导语

  

内容提要

  

    《化学反应工程》是国际工程教育认证系列教材之一，介绍了化学反应工程的研究目的和内容，着重从工程分析的观点论述化学反应工程的基本概念、理论及研究方法。本书设置了反应动力学、典型反应与反应器、混合现象、反应过程中的质量传递、热量传递与反应器的热稳定性、化学反应过程开发案例等章节，配置了例题、习题和工程开发案例。本书编写过程中结合工程教育认证通用标准，既注重基本原理的阐述，亦强化复杂工程问题的表达和分析，注重现代软件工具的应用，力求开阔思路，理论联系实际，学以致用。本书重点章节配有微课、动画、趣味扩展与Matlab文件，读者可描码观看或下载。
    《化学反应工程》为高等学校化工类专业教材，也可供有关研究人员和工程技术人员参考。

第1章  绪论
  1.1  化学反应工程的研究对象和目的
    1.1.1  约束条件
    1.1.2  优化的经济指标
    1.1.3  优化的技术指标
    1.1.4  决策变量
  1.2  化学反应工程的研究内容
    1.2.1  化学反应过程
    1.2.2  物理过程
  1.3  化学反应工程的研究方法
  1.4  化学反应工程在工业反应过程开发中的作用
    1.4.1  化学反应工程理论在反应过程开发中的作用
    1.4.2  反应过程开发与“放大效应”
  本章小结
  习题
第2章  均相反应动力学
  2.1  化学反应速率的工程表达
  2.2  均相反应中的动力学
    2.2.1  均相与预混合
    2.2.2  反应动力学表达式
    2.2.3  反应速率的温度效应和反应活化能
    2.2.4  反应速率的浓度效应和反应级数
  2.3  典型化学反应的动力学方程
    2.3.1  简单反应
    2.3.2  自催化反应
    2.3.3  可逆反应
    2.3.4  平行反应
    2.3.5  串联反应
    2.3.6  更加复杂的情况
  2.4  反应动力学测定方法
    2.4.1  动力学实验测定方法
    2.4.2  均相反应的实验反应器
  2.5  模型的检验和模型参数的估值
    2.5.1  经典方法
    2.5.2  统计学方法进行模型识别和参数估计
  本章小结
  习题
第3章  理想间歇反应器
  3.1  反应器设计基本方程
    3.1.1  反应器设计的基本内容
    3.1.2  反应器设计基本方程
  3.2  理想间歇反应器中的简单反应
    3.2.1  理想间歇反应器的特征
    3.2.2  理想间歇反应器性能的数学描述
    3.2.3  理想间歇反应器中的简单反应
    3.2.4  理想间歇反应器的最优反应时间
  3.3  理想间歇反应器中的自催化反应
  3.4  理想间歇反应器中的均相可逆反应
    3.4.1  可逆反应的特点
    3.4.2  可逆反应的反应速率
  3.5  理想间歇反应器中的均相平行反应
    3.5.1  平行反应反应物和产物浓度分布
    3.5.2  平行反应的选择率和收率
    3.5.3  选择率的温度效应
    3.5.4  选择率的浓度效应
  3.6  理想间歇反应器中的均相串联反应
    3.6.1  串联反应反应物和产物浓度分布
    3.6.2  串联反应的选择率和收率
    3.6.3  选择率的温度效应
    3.6.4  选择率的浓度效应与最优转化率
  本章小结
  习题
第4章  理想流动管式反应器
  4.1  理想流动管式反应器的特点
  4.2  理想流动管式反应器设计基本方程
  4.3  空时、空速和停留时间
  4.4  反应前后分子数变化的气相反应
    4.4.1  膨胀率法
    4.4.2  膨胀因子法
    4.4.3  变分子数反应过程的反应器计算
  本章小结
  习题
第5章  连续流动釜式反应器
  5.1  连续流动釜式反应器设计基本方程
    5.1.1  全混流假定
    5.1.2  连续流动釜式反应器中的反应速率
    5.1.3  连续流动釜式反应器的基本方程
  5.2  连续流动釜式反应器中的均相反应
    5.2.1  解析解
    5.2.2  图解法
  5.3  连续流动釜式反应器中的浓度分布与返混
    5.3.1  连续搅拌釜中的浓度分布特征
    5.3.2  管式循环反应器
    5.3.3  连续流动釜式反应器中的返混
  5.4  返混的原因与限制返混的措施
    5.4.1  返混的原因
    5.4.2  限制返混的措施
    5.4.3  多釜串联反应器
  本章小结
  习题
第6章  反应器中的混合现象与非理想流动
  6.1  混合现象的分类
  6.2  停留时间分布及其性质
    6.2.1  停留时间分布的表达
    6.2.2  停留时间分布的实验测定
    6.2.3  停留时间分布的数字特征
    6.2.4  平推流反应器和全混流反应器的停留时间分布
    6.2.5  停留时间分布曲线的应用
  6.3  连续流动釜式反应器中的固相反应
    6.3.1  流固相非催化反应动力学
    6.3.2  连续流动釜式反应器中固相反应过程的特殊性
    6.3.3  连续反应过程的考察方法
    6.3.4  停留时间分布对固相加工反应结果的影响
    6.3.5  固相加工反应过程的计算
  6.4  微观混合及其对反应结果的影响
    6.4.1  流体的混合态
    6.4.2  宏观流体反应过程的计算
    6.4.3  微观混合对反应结果的影响
  6.5  非理想流动模型
    6.5.1  数学模型方法
    6.5.2  扩散模型
    6.5.3  多级全混流模型
  6.6  非理想流动反应器的计算
    6.6.1  多级全混流模型反应器的计算
    6.6.2  轴向扩散模型反应器的计算
    6.6.3  数学模型方法的应用
  本章小结
  习题
第7章  反应器选型与操作优化
  7.1  概述
