化學反應工程(華東理工大學建設的慕課)

化學反應工程課程是華東理工大學建設的慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程，於2018年11月19日在中國大學MOOC首次開課，授課教師為許志美、孫偉振、朱貽安、曹發海、奚楨浩。據2021年11月中國大學MOOC官網顯示，該課程已經開課7次。

該課程共九章，包括化學反應動力學、連續流動釜式反應器（CSTR）、反應器中的混合現象、氣固催化反應過程的傳遞現象、熱量傳遞與反應器的熱穩定性等內容。

基本介紹

• 中文名：化學反應工程
• 外文名：Chemical Reaction Engineering
• 開課時間：2018年11月19日（首次）
• 授課平台：中國大學MOOC
• 授課教師：許志美、孫偉振、朱貽安、曹發海、奚楨浩
• 建設院校：華東理工大學
• 類 別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程

課程建設

化學反應工程教學改革與建設得到了華東理工大學的重視和支持，多次被評為A級課程，2004年被評為上海市精品課程，2005年被評為國家級精品課程，2014年被評為國家級精品資源共享課，2020年入選國家級一流本科課程線上一流課程。課程建設與教學改革先後獲上海市優秀教學成果一等獎、二等獎和三等獎。

化學反應工程在華東理工大學具喇循記有雄厚的基礎，有一批在化學反應工程領域專家；有兩本化學反應工程教材與配套習題集，有正式出版的化學反應工程多媒體課件，其中“化學反應工程”（4th，國家“十一五”規劃教材）2007年被推薦為全國精品阿試抹教材，“化學反應工程”（5th）2012年列為首批國家“十二五”規劃教材，化學反應工程教學在中國國內已有較為重要的影響。

化學反應工程課程有一支10人的教師隊伍，中青年教師成為課程教學的中堅力量，其中有校級主講教授1名，校級主講教師1名，曾有多名教師獲得過寶剛教育獎、上海市育才獎、校課堂教學優秀獎、校教學名師、青年教師30佳、校首屆教育貢獻獎等。

化學反應工程課程教學團隊的全體教師，根據人才培養目標，按照優質課程要求，在開課層次、教學內容、教學方法、教材建設、現代教育技術、實驗教學想諒、教師隊伍建設、考試方法、優秀生培養等方面，進行了一系列改革實踐，達到了預期的目標。中國國家教育部質量工程對創新人才培養提出了新的要求，華東理工大學也在化學反應工程教學實踐中，積極探索健全“化學反應工程”課程教學新體系，提高教學效果，加強學生創新能力的培養，按照優質精品課程的建設目標，提升化學反應工程課程教學水平。

課程性質

課程定位

化學反應工程汽鍵項課程是化學工程與工藝類專業的核心課程，是一門涉及物理化學、化工傳遞過程、最佳化與控制等知識領域廣泛、內容新穎而難點較多的學科，是華東理工大學第一批21門重點建設課程之一。

適應對象

化學反應工程課程適用於化學工程與工藝類專業學習。

課程簡介

化學反應工程課程共有九章，第一章介紹了化學反應緒論：化學反應工程的研究對象、目的和方法；第二章介紹了化學反應動力學中的工程表示和均相反應動力學；第三章介紹了理想間歇反應器與典型化學反應的基本特徵；第四章介紹了理想流動管式反應器的特點和基本方程式；第五章介紹了連續流動釜式反應器（CSTR）的基本設計方程、連續流動釜式反應器中的均相反應和密度分布等知識；第六章介紹了反頁殃芝應器中的混合現象：混合現象的分類、停留時間分布及其性質、連續釜式反應器中的固相反應等內容；第七章介紹了化學反應過程的最佳化方法；第八章介紹了氣固催化反應過程的傳遞現象和氣固催化反應過程的研究方法；第九章介紹了熱量傳遞與反應器的熱穩定性等知識。

課程大綱

第一章 緒論 1.1 化學反應工程的研究對象和目的 1.2 化學反應工程的研究內容 1.3 化學反應工程研究方法 第一章習題 第二章 化學反應動力學 2.1 化學反應速率的工程表示 2.2 均相反應動力學 第二章習題 第三章 理想間歇反應器與典型化學反應的基本特徵 3.1 反應器設計的基本內容和方程 3.2 理想間歇反應器中的簡單眼應 3.3 理想間歇反應器中的均相可逆反應 3.4 理想間歇反應器中的均相平行反應 3.5 理想間歇反應器中的均相串聯反應 第三章習題-1 第三章習題-2 第四章 理想流動管式反應器 4.1 理想流動管式反應器的特點 4.2 理想流動管式反應器基本方程式 4.3 空時、空速和停留時間 4.4 反應前後分子數變化的氣相反應 第四章習題 第五章 連續流動釜式反應器（CSTR） 5.1 連續流動釜式反應器的基本設計方程 5.2 連續流動釜式反應器中的均相反應 5.3 連續流動釜式反應器中的濃度分布 5.4連續流動釜式反應器中的返混

