緒論 1

項目一　基礎理論知識 3
【學習目標】 3
任務一學習化工生產中基本概念 3
一、化學反應式及計量方程 4
二、常用指標 4
三、化學反應速率 6
任務二反應器設計基礎分析 8
一、反應器的分類及操作方式 8
二、反應器設計基本方程 11
三、動力學方程式 13
四、時間參數 16
任務三反應器內流體流動分析 18
一、流體流動的描述 18
二、反應器內流體的理想流動模型 21
三、反應器內流體的非理想流動模型 23
【知識拓展】動力學方程的建立方法 26
【分析討論】 28
【工業(yè)文化】工匠精神 28
【本章小結】 29
【自測習題】 30
【主要符號】 32

項目二　釜式反應器 33
【生產應用案例】 33
【學習目標】 35
任務一釜式反應器基本結構分析 35
一、釜式反應器的基本結構 35
二、釜式反應器的攪拌裝置 36
三、釜式反應器的傳熱裝置 39
四、釜式反應器的傳動裝置及密封 40
任務二理想間歇操作釜式反應器設計 42
一、反應器特征及基本方程 42
二、反應時間計算 43
三、反應器體積計算 46
四、間歇反應器校核計算 47
任務三理想連續(xù)操作釜式反應器設計 48
一、反應器特征及基本方程 48
二、單一連續(xù)操作釜式反應器 49
三、多個理想連續(xù)釜式反應器的串聯 51
四、連續(xù)操作釜式反應器的熱穩(wěn)定性 55
任務四半間歇操作釜式反應器設計 57
一、半間歇操作常見類型 57
二、半間歇操作設計基本方程 58
任務五釜式反應器仿真操作 59
任務六釜式反應器實操訓練 63
【能力提升】釜式反應器設計案例分析 67
【知識拓展】釜式反應器操作危險因素分析及處理 68
【分析討論】 70
【工業(yè)文化】中國石油的“三老四嚴”與勞動精神 70
【本章小結】 71
【自測習題】 72
【主要符號】 74

項目三　管式反應器 76
【生產應用案例】 76
【學習目標】 79
任務一管式反應器的結構及傳熱方式分析 79
一、管式反應器的基本結構 79
二、管式反應器的傳熱裝置 81
任務二管式反應器設計 82
一、反應器特征及基本方程 82
二、等溫恒容管式反應器的計算 83
三、等溫變容管式反應器的計算 85
任務三循環(huán)反應器設計 88
任務四反應器選型及優(yōu)化 89
一、簡單反應反應器選型 89
二、復雜反應反應器選型 92
任務五管式反應器仿真操作 100
任務六管式反應器實操訓練 107
【能力提升】管式反應器設計案例分析 112
【知識拓展】非等溫管式反應器的計算 114
【分析討論】 116
【工業(yè)文化】“雙碳”目標與中國化工綠色發(fā)展 116
【本章小結】 118
【自測習題】 119
【主要符號】 122

項目四　固定床反應器 123
【生產應用案例】 123
【學習目標】 125
任務一固定床反應器的結構分析 126
一、絕熱式固定床反應器 126
二、列管式固定床反應器 127
三、自熱式固定床反應器 128
四、徑向反應器 129
任務二學習固體催化劑基礎知識 129
一、催化劑的性能特征 130
二、固體催化劑組成 131
三、催化劑的物理結構 131
四、工業(yè)催化劑性能指標 132
五、固體催化劑的制備 133
六、催化劑的使用 135
任務三固定床反應器工作過程分析 137
一、固體催化劑床層參數 137
二、流體在固定床中的流動特性 140
三、氣固相催化反應過程 142
四、固定床反應器中的傳質 144
五、固定床反應器中的傳熱 144
任務四學習氣固相催化反應動力學 146
一、氣固相催化反應的本征動力學 146
二、氣固相催化反應內擴散控制的宏觀動力學 151
三、氣固相催化反應外擴散控制的宏觀動力學 157
任務五固定床反應器設計計算 160
一、經驗法 161
二、數學模型法 163
三、固定床反應器一維擬均相模型 165
任務六固定床反應器仿真操作 166
任務七固定床反應器實操訓練 171
【能力提升】固定床反應器設計案例分析 176
【知識拓展】固定床反應器的參數敏感性 178
【分析討論】 181
【工業(yè)文化】閔恩澤：用創(chuàng)新“催化”精彩人生 181
【本章小結】 182
【自測習題】 184
【主要符號】 186

