化学反应工程 第2版PDF电子书下载

绪论 1

第一章 化学动力学 4

第一节 化学计量学 4

1-1 化学计量式 4

1-2 反应程度 4

1-3 转化率 5

1-4 化学膨胀因子 5

1-5 复合反应的收率及选择率 5

1-6 复合反应系统中独立反应数的确定 6

1-7 气相反应的物料衡算 8

第二节 化学反应速率的表示形式 10

1-8 间歇系统 10

1-9 连续系统 11

1-10 动力学方程的表示形式 12

第三节 动力学方程 12

1-11 反应速率常数 14

1-12 动力学方程的转换 15

1-13 定容间歇反应器中动力学方程的积分式 18

1-14 复合反应网络的集总动力学 20

第四节 气-固相催化反应动力学方程 20

1-15 固体催化剂 20

1-16 吸附等温方程 23

1-17 均匀表面吸附动力学方程 26

1-18 不均匀表面吸附动力学方程 28

第五节 温度对反应速率的影响 31

1-19 温度对单一反应速率的影响 31

1-20 温度对复合反应速率的影响 34

1-22 催化剂失活动力学 37

第六节 固体催化剂的失活 37

1-21 固体催化剂失活的原因 37

参考文献 39

习题 39

第二章 理想流动与非理想流动反应器 42

第一节 流动模型概述 42

2-1 反应器中流体的流动模型 42

2-2 反应器设计的基本方程 44

第二节 理想流动反应器 45

2-3 间歇反应器 45

2-4 活塞流反应器 47

2-5 单级全混流反应器 52

2-6 多级全混流反应器的串联及优化 54

2-7 理想流动反应器的组合与反应体积比较 59

2-8 理想流动反应器中复合反应的选择率 64

2-9 全混流反应器的热稳定性 72

第三节 非理想流动反应器 75

2-10 返混的利弊 75

2-11 逗留时间分布 76

2-12 逗留时间分布的实验测定 77

2-13 逗留时间分布的数字特征 80

2-14 几种流型的逗留时间分布函数与分布密度 82

2-15 实际流动反应器的计算 89

参考文献 91

习题 92

第三章 气-固相催化反应宏观动力学 95

第一节 气-固相催化反应的宏观过程 95

3-1 气-固相催化反应过程中反应组分的浓度分布 95

3-2 内扩散效率因子与宏观动力学方程 96

3-3 催化反应控制阶段的判别 97

第二节 催化剂颗粒内气体的扩散 98

3-4 催化剂中气体扩散的形式 98

3-5 气体中的分子扩散 99

3-6 Knudscn扩散系数 101

3-7 催化剂孔内组分的综合扩散系数 101

3-8 催化剂颗粒内组分的有效扩散系数 103

3-9 曲折因子的实验测定 104

第三节 内扩散效率因子 108

3-10 球形催化剂颗粒内组分浓度分布及温度分布的微分方程 109

3-11 等温催化剂一级反应内扩散效率因子的解析解 111

3-12 等温催化剂非一级反应内扩散效率因子的简化近似解 116

第一节 气-固相催化反应动力学的实验研究装置 118

3-13 内扩散对复合反应选择率的影响 121

3-14 非等温球形催化剂一级不可逆反应的内扩散效率因子 122

3-15 活性组分不均匀分布催化剂及异形催化剂 123

3-16 我国学者关于内扩散效率因子的研究工作 124

第四节 气-固相间热、质传递过程对催化反应速率的影响 125

3-17 外扩散效率因子 125

3-18 工业催化反应器中气流主体与催化剂外表面间的浓度差和温度差 126

参考文献 128

习题 129

第四章 气-固相催化反应器 130

第一节 概述 130

4-1 气-固相催化反应器的基本类型 130

4-2 基本设计原则 133

4-3 催化反应器的数学模型 134

第二节 固定床流体力学 135

4-4 固定床的物理特性 135

4-5 单相流体在固定床中的流动 139

4-6 单相流体通过固定床的压力降 140

4-7 径向流动反应器中流体的分布 144

4-8 固定床中流体的径向及轴向混合 151

第三节 固定床热量与质量传递过程 151

4-9 固定床径向传热过程分析 152

4-10 固定床对壁的给热系数 153

4-11 固定床径向有效导热系数和壁给热系数 154

4-12 固定床径向及轴向传热的偏微分方程 158

4-13 固定床中流体与颗粒外表面间的传热与传质系数 159

第四节 绝热式固定床催化反应器 160

4-14 绝热温升 160

4-15 单段绝热催化反应器 161

4-16 多段换热式催化反应器 164

4-17 内冷自热式 175

第五节 连续换热式固定床催化反应器 175

4-18 外冷列管式 178

4-19 外部供热管式 179

第六节 内冷自热式固定床催化反应器的数学模型 179

4-20 内冷自热式氨合成反应器的数学模型 180

4-21 内冷自热式氨合成反应器的热稳定性 183

第七节 外冷列管式固定床催化反应器的数学模型 185

4-22 外冷列管式的数学模型 185

4-23 外冷列管式固定床催化反应器的飞温及参数敏感性 188