第五章習題 階段測試 第六章 反應器中的混合現象 6.1 混合現象的分類 6.2 停留時間分布及其性質 6.3 連續釜式反應器中的固相反應 6.4 微觀混合及其對反應結果的影響 6.5 非理想流動模型 6.6 非理想流設妹趨仔動反應器計算 第六章習題 第七章 化學反應過程的最佳化 7.1 簡單眼應過程反應器型式的比較 7.2 自催化反應過程的最佳化 7.3 可逆反應過程的最佳化 7.4 平幾疊轎狼行反應過程的最佳化 7.5 串聯反應過程的最佳化 第七章習題 第八章 氣固催化反應過程的傳遞現象 8.1 氣固催化反應過程的研究方法 8.2 等溫條件下催化劑顆粒外部傳質過程 8.3 等溫條件下催化劑顆粒內部傳質過程 8.4 固體催化劑的工程設計 第八章習題 第九章熱量傳遞與反應器的熱穩定性 9.1 熱穩定性和參數靈敏性的概念 9.2 催化劑顆粒溫度的熱穩定性 9.3 連續攪拌釜式反應器的熱穩定性 9.4 管式固定床反應器的熱穩定性

（註：課程大綱排版從左到右列）

教學目標

通過該課程的使學生掌化學反應工程握基本概念、基本內容的同時，學會分析工程問題、解決工程問題的方法。

學習預備

預備知識

學習該課程需要具備高等數學，物理化學，化工原理知識，還需要重點把握科學思維方法和工程分析能力。

1.科學思維方法

為建立完整的工程觀點，需要運用理論思維、直覺思維和實驗驗證的科學思維方法。理論思維包括邏輯思維和數學思維，可以說是數理邏輯。通過原理分析、數學推導和推理形成的理論和概念，是嚴密的思維過程，是認識規律的基礎。通過理論思維所得到的觀點、結論還必需引導學生開展直覺思維，建立直覺觀點。直覺思維是運用科學知識對經驗總結進行思維的過程，對科學思維推導的本質規律進行直覺的把握，科學思維要求自覺地力圖用直覺來把握對象的本質。科學思維的結果，包括理論推導與形象思維的結論，還應由實驗驗證。實踐過程包括實驗、實踐與操作分析。科學本身是對自然作實驗的總結，科學思維只有在實踐基礎上才能在科學認識活動中起作用。經歷了實驗驗證的結論和觀點是直覺而形象的，形成的認識是正確而牢固的。實驗驗證為思維的確定性提供了保證。

通過理論思維、直覺思維和實驗驗證等三個環節所組成的科學思維方法所形成是概念和觀點才是牢固的、完整的和確定的觀點。

2.工程分析能力

所謂工程分析方法，則是將化學反應工程中諸如返混、傳質、傳熱等物理因素對反應結果的影響，進行分解處理，而後進行工程分析。化學反應過程可以分解為物理過程和化學過程。在化學反應過程中，影響反應結果的因素可分為二類。一是與設備大小無關的反應動力學因素，即化學因素，這是過程的個性，每個反應各不相同；二是與設備大小密切相關的傳遞過程因素，即工程因素，這是過程的共性，不同的反應其傳遞過程是一樣的。而從本質上看，工程因素對反應結果的影響，是通過流體流動、傳質和傳熱等物理過程，改變了反應場所的濃度和溫度分布，再通過反應動力學的特徵間接地影響了反應結果。

化學反應工程是一門工程學科，需要在掌握基本概念、基本內容的同時，學會分析工程問題、解決工程問題的方法。在教學過程中突出強調反應工程理論思維方法運用，強調從分析工程因素的本質入手，針對反應動力學特徵來判別工程因素對反應結果的影響，培養工程分析方法來分析和解決工程問題的能力。只有把握了工程因素本質及反應特徵，分析了工程因素對反應結果的影響程度，才能從反應過程設計和操作上提出最佳化的工程措施，解決工程問題。

學習資料

書名	作者	出版時間	ISBN	出版社
《化學反應工程》	許志美等	2019年	9787122335876	化學工業出版社

考核標準

考核內容與方法

1、本MOOC課程考核成績由兩部分組成，平時作業占50%，期末考試占50%。

2、卷面筆試主要考核課程知識點，由填空題、選擇題、圖解題、計算題和分析討論題構成。

3、總評60-84分，獲合格證書；總評85分以上，獲優秀證書。

教師簡介

許志美，華東理工大學教授

孫偉振，華東理工大學教授

朱貽安，華東理工大學教授

曹發海，華東理工大學教授

奚楨浩，華東理工大學副教授。

課程大綱

第一章 緒論 1.1 化學反應工程的研究對象和目的 1.2 化學反應工程的研究內容 1.3 化學反應工程研究方法 第一章習題 第二章 化學反應動力學 2.1 化學反應速率的工程表示 2.2 均相反應動力學 第二章習題 第三章 理想間歇反應器與典型化學反應的基本特徵 3.1 反應器設計的基本內容和方程 3.2 理想間歇反應器中的簡單眼應 3.3 理想間歇反應器中的均相可逆反應 3.4 理想間歇反應器中的均相平行反應 3.5 理想間歇反應器中的均相串聯反應 第三章習題-1 第三章習題-2 第四章 理想流動管式反應器 4.1 理想流動管式反應器的特點 4.2 理想流動管式反應器基本方程式 4.3 空時、空速和停留時間 4.4 反應前後分子數變化的氣相反應 第四章習題 第五章 連續流動釜式反應器（CSTR） 5.1 連續流動釜式反應器的基本設計方程 5.2 連續流動釜式反應器中的均相反應 5.3 連續流動釜式反應器中的濃度分布 5.4連續流動釜式反應器中的返混

