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