第八节 流化床催化反应器 191

4-24 流态化技术概述 192

4-25 气-固流化床的流动特性 197

4-26 流化床传热 201

4-27 流化床反应器的数学模型 202

参考文献 206

习题 208

第一节 流-固相非催化反应的分类及特点 209

第五章 流-固相非催化反应及反应器 209

5-1 流-固相非催化反应的分类 209

5-2 流-固相非催化反应的特点 212

5-3 流-固相非催化反应的研究方法 213

第二节 流-固相非催化反应的模型 213

5-4 收缩未反应芯模型 213

5-5 整体反应模型 214

5-6 有限厚度反应区模型 215

5-7 微粒模型 215

第三节 粒径不变时缩芯模型的宏观反应速率 216

5-10 宏观反应速率 216

5-9 破裂芯模型 216

5-8 单孔模型 216

5-11 气体滞流膜扩散控制 218

5-12 固相产物层内扩散控制 219

5-13 化学反应控制 220

第四节 颗粒缩小时缩芯模型的宏观反应速率 221

5-14 气体滞流膜扩散控制 222

5-15 化学反应控制 222

5-16 宏观反应速率及控制阶级的判别 228

第五节 流-固相非催化反应器及其计算 231

5-17 流-固相非催化反应器 231

5-18 固体颗粒呈活塞流流动 233

5-19 固体颗粒呈全混流流动 235

参考文献 236

习题 237

第一节 气-液反应的平衡 239

第六章 气-液反应及反应器 239

6-1 气-液相平衡 239

6-2 溶液中气体溶解度的估算 241

6-3 带化学反应的气-液平衡 243

第二节 气-液反应历程 245

6-4 气-液相间物质传递 245

6-5 化学反应在相间传递中的作用 246

第三节 气-液反应动力学特征 248

6-6 伴有化学反应的液相扩散过程 248

6-7 一级不可逆反应 249

6-8 不可逆瞬间反应 252

6-9 二经及不可逆反应 253

6-10 可逆反应 255

6-11 平行反应和连串反应 258

6-12 工业生产对气-液反应器的要求 261

第四节 气-液反应器概述 261

6-13 气-液反应器的形式和特点 262

第五节 鼓泡反应器 264

6-14 气泡塔的操作状态 265

6-15 鼓泡反应器的流体力学特征 266

6-16 鼓泡反应器的轴向混合 267

6-17 鼓泡反应器的传质、传热特性 268

6-18 鼓泡反应器的简化反应模型 269

第六节 搅拌鼓泡反应器 272

6-19 强制分散式搅拌鼓泡反应器 273

6-20 自吸式搅拌鼓泡反应器 277

6-21 表面充气式搅拌反应器 278

6-22 反应器的热稳定性 279

第七节 填料反应器 281

6-23 填料特性和两相流动特征 281

6-24 填料的润湿表面和传质系数 283

6-25 填料塔的轴向混合 284

6-26 气-液接触有效表面 285

6-27 填料塔有效高度的计算 285

参考文献 288

习题 289

第七章 气-液-固三相反应及反应器 291

第一节 气-液-固三相反应器的类型及宏观反应动力学 291

7-1 气-液-固三相反应器的类型 291

7-2 气-液-固三相反应的宏观动力学 294

7-3 气、液并流向下通过固定床的流体力学 297

第二节 涓流床三相反应器 297

7-4 涓流床三相反应器中的传递过程 300

第三节 机械搅拌鼓泡悬浮三相反应器 301

7-5 机械搅拌鼓泡三相反应器的类型 301

7-6 机械搅拌鼓泡反应器中固体的悬浮 302

第四节 淤浆床鼓泡反应器 303

7-7 淤浆床鼓泡反应器的特征 303

7-8 液浆床鼓泡反应器的流体力学 304

第五节 三相流化床反应器 307

7-9 三相流化床反应器的特征 307

7-10 三相流化床反应器的流体力学 307

7-11 加压液-固流态化的临界流速 309

第六节 气-液-面三相床反应器实例 309

7-12 气-液-固三相床甲醇合成 309

7-13 加压气-液-固三相鼓泡淤浆床环氧乙烷合成 313

参考文献 315

习题 316

第八章 实验室反应器 318

8-1 基本要求 318

8-2 活塞流等温积分反应器 318

8-3 活塞流等温直流微分反应器 319

8-4 无梯度反应器 320

第二节 流-固相非催化反应动力学的实验研究装置 322

8-5 搅拌槽式反应器 322

8-6 热天平 322

第三节 气-液反应的实验研究装置 323

8-7 搅拌反应器 323

8-9 圆盘塔 325

8-8 湿壁塔 325

8-10 鼓泡反应器 327

8-11 实验室模拟装置 328

第四节 气-液-固三相涓流床催化反应动力学的实验研究装置 328

8-12 搅拌反应釜 328

8-13 涡轮转框反应器 329

8-14 外循环微分涓流床反应器 329

第五节 实验设计与数据处理 329

8-15 作图法 330

8-16 正交实验设计及参数估值 331

8-17 序贯实验设计 357

参考文献 357

主要符号一览表 359