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第一章 绪论 1

1.1 化学反应工程学研究的内容 1

1.2 化学反应工程学的研究方法 2

1.3 化学反应工程学的发展概况 5

1.4 化学反应器的分类 5

1.4.1 按反应器内反应物料的相态分类 6

1.4.2 按反应器的结构型式分类 7

1.4.3 按反应器的操作方法分类 10

1.4.4 其他分类方法 11

第二章 化学反应动力学基础 12

2.1 化学反应速率的工程表示 12

2.1.1 间歇系统 12

2.1.2 连续系统 13

2.2 均相反应动力学 17

2.2.1 等温恒容过程 18

2.2.2 等温变容过程 20

2.2.3 温度对反应速率的影响 23

2.3.1 气-固催化反应 25

2.3 气-固催化非均相反应动力学 25

2.3.2 吸附等温方程 26

2.4 气-固催化非均相反应动力学 34

2.4.1 均匀表面吸附动力学方程 34

2.4.2 非均匀表面吸附动力学方程 40

2.4.3 气-固催化非均相反应动力学方程小结 42

第三章 均相反应器 44

3.1 反应器设计的基本内容与方法 44

3.1.1 反应器设计的基本内容 44

3.1.2 反应器设计的基本方法 45

3.2 间歇釜式反应器 47

3.2.1 特点 47

3.2.2 反应时间和反应体积的计算 48

3.2.3 反应器实际体积的计算 50

3.2.4 间歇操作的最优反应时间 52

3.2.5 非等温反应过程的计算 54

3.3 活塞流反应器 55

3.3.1 活塞流模型 55

3.3.2 恒容过程的反应器体积计算 56

3.3.3 变容过程的反应器体积计算 59

3.3.4 非等温活塞流反应器的设计 60

3.3.5 活塞流反应器的组合 64

3.4 全混流反应器 65

3.4.1 全混流模型 65

3.4.2 设计方程式 65

3.4.3 设计方程式的应用 67

3.5.1 概述 69

3.5.2 串联反应釜设计的基本方程式 69

3.5 全混流反应器串联 69

3.5.3 基本方程式的求解 70

3.5.4 全混流反应器串联的最佳反应体积比 74

3.6 反应器型式和操作方法的评选 76

3.6.1 简单反应 76

3.6.2 复杂反应 81

3.7 反应器的热稳定性 98

3.7.1 反应器热稳定性的意义 98

3.7.2 全混流反应器的热平衡 99

3.7.3 全混流反应器的热稳定条件 100

3.7.4 最大允许的温度差 102

3.7.5 操作条件对热稳定性的影响 104

第四章 停留时间分布与反应器流动模型 106

4.1 概述 106

4.2 停留时间分布的定量描述 107

4.2.1 停留时间分布密度函数 107

4.2.2 停留时间分布函数 108

4.2.3 用无因次时间表示停留时间分布函数 108

4.3 停留时间分布的实验测定 109

4.3.1 阶跃响应法 109

4.3.2 脉冲响应法 110

4.4 停留时间分布函数的主要特性 113

4.4.1 平均停留时间 113

4.4.2 停留时间分布的散度(方差) 113

4.5 理想反应器的停留时间分布 116

4.5.1 活塞流模型 116

4.5.2 全混流模型 116

4.6 非理想流动现象 118

4.7 非理想流动模型简介 120

4.7.1 离析流模型 120

4.7.2 多釜串联模型 122

4.7.3 轴向扩散模型 124

第五章 气-固催化宏观反应动力学 128

5.1 气-固催化反应历程及浓度分布 128

5.1.1 气-固催化的反应历程 128

5.1.2 催化剂颗粒内外反应物的浓度分布 128

5.1.3 催化剂内扩散效率因子及宏观动力学方程 130

5.2 催化剂颗粒内的气体扩散 131

5.2.1 气体中的分子扩散 131

5.2.3 颗粒微孔中气体组分的综合扩散系数 132

5.2.2 Knudsen扩散 132

5.2.4 催化剂颗粒内的有效扩散系数 133

5.3 催化剂内扩散效率因子的分析及计算 134

5.3.1 球形催化剂颗粒内A组分的物料衡算及热量衡算 134

5.3.2 等温催化剂颗粒上一级反应内扩散效率因子的解析解 137

5.3.3 等温非零级、一级反应的近似解 141

5.3.4 催化剂颗粒粒度、反应温度及转化率对内扩散效率因子的影响 142

5.4 外扩散对催化反应速率的影响 143

6.1 固定床催化反应器的传递特性 145

6.1.1 固定床及流体的流动特性 145

第六章 固定床气-固催化反应器 145

6.1.2 固定床中的传热 149

6.2 最佳操作参数确定 150

6.2.1 最佳温度操作曲线 150

6.2.2 其他最佳参数确定 153

6.3 气-固催化固定床反应器的基本类型及数学模型 154

6.3.1 固定床催化反应器的基本类型 154

6.3.2 气-固催化固定床反应器的数学模型 156

6.4.1 单段绝热催化反应器 158

6.4 绝热催化反应器的工艺计算 158

6.4.2 多段换热式催化反应器 164

6.5 连续换热固定床反应器 167

第七章 流化床反应器 169

7.1 概述 169

7.2 流化床的结构与流化现象 170

7.2.1 流化床的结构 170

7.2.2 固化流态化现象 171

7.3 流化床直径和高度的确定 174

7.3.1 临界流化速度的计算 174

7.3.3 操作流化速度的确定 176

7.3.2 最大流化速度的计算 176

7.3.4 流化床直径的确定 179

7.3.5 流化床高度的确定 179

7.4 流化床反应器的内部构件 182

7.4.1 挡板与挡网 183

7.4.2 流化床气体分布器 185

7.4.3 气-固分离装置 186

7.5 流化床反应器的传热 187

7.5.2 床层与器壁或换热器表面的传热 188

7.5.1 流化床反应器的传热过程分析 188

7.6 流化床气-固动态及数学模型简介 192

7.6.1 流化床中的气-固动态 192

7.6.2 流化床反应器数学模型简介 195

第八章 流-固相非催化反应动力学及反应器 200

8.1 流-固相非催化反应及反应器 200

8.2 流-固相非催化反应动力学 201

8.2.1 收缩未反应芯模型 201

8.2.2 粒径不变时缩芯模型的流-固相非催化反应动力学 202

8.2.3 颗粒缩小时缩芯模型的流-固相非催化反应动力学 209

8.2.4 缩芯模型控制阶段的判别 210

8.3 流-固相非催化反应器设计 213

8.3.1 气相浓度均一，固体呈活塞流流动 213

8.3.2 气相浓度均一，固体呈全混流流动 215

第九章 气-液反应与反应器 218

9.1 气-液反应传质历程 218

9.2 化学反应对气-液传质的影响 219

9.2.1 化学反应可忽略的气-液反应过程 220

9.2.2 液流主体中进行缓慢化学反应的气-液反应过程 221

9.3 化学反应增强因子 222

9.4 气-液反应宏观过程 223

9.4.1 一级不可逆反应 225

9.4.2 飞速不可逆反应 229

9.4.3 二级不可逆反应 230

9.4.4 一级可逆反应和飞速可逆反应 232

9.5 气-液反应器 235

9.5.1 填料塔式反应器 237

9.5.2 鼓泡式反应器 240

参考文献 242