2018年武汉工程大学2003《化学反应工程》考博大纲

武汉工程大学博士研究生
《化学反应工程》考试大纲
适用学科：化学工程与技术
试题总分：100 分
答题时间：3 小时
参考教材：
1.吴元欣、丁一刚、刘生鹏主编，《化学反应工程》（第二版），化学工业出版社，
2015；
2. Octave. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1999。
一、考试目的和要求
化学反应工程以工业反应过程为主要研究对象，运用化学热力学和化学动力
学的知识，以及化学反应过程的优化设计与控制的基本的原理和方法，结合反应
器中流体的传递过程，借助反应器的数学模型，综合运用工程理念、技术经济原
理对进行反应器进行开发、设计、放大与优化。
二、题型及分布
1．基础类（简答题方式，包括基本概念与原理），约 30 分；
2．综合类（计算题方式，反应器的设计计算），约 50 分；
3．较难类（计算题或论述题方式，反应器的组合设计、优化与控制），约 20
分；
三、考试范围
1. 反应动力学
可逆反应、平行反应及连串反应的动力学；复合反应系统反应组分的转化速
率或生成速率；温度和浓度对反应速率的影响。
2．间歇反应器与理想流动流动反应器
等温间歇反应器、变温间歇反应器的设计计算；全混流模型和活塞流（平推
流）模型、及其设计计算；流动反应器反应体积、空时和空速的概念及其理解；
全混流反应器的特点，全混流反应器的多定态特性，着火点和熄火点；全混流
反应器反应的设计计算；全混流反应器的连接方式，加料方式，原料浓度及操
作温度对反应结果的影响；等温和变温活塞流反应器的设计计算、活塞流反应
器的最佳操作温度条件确定、绝热和非绝热活塞反应器的反应体积及反应产物
分布的设计计算；能根据化学反应的类型选定活塞流反应器的加料方式、原料
浓度及温度。
3. 停留时间分布与反应器的流动模型
流动系统停留时间分布的意义及其数学表达式、实验测定方法；全混流反应
器和活塞流反应器的停留时间分布；反应器偏离理想流动的原因，掌握返混的
概念；多釜串联模型、轴向扩散模型和离析流模型的物理含义和数学模型；反
应器停留时间分布的模型参数；等温非理想反应器进行简单反应时最终转化率
的计算方法；流体的微观混合与宏观混合，及其对流动反应器转化率的影响。
4. 气固相催化反应器
多相催化反应过程的步骤和判断速率控制步骤；流体与催化剂颗粒外表面间
的传质和传热对多相催化反应速率及选择性的影响；外扩散有效因子；气体在
多孔颗粒中的扩散类型及有效系数；等温多孔催化剂上气相反应扩散微分方程
的求解；一级反应内扩散有效因子的设计计算；非一级反应内扩散有效因子的
估算；外扩散有效因子；固定床、流化床化反应器特点与设计计算；多段绝热
式固定床催化反应的优化原则；换热式固定床催化反应器床层轴向温度的变化
规律及其影响因素；利用热点的位置变动判断反应器操作工况；换热式固定床
催化反应器的设计优化问题，参数敏感性问题以及飞温和失控现象；自热式固
定床催化反应器的操作工况。
5.气—液相反应器
气—液相反应器特点、传热和传质及其设计计算。
6.新型反应器
了解化学工程与技术领域新型反应器研究及应用进展。