  7.2  影响反应场所浓度的工程因素
  7.3  简单反应过程反应器型式的比较
  7.4  自催化反应过程的优化
  7.5  可逆反应过程的优化
    7.5.1  可逆反应过程的浓度效应
    7.5.2  可逆反应过程的最优反应温度和最优温度序列
    7.5.3  可逆反应过程最优温度条件的实施
  7.6  平行反应过程的优化
    7.6.1  平行反应的选择率和收率
    7.6.2  选择率的温度效应
    7.6.3  选择率的浓度效应
    7.6.4  反应器选型
    7.6.5  反应器的操作方式
  7.7  串联反应过程的优化
    7.7.1  串联反应的选择率
    7.7.2  串联反应的收率
    7.7.3  反应器选型与操作方式
    7.7.4  双组分串联反应中过量浓度的影响
  7.8  复合反应过程的温度条件
    7.8.1  处理方法
    7.8.2  选择率与反应速率
  7.9  反应器组合优化实例
  本章小结
  习题
第8章  气固相催化反应动力学
  8.1  气固相催化反应本征动力学
    8.1.1  气固相催化反应与热质传递
    8.1.2  气固相催化反应的基本特征
    8.1.3  化学吸附的速率与平衡
    8.1.4  气固相催化反应动力学表达式
  8.2  气固相催化反应动力学的测定方法
    8.2.1  反应动力学实验前的准备
    8.2.2  测定非均相反应动力学的实验室反应器
  本章小结
  习题
第9章  气固相催化反应过程的传递现象
  9.1  气固相催化反应过程的研究方法
  9.2  等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程
    9.2.1  反应速率和传质速率
    9.2.2  极限反应速率和极限传质速率
    9.2.3  等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子
    9.2.4  外扩散对反应选择率的影响
    9.2.5  双组分反应系统颗粒外部传质过程
    9.2.6  流速对颗粒外部传质的影响
  9.3  等温条件下的催化剂颗粒内部传质过程
    9.3.1  催化剂颗粒内的浓度分布
    9.3.2  等温催化剂颗粒的内部效率因子
    9.3.3  催化剂颗粒内传质的表观动力学特征
    9.3.4  颗粒内部传质对选择率的影响
    9.3.5  双组分反应时颗粒内部的传质过程
    9.3.6  影响内部效率因子的因素
    9.3.7  颗粒内扩散阻力的判别
  9.4  等温条件下的总效率因子
  9.5  非等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程
    9.5.1  催化剂颗粒外部传热
    9.5.2  非等温颗粒外部效率因子
  9.6  非等温条件下的催化剂颗粒内部传质过程
    9.6.1  催化剂颗粒内部的传热
    9.6.2  非等温颗粒内部效率因子
  9.7  固体催化剂的工程设计
    9.7.1  催化剂颗粒的形状和大小
    9.7.2  催化剂颗粒内的活性组分分布方式
    9.7.3  催化剂的孔径分布
  本章小结
  习题
第10章  热量传递与反应器的热稳定性
  10.1  热稳定性和参数灵敏性的概念
  10.2  催化剂颗粒温度的热稳定性
    10.2.1  催化剂颗粒的定态温度
    10.2.2  催化剂颗粒定态温度的稳定条件
    10.2.3  临界着火条件与临界熄火条件
    10.2.4  在上操作点时的催化剂颗粒温度
  10.3  连续搅拌釜式反应器的热稳定性
    10.3.1  全混釜的热平衡条件
    10.3.2  全混釜反应器的热稳定性
    10.3.3  操作参数对热稳定性的影响
    10.3.4  最大允许温差
    10.3.5  全混釜的参数灵敏性
    10.3.6  全混釜的可控性
  10.4  管式固定床反应器的热稳定性
    10.4.1  管式固定床反应器的热稳定条件
    10.4.2  最大允许管径和最大允许温差
    10.4.3  管式催化反应器的灵敏性
    10.4.4  热反馈与整体稳定性
  10.5  化学反应系统的传热问题
  本章小结
  习题
第11章  化学反应过程开发案例
  11.1  过程开发方法概述
    11.1.1  逐级经验放大方法
    11.1.2  数学模型方法
    11.1.3  两种开发方法的对比
    11.1.4  开发方法的基本原则
  11.2  丁二烯氯化制二氯丁烯过程的开发案例
    11.2.1  反应过程特性研究
    11.2.2  反应器结构与操作条件
    11.2.3  中试研究和预混合措施
  11.3  列管式固定床反应器开发案例
    11.3.1  过程分析
    11.3.2  换热式反应器的径向换热和径向温度分布
    11.3.3  反应器的轴向温度序列和实施方法
    11.3.4  单管研究
    11.3.5  反应器操作分析
  11.4  绝热式固定床反应器开发案例
    11.4.1  绝热式固定床反应器操作分析
    11.4.2  丙烯腈尾气处理过程特征
    11.4.3  绝热反应器设计
    11.4.4  反应器设计参数
  11.5  甲醇合成催化反应器的数学模拟案例
    11.5.1  反应器数学模型的确定
    11.5.2  物料衡算
    11.5.3  管壳型甲醇合成反应器数学模拟
  本章小结
符号表
习题答案
参考文献
微课视频
空时与停留时间
管式循环反应器
返混特性
连续流动反应器中的返混测定
非理想流动模型
非理想流动反应器计算
串联反应过程的优化
内扩散严重时的表观动力学
催化剂的工程设计
催化剂颗粒热稳定性
临界着火和临界熄火
甲醇反应器介绍3D视频