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前言1

主要符号表1

第一章　绪论1

1.1　化学反应工程学的历史沿革和发展趋势1

目录1

1.2　化学反应工程学的内容与任务2

1.2.1　反应器的分析与设计2

1.2.2　反应器的优化2

1.3.1　模型的分类3

1.3.2　建立模型的一般程序3

1.3　化学反应工程学的研究方法3

1.2.3　反应器的放大3

1.3.3　模型的内容4

1.4　化学反应及化学反应器的分类5

1.4.1　化学反应的工程分类5

1.4.2　工业化学反应器的分类6

1.5　化学反应的反应率、收率及选择性8

1.5.1　反应率（转化率或变换率）XA9

1.5.2　收率Y9

1.5.3　选择性9

1.6　化学反应器设计的一般原则及方法10

第二章　化学反应动力学12

2.1　化学反应速率12

2.1.1　间歇过程12

2.1.2　连续过程14

2.2　化学反应速率方程式15

2.2.1　简单反应16

2.2.2　复合反应17

2.3　化学反应速率方程式的变换与积分18

2.3.1　恒容过程18

2.3.2　变容过程19

2.4　复合反应的动力学分析22

2.4.1　平行反应22

2.4.2　连串反应24

2.5　反应速率的浓度效应26

2.5.1　不可逆反应26

2.5.2　可逆反应27

2.6　反应速率的温度效应28

2.5.3 自催化反应28

2.6.1　反应速率常数29

2.6.2　温度对反应速率的影响33

习题37

第三章　停留时间分布与流动模型39

3.1　停留时间分布39

3.1.1　概述39

3.1.2　停留时间分布的定量描述40

3.1.3　停留时间分布的数字特征41

3.1.4　停留时间分布的实验测定42

3.1.5　停留时间分布的应用46

3.2.1　理想置换模型47

3.2　理想流动模型47

3.2.2　理想混合模型49

3.3　非理想流动模型50

3.3.1　非理想流动现象50

3.3.2　非理想流动模型52

3.4　返混及其影响61

3.4.1　反应器内物料的混合现象61

3.4.2　返混对化学反应的影响62

3.4.3　返混的利弊与限制64

习题65

4.1　间歇槽式反应器67

4.1.1　反应时间的计算67

第四章　均相反应器67

4.1.2　反应体积的计算69

4.1.3　最优反应时间71

4.1.4　间歇反应器的热量衡算72

4.2　半间歇槽式反应器74

4.3　连续搅拌槽式反应器77

4.3.1　基础设计方程77

4.3.2　连续搅拌槽式反应器的热量衡算80

4.4　多级串联组合的连续槽式反应器81

4.4.1　多级串联连续槽式反应器的计算82

4.4.2　多级串联连续槽式反应器的优化85

4.5　连续搅拌槽式反应器的热稳定性88

4.5.1　稳定操作条件88

4.5.2　操作参数对热稳定性的影响89

4.5.3　热稳定性对传热温差的限制90

4.6　管式反应器93

4.6.1　基础设计方程93

4.6.2　等温管式反应器的计算94

4.6.3　管式反应器的热量衡算98

4.6.4　管式反应器的最佳温度序列100

4.7　具有循环流的管式反应器103

4.8　反应器形式与操作方式的筛选106

4.8.1　反应体积的比较106

4.8.2　反应选择性的比较112

习题115

第五章　气固相催化反应动力学118

5.1　气固相催化反应本征动力学119

5.1.1　化学吸附与脱附119

5.1.2　表面化学反应123

5.1.3　气固相催化反应的本征速率方程式123

5.2　实验室反应器及动力学数据的处理129

5.2.1　实验室反应器129

5.2.2　动力学模型的建立132

5.2.3　动力学模型的筛选132

5.2.4　动力学模型参数的确定134

5.3　气固相催化反应宏观动力学138

5.3.1　气固相催化反应过程的速率139

5.3.2　宏观速率方程式140

5.4.1　固体颗粒的相当直径及形状系数142

5.4　固体颗粒的表征142

5.4.2　固定床的空隙率和当量直径144

5.4.3　催化剂颗粒的比表面积、孔容积、孔径、孔隙率和密度146

5.5　固定床反应器内的传递特性148