第五章習題 階段測試 第六章 反應器中的混合現象 6.1 混合現象的分類 6.2 停留時間分布及其性質 6.3 連續釜式反應器中的固相反應 6.4 微觀混合及其對反應結果的影響 6.5 非理想流動模型 6.6 非理想流動反應器計算 第六章習題 第七章 化學反應過程的最佳化 7.1 簡單眼應過程反應器型式的比較 7.2 自催化反應過程的最佳化 7.3 可逆反應過程的最佳化 7.4 平行反應過程的最佳化 7.5 串聯反應過程的最佳化 第七章習題 第八章 氣固催化反應過程的傳遞現象 8.1 氣固催化反應過程的研究方法 8.2 等溫條件下催化劑顆粒外部傳質過程 8.3 等溫條件下催化劑顆粒內部傳質過程 8.4 固體催化劑的工程設計 第八章習題 第九章熱量傳遞與反應器的熱穩定性 9.1 熱穩定性和參數靈敏性的概念 9.2 催化劑顆粒溫度的熱穩定性 9.3 連續攪拌釜式反應器的熱穩定性 9.4 管式固定床反應器的熱穩定性

（註：課程大綱排版從左到右列）

教學目標

通過該課程的使學生掌化學反應工程握基本概念、基本內容的同時，學會分析工程問題、解決工程問題的方法。

學習預備

預備知識

學習該課程需要具備高等數學，物理化學，化工原理知識，還需要重點把握科學思維方法和工程分析能力。

1.科學思維方法

為建立完整的工程觀點，需要運用理論思維、直覺思維和實驗驗證的科學思維方法。理論思維包括邏輯思維和數學思維，可以說是數理邏輯。通過原理分析、數學推導和推理形成的理論和概念，是嚴密的思維過程，是認識規律的基礎。通過理論思維所得到的觀點、結論還必需引導學生開展直覺思維，建立直覺觀點。直覺思維是運用科學知識對經驗總結進行思維的過程，對科學思維推導的本質規律進行直覺的把握，科學思維要求自覺地力圖用直覺來把握對象的本質。科學思維的結果，包括理論推導與形象思維的結論，還應由實驗驗證。實踐過程包括實驗、實踐與操作分析。科學本身是對自然作實驗的總結，科學思維只有在實踐基礎上才能在科學認識活動中起作用。經歷了實驗驗證的結論和觀點是直覺而形象的，形成的認識是正確而牢固的。實驗驗證為思維的確定性提供了保證。

通過理論思維、直覺思維和實驗驗證等三個環節所組成的科學思維方法所形成是概念和觀點才是牢固的、完整的和確定的觀點。

2.工程分析能力

所謂工程分析方法，則是將化學反應工程中諸如返混、傳質、傳熱等物理因素對反應結果的影響，進行分解處理，而後進行工程分析。化學反應過程可以分解為物理過程和化學過程。在化學反應過程中，影響反應結果的因素可分為二類。一是與設備大小無關的反應動力學因素，即化學因素，這是過程的個性，每個反應各不相同；二是與設備大小密切相關的傳遞過程因素，即工程因素，這是過程的共性，不同的反應其傳遞過程是一樣的。而從本質上看，工程因素對反應結果的影響，是通過流體流動、傳質和傳熱等物理過程，改變了反應場所的濃度和溫度分布，再通過反應動力學的特徵間接地影響了反應結果。

化學反應工程是一門工程學科，需要在掌握基本概念、基本內容的同時，學會分析工程問題、解決工程問題的方法。在教學過程中突出強調反應工程理論思維方法運用，強調從分析工程因素的本質入手，針對反應動力學特徵來判別工程因素對反應結果的影響，培養工程分析方法來分析和解決工程問題的能力。只有把握了工程因素本質及反應特徵，分析了工程因素對反應結果的影響程度，才能從反應過程設計和操作上提出最佳化的工程措施，解決工程問題。

學習資料

書名	作者	出版時間	ISBN	出版社
《化學反應工程》	許志美等	2019年	9787122335876	化學工業出版社

考核標準

考核內容與方法

1、本MOOC課程考核成績由兩部分組成，平時作業占50%，期末考試占50%。

2、卷面筆試主要考核課程知識點，由填空題、選擇題、圖解題、計算題和分析討論題構成。

3、總評60-84分，獲合格證書；總評85分以上，獲優秀證書。

教師簡介

許志美，華東理工大學教授

孫偉振，華東理工大學教授

朱貽安，華東理工大學教授

曹發海，華東理工大學教授

奚楨浩，華東理工大學副教授。