化学反应工程 第3版PDF电子书下载

目录 1

第1章　摩尔衡算 1

1.1 反应速率—rA的定义 1

1.2 通用的摩尔衡算方程 5

1.3 间歇反应器 6

1.4　连续流动反应器 8

1.4.1 连续搅拌釜式反应器 8

1.4.2 管式反应器 9

1.4.3　填充床反应器 11

1.5 工业反应器 13

小结 20

问题和习题 21

补充读物 25

第2章　转化率和反应器的尺寸 27

2.1 转化率的定义 27

2.2 设计方程 27

2.2.1 间歇系统 27

2.2.2 流动系统 29

2.3 连续流动反应器设计方程的应用 32

2.4 反应器串联 38

2.5 更多的定义 46

小结 48

习题与思考 50

补充读物 54

第3章　速率方程和化学计量学 55

3.1 基本定义 55

3.1.1 反应速率常数 55

3.1.2 反应级数 59

3.1.3 基元反应速率方程和分子性 60

3.1.4 可逆反应 62

3.1.5 非基元反应速率方程和反应 65

3.2 反应器尺寸和设计方法的研究现状 66

3.3.1 间歇系统 67

3.3　化学计量表 67

3.3.2　恒体积反应系统 70

3.3.3 流动系统 72

3.3.4　反应中的体积变化 73

3.4 用除转化率之外的变量表示浓度 83

3.5 带有相变的反应 85

小结 88

问题与习题 90

补充读物 99

4.1 等温反应器的设计步骤 100

第4章　等温反应器设计 100

4.2 液相间歇反应器数据放大到CSTR反应器的设计 103

4.2.1 间歇操作 103

4.2.2 CSTR反应器的设计 109

4.3　管式反应器 117

4.4 反应器压降 122

4.4.1 压降和反应速率方程 122

4.4.2　填充床中的流动 123

4.4.3　球形填充床反应器 134

4.4.4 管道中的压降 138

4.5 组成一座化工厂 139

4.6 在摩尔衡算方程和速率方程中应用CA（液体）和FA（气体） 141

4.6.1 CSTR反应器、PFR反应器、PBR反应器和BR反应器 141

4.6.2 膜反应器 145

4.7 反应器的非稳态操作 150

4.7.1 CSTR的开车 150

4.7.2　半间歇反应器 151

4.7.3 反应蒸馏 157

4.8　循环反应器 159

小结 160

问题与习题 163

补充读物 176

第5章　化学反应速率的数据收集与分析 177

5.1 间歇反应器 177

5.1.1 微分法 177

5.1.2　积分法 186

5.2　初始速率法 188

5.3　半衰期法 190

5.4　微分反应器方法 191

5.5 最小二乘法 196

5.5.1 线性最小二乘法 196

5.5.2 非线性最小二乘法 198

5.5.3 加权最小二乘法 205

5.6 实验安排 205

5.7 实验反应器的评价 206

5.7.1 积分反应器（固定床反应器） 207

5.7.2　搅拌间歇反应器 207

5.7.3 有固相存在的搅拌反应器（SCSR） 207

5.7.4　连续流动反应器（CSTR） 207

5.7.5　提升管反应器 207

5.7.6　循环反应器 208

5.7.7　各种反应器总结 208

小结 209

习题 210

补充读物 217

第6章　复合反应 219

6.1 定义 219

6.2　平行反应 222

6.2.1 只有一种反应物时的选择性 222

6.2.2 有两种反应物时的选择性 225

6.3　连串反应 227

6.4.2　净反应速率 230

6.4.1 物料平衡 230

6.4　复杂反应的求解 230

6.4.3　速率方程 231

6.4.4 化学计量——相对反应速率 232

6.4.5 化学计量关系——浓度 234

6.4.6　联立求解 235

6.4.7　CSTR反应器中的复合反应 239

6.5　分类 245

6.6　有兴趣的部分 246

6.7 复合反应产率最优化 247

小结 248

习题 250

补充读物 262

第7章　非基元反应动力学 264

7.1　基本原理 264

7.1.1 活泼中间产物 265

7.1.2　准稳态假设（PSSH） 266

7.2　反应机理研究 267

7.2.1　基本概念 267

7.2.2　反应路径 273

7.3　聚合反应 275

7.3.1　分步聚合 276

7.3.2　链式聚合反应 279

7.3.3 间歇聚合反应器模型 285

7.3.4　分子量分布 287

7.3.5 阴离子聚合 291

7.4　酶反应机理 297