5.5.1　流体流动特性及床层压降的计算148

5.5.2　固定床中流体与颗粒间的传质及传热153

5.5.3　固定床中的传热159

5.5.4 固定床中的传质与混合162

5.6　多孔催化剂颗粒内的扩散过程163

5.6.1　气体在多孔催化剂内的扩散163

5.6.2　等温内扩散效率因子的计算166

5.6.3 内外扩散都有影响时的效率因子η170

5.6.4　内扩散对反应过程的影响171

5.7　传质影响的判断与消除174

5.7.1　外扩散影响的判断与消除174

5.7.2 内扩散影响的判断与消除175

习题176

第六章　绝热式固定床气固相催化反应器180

6.1　固定床气固相催化反应器的数学模型181

6.2　气固相催化反应的最佳操作参数183

6.2.1　可逆放热反应的最佳温度183

6.2.2　其他最佳操作参数185

6.3　单段绝热式催化反应器186

6.3.1　绝热温升187

6.3.2　单段绝热催化床反应体积的计算188

6.3.3　单段绝热催化床的最佳进口温度192

6.4　多段绝热催化反应器193

6.4.1　多段间接换热式反应器193

6.4.2　多段原料气直接冷激式反应器202

6.4.3　多段非原料气直接冷激式反应器205

习题207

第七章　连续换热式气固催化反应器209

7.1　换热式反应器的分类及工艺特征209

7.1.1　外热式反应器209

7.1.2　自热式反应器210

7.2　连续换热式气固相催化反应器的数学模型及求解212

7.2.1　数学模型的建立212

7.2.2　数学模型的求解215

7.2.3　设计实例216

7.3　换热式固定床催化反应器的热稳定性及参数敏感性224

7.3.1　热稳定性224

7.3.2　参数敏感性226

7.4 固定床气固相催化反应器结构设计中的几个问题228

习题229

第八章　气液相反应器231

8.1　双膜理论及气液反应类型231

8.1.1　双膜模型及气液反应过程231

8.1.2　几种典型气液反应233

8.2　气液反应宏观动力学基础方程234

8.2.1　极慢反应的速率表达式235

8.2.2　极快反应的速率表达式236

8.2.3　中间速率反应的速率表达式239

8.3　气液反应的几个重要参数243

8.3.1　液膜转化系数243

8.3.2　增强因子244

8.3.3　有效因子245

8.4　气液反应器简介247

8.4.1　气液反应器的主要类型247

8.4.2　气液反应器的特性与选型249

8.5　填料反应塔250

8.5.1　传递特性251

8.5.2　填料反应塔的设计254

8.6.1　简介262

8.6　鼓泡反应器262

8.6.2　鼓泡反应器的传递特性263

8.6.3　鼓泡反应器的设计277

习题281

第九章　流固相非催化反应器283

9.1　流固相反应模型283

9.1.1　反应的速率机理283

9.1.2　流固相非催化反应的物理模型284

9.2　粒径不变的缩芯模型285

9.2.1　物理模型285

9.2.2　宏观速率方程的通用式287

9.2.3　几种特殊情况下的反应速率式290

9.3　粒径缩小的缩芯模型291

9.3.1　速率方程的通用式292

9.3.2　几种特殊情况下的反应速率式293

9.4　控制步骤的判别294

9.4.1　改变操作条件294

9.4.2　代入公式判别297

9.5　流固相非催化反应器的计算298

9.5.1　固体颗粒呈理想置换流动298

9.5.2　固体颗粒呈理想混合流动300

习题305

第十章　聚合反应器307

10.1　聚合反应的动力学分析307

10.1.1　聚合反应的类别307

10.1.2　聚合物的分子结构、聚合度、相对分子质量和相对分子质量分布308

10.2.1 自由基聚合的反应动力学基础311

10.2　均相自由基聚合反应311

10.2.2　平均聚合度315

10.2.3　聚合度分布316

10.3　逐步聚合反应321

10.3.1　逐步聚合反应动力学321

10.3.2　线型缩聚物的聚合度分布323

10.4　聚合方法与设备325

10.4.1　聚合方法325

10.4.2　聚合设备327

10.5　聚合反应器的分析与设计328

习题332

参考文献334