1 緒論 1
1.1 化學反應工程 1
1.2 化學反應的轉(zhuǎn)化率和收率 3
1.2.1 反應進度 3
1.2.2 轉(zhuǎn)化率 4
1.2.3 收率與選擇性 5
1.3 化學反應器的類型 7
1.4 化學反應器的操作方式 9
1.5 反應器設計的基本方程 11
1.6 工業(yè)反應器的放大 12
1.7 反應工程的新進展 14
習題 16

2 反應動力學基礎 18
2.1 化學反應速率 18
2.2 反應速率方程 21
2.3 溫度對反應速率的影響 26
2.4 復合反應 30
2.4.1 反應組分的消耗速率和生成速率 30
2.4.2 復合反應的基本類型 31
2.4.3 反應網(wǎng)絡 34
2.5 反應速率方程的減變量 35
2.5.1 單一反應 35
2.5.2 復合反應 38
2.6 多相催化與吸附 41
2.6.1 多相催化作用 41
2.6.2 吸附與脫附 42
2.7 多相催化反應動力學 45
2.7.1 定態(tài)近似和速率控制步驟 45
2.7.2 多相催化反應速率方程 47
2.8 建立速率方程的步驟 51
習題 53

3 釜式反應器 57
3.1 反應器的設計方程 57
3.2 釜式反應器的物料衡算式 58
3.3 等溫間歇釜式反應器的計算(單一反應) 59
3.3.1 反應時間及反應體積的計算 59
3.3.2 優(yōu)化反應時間 62
3.4 等溫間歇釜式反應器的計算(復合反應) 64
3.4.1 平行反應 64
3.4.2 連串反應 66
3.5 連續(xù)釜式反應器的反應體積 69
3.6 連續(xù)釜式反應器的串聯(lián)與并聯(lián) 72
3.6.1 概述 72
3.6.2 串聯(lián)釜式反應器的計算 73
3.6.3 串聯(lián)釜式反應器各釜的最佳反應體積比 77
3.7 釜式反應器中復合反應的收率與選擇性 79
3.7.1 總收率與總選擇性 79
3.7.2 平行反應 80
3.7.3 連串反應 83
3.8 半間歇釜式反應器 85
3.9 變溫間歇釜式反應器 88
3.10 連續(xù)釜式反應器的定態(tài)操作 92
3.10.1 連續(xù)釜式反應器的熱量衡算式 92
3.10.2 連續(xù)釜式反應器的定態(tài) 93
習題 97

4 管式反應器 103
4.1 活塞流假設 103
4.2 等溫管式反應器設計 104
4.2.1 單一反應 105
4.2.2 復合反應 107
4.2.3 擬均相一維模型 112
4.3 管式與釜式反應器反應體積的比較 113
4.4 循環(huán)反應器 119
4.5 變溫管式反應器 120
4.5.1 管式反應器的熱量衡算式 120
4.5.2 絕熱管式反應器 121
4.5.3 非絕熱變溫管式反應器 124
4.6 管式反應器的優(yōu)化溫度序列 126
4.6.1 單一反應 126
4.6.2 復合反應 127
4.7 動力學參數(shù)的確定 129
4.7.1 積分法 130
4.7.2 微分法 131
習題 135

5 停留時間分布與連續(xù)反應器模型 141
5.1 停留時間分布 141
5.1.1 概述 141
5.1.2 停留時間分布的定量描述 143
5.2 停留時間分布的實驗測定 145
5.2.1 脈沖法 145
5.2.2 階躍法 147
5.3 停留時間分布的統(tǒng)計特征值 148
5.4 理想反應器的停留時間分布 151
5.4.1 活塞流模型 151
5.4.2 全混流模型 152
5.5 非理想流動現(xiàn)象 154
5.6 非理想流動模型 156
5.6.1 離析流模型 156
5.6.2 多釜串聯(lián)模型 161
5.6.3 軸向分散模型 164
5.7 非理想反應器的計算 167
5.8 反應器中流體的混合 169
習題 174

