化學反應工程（第二版）

第1章緒論 / 1
1.1化學反應工程研究的對象和任務1
1.1.1研究對象1
1.1.2任務2
1.2化學反應工程的影響因素和研究方法2
1.2.1影響因素2
1.2.2研究方法3
1.3化學反應及反應器分類4
1.3.1化學反應分類4
1.3.2反應器分類4
1.4化學反應工程學的發(fā)展歷史與教材體系7
1.4.1化學反應工程學的發(fā)展歷史與應用7
1.4.2本教材體系8
思考題10
第2章均相反應動力學 / 11
2.1化學計量學11
2.1.1反應進度、轉化率及膨脹因子11
2.1.2氣相反應變摩爾數(shù)的恒溫恒壓和恒溫恒容過程13
2.1.3復雜反應的選擇性和收率14
2.2化學反應速率16
2.2.1反應速率定義及之間關系16
2.2.2機理速率方程的確定17
2.2.3經(jīng)驗速率方程的確定19
2.3反應速率方程確定及反應特征20
2.3.1用恒溫恒容反應過程積分法確定動力學方程形式和特征20
2.3.2用積分法求動力學方程參數(shù)27
2.3.3用微分法求動力學方程參數(shù)31
2.3.４最小二乘法35
2.3.５孤立法(過量濃度法)37
2.4反應速率與反應溫度的關系37
2.4.1反應速率與反應溫度的函數(shù)關系37
2.4.2實驗測定活化能、頻率因子的方法39
2.4.3溫度對復雜反應的影響40
本章重要內容小結41
習題42
第3章均相理想反應器設計 / 45
3.1間歇釜式反應器45
3.1.1間歇釜的一般設計方程46
3.1.2等溫等容過程47
3.1.3間歇釜的熱量衡算49
3.2穩(wěn)態(tài)全混流反應器50
3.2.1全混釜的一般設計方程51
3.2.2簡單反應單個全混釜設計52
3.2.3復雜反應單個全混釜設計53
3.2.4簡單反應多釜串聯(lián)56
3.2.5復雜反應多釜串聯(lián)59
3.2.6全混流反應器的熱量計算61
3.3平推流管式反應器62
3.3.1一般設計計算方程62
3.3.2簡單反應等溫恒容過程63
3.3.3簡單反應等溫變容過程65
3.3.4復雜反應等溫恒容過程67
3.3.5復雜反應的變容過程70
3.3.6變溫過程72
3.4反應器類型、操作方式及過程優(yōu)化74
3.4.1反應器類型及操作方式比較74
3.4.2組合反應器的特點75
3.4.3復雜反應過程的優(yōu)化77
本章重要內容小結80
習題81
第4章非理想流動反應器設計 / 85
4.1流體停留時間分布函數(shù)和分布密度函數(shù)86
4.1.1停留時間分布的定量描述86
4.1.2RTD的實驗測定86
4.2RTD數(shù)字特征及無量綱化90
4.2.1平均停留時間與方差90
4.2.2以對比時間為自變量的停留時間分布91
4.2.3兩種停留時間分布規(guī)律之間的相互關系91
4.3理想流動模型92
4.3.1平推流模型92
4.3.2全混流模型93
4.3.3無量綱化的理想流動模型94
4.4非理想流動模型95
4.4.1多釜串聯(lián)模型建立95
4.4.2模型求解96
4.4.3無量綱函數(shù)給出與作圖97
4.5非理想流動反應器設計98
4.5.1直接用RTD數(shù)據(jù)計算一級反應轉化率98
4.5.2用多釜串聯(lián)模型計算反應器99
4.6混合態(tài)對反應的影響103
4.6.1微觀混合與宏觀混合104
4.6.2微觀混合和宏觀混合對化學反應的影響104
本章重要內容小結106
習題107
第5章氣-固相催化反應動力學 / 111
5.1氣-固相催化反應111
5.1.1氣-固相催化反應速率定義及表達方式111
5.1.2固體催化劑顆粒的結構參數(shù)112
5.1.3氣-固相催化反應過程114
5.2氣-固相催化反應本征動力學114
5.2.1本征反應過程速率方程114
5.2.2吸附等溫方程115
5.2.3不同控速過程的本征動力學方程118
5.3氣-固相催化反應宏觀動力學123
5.3.1氣體在固體催化劑顆粒內的擴散和濃度與溫度分布124
5.3.2氣膜兩側溫差與催化劑顆粒內溫差計算130
5.3.3內擴散有效因子與宏觀反應速率方程132
5.3.4外擴散控制與宏觀速率方程134
5.3.5內擴散有效因子與西勒模數(shù)135
5.3.6非等溫催化劑內擴散有效因子141
5.3.7傳質和傳熱對復雜反應選擇性的影響142
本章重要內容小結144
習題145
第6章氣-固相催化反應器設計 / 148
6.1固定床反應器的類型148
6.1.1絕熱式固定床催化反應器148
6.1.2連續(xù)換熱式固定床催化反應器151
6.2催化劑固定床特性154
6.2.1催化劑顆粒當量直徑154
6.2.2床層空隙率及壓力降155
6.2.3固定床反應器的徑向傳熱158
6.3固定床反應器設計159
6.3.1空間時間法159
6.3.2數(shù)學模型法163
6.4氣固流化床反應器170
6.4.1流態(tài)化現(xiàn)象171
6.4.2流態(tài)化特征參數(shù)172
6.4.3流化床的優(yōu)缺點175
6.4.4流化床反應器的分類176
6.4.5流化床反應器的工業(yè)應用179
本章重要內容小結181
習題182
第7章氣液及氣-液-固相反應器設計 / 185
7.1氣-液反應器的類型185
7.2氣-液反應的特點188
7.3化學反應對氣-液傳質的影響189
7.4氣-液反應宏觀動力學190
7.4.1一級不可逆反應191
7.4.2不可逆瞬間反應193
7.4.3二級不可逆反應195
7.5氣-液反應器選型和設計196
7.5.1氣-液反應器的選型原則196
7.5.2氣-液反應器設計197
7.6氣-液-固三相反應器的型式和特點203
7.6.1氣-液-固三相催化反應器的型式204
7.6.2三相催化反應宏觀動力學206
7.6.3三相反應器設計208
本章重要內容小結211
習題212
第8章聚合反應及反應器設計 / 214
8.1聚合反應工程概述214
8.1.1聚合反應特點214
8.1.2聚合反應器的特點215
8.1.3聚合反應器的選擇原則217
8.2聚合物的評價指標217
8.2.1聚合物的平均分子量218
8.2.2聚合物的平均聚合度219
8.2.3分子量(聚合度)分布220
8.3聚合反應過程的動力學分析223
8.3.1聚合反應分類224
8.3.2自由基均聚反應過程動力學分析224
8.3.3縮聚反應過程動力學分析230
8.4聚合反應器的設計234
8.4.1設計數(shù)據(jù)235
8.4.2聚合釜體積計算235
8.4.3攪拌聚合釜的傳熱分析與計算238
本章重要內容小結239
習題240
第9章化學反應工程新進展 / 242
9.1新型反應器242
9.1.1微反應器242
9.1.2整體式反應器244
9.1.3超重力(旋轉床)反應器246
9.2新型反應介質247
9.2.1超臨界流體248
9.2.2離子液體249
9.3反應過程的集成250
9.3.1反應和分離的過程耦合250
9.3.2反應和反應的過程耦合252
9.3.3反應器的強制周期操作253
參考文獻 / 256