第1章 主要气固工业催化反应器 1
1.1引言 1
1.2绝热固定床催化反应器 1
1.2.1反应器模型 2
1.2.2模型参数的无因次化 4
1.2.3绝热固定床反应器的设计数据 4
1.2.4多稳态 5
1.2.5设计参数和判据 6
1.3自热固定床催化反应器 7
1.4非等温非绝热管式催化反应器 9
1.4.1模型 9
1.4.2无因次参数 11
1.4.3设计数据 12
1.5应用实例 14
1.5.1参数敏感性和飞温 14
1.5.2一维、二维模型 16
1.5.3设计参数 16
1.5.4固定床反应器的控制 16
1.5.5小结 17
1.6气固流化床催化反应器中的气固流动和流区 17
1.6.1引言 17
1.6.2固体颗粒在床层中的流动和气固流化中的流区 18
1.6.3流化床反应器气固流动和传递 21
1.7气固流化床反应器模型 26
1.7.1鼓泡流化床反应器模型 27
1.7.2湍流流化床反应器模型 28
1.7.3循环流化床反应器模型 28
1.8气固流化床催化反应器设计 30
参考文献 38
第2章 气液固三相催化反应器 39
2.1引言 39
2.1.1应用 39
2.1.2三相催化反应器的类型 41
2.1.3固定床和浆态床反应器的比较 42
2.1.4操作模式 44
2.2涓流床催化反应器 45
2.2.1引言 45
2.2.2流区分类 47
2.2.3压力降 49
2.2.4流体滞留量 52
2.2.5气液传质 54
2.2.6液固传质 57
2.2.7轴向离散 58
2.2.8液体分布 61
2.2.9部分润湿和对反应器性能的影响 62
2.2.10非等温催化反应 67
2.2.11传热 68
2.2.12压力对涓流床操作参数和反应器性能的影响 69
2.2.13例子 72
2.3鼓泡填料塔反应器 75
2.3.1引言 75
2.3.2流区 76
2.3.3压力降 78
2.3.4气体滞留和液体滞留 79
2.3.5气液传质 80
2.3.6液固传质 80
2.3.7轴向离散 81
2.3.8例子 81
2.4三相流化床催化反应器 85
2.4.1引言 85
2.4.2液固流化床 85
2.4.3流区 88
2.4.4床层收缩和膨胀现象 89
2.4.5气体和液体滞留 89
2.4.6气泡直径 91
2.4.7颗粒夹带 92
2.4.8气液传质 92
2.4.9液固传质 93
2.4.10轴向离散 93
2.4.11传热 94
2.5机械搅拌浆态反应器 95
2.5.1引言 95
2.5.2催化剂的悬浮 96
2.5.3搅拌的功率消耗 97
2.5.4气体滞留 99
2.5.5气泡直径 100
2.5.6气液传质 100
2.5.7液固传质 103
2.5.8密闭搅拌反应器 104
2.6鼓泡塔浆态反应器 106
2.6.1引言 106
2.6.2鼓泡塔浆态反应器中的流区 107
2.6.3催化剂颗粒的悬浮 108
2.6.4气体滞留 109
2.6.5平均气泡直径 110
2.6.6气液传质 110
2.6.7液固传质 111
2.6.8鼓泡塔中的轴向离散 111
2.6.9传热 112
2.6.10催化剂分离 112
参考文献 114
第3章 结构催化剂和结构催化反应器 116
3.1引言 116
3.1.1多相催化反应器的结构内构件 117
3.1.2反应和分离的结构内构件 118
3.1.3催化结构填料的分类 119
3.2结构催化剂固定床反应器中的传递现象简介 120
3.2.1流区 120
3.2.2压力降和液体滞留 121
3.2.3气液传质和气液界面面积 121
3.2.4液固传质速率 122
3.2.5停留时间分布（RTD） 122
3.2.6热传输 122
3.2.7结构反应器模型 122
3.3结构催化材料特性及其工业应用 123
3.3.1蜂窝独居石：陶瓷和金属 123
3.3.2开放错流结构波纹填料（OCFS）及其流体力学特性 124
3.3.3闭合错流结构波纹填料（CCFS）及其流体力学特性 128
3.3.4编织线结构填料及其流体力学特性 129
3.3.5发泡体：金属、陶瓷和石墨基 131
