化学反应工程 郭锴 第3版PDF电子书下载

0 绪论 1

1 均相单一反应动力学和理想反应器 4

1.1 基本概念 4

1.1.1 化学反应式与化学反应计量方程 4

1.1.2 反应程度 5

1.1.3 转化率 5

1.1.4 化学反应速率 6

1.1.5 化学反应动力学方程 7

1.2 建立动力学方程的方法 9

1.2.1 积分法 9

1.2.2 微分法 11

1.2.3 最小方差分析法 12

1.3 化学反应器设计基础 13

1.3.1 反应器的分类 13

1.3.2 反应器设计的基础方程 14

1.3.3 几个时间概念 15

1.4 等温条件下理想反应器的设计分析 16

1.4.1 间歇操作的充分搅拌槽式反应器 16

1.4.2 平推流反应器 21

1.4.3 全混流反应器 27

1.5 非等温条件下理想反应器的设计 31

1.5.1 间歇反应器的热量衡算 31

1.5.2 平推流反应器的热量衡算 32

1.5.3 全混流反应器的热量衡算 33

本章小结 33

深入讨论 36

习题 36

2 复合反应与反应器选型 40

2.1 单一不可逆反应过程与反应器 41

2.1.1 单一不可逆反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较 41

2.1.2 理想流动反应器的组合 44

2.1.3 不同型式反应器的组合 47

2.1.4 循环反应器 48

2.2 自催化反应特性与反应器选型 50

2.3 可逆反应特性与反应器选型 52

2.4 平行反应特性与反应器选型 56

2.5 连串反应特性与反应器选型 61

本章小结 66

深入讨论 67

习题 68

3 非理想流动反应器 72

3.1 概述 72

3.1.1 返混定义 72

3.1.2 返混对反应过程的影响 72

3.1.3 按返混程度对反应器的分类 73

3.2 流体在反应器内的停留时间分布 73

3.2.1 停留时间分布的定量描述 73

3.2.2 停留时间分布规律的实验测定 75

3.2.3 用对比时间作变量的停留时间分布 80

3.2.4 两种理想反应器的停留时间分布规律 80

3.3 非理想流动模型 83

3.3.1 凝集流模型 83

3.3.2 多级混合槽模型 84

3.3.3 轴向扩散模型 87

3.3.4 模型法进行均相反应过程计算小结 93

本章小结 94

深入讨论 97

习题 97

4 气固相催化反应本征动力学 99

4.1 气固相催化过程 99

4.1.1 催化过程及特征 99

4.1.2 非均相催化反应速率表达 101

4.1.3 非均相催化反应过程 102

4.2 固体催化剂 103

4.2.1 催化剂的组成和组分选择 103

4.2.2 催化剂的制备 105

4.2.3 固体催化剂的比表面积、孔体积和孔体积分布 106

4.3 气固相催化反应本征动力学 109

4.3.1 化学吸附与脱附 109

4.3.2 表面化学反应 114

4.3.3 反应本征动力学 115

4.4 本征动力学方程的实验测定 120

4.4.1 外扩散与内扩散影响的消除 120

4.4.2 固定床积分反应器 121

4.4.3 微分法及其实验装置 122

4.4.4 循环反应器 122

4.4.5 动力学模型建立概述 124

本章小结 125

深入讨论 127

习题 128

5 气固相催化反应宏观动力学 130

5.1 催化剂颗粒内气体扩散 130

5.1.1 分子扩散 131

5.1.2 克努森扩散 132

5.1.3 综合扩散 132

5.1.4 以颗粒为基准的有效扩散 133

5.2 气固相催化等温反应的宏观动力学方程 134

5.2.1 球形催化剂上等温反应宏观动力学方程 134

5.2.2 其他形状催化剂的等温宏观动力学方程 139

5.3 非等温过程的宏观动力学 142

5.3.1 催化剂颗粒内部的温度分布规律 142

5.3.2 非等温条件下的宏观动力学方程 143

5.3.3 内扩散对复合反应选择性的影响 144

5.4 流体与催化剂外表面间的传质和传热 146

5.4.1 流体与催化剂颗粒外表面间的传质 146

5.4.2 流体与催化剂颗粒外表面间的传热 149

5.5 催化剂的失活 150

5.5.1 失活现象 151

5.5.2 失活反应动力学 151

5.5.3 工业上处理失活问题的方法 152

本章小结 153

习题 155

6 气固相催化反应固定床反应器 157

6.1 流体在固定床内的传递特性 157

6.1.1 流体在固定床内的流动特性 157

6.1.2 固定床内径向传递 161

6.2 固定床催化反应器的设计 162

6.2.1 固定床催化反应器的特点及类型 162

6.2.2 采用一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算 165

6.3 固定床反应器模型评述 174

6.3.1 一维拟均相非理想流模型 174

6.3.2 二维拟均相模型 175

6.3.3 非均相模型 177

本章小结 178

习题 179

7 气固相催化反应流化床反应器 181

7.1 流化床的基本概念 181

7.1.1 流化床的基本概念 181

7.1.2 散式流化和聚式流化 181

7.1.3 浓相段和稀相段 183

7.1.4 流态化的不正常现象 183

7.2 流化床的工艺计算 184

7.2.1 反应器内径的计算 184

7.2.2 流化床反应器床高的确定 187

7.2.3 流化床的热传递 188

7.3 流化床内反应过程的计算 189

7.3.1 床层中气泡行为 189

7.3.2 流化床的鼓泡床模型 190

7.3.3 反应过程的估算 190

本章小结 194

习题 195

8 气液相反应过程与反应器 197

8.1 概述 197

8.1.1 气液反应的步骤 197

8.1.2 气液反应过程的计算关系式 198

8.2 气液反应动力学 199

8.2.1 气液反应过程的基础方程 199

8.2.2 极慢反应过程 201

8.2.3 慢反应过程 202

8.2.4 中速反应过程 203

8.2.5 快反应过程 204

8.2.6 瞬时反应过程 204

8.2.7 气液反应过程的重要参数 206

8.3 气液反应器 208

8.3.1 工业上常用的气液反应器 208

8.3.2 填料塔式反应器的计算 209

8.3.3 鼓泡塔式反应器的计算 212

本章小结 215

深入讨论 216

习题 216

9 反应器的热稳定性和参数灵敏性 218

9.1 全混流反应器的热稳定性 218

9.1.1 全混流反应器的热量衡算 218

9.1.2 全混流反应器的定态 219

9.2 管式反应器的热稳定性 221

9.2.1 径向传热管式反应器的热量衡算方程 221

9.2.2 管式反应器允许的最大温度差及允许管径 222

9.2.3 管式反应器的热点 223

9.3 反应器参数的灵敏性 224

9.3.1 反应器的安全性 224

9.3.2 反应器参数的灵敏性 225

习题答案 228

符号表 234

参考文献 236