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绪论 1

0.1 化学反应工程学的历史沿革和发展趋势 1

0.2 化学反应及化学反应器的分类 2

0.2.1 化学反应的工程分类 2

0.2.2 工业化学反应器的分类 3

0.3 化学反应工程学的内容与任务 5

0.3.1 反应器的分析与设计 5

0.3.2 反应器的优化 5

0.3.3 反应器的放大 5

0.4 化学反应工程学的研究方法 6

0.4.1 研究方法 6

0.4.2 数学模型的分类 7

0.4.3 数学模型的建立程序 7

0.4.4 数学模型的内容 7

0.5 化学反应器设计的一般原则及方法 8

第1章 化学反应动力学 10

1.1 化学计量学 10

1.1.1 化学计量方程 10

1.1.2 转化率 11

1.1.3 收率和选择性 11

1.2 化学反应速率 13

1.2.1 化学反应速率的定义 13

1.2.2 化学反应速率方程 16

1.3 简单反应的动力学分析 18

1.3.1 恒容过程 18

1.3.2 变容过程 20

1.4 复合反应的动力学分析 25

1.4.1 平行反应 25

1.4.2 连串反应 27

1.5 反应速率的浓度效应 29

1.5.1 浓度和反应级数 30

1.5.2 浓度对反应速率的影响 30

1.6 反应速率的温度效应 32

1.6.1 反应速率常数 32

1.6.2 温度对反应速率的影响 34

习题 39

第2章 停留时间分布与流动模型 42

2.1 停留时间分布 42

2.1.1 停留时间分布的定量描述 42

2.1.2 停留时间分布的实验测定 45

2.1.3 停留时间分布的应用 48

2.2 理想流动模型 50

2.2.1 理想置换模型 50

2.2.2 理想混合模型 51

2.3 非理想流动现象及模型 52

2.3.1 非理想流动现象 52

2.3.2 非理想流动模型 54

2.4 返混及其影响 66

2.4.1 返混等混合现象 66

2.4.2 返混的影响 67

2.4.3 返混的限制 68

习题 69

第3章 均相反应器 71

3.1 间歇槽式反应器 71

3.1.1 间歇槽式反应器的物料衡算 71

3.1.2 间歇槽式反应器的热量衡算 76

3.2 半间歇槽式反应器 78

3.2.1 半间歇槽式反应器的物料衡算 79

3.2.2 半间歇槽式反应器的热量衡算 81

3.3 连续槽式反应器 82

3.3.1 连续槽式反应器的物料衡算 82

3.3.2 连续槽式反应器的热量衡算 84

3.3.3 连续槽式反应器的热稳定性 85

3.4 串联连续槽式反应器 90

3.4.1 串联连续槽式反应器的物料衡算 91

3.4.2 串联连续槽式反应器的优化 93

3.5 管式反应器 97

3.5.1 管式反应器的物料衡算 97

3.5.2 管式反应器的热量衡算 102

3.5.3 管式反应器的最佳温度序列 104

3.6 循环管式反应器 106

3.6.1 循环管式反应器的物料衡算 106

3.6.2 循环管式反应器的循环比 107

3.7 反应器型式与操作方式的筛选 109

3.7.1 反应体积的比较 109

3.7.2 反应选择性的比较 115

习题 119

第4章 气固相催化反应动力学 122

4.1 固体催化剂颗粒的表征 123

4.1.1 相当直径及形状系数 123

4.1.2 固定床的空隙率和当量直径 125

4.1.3 其他结构参数 127

4.2 气固相催化反应的表面反应过程 129

4.2.1 化学吸附与脱附 129

4.2.2 表面化学反应 132

4.2.3 本征速率方程 133

4.3 气固相催化反应的外扩散过程 140

4.3.1 流动特性及床层压降 140

4.3.2 传质与传热 144

4.3.3 外扩散效率因子 151

4.3.4 外扩散的影响与消除 152