3.3.6不同结构填料间的比较 132
3.3.7结构催化填料的工业应用 134
3.4纤维（布）催化剂及其应用 136
3.4.1引言 136
3.4.2纤维材料和其催化剂制备 138
3.4.3纤维结构的几何性质 143
3.4.4纤维和布催化剂的应用 144
3.4.5传质和流体力学 148
参考文献 149
第4章 蜂窝独居石催化剂和反应器 151
4.1引言 151
4.2独居石结构 153
4.3流体力学 154
4.3.1流区 155
4.3.2压力降 156
4.3.3液体滞留 157
4.3.4流体分布 158
4.3.5轴向和径向离散 159
4.4质量和热量传递 160
4.4.1质量传递 160
4.4.2热量传递 162
4.4.3蜂窝独居石催化剂用于放热反应 165
4.5独居石反应器 169
4.5.1独居石反应器性能 169
4.5.2蜂窝独居石反应器和常用反应器的比较 169
4.5.3反应器模型 171
4.6蜂窝独居石反应器的设计 171
4.6.1引言 171
4.6.2模型 172
4.6.3独居石催化剂的效率因子 173
4.6.4最佳几何体的选择 175
4.6.5小结 177
4.7蜂窝独居石及催化剂的制备 178
4.7.1引言 178
4.7.2挤压技术生产陶瓷蜂窝独居石 181
4.7.3催化剂活性组分的加入 188
4.7.4金属独居石 194
4.8蜂窝独居石催化剂的应用实例 201
4.8.1汽车尾气净化三效催化剂 201
4.8.2三效（TWCs）催化剂：原理和操作 204
4.8.3贫燃脱NO×催化剂 211
4.8.4 DeNO×SCR独居石催化剂 216
4.8.5在独居石SCR催化剂中化学动力学和传递过程的数学描述 218
4.8.6 DeNO×本征动力学参数的计算 220
参考文献 222
第5章 酶和生物催化反应工程 224
5.1可溶性酶催化反应动力学 224
5.1.1引言 224
5.1.2 Michaelis-Menten动力学 225
5.1.3酶催化反应的瞬态动力学 232
5.1.4酶催化反应的阻滞 233
5.1.5双或多底物酶催化反应 240
5.1.6例子 242
5.2固定化酶的催化反应动力学（非均相） 243
5.2.1引言 243
5.2.2游离酶的固定化 244
5.2.3固化酶催化的反应动力学 245
5.2.4有膜扩散和粒内扩散时的效率因子 247
5.2.5固定化酶的活性和失活 248
5.3酶催化反应器 249
5.3.1均相酶催化反应器 250
5.3.2非均相酶催化反应器 252
5.4微生物细胞的基础知识 253
5.4.1细胞的大小和形状 254
5.4.2细胞的分类 255
5.4.3微生物细胞的增殖和调控 256
5.5细胞生长动力学 258
5.5.1细胞生长的特点 258
5.5.2环境对细胞生长的影响 260
5.5.3细胞生长动力学模型 261
5.5.4氧控制发酵一生物反应器中的传递过程 273
5.6生物催化反应器 277
参考文献 279
第6章 电催化和光催化反应工程 280
6.1电催化和电极动力学 280
6.1.1引言 280
6.1.2电化学系统 281
6.1.3电催化热力学和电极反应动力学 282
6.1.4电极反应系统 285
6.1.5多孔催化电极系统 289
6.2燃料电池和蓄电池中的电催化 299
6.2.1旁流背进式Br2 /Br-多孔电极 299
6.2.2 DMFC Pt-Ru阳极的宏观动力学 302
6.2.3多孔电极的多尺度分析 312
6.2.4锂离子蓄电池正极多尺度分析 319
6.3电催化有机合成反应 324
6.3.1循环流动填充床电催化有机合成反应 324
6.3.2硝基苯电还原制对氨基苯酚PBEDR实例 329
6.3.3填充床电极的理论 330
6.4光催化反应工程及其反应器 335
6.4.1引言 335
6.4.2半导体光催化反应热力学 337
6.4.3半导体光催化反应动力学 341
6.4.4太阳能光催化水处理反应器 347
参考文献 353
附录 359