7.4.1　定义和反应机理 297

7.4.2　Michaelis-Menten方程 300

7.4.3 间歇反应器计算 301

7.4.4 酶反应的抑制剂 303

7.4.5 复合酶和底物体系 303

7.5 生化反应器 304

7.5.1　细胞生长 305

7.5.2　速率方程 306

7.5.3　化学计量学 308

7.5.4　物料平衡 309

7.5.5　恒化器 312

7.5.6　设计方程 313

7.5.7 细胞耗尽 314

7.5.8　氧控发酵 315

7.5.9　反应器放大 315

小结 315

习题 316

补充读物 328

第8章　稳态非等温反应器设计 330

8.1　基本原理 330

8.2 能量衡算 331

8.2.1 热力学第一定律 331

8.2.2　“功”的计算 332

8.2.3 分析稳态摩尔流率以得到反应热 333

8.2.4　焓的分析 335

8.2.5 关联△H Rx（T），△H？x（TR）和△Cp 336

8.2.7　变摩尔热容 337

8.2.6 恒摩尔热容或平均摩尔热容 337

8.2.8　加到反应器中的热？ 339

8.3 非等温连续流反应器 341

8.3.1 应用于CSTR反应器 342

8.3.2 绝热管状反应器 351

8.3.3 有热交换的稳态管式反应器 357

8.4　平衡转化率 366

8.4.1 绝热温度和平衡转化率 366

8.4.2　最佳进料温度 372

8.5.1 硫酸的生产 373

8.5 非绝热反应器操作：二氧化硫的氧化 373

8.5.2　催化剂用量 375

8.5.3　反应器结构 375

8.5.4　操作条件 376

8.6 多定态 382

8.6.1 移热项，R（T） 383

8.6.2 生热项G（T） 384

8.6.3 点火-熄灭曲线 385

8.6.4　失控反应 387

8.6.5 定态的分叉分析 388

8.7 非等温多反应体系 389

8.7.1 活塞流反应器 389

8.7.2 CSTR反应器 392

小结 395

问题与习题 398

补充读物 414

第9章　非稳态非等温反应设计 416

9.1 通用衡算方程 416

9.2 CSTR反应器和半间歇反应器的非稳态操作 416

9.2.1 间歇反应器 418

9.2.2 间歇反应器的绝热操作 418

9.2.3 带有换热器的瞬态CSTR反应器、间歇及半间歇反应器-环境温度不是空间均一的 427

9.3 接近稳态 431

9.4　化学反应器控制 436

9.4.1 脱离稳态 436

9.4.2 给CSTR反应器加装一个控制器 438

9.5 非等温复杂反应 443

9.6 活塞流反应器的非稳态操作 446

小结 446

问题与习题 447

补充读物 453

10.1 催化剂 454

10.1.1 定义 454

第10章　催化和催化反应器 454

10.1.2　催化剂性质 455

10.1.3　催化剂分类 458

10.2　催化反应步骤 461

10.2.1 吸附等温线 463

10.2.2 表面反应 467

10.2.3 脱附 468

10.2.4　速率控制步骤 468

10.3　反应速率方程 469

10.3.1 异丙苯的吸附为速率控制步骤时 472

10.3.2 表面反应为速率控制步骤时 474

10.3.3 苯的脱附为速率控制步骤时 475

10.3.4　异丙苯分解反应小结 476

10.3.5 由准稳态假设推导速率方程 479

10.3.6 温度对速率方程的影响 480

10.4 气固反应器的设计 481

10.4.1　概述 481

10.4.2　设计方程 481

10.5 非均相数据分析 482

10.5.1 由实验数据推导出速率方程 483

10.5.2　探讨与实验结果一致的机理 484

10.5.3　速率方程参数的计算 485

10.5.4　反应器设计 486

10.6 化学气相沉积 489

10.7　催化剂失活 492

10.7.1 催化剂失活类型 493

10.7.2 温度-时间互补法 501

10.7.3　移动床反应器 503

10.7.4　提升管反应器 507

10.7.5 确定失活级数 511

10.8　微电子行业涉及到的反应工程 512

小结 514

问题和习题 516

补充读物 527

第11章　外扩散对非均相反应过程的影响 529

11.1　质量传递原理 529

11.1.1　定义 529

11.1.2　摩尔通量 529

11.1.3 费克第一定律 530

11.2　二元扩散 531

11.2.1　摩尔通量计算 531

