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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