6 多相反應中的傳遞現(xiàn)象 176
6.1 多相催化反應過程步驟 177
6.1.1 固體催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 177
6.1.2 過程步驟 178
6.2 流體與催化劑顆粒外表面間的傳質(zhì)與傳熱179
6.2.1 傳遞系數(shù) 180
6.2.2 流體與顆粒外表面間的濃度差和溫度差 181
6.2.3 外擴散對多相催化反應的影響 182
6.3 氣體在催化劑顆粒內(nèi)的擴散 185
6.3.1 孔擴散 185
6.3.2 多孔顆粒內(nèi)的擴散 186
6.4 多孔催化劑內(nèi)的擴散與反應 187
6.4.1 多孔催化劑內(nèi)反應組分的濃度分布 188
6.4.2 內(nèi)擴散有效因子 189
6.4.3 非一級反應的內(nèi)擴散有效因子 193
6.4.4 內(nèi)外擴散都有影響時的總有效因子195
6.5 內(nèi)擴散對復合反應選擇性的影響 197
6.6 多相催化反應過程中消除擴散影響的判定198
6.6.1 消除外擴散影響的判定 198
6.6.2 消除內(nèi)擴散影響的判定 199
6.7 擴散干擾下的動力學假象 201
習題 205

7 多相催化反應器的設計與分析 209
7.1 固定床內(nèi)的傳遞現(xiàn)象 209
7.1.1 固定床內(nèi)的流體流動 210
7.1.2 質(zhì)量和熱量的軸向分散 211
7.1.3 徑向傳質(zhì)與傳熱 212
7.2 固定床反應器的數(shù)學模型 214
7.3 絕熱式固定床反應器 218
7.3.1 絕熱反應器的類型 218
7.3.2 固定床絕熱反應器的催化劑用量 219
7.3.3 多段絕熱式固定床反應器 221
7.4 換熱式固定床反應器 225
7.4.1 引言 225
7.4.2 進行單一反應時的分析 226
7.4.3 進行復合反應時的分析 228
7.5 自熱式固定床反應器 231
7.5.1 反應物料的流向 231
7.5.2 數(shù)學模擬 232
7.6 參數(shù)敏感性 233
7.7 流化床反應器 235
7.7.1 流態(tài)化 235
7.7.2 流化床催化反應器 237
7.8 實驗室催化反應器 239
7.8.1 基本要求 239
7.8.2 主要類型 240
習題 243

8 多相反應器 247
8.1 氣液反應 247
8.2 氣液反應器 251
8.2.1 主要類型 251
8.2.2 鼓泡塔的設計 252
8.2.3 攪拌釜式反應器的設計 255
8.3 氣液固反應 256
8.3.1 概述 256
8.3.2 氣液固相催化反應的傳遞步驟與速率257
8.4 滴流床反應器 258
8.4.1 概述 258
8.4.2 數(shù)學模型 259
8.5 漿態(tài)反應器 262
8.5.1 類型 262
8.5.2 傳質(zhì)與反應 263
8.5.3 機械攪拌釜的設計 265
習題 268

9 生化反應工程基礎 271
9.1 概述 271
9.2 生化反應動力學基礎 273
9.2.1 酶催化反應及其動力學 273
9.2.2 微生物的反應過程動力學 280
9.3 固定化生物催化劑 284
9.3.1 概述 284
9.3.2 酶和細胞的固定化 285
9.3.3 固定化生物催化劑的催化動力學 286
9.4 生化反應器 288
9.4.1 生化反應器類型 288
9.4.2 生化反應器的計算 290
習題 297

10 聚合反應工程基礎 299
10.1 概述 299
10.2 聚合反應動力學分析 300
10.2.1 聚合反應分類 300
10.2.2 聚合度及其分布 301
10.2.3 均相自由基聚合反應 306
10.2.4 縮聚反應 319
10.2.5 影響聚合反應速率的因素 323
10.3 聚合過程的傳熱與傳質(zhì)分析 325
10.3.1 聚合過程熱效應特點 325
10.3.2 解決聚合過程傳熱與流動的措施 326
10.3.3 傳熱系數(shù)與傳質(zhì)系數(shù) 327
10.4 聚合反應器的設計與分析 327
10.4.1 聚合反應器與攪拌器 327
10.4.2 數(shù)學模型 328
10.4.3 聚合反應器的計算與分析 328
習題 331

11 電化學反應工程基礎 333
11.1 概述 333
11.1.1 電化學反應的特點 333
11.1.2 電化學反應工程的質(zhì)量指標 334
11.2 電化學反應工程中的特殊問題 338
11.2.1 電極表面的電位及電流分布 338
11.2.2 析氣效應 343
11.2.3 電化學工程中的傳質(zhì)過程 346
11.2.4 電化學工程中的熱傳遞與熱衡算 349
11.3 電化學反應器 350
11.3.1 電化學反應器的類型 350
11.3.2 電化學反應器的工作特性 353
11.3.3 電化學反應器的連接與組合 360
習題 363

參考文獻 364