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主要用于进行工业反应过程的开发、放大和操作优化以及新型反应器和反应技术的开发。
①工业反应过程的开发和放大 在化学反应工程学科建立以前，工业界广泛采用的方法是逐级经验放大的方法。其步骤是，首先在小型试验中进行反应器的选型和确定优越的工艺条件（温度、压力、浓度、流速和反应时间度），然后自小至大进行多次中间试验，直至工业规模。由于全部实验带有经验性质，而且试验所用设备的尺寸逐级增大，因而取名为逐级经验放大。中间试验往往耗资大而历时久。化学反应工程学科建立以后，逐步形成一套新的数学模型方法。这种方法是首先在小型试验中确定动力学模型；然后在冷模试验中确定各类候选反应器的传递模型；进而在计算机上进行各候选反应器内反应过程的模拟研究，即在各种不同的工艺条件下对反应器数学模型进行数值求解,预测反应结果,并据此进行反应器的选型，优选工艺条件并设计反应器。采用这种方法时,往往也需要进行适当规模的中间试验,目的是为了“检验”和“修正”模型，以及考察模型中难以包括的因素（如微量杂质的积累，焦油的生成，材质的腐蚀，颗粒粉碎，等等）可能产生影响。而不是为了自小至大进行逐级放大。目前，逐级经验放大和数学模型两种方法同时并存，各有适用范围。但是，即使是逐经级验放大方法，也常是以化学反应工程的理论为指导，而不再是纯经验性的了。
②工业反应过程的操作优化 实际工业反应过程未必在最优的条件下操作。即使设计是优化的，在实施时往往有许多难以预料的因素，使原定的优化设计条件对实际操作未必是优化的。运用化学反应工程理论对现行的工业反应过程进行分析，结合模拟研究，可找出薄弱环节之所在和进一步调优的方向，通过调节和改造以获得较大的经济效益。
③新型反应器和反应技术的开发 反应工程的理论为新反应器和新反应技术的开发指明了方向，研究者可以据此寻找合理的设备结构和操作方法。例如近年来出现的新的化学工程裂解技术和各种新型流化床反应器，都得益于反应工程理论的指导。
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