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前言 1

主要符号表 1

第一章　绪论 1

1.1　化学反应工程学的历史沿革和发展趋势 1

目录 1

1.2　化学反应工程学的内容与任务 2

1.2.1　反应器的分析与设计 2

1.2.2　反应器的优化 2

1.3.1　模型的分类 3

1.3.2　建立模型的一般程序 3

1.3　化学反应工程学的研究方法 3

1.2.3　反应器的放大 3

1.3.3　模型的内容 4

1.4　化学反应及化学反应器的分类 5

1.4.1　化学反应的工程分类 5

1.4.2　工业化学反应器的分类 6

1.5　化学反应的反应率、收率及选择性 8

1.5.1　反应率（转化率或变换率）XA 9

1.5.2　收率Y 9

1.5.3　选择性 9

1.6　化学反应器设计的一般原则及方法 10

第二章　化学反应动力学 12

2.1　化学反应速率 12

2.1.1　间歇过程 12

2.1.2　连续过程 14

2.2　化学反应速率方程式 15

2.2.1　简单反应 16

2.2.2　复合反应 17

2.3　化学反应速率方程式的变换与积分 18

2.3.1　恒容过程 18

2.3.2　变容过程 19

2.4　复合反应的动力学分析 22

2.4.1　平行反应 22

2.4.2　连串反应 24

2.5　反应速率的浓度效应 26

2.5.1　不可逆反应 26

2.5.2　可逆反应 27

2.6　反应速率的温度效应 28

2.5.3 自催化反应 28

2.6.1　反应速率常数 29

2.6.2　温度对反应速率的影响 33

习题 37

第三章　停留时间分布与流动模型 39

3.1　停留时间分布 39

3.1.1　概述 39

3.1.2　停留时间分布的定量描述 40

3.1.3　停留时间分布的数字特征 41

3.1.4　停留时间分布的实验测定 42

3.1.5　停留时间分布的应用 46

3.2.1　理想置换模型 47

3.2　理想流动模型 47

3.2.2　理想混合模型 49

3.3　非理想流动模型 50

3.3.1　非理想流动现象 50

3.3.2　非理想流动模型 52

3.4　返混及其影响 61

3.4.1　反应器内物料的混合现象 61

3.4.2　返混对化学反应的影响 62

3.4.3　返混的利弊与限制 64

习题 65

4.1　间歇槽式反应器 67

4.1.1　反应时间的计算 67

第四章　均相反应器 67

4.1.2　反应体积的计算 69

4.1.3　最优反应时间 71

4.1.4　间歇反应器的热量衡算 72

4.2　半间歇槽式反应器 74

4.3　连续搅拌槽式反应器 77

4.3.1　基础设计方程 77

4.3.2　连续搅拌槽式反应器的热量衡算 80

4.4　多级串联组合的连续槽式反应器 81

4.4.1　多级串联连续槽式反应器的计算 82

4.4.2　多级串联连续槽式反应器的优化 85

4.5　连续搅拌槽式反应器的热稳定性 88

4.5.1　稳定操作条件 88

4.5.2　操作参数对热稳定性的影响 89

4.5.3　热稳定性对传热温差的限制 90

4.6　管式反应器 93

4.6.1　基础设计方程 93

4.6.2　等温管式反应器的计算 94

4.6.3　管式反应器的热量衡算 98

4.6.4　管式反应器的最佳温度序列 100

4.7　具有循环流的管式反应器 103

4.8　反应器形式与操作方式的筛选 106

4.8.1　反应体积的比较 106

4.8.2　反应选择性的比较 112

习题 115

第五章　气固相催化反应动力学 118

5.1　气固相催化反应本征动力学 119

5.1.1　化学吸附与脱附 119

5.1.2　表面化学反应 123

5.1.3　气固相催化反应的本征速率方程式 123

5.2　实验室反应器及动力学数据的处理 129

5.2.1　实验室反应器 129

5.2.2　动力学模型的建立 132

5.2.3　动力学模型的筛选 132

5.2.4　动力学模型参数的确定 134

5.3　气固相催化反应宏观动力学 138

5.3.1　气固相催化反应过程的速率 139

5.3.2　宏观速率方程式 140

5.4.1　固体颗粒的相当直径及形状系数 142

5.4　固体颗粒的表征 142

5.4.2　固定床的空隙率和当量直径 144

5.4.3　催化剂颗粒的比表面积、孔容积、孔径、孔隙率和密度 146

5.5　固定床反应器内的传递特性 148