4.4 气固相催化反应的内扩散过程 154

4.4.1 多孔催化剂内的扩散 154

4.4.2 等温内扩散效率因子 158

4.4.3 内扩散的影响与消除 163

4.5 气固相催化反应的宏观动力学 166

4.5.1 总效率因子 167

4.5.2 宏观速率方程 168

4.5.3 浓度关系和反应速率 169

习题 170

第5章 气固相固定床催化反应器 173

5.1 固定床催化反应器的设计方法 173

5.1.1 经验法 173

5.1.2 数学模型法 174

5.2 绝热式固定床催化反应器 175

5.2.1 绝热式催化反应器的分类 175

5.2.2 绝热式催化反应器的数学模型 176

5.2.3 单段绝热式催化反应器的设计 177

5.2.4 多段绝热式催化反应器的设计 183

5.3 连续换热式固定床催化反应器 195

5.3.1 连续换热式反应器的分类 195

5.3.2 连续换热式反应器的数学模型 198

5.3.3 连续换热式反应器的设计 201

5.4 实验室催化反应器 208

5.4.1 实验室催化反应器的分类 208

5.4.2 实验室催化反应器的应用 210

5.5 固定床催化反应器的最佳操作参数和工程问题 217

5.5.1 最佳操作参数 217

5.5.2 设计和操作的工程问题 220

习题 222

第6章 气固相流化床催化反应器 224

6.1 流化床设计基础 224

6.1.1 流化现象 225

6.1.2 流化床操作条件 226

6.1.3 流化床分类 233

6.2 流化床催化反应器的传递特性 235

6.2.1 流化床的流动特性 236

6.2.2 流化床的传质特性 239

6.2.3 流化床的传热特性 240

6.3 流化床催化反应器的数学模型 242

6.3.1 拟均相模型 242

6.3.2 非均相模型 243

6.4 流化床催化反应器的设计 250

6.4.1 反应器壳体 250

6.4.2 气体分布装置 252

6.4.3 换热装置 255

6.4.4 内部构件 255

6.4.5 颗粒回收装置 256

6.4.6 固体供给和循环装置 258

习题 259

第7章 气固相非催化反应器 260

7.1 气固相非催化反应 260

7.1.1 气固相非催化反应类型 260

7.1.2 气固相非催化反应的物理模型 262

7.2 气固相非催化反应宏观动力学 264

7.2.1 粒径不变缩芯模型的宏观速率方程 264

7.2.2 粒径缩小缩芯模型的宏观速率方程 269

7.2.3 速率控制步骤的判别 272

7.3 气固相非催化反应器的设计 275

7.3.1 固体颗粒呈理想置换流动 276

7.3.2 固体颗粒呈理想混合流动 277

习题 282

第8章 气液相反应器 284

8.1 气液反应 284

8.1.1 气液反应的传质模型 284

8.1.2 气液反应过程 285

8.1.3 气液反应类型 285

8.2 气液反应宏观动力学 287

8.2.1 气液反应宏观动力学基础方程 287

8.2.2 气液反应宏观动力学方程的解 288

8.2.3 气液反应的重要参数 295

8.3 气液反应器 299

8.3.1 气液反应器的主要类型 299

8.3.2 气液反应器的特性与选型 301

8.4 气液反应器的设计 301

8.4.1 填料反应塔 301

8.4.2 鼓泡反应器 312

习题 328

第9章 聚合反应器 330

9.1 聚合物的表征 330

9.1.1 相对分子质量 330

9.1.2 聚合度 331

9.1.3 瞬间聚合度 333

9.1.4 聚合度分布 333

9.2 聚合反应动力学 334

9.2.1 均相自由基聚合反应 335

9.2.2 逐步聚合反应 344

9.3 聚合方法与设备 348

9.3.1 聚合方法 348

9.3.2 聚合设备 349

9.4 聚合反应器的分析与设计 351

习题 354

参考文献 356