导语

  

内容提要

  

    《高等反应工程》旨在为已具备化学反应工程基础知识的化学工程与技术专业硕士生和相关领域技术人员提供一本合适的参考书，使读者拓宽化学反应工程的知识面，加深对化学反应工程基本原理的理解、提高解决不同类型反应工程问题的技能。
    《高等反应工程》共分十一章，包括五个知识层次。第1章为第一层次，介绍化学反应工程的起源与发展演化过程；第2～4章为第二层次，阐述复杂化学反应体系的表征方法以及均相反应器的主要特征；第5、6章为第三层次，从颗粒和液滴尺度分析化学反应器中普遍存在的外扩散和内扩散现象；第7～10章为第四层次，介绍四大类工业反应器——固定床、流化床、气液反应器（以填料塔和鼓泡塔为代表）、气液固三相反应器（以涓流床和淤浆床为代表）的流体力学、传递过程、反应器模型化方法；第11章为第五层次，介绍如何利用流体力学模拟解决反应工程问题。
    本书配有电子课件和部分习题解答分析，读者可扫描封底维码获取。
    通过学习本书，读者可在掌握化学反应工程基础理论方面有一定收获，并为解决反应器设计放大问题打下基础。

第1章  化学反应工程学发展概论
  1.1  化学反应工程学的起源
    1.1.1  工业化学对化学工程的推动作用
    1.1.2  化学反应工程学的诞生
    1.1.3  化学反应工程学诞生时期的主要著作
  1.2  化学反应工程学的宗旨和研究内容
    1.2.1  化学反应工程学的宗旨
    1.2.2  化学反应工程学的研究内容
  1.3  化学反应工程学的发展方向
    1.3.1  过程强化
    1.3.2  模型的多尺度化
  1.4  化学反应工程学发展展望
  习题
  参考文献
第2章  复杂化学反应体系的定量表征
  2.1  反应体系的化学计量学分析
    2.1.1  化学计量方程
    2.1.2  独立反应和独立反应数
  2.2  反应体系的化学平衡分析
    2.2.1  化学平衡分析的意义
    2.2.2  单一反应体系的化学平衡分析
    2.2.3  复杂反应体系的化学平衡计算
  2.3  反应动力学及其数学描述
    2.3.1  表面催化反应概念的形成
    2.3.2  表面催化反应动力学方程
    2.3.3  两类反应动力学方程的评价
  2.4  反应动力学的实验研究方法
    2.4.1  反应动力学实验研究的决策
    2.4.2  反应动力学实验研究结果的表达方式
    2.4.3  实验反应器
    2.4.4  实验的规划和设计
    2.4.5  实验数据处理
    2.4.6  序贯实验设计
  习题
  参考文献
第3章  理想均相反应器分析
  3.1  理想间歇反应器
    3.1.1  间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程
    3.1.2  末期动力学和配料比的影响
    3.1.3  间歇反应器的反应时间
  3.2  理想连续流动反应器
    3.2.1  平推流反应器
    3.2.2  全混流反应器
  3.3  全混流反应器的热稳定性
    3.3.1  热稳定性的基本概念
    3.3.2  全混流反应器热稳定性的定态分析
    3.3.3  全混流反应器热稳定性的动态分析
    3.3.4  全混流反应器的开车
  习题
  参考文献
第4章  化学反应器中的混合现象
  4.1  宏观混合与微观混合
  4.2  返混及其对反应的影响
    4.2.1  理想流动反应器的比较
    4.2.2  理想反应器的组合和操作方式的选择
  4.3  非理想连续流动反应器
    4.3.1  轴向扩散模型
    4.3.2  轴向扩散系数的实验测量
    4.3.3  多级全混釜串联模型
  4.4  物系聚集状态对化学反应的影响
    4.4.1  反应物系的混合状态
    4.4.2  聚集状态对简单反应转化率的影响
    4.4.3  聚集状态对串联反应选择性的影响
  4.5  化学反应器的预混合问题
    4.5.1  预混合对反应结果的影响
    4.5.2  反应过程开发中混合方式的选择
  4.6  混合对聚合反应器选型的影响
    4.6.1  聚合反应的特点
    4.6.2  返混对聚合物分子量分布的影响
    4.6.3  微观混合对聚合物分子量分布的影响
  习题
  参考文献
第5章  外部传递过程对非均相催化反应的影响
  5.1  非均相催化反应动力学的表达方式
  5.2  外部传递过程的模型化
  5.3  外部传递对反应结果的影响表征
    5.3.1  等温外部效率因子
    5.3.2  非等温外部效率因子
    5.3.3  外部传递对复杂反应选择性的影响
    5.3.4  外部传递引起的催化剂颗粒的多重定态
  习题
  参考文献
第6章  内部传递对气固相催化反应过程的影响
  6.1  流体在多孔介质内的有效扩散系数
    6.1.1  圆柱孔内的扩散系数
    6.1.2  多孔催化剂中的气体有效扩散系数
