P1010H 英文名称：Catalytic Reaction Engineering 课时：50 学分：2.50 课程属性：学科核心课 主讲教师：王建国

本课程为中国科学院大学化学与化工学院为研究生开设的专业普及课，旨在使研究生同学了解并掌握催化反应工程的研究思路及重要概念，了解催化剂制备、表征及评价方法，熟悉微观反应动力学基本知识以及受传递过程影响后的催化反应速率表达，掌握对反应器进行物料衡算、热量衡算的基本方法，理解从理想反应器到实际反应器的研究脉络，具备分析催化反应过程及开展相关科学研究的基本能力。本课程学习将有利于理论知识和实际应用的结合，进一步培养学生解决复杂催化反应工程问题的能力。

物理化学、化工原理

第一章 绪论 3.0学时 王建国
第1节 化学反应工程的研究对象与目的与研究内容
第2节 化学反应工程的研究方法
第3节 化学反应工程在工业反应过程开发中的作用
第二章 化学反应动力学 5.0学时 王建国
第1节 化学反应速率的工程表示
第2节 均相反应动力学
第3节 气固相催化反应本征动力学
第4节 流固相非催化反应动力学
第三章 理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 4.0学时 王建国
第1节 反应器设计基本方程
第2节 理想间歇反应器中的简单反应
第3节 理想间歇反应器中的均相可逆反应
第4节 理想间歇反应器中的均相平行反应
第5节 理想间歇反应器中的均相串联反应
第四章 理想流动管式反应器 3.0学时 王建国
第1节 理想流动管式反应器的特点
第2节 理想流动管式反应器基本方程式
第3节 空时、空速和停留时间
第4节 等温等容理想流动管式反应器中简单反应
第5节 反应前后分子数变化的气相反应
第五章 理想流动釜式反应器 4.0学时 王建国
第1节 连续流动釜式反应器的基本方程
第2节 连续流动釜式反应器中的均相反应
第3节 连续流动釜式反应器中的浓度分布与返混
第4节 返混的原因与限制返混的措施
第六章 反应过程中的混合现象及其对反应的影响 6.0学时 王建国
第1节 混合现象的分类
第2节 停留时间发布及其性质
第3节 连续釜式反应器中的固相反应
第4节 微观混合及其对反应结果的影响
第5节 非理想流动模型
第6节 非理想流动反应器的计算
第七章 化学反应过程的优化 5.0学时 王建国
第1节 影响反应场所浓度的工程因素
第2节 简单反应过程反应器型式的比较
第3节 自催化反应过程的优化
第4节 可逆反应过程的优化
第5节 平行反应过程的优化
第6节 串联反应过程优化
第7节 复杂反应过程的温度条件
第八章 气固催化反应过程的传递现象 6.0学时 王建国
第1节 气固催化反应过程的研究方法
第2节 等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程
第3节 等温条件下的催化剂颗粒内部传质过程
第4节 等温条件下的总效率因子
第5节 非等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程
第6节 非等温条件下的催化剂颗粒内部传质过程
第7节 固体催化剂的工程设计
第九章 热量传递与反应器的热稳定性 4.0学时 王建国
第1节 热稳定性与参数灵敏性的概念
第2节 催化剂颗粒温度的热稳定性
第3节 连续搅拌釜式反应器的热稳定性
第4节 管式固定床反应器的热稳定性
第5节 化学反应系统的传热问题
第十章 反应动力学的实验测定 4.0学时 王建国
第1节 反应动力学的实验测定方法
第2节 测定动力学的实验室反应器
第3节 动力学测定的精度
第4节 模型的检验与模型参数的估值
第十一章 反应过程研发实例分析 4.0学时 王建国
第1节 案例1
第2节 案例2
第3节 案例3
第4节 案例4
第十二章 课堂开卷考试 2.0学时 王建国
第1节 考试

王建国，理学博士，教授，博士生导师，国科大化工学院副院长。
1985年毕业于兰州大学化学系、1988年获硕士学位后到太原工业大学工作。1991年考入中科院山西煤化所攻读博士学位，1995年获得博士学位。1996年作为洪堡学者，赴德国Erlangen大学学习工作。1998年任山西煤化所研究员。现任中国科学院教育委员会委员、全国催化专业委员会副主任、国家能源局煤炭清洁利用咨询组专家、国务院学科评议组成员（化工）。
主要开展化工过程催化与反应工程基础与技术研发。在不同尺度上对催化剂结构、表面性质与催化性能的内在联系、超临界相和反应耦合促进化学反应的本质等进行了理论研究与实践探索。近年来，主要集中在甲醇制丙烯、芳烃与聚甲氧基二甲醚、苯羟化制苯酚与苯二酚、CO低温氧化、煤层气脱氧催化剂与反应工艺的研究。主持完成了科技部973“重油高效转化与优化利用的基础研究”（课题）、“褐煤清洁高效转化的催化与化学工程基础”（首席科学家），国家基金重大项目“能源发展中的若干关键化学科学基础问题”（项目负责人）、国家基金仪器专项“真实反应条件下催化剂动态微观结构原位表征装置”和中科院战略性科技先导专项“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”（专项负责人）等，目前承担国家重点研发计划“煤温和加氢液化制高品质液体燃料关键技术与工艺”等项目。发表国际刊物论文240余篇、授权专利20余件、获省部级科技一等奖3项、二等奖3项。