11.2.2　边界条件 533

11.2.3 化学反应的扩散模型 533

11.2.5 伴有化学反应的扩散模型 537

11.2.4 温度和压力对DAB的影响 537

11.3 外部传质阻力 538

11.3.1　传质系数 539

11.3.2　单一颗粒的传质 541

11.3.3　填充床内传质为控制步骤的化学反应 544

11.3.4 金属表面上受传质控制的化学反应 550

11.4 如果……会发生什么？（参数敏感度分析） 551

11.5　缩核模型 554

11.5.1 催化剂的再生 554

11.5.2　单分散性固体颗粒的溶解 557

11.5.3 多孔介质中的流动和溶解 559

小结 560

习题 561

补充读物 566

第12章 多孔催化剂内的扩散和反应 567

12.1 球形催化剂颗粒中的扩散和反应 567

12.1.1 有效扩散系数 567

12.1.2 推导扩散和反应的微分方程 569

12.1.3 方程的无因次形式 571

12.1.4 一级反应微分方程的解 573

12.2 内扩散有效因子 573

12.3 表观动力学 577

12.4　总有效因子 579

12.5 扩散控制和反应控制步骤的判据 581

12.5.1 Weisz-Prater的内扩散判据 581

12.5.2　Mears的外扩散判据 583

12.6　填充床内的传质和反应 584

12.7 根据操作参数确定控制步骤 589

12.8 多相反应器 589

12.8.1 浆态床反应器 590

12.8.2 滴流床反应器 601

12.10　流化床模型 603

12.9　流化床反应器 603

12.11 化学沉积反应器 605

小结 608

习题 609

补充读物 617

第13章　停留时间分布 620

13.1 概述 620

13.2 停留时间分布函数的测定方法 622

13.2.1　脉冲法 622

13.2.2 阶跃法 626

13.3 停留时间分布函数的数字特征 627

13.3.1 积分关系 628

13.3.2 平均停留时间 629

13.3.3　方差 630

13.3.4 无因次停留时间分布函数E（？） 632

13.3.5 停留时间内分布函数I（α） 633

13.4 理想反应器的停留时间分布 635

13.4.1 间歇反应器和活塞流反应器的停留时间分布 635

13.4.2 单一全混流反应器CSTR的停留时间分布 635

13.4.3　层流反应器 637

13.4.4 PFR和CSTR串联反应器的停留时间分布 638

13.5 非理想反应器的停留时间分布 641

13.6　零参数模型 642

13.6.1 离散模型 642

13.6.2 最大混合模型 646

13.6.3 热效应 652

13.7 软件包的应用 653

13.8　复合反应 655

13.8.1 离散模型 655

13.8.2　最大混合模型 655

小结 659

习题 660

补充读物 666

第14章　非理想反应器模型 668

14.1　基本概念 668

14.2　单参数模型 669

14.2.1 多釜串联模型 669

14.2.2　返混扩散模型 672

14.3 两参数模型 684

14.3.1 利用沟流和死区模拟实际的搅拌釜反应器 685

14.3.2 用两个串联的CSTR模拟实际的搅拌釜反应器 689

14.4 软件包的应用 691

14.5　其他非理想反应器模型 693

14.6 RTD的应用 695

小结 695

习题 696

附录 705

附录A　数值计算方法 705

A.1 反应器设计中常用的积分公式 705

A.2 等面积曲线微分法 705

A.3　微分方程的求解 707

A.4　数值积分 707

附录B　理想气体常数和单位换算关系 709

A.5 软件包 709

附录C　热力学常数和热力学关系 711

附录D　利用对数坐标求斜率 713

附录E　软件包 713

E.1 POLYMATH 713

E.2 MATLAB 713

E.3　ASPEN 713

附录F　符号说明 713

附录G 化学反应的分子动力学 717

G.1　碰撞理论 717

G.2　过渡状态理论 719

G.3 分子动力学 721

附录H　CD-ROM中工业实例分析 724

H.1 反应工程实验设计 724

H.2　润滑油设计 724

H.3　核反应器 724

H.4　地下水危害 724

H.5 加氢脱硫反应器设计 724

H.6 连续操作的生化反应器 724

H.7　合成甲醇 724

附录I 如何应用CD-ROM 724

附录J 计算化学软件包的使用 725