項目五　流化床反應器 189
【生產應用案例】 189
【學習目標】 191
任務一流化床反應器結構分析 192
一、流化床反應器基本結構及分類 192
二、氣體分布板 195
三、氣固分離裝置 197
四、內部構件 199
任務二流化床反應器工作過程分析 200
一、流態(tài)化基本概念 200
二、流化床反應器的傳質過程 209
三、流化床反應器的傳熱過程 212
任務三流化床反應器設計計算 215
一、流化床反應器內徑計算 215
二、流化床反應器高度計算 216
三、流化床分布板壓降 218
四、流化床反應器內部構件的計算 219
五、流化床數學模型 222
任務四流化床反應器仿真操作 224
任務五流化床反應器實操訓練 228
【能力提升】流化床反應器設計案例分析 230
【知識拓展】高速流態(tài)化技術 233
【分析討論】 234
【工業(yè)文化】智慧化工園區(qū) 235
【本章小結】 236
【自測習題】 237
【主要符號】 238

項目六　氣液相反應過程與反應器 240
【生產應用案例】 240【學習目標】 243
任務一氣液相反應過程分析 243
一、氣液相反應過程 243
二、氣液相反應過程計算關系式 244
三、氣液相反應分類、特征 245
任務二認識氣液相反應器 249
一、氣液相反應器分類 249
二、常見氣液相反應器及應用范圍 254
任務三填料塔式反應器設計 255
一、塔徑的計算 256
二、填料層高度的計算 257
任務四鼓泡塔式反應器設計 259
一、鼓泡塔流體流動特征及參數 259
二、鼓泡塔反應器的傳質傳熱 262
三、鼓泡塔反應器經驗法計算 263
四、鼓泡塔數學模型法計算 265
任務五鼓泡塔反應器仿真操作 266
任務六鼓泡塔反應器實操訓練 274
【能力提升】填料塔反應器設計案例分析 279
【知識拓展】氣液相反應器選型 280
【分析討論】 281
【工業(yè)文化】侯德榜：近代化學工業(yè)的奠基人 282
【本章小結】 282
【自測習題】 283
【主要符號】 285

項目七　微反應器 287
【生產應用案例】 287
【學習目標】 288
任務一認識微反應器 289
一、微反應器的定義與分類 289
二、微反應器的結構 291
三、微反應器常用材質 293
四、微反應器的特點 293
五、微反應器內的流體傳遞特性 294
任務二微反應器的應用 295
一、微反應器應用范圍 295
二、微反應器應用案例 296
任務三微反應器設計 299
一、微通道的形狀與尺寸 299
二、動力泵的選型 300
三、反應模塊的建立 300
四、連續(xù)流工藝的放大準則 302
【知識拓展】微通道反應器在發(fā)展過程中存在的問題 302
【分析討論】 303
【工業(yè)文化】“協調發(fā)展”和“以人為本”的生產觀 303
【本章小結】 304
【自測習題】 304
【主要符號】 305

項目八　其他類型反應器 306
【學習目標】 306
任務一認識氣液固三相反應器 306
一、氣液固三相反應器的類型 306
二、滴流床三相反應器 308
三、淤漿鼓泡反應器 309
任務二了解生化反應器 310
一、生化反應器的類型 310
二、機械攪拌式反應器 311
三、氣升式反應器 311
四、其他型式的生化反應器 311
任務三了解電化學反應器 312
一、電化學反應器的特點 312
二、電化學反應器的類型 312
三、電化學反應器的主要構件 314
任務四了解聚合反應器 315
一、聚合反應器的類型 315
二、常用聚合反應器 315
三、特殊型式聚合反應器 316
四、聚合反應器選擇原則 316

項目九　化學反應過程開發(fā)案例 318
【學習目標】 318
任務一了解過程開發(fā)基本方法 318
一、過程開發(fā)方法概述 319
二、兩種開發(fā)方法的對比 321
三、反應過程開發(fā)的基本原則 322
任務二反應過程開發(fā)案例分析 324
一、反應過程特性研究 324
二、反應器結構和操作條件 326
三、中試研究和預混合措施 327

參考文獻 328