化学反应工程分析PDF电子书下载

第一章 化学反应体系的工程分析 1

第一节 反应体系的化学计量学分析 2

一、化学计量方程 2

二、独立反应和独立反应数 3

三、独立反应数概念的应用 9

四、复杂反应体系的化学计量学分析 13

第二节 反应体系的化学平衡分析 17

一、化学平衡分析的意义 18

二、单一反应体系的化学平衡分析 19

三、复杂反应体系的化学平衡计算 23

第三节 工程反应动力学及其数学描述 29

一、反应速率和特征反应时间 30

二、幂函数型动力学方程 32

三、双曲线型反应动力学方程 36

四、两类反应动力学方程的评价 40

第四节 工程反应动力学的实验研究方法 42

一、反应动力学实验研究的决策 42

二、反应动力学实验研究结果的表达方式 44

三、实验反应器 46

四、实验的规划和设计 52

五、实验数据处理 53

六、序贯实验设计 59

参考文献 65

习题 67

第二章 理想均相反应器分析 70

第一节 理想间歇反应器 71

一、间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程 71

二、末期动力学和配料比的影响 75

三、间歇反应器的最优反应时间 79

第二节 理想连续流动反应器 82

一、活塞流反应器 82

二、全混流反应器 88

一、热稳定性的基本概念 92

第三节 全混流反应器的热稳定性 92

二、全混流反应器热稳定性的定态分析 94

三、全混流反应器热稳定性的动态分析 98

四、全混流反应器的开车 107

参考文献 109

习题 109

第三章 化学反应器中的混合现象 115

第一节 宏观混合与微观混合 115

第二节 返混及其对反应的影响 118

一、理想流动反应器的比较 118

二、理想反应器的组合和操作方式的选择 121

一、分散模型 128

第三节 非理想连续流动反应器 128

二、多级全混釜串联模型 131

第四节 物系聚集状态对化学反应的影响 137

一、反应物系的混合状态 137

二、聚集状态对简单反应转化率的影响 139

三、聚集状态对复杂反应选择性的影响 144

第五节 化学反应器的预混合问题 146

一、预混合对反应结果的影响 146

二、反应过程开发中混合方式的选择 149

一、聚合反应的特点 152

第六节 混合对聚合反应器选型的影响 152

二、返混对聚合物分子量分布的影响 153

三、微观混合对聚合物分子量分布的影响 155

参考文献 159

习题 160

第四章 气固相反应和反应器分析 163

第一节 本征动力学与表现动力学 164

第二节 外部传递对气固相催化反应过程的影响 166

一、等温外部效率因子 166

二、非等温外部效率因子 172

三、外部传递对复杂反应选择性的影响 176

四、外部传递引起的催化剂颗粒的多重定态 181

第三节 内部传递对气固相催化反应过程的影响 182

一、等温条件下的内部效率因子 183

二、非等温条件下的内部效率因子 192

三、内部传递对复杂反应选择性的影响 196

四、催化剂的工程设计 199

第四节 外部传递和内部传递的综合影响 206

一、等温条件下的总效率因子 206

二、非等温条件下的总效率因子 209

三、反应相内外的温度梯度分布 211

第五节 流固相非催化反应过程 213

一、基本特征 214

二、一般模型 216

三、缩核模型 220

第六节 气固相反应器的分类和选型 227

一、固定床反应器 228

二、流化床反应器 230

三、移动床反应器 235

四、气固相反应器的选型 235

参考文献 241

习题 242

第一节 反应器数学模型方法概述 247

一、数学模型方法的特征和工作步骤 247

第五章 气固相反应器的模型化 247

二、反应器数学模型的分类 248

三、建立反应器数学模型的方法 250

第二节 固定床反应器的数学模型 257

一、拟均相基本模型(A-Ⅰ) 258

二、拟均相轴向分散模型(A-Ⅱ) 259

三、拟均相二维模型(A-Ⅲ) 260

四、考虑颗粒界面梯度的活塞流非均相模型(B-Ⅰ) 262

五、考虑颗粒界面梯度和颗粒内梯度的活塞流的非均相模型(B-Ⅱ) 263

六、非均相二维模型(B-Ⅲ) 264

第三节 拟均相一维模型的求解(常微分方程模型的求解) 265

一、常微分方程初值问题 266

二、常微分方程两点边值问题 273

第四节 拟均相二维模型的求解 282

第五节 固定床反应器的热特性 289

一、绝热固定床反应器的多重定态和热稳定性 289

二、列管式固定床反应器的热稳定性 291

三、固定床反应器的整体稳定性 295

四、列管式固定床反应器的参数敏感性 296

五、自热式固定床反应器 299

第六节 流化床反应器的模型化 303

一、鼓泡流化床的数学模型 303

二、循环流化床或提升管反应器的模型化 311

参考文献 312

习题 314

第六章 气液相反应和反应器分析 319

第一节 气液相反应动力学 319

一、气液反应过程的基本方程 319

二、拟一级不可逆反应 322

三、不可逆飞速反应 325

四、二级不可逆反应 328

第二节 气液相反应器的分类和选型 330

一、填料塔 331

三、板式塔 332

二、喷洒塔 332

四、鼓泡塔 333

五、通气搅拌釜 334

六、气液反应器的选型 335

第三节 气液相反应器的设计计算 337

一、填料塔的设计计算 338

二、鼓泡塔的设计计算 341

三、通气搅拌釜的设计计算 345

参考文献 348

习题 349

第一节 气液固三相反应动力学 352

第七章 气液固三相反应和反应器分析 352

第二节 气液固三相反应器的分类和选型 357

一、滴流床反应器 359

二、淤浆反应器 360

三、三相反应器的选型 360

第三节 三相反应器的计算 361

一、半间歇三相反应器的设计计算 362

二、连续三相反应器的设计计算 365

参考文献 370

习题 371

第八章 复杂反应体系的动力学分析 374

一、Wei-Prater法的实质 375

第一节 单分子可逆反应网络的动力学分析 375

二、单分子可逆反应体系的几何特征 378

三、速率常数矩阵的特征方向 380

四、自然体系和特征体系之间的组成变换 383

五、特征根的确定和反应速率常数的计算 386

六、单分子可逆反应体系的一种工程模型 391

第二节 复杂反应体系的集总动力学模型 392

一、集总动力学模型的概况 392

二、一个实例：催化裂化集总动力学模型 393

三、集总方法的理论分析 400

四、实际集总的一般原则 407

参考文献 409

习题 410

第九章 催化剂失活 413

第一节 催化剂失活的机理 413

一、中毒 413

二、烧结和热失活 415

三、污染 417

第二节 催化剂失活的数学描述 417

一、失活动力学方程 418

二、独立失活的载流时间理论 422

第三节 独立失活催化反应器的计算 428

一、固定床反应器 429

二、并流移动床反应器 430

三、流化床反应器 430

第四节 具有复杂失活机理的固定床催化反应器 433

一、具有复杂失活机理的固定床反应器的数学模型 433

二、具有复杂失活机理的绝热固定床反应器的动态行为 434

三、案例分析：可变床层高度固定床反应器 436

参考文献 441

习题 442

后语 445

参考文献 458