5.5.1　流体流动特性及床层压降的计算 148

5.5.2　固定床中流体与颗粒间的传质及传热 153

5.5.3　固定床中的传热 159

5.5.4 固定床中的传质与混合 162

5.6　多孔催化剂颗粒内的扩散过程 163

5.6.1　气体在多孔催化剂内的扩散 163

5.6.2　等温内扩散效率因子的计算 166

5.6.3 内外扩散都有影响时的效率因子η 170

5.6.4　内扩散对反应过程的影响 171

5.7　传质影响的判断与消除 174

5.7.1　外扩散影响的判断与消除 174

5.7.2 内扩散影响的判断与消除 175

习题 176

第六章　绝热式固定床气固相催化反应器 180

6.1　固定床气固相催化反应器的数学模型 181

6.2　气固相催化反应的最佳操作参数 183

6.2.1　可逆放热反应的最佳温度 183

6.2.2　其他最佳操作参数 185

6.3　单段绝热式催化反应器 186

6.3.1　绝热温升 187

6.3.2　单段绝热催化床反应体积的计算 188

6.3.3　单段绝热催化床的最佳进口温度 192

6.4　多段绝热催化反应器 193

6.4.1　多段间接换热式反应器 193

6.4.2　多段原料气直接冷激式反应器 202

6.4.3　多段非原料气直接冷激式反应器 205

习题 207

第七章　连续换热式气固催化反应器 209

7.1　换热式反应器的分类及工艺特征 209

7.1.1　外热式反应器 209

7.1.2　自热式反应器 210

7.2　连续换热式气固相催化反应器的数学模型及求解 212

7.2.1　数学模型的建立 212

7.2.2　数学模型的求解 215

7.2.3　设计实例 216

7.3　换热式固定床催化反应器的热稳定性及参数敏感性 224

7.3.1　热稳定性 224

7.3.2　参数敏感性 226

7.4 固定床气固相催化反应器结构设计中的几个问题 228

习题 229

第八章　气液相反应器 231

8.1　双膜理论及气液反应类型 231

8.1.1　双膜模型及气液反应过程 231

8.1.2　几种典型气液反应 233

8.2　气液反应宏观动力学基础方程 234

8.2.1　极慢反应的速率表达式 235

8.2.2　极快反应的速率表达式 236

8.2.3　中间速率反应的速率表达式 239

8.3　气液反应的几个重要参数 243

8.3.1　液膜转化系数 243

8.3.2　增强因子 244

8.3.3　有效因子 245

8.4　气液反应器简介 247

8.4.1　气液反应器的主要类型 247

8.4.2　气液反应器的特性与选型 249

8.5　填料反应塔 250

8.5.1　传递特性 251

8.5.2　填料反应塔的设计 254

8.6.1　简介 262

8.6　鼓泡反应器 262

8.6.2　鼓泡反应器的传递特性 263

8.6.3　鼓泡反应器的设计 277

习题 281

第九章　流固相非催化反应器 283

9.1　流固相反应模型 283

9.1.1　反应的速率机理 283

9.1.2　流固相非催化反应的物理模型 284

9.2　粒径不变的缩芯模型 285

9.2.1　物理模型 285

9.2.2　宏观速率方程的通用式 287

9.2.3　几种特殊情况下的反应速率式 290

9.3　粒径缩小的缩芯模型 291

9.3.1　速率方程的通用式 292

9.3.2　几种特殊情况下的反应速率式 293

9.4　控制步骤的判别 294

9.4.1　改变操作条件 294

9.4.2　代入公式判别 297

9.5　流固相非催化反应器的计算 298

9.5.1　固体颗粒呈理想置换流动 298

9.5.2　固体颗粒呈理想混合流动 300

习题 305

第十章　聚合反应器 307

10.1　聚合反应的动力学分析 307

10.1.1　聚合反应的类别 307

10.1.2　聚合物的分子结构、聚合度、相对分子质量和相对分子质量分布 308

10.2.1 自由基聚合的反应动力学基础 311

10.2　均相自由基聚合反应 311

10.2.2　平均聚合度 315

10.2.3　聚合度分布 316

10.3　逐步聚合反应 321

10.3.1　逐步聚合反应动力学 321

10.3.2　线型缩聚物的聚合度分布 323

10.4　聚合方法与设备 325

10.4.1　聚合方法 325

10.4.2　聚合设备 327

10.5　聚合反应器的分析与设计 328

习题 332

参考文献 334