    6.1.3  多孔催化剂中的液体有效扩散系数
  6.2  内部传递对气固相催化反应过程的影响
    6.2.1  等温条件下的内部效率因子
    6.2.2  非等温条件下的内部效率因子
    6.2.3  内部传递对复杂反应选择性的影响
    6.2.4  催化剂的工程设计
  6.3  外部传递和内部传递的综合影响
    6.3.1  等温条件下的总效率因子
    6.3.2  非等温条件下的总效率因子
    6.3.3  反应相内外的温度梯度分布
  6.4  流固相非催化反应过程
    6.4.1  基本特征
    6.4.2  一般模型
    6.4.3  缩核模型
  习题
  参考文献
第7章  固定床反应器
  7.1  固定床中的传递过程
    7.1.1  床层空隙率分布与径向速度分布
    7.1.2  固定床的压降
    7.1.3  固定床反应器中的质量传递过程
    7.1.4  固定床反应器中的热量传递过程
  7.2  固定床反应器的数学模型
    7.2.1  拟均相基本模型（A-Ⅰ）
    7.2.2  拟均相轴向分散模型（A-Ⅱ）
    7.2.3  拟均相二维模型（A-Ⅲ）
    7.2.4  考虑颗粒界面梯度的平推流非均相模型（B-Ⅰ）
    7.2.5  考虑颗粒界面梯度和颗粒内梯度的平推流非均相模型（B-Ⅱ）
    7.2.6  非均相二维模型（B-Ⅲ）
  7.3  拟均相一维模型的求解
    7.3.1  常微分方程模型的求解
    7.3.2  常微分方程初值问题
    7.3.3  常微分方程两点边值问题
  7.4  固定床反应器的热特性
    7.4.1  绝热固定床反应器的着火条件
    7.4.2  绝热固定床反应器的逆响应行为
    7.4.3  列管式固定床反应器的热稳定性
    7.4.4  固定床反应器的整体稳定性
    7.4.5  列管式固定床反应器的参数敏感性
    7.4.6  自热式固定床反应器
  7.5  固定床反应器的设计
    7.5.1  多段绝热固定床反应器的设计
    7.5.2  壁冷式固定床反应器的设计
  习题
  参考文献
第8章  流化床反应器
  8.1  气固流态化现象
    8.1.1  最小流化速度
    8.1.2  颗粒的流化特性
  8.2  流化床中的气泡模型
    8.2.1  单气泡结构模型
    8.2.2  气泡聚并与气泡群上升速度模型
  8.3  流化床反应器的模型化
    8.3.1  两相模型
    8.3.2  三相模型
  习题
  参考文献
第9章  气液反应和反应器
  9.1  气液吸收过程的物理模型
    9.1.1  双膜理论的提出
    9.1.2  双膜理论的数学描述
  9.2  液膜内的气液反应过程模型
    9.2.1  气液反应过程的基本方程
    9.2.2  拟一级不可逆反应及反应增强因子
    9.2.3  不可逆飞速反应
    9.2.4  二级不可逆反应
  9.3  气液相反应器的分类和选型
    9.3.1  气液相反应器的分类
    9.3.2  气液反应器的选型
  9.4  气液相反应器的设计计算
    9.4.1  填料塔的设计计算
    9.4.2  鼓泡塔的设计计算
  习题
  参考文献
第10章  气液固三相反应器
  10.1  气液固三相反应动力学
  10.2  气液固三相反应器的分类和选型
    10.2.1  涓流床反应器
    10.2.2  淤浆反应器
    10.2.3  三相反应器的选型
  10.3  淤浆反应器模型化
  10.4  涓流床反应器的模型化
  10.5  涓流床反应器的设计与放大
    10.5.1  液固接触效率
    10.5.2  床层持液量
    10.5.3  轴向扩散对床层高度的影响
  习题
  参考文献
第11章  计算流体力学模拟在反应工程中的应用
  11.1  停留时间分布模拟
    11.1.1  模型选择
    11.1.2  计算模型的建立
    11.1.3  示踪剂的导入与跟踪方法
    11.1.4  模型检验
    11.1.5  停留时间分布模拟的应用
  11.2  反应过程的CFD模拟
    11.2.1  反应模型的选择
    11.2.2  反应过程的CFD模拟步骤
    11.2.3  模型验证
  11.3  固定床反应器的CFD模拟
    11.3.1  固定床中的压降与速度分布
    11.3.2  化学反应的模拟
    11.3.3  壁效应分析
  11.4  气液鼓泡反应器
    11.4.1  相间动量交换项
    11.4.2  湍流模型的选择
    11.4.3  气泡尺寸分布
    11.4.4  气液界面积浓度
    11.4.5  传质系数模型
    11.4.6  不同曳力模型对气泡羽流的模拟
    11.4.7  气泡分布的群平衡模拟
    11.4.8  气液吸收模拟
  习题
  参考文献
主要符号表