化学反应工程（第四版）

第1章绪论1

1.1化学反应工程学的发展及其范畴和任务1

1.1.1化学反应工程发展简述1

1.1.2化学反应工程学的范畴和任务2

1.2化学反应工程内容的分类和编排4

1.2.1化学反应器的操作方式4

1.2.2反应装置的型式4

1.2.3化学反应工程学的课程体系6

1.3化学反应工程的研究方法6

1.4化学反应工程的进展8

参考文献9



第2章均相反应动力学基础10

2.1概述10

2.1.1化学反应速率及其表示10

2.1.2反应速率常数k13

2.2等温恒容过程14

2.2.1单一反应动力学方程的建立14

2.2.2复合反应21

2.3等温变容过程29

2.3.1膨胀因子29

2.3.2膨胀率31

习题33

参考文献34



第3章理想反应器35

3.1概述35

3.2简单理想反应器36

3.2.1间歇反应器37

3.2.2平推流反应器39

3.2.3全混流反应器43

3.3组合反应器46

3.3.1平推流反应器的串联、并联或串并联46

3.3.2具有相同或不同体积的N个全混釜的串联47

3.3.3不同型式反应器的串联49

3.3.4循环反应器49

3.3.5半连续操作的反应器53

3.4非等温过程56

3.4.1温度的影响56

3.4.2非等温操作59

3.4.3一般图解设计程序63

3.5反应器类型和操作方法的评选65

3.5.1单一反应66

3.5.2复合反应72

3.6全混流反应器的热稳定性77

3.6.1全混流反应器的定态基本方程式78

3.6.2全混流反应器的热稳定性79

3.6.3定态热稳定性的判据83

3.7搅拌釜中的流动与传热85

3.7.1搅拌釜的结构和桨叶特性85

3.7.2搅拌釜内的混合过程88

3.7.3搅拌功率的计算90

3.7.4搅拌釜的传热93

习题93

参考文献95



第4章非理想流动96

4.1反应器中的返混现象与停留时间分布96

4.1.1非理想流动与停留时间分布97

4.1.2停留时间分布的实验测定98

4.1.3停留时间分布函数的数学特征99

4.1.4用对比时间θ表示的概率函数100

4.2流动模型102

4.2.1常见的几种流动模型103

4.2.2停留时间分布曲线的应用116

4.3流体的混合态及其对反应的影响117

4.3.1流体的混合态117

4.3.2流体的混合态对反应过程的影响118

习题121

参考文献123



第5章催化剂与催化动力学基础124

5.1催化剂124

5.1.1概述124

5.1.2催化剂的制法127

5.1.3催化剂的性能128

5.2催化剂的物化性质129

5.2.1物理吸附和化学吸附129

5.2.2吸附等温线方程130

5.2.3催化剂的物理结构132

5.3气-固相催化反应动力学134

5.3.1反应的控制步骤134

5.3.2双曲线型的反应速率式134

5.3.3幂数型反应速率方程140

5.3.4反应速率的实验测定法143

5.3.5动力学方程的判定和参数的推定146

5.3.6催化剂的内扩散153

5.3.7内扩散对反应选择性的影响161

5.3.8催化剂的失活163

5.4非催化气-固相反应动力学164

5.4.1粒径不变的缩核模型165

5.4.2颗粒体积缩小的缩粒模型167

习题169

参考文献171



第6章固定床反应器172

6.1概述172

6.2固定床中的传递过程178

6.2.1粒子直径和床层空隙率178

6.2.2床层压降180

6.2.3固定床中的传热182

6.2.4固定床中的传质与混合188

6.3拟均相一维模型190

6.3.1等温反应器的计算190

6.3.2单层绝热床的计算191

6.3.3多层绝热床的计算194

6.3.4多层床的化问题195

6.3.5自热式反应器的设计方法197

6.3.6热稳定性和参数敏感性199

6.4拟均相二维模型201

6.5计算流体力学模拟202

6.6滴流床反应器203

6.6.1概述203

6.6.2滴流床的流体力学204

6.6.3滴流床中的传质205

6.6.4滴流床的设计与放大206

习题206

参考文献208



第7章流化床反应器210

7.1概述210

7.2流化床中的气、固运动214

7.2.1流化床的流体力学214

7.2.2气泡及其行为219

7.2.3乳相的动态223

7.2.4分布板与内部构件225

7.2.5颗粒的带出、捕集和循环227

7.3流化床中的传热和传质230

7.3.1床层与外壁间的给热230

7.3.2床层与浸没于床内的换热面之间的给热231

7.3.3颗粒与流体间的传质233

7.3.4气泡与乳相间的传质233

7.4鼓泡流化床的数学模型234

7.4.1模型的类别235

7.4.2两相模型236

7.4.3Levenspiel鼓泡床模型239

7.4.4流化床反应器的开发与放大241

习题242

参考文献243



第8章多相流的反应过程245

8.1传质理论245

8.2气液相反应过程247

8.2.1基础方程248

8.2.2气液非均相系统中的几个重要参数253

8.2.3反应速率的实验测定255

8.3气液相反应器258

8.3.1气液相反应器的型式和特点258

8.3.2气液相反应器型式的选择259

8.4鼓泡塔反应器259

8.4.1鼓泡塔的流体力学260

8.4.2鼓泡塔的传热和传质264

8.4.3鼓泡塔的发展266

8.5鼓泡搅拌釜267

8.5.1鼓泡搅拌釜的结构特征267

8.5.2鼓泡搅拌釜内的流体力学268

8.5.3鼓泡搅拌釜的传热和传质272

8.5.4鼓泡搅拌釜的放大273

8.6气液相反应器的数学模型和设计274

8.6.1气相为平推流、液相为全混流274

8.6.2气相和液相均为全混流275

8.6.3气相和液相均为平推流276

习题283

参考文献285



第9章聚合反应工程基础286

9.1聚合反应和聚合方法概述286

9.1.1聚合反应的类别286

9.1.2聚合方法与设备289

9.1.3聚合物的分子结构、分子量和分子量分布294

9.2均相聚合过程296

9.2.1游离基聚合的反应动力学基础296

9.2.2理想流动的连续操作分析302

9.2.3游离基共聚合305

9.2.4离子型溶液聚合312

9.3非均相聚合过程315

9.3.1悬浮聚合315

9.3.2乳液聚合316

9.4缩聚反应过程318

9.4.1缩聚平衡318

9.4.2缩聚动力学319

9.4.3分子量及其分布320

9.5聚合反应器的设计放大和调节321

9.5.1搅拌322

9.5.2非牛顿流体的传热324

9.6聚合过程的拟定和调节328

9.6.1聚合过程的拟定328

9.6.2聚合过程的调节330

习题331

参考文献332



第10章生化反应工程基础333

10.1概述333

10.2酶催化反应334

10.2.1酶的特性334

10.2.2单底物酶催化反应动力学——米氏方程335

10.2.3有抑制作用时的酶催化反应动力学336

10.3微生物的反应过程动力学339

10.3.1细胞生长动力学339

10.3.2基质消耗动力学341

10.3.3产物生成动力学341

10.3.4氧的消耗速率342

10.4固定化生物催化剂343

10.4.1概述343

10.4.2酶和细胞的固定化344

10.5生化反应器345

10.5.1概述345

10.5.2生化反应器的计算347

习题353

参考文献354



符号说明356