化學反應工程

化學反應工程

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作者：王承學 主編 胡永琪 副主編 郭鍇 主審

出版日期：2009年2月 書號：978-7-122-03645-2

開本：16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：260頁

本書注重了貫穿始終的反應動力學與反應過程和反應器形式的有機結合，詳細介紹了各種反應動力學方程的實驗測定方法、特徵以及在特定反應器中的具體應用。全書共分10章，包括緒論、均相反應動力學、理想流動均相反應器設計、非理想流動反應器設計、氣固相催化反應動力學、氣固相催化反應器設計、氣液及氣液固相反應器設計、聚合反應及反應器設計、生化反應及反應器設計、化學反應工程新進展。

本書可作為高等學校化學工程與工藝和高分子化工等專業本科教材，還可供各類相關專業技術人員、科研人員參考。

第1章緒論1

11化學反應工程研究的對象和任務1

111研究對象1

112任務2

12化學反應工程的影響因素和研究方法2

121影響因素2

122研究方法3

13化學反應及反應器分類4

131化學反應分類4

132反應器分類4

第2章均相反應動力學8

21化學計量學8

211反應進度、轉化率及膨脹因子8

212複雜反應的選擇性和收率10

22化學反應速率11

221反應速率定義及表示方式11

222機理速率方程的確定12

223經驗速率方程的確定13

23恆溫反應過程速率方程的確定14

231動力學方程的微分和積分形式14

232用積分法求動力學方程參數19

233用微分法求動力學方程參數20

234最小二乘法23

235孤立法(過量濃度法)24

24反應速率與反應溫度的關係25

241反應速率與反應溫度的函數

關係25

242實驗測定活化能、頻率因子

的方法26

本章重要內容小結27

習題28

第3章理想流動均相反應器設計30

31間歇釜式反應器30

311間歇釜的一般設計方程31

312等溫等容過程32

313間歇釜的熱量衡算33

32穩態全混流反應器34

321全混釜的一般設計方程34

322簡單反應單個全混釜設計35

323複雜反應單個全混釜設計36

324簡單反應多釜串聯38

325複雜反應多釜串聯41

326全混流反應器的熱量計算43

33平推流管式反應器44

331一般設計計算方程44

332簡單反應等溫恆容過程45

333簡單反應等溫變容過程46

334複雜反應等溫恆容過程48

335複雜反應的變容過程51

336變溫過程52

34反應器類型、操作方式及過程優化54

341反應器類型及操作方式比較54

342組合反應器的特點55

343複雜反應過程的優化58

本章重要內容小結59

習題61

第4章非理想流動反應器設計64

41流體停留時間分佈函數和分佈密度

函數64

411停留時間分佈的定量描述64

412RTD的實驗測定65

42RTD數字特徵及無量綱化68

421平均停留時間與方差68

422以對比時間為自變數的停留時間

分佈69

423兩種停留時間分佈規律之間的

相互關係69

43理想流動模型69

431平推流模型69

432全混流模型70

44非理想流動模型72

441多釜串聯模型72

442軸向擴散模型74

45非理想流動反應器設計76

451直接用RTD數據計算一級反應

轉化率76

452用軸向擴散模型計算反應器77

453用多釜串聯模型計算反應器77

46混合質量對反應的影響82

461微觀混合與宏觀混合82

462微觀混合和宏觀混合對化學反應

的影響83

本章重要內容小結85

習題86

第5章氣固相催化反應動力學89

51氣固相催化反應89

511氣固相催化反應概述89

512固體催化劑的表面積、外表面積和

內表面積89

513氣固相催化反應過程91

52氣固相催化反應本徵動力學91

521本徵動力學過程速率方程91

522吸附等溫方程92

523不同控制過程的本徵動力學

方程95

53氣固相催化反應宏觀動力學97

531氣體在固體催化劑顆粒內的擴散

及其濃度與溫度分佈97

532內擴散有效因子與宏觀反應

速率102

533外擴散有效因子與達姆科勒數104

534內擴散有效因子解析解與西勒

模數105

535非等溫球形催化劑一級不可逆

反應的內擴散有效因子109

536內擴散有效因子對複雜反應選

擇性的影響111

本章重要內容小結111

習題112

第6章氣固相催化反應器設計114

61固定床反應器的類型114

611絕熱式固定床催化反應器115

612連續換熱式固定床催化反應器115

62催化劑顆粒特性和固定床流動特性119

621催化劑顆粒直徑與形狀係數119

622床層空隙率及壓力降120

63固定床反應器設計123

631經驗或半經驗方法123

632數學模型法127

64氣固流化床反應器131

641流態化現象131

642流態化特徵參數132

643流化床的優缺點135

644流化床反應器的分類136

645流化床反應器的工業應用138

本章重要內容小結140

習題141

第7章氣液及氣液固相反應器

設計144

71氣液反應器的類型144

72氣液反應的特點146

73化學反應對氣液傳質的影響148

74氣液反應宏觀動力學149

741一級不可逆反應150

742不可逆瞬間反應152

743二級不可逆反應153

75氣液反應器選型和設計154

751氣液反應器的選型原則154

752氣液反應器設計155

76氣液固三相反應器的型式和特點162

761氣液固三相催化反應器的

型式162

762三相催化反應宏觀動力學164

763三相反應器設計165

本章重要內容小結168

習題169

第8章聚合反應及反應器設計171

81聚合反應工程概述171

811聚合反應特點171

812聚合反應器的特點172

813聚合反應器的選擇原則173

82聚合物的評價指標174

821聚合物的平均分子量174

822聚合物的平均聚合度175

823分子量(聚合度)分佈177

83聚合反應過程的動力學分析180

831聚合反應分類180

832自由基均聚反應過程動力學

分析180

833縮聚反應過程動力學分析187

84聚合反應器的設計191

841設計數據191

842聚合釜體積計算191

843攪拌聚合釜的傳熱分析與計算194

本章重要內容小結195

習題197

第9章生化反應及反應器設計199

91生物化學工程概述199

911生化反應過程的特點199

912生化反應器的類型200

913生化工程研究的內容207

92酶催化反應動力學207

921酶催化反應的基本特徵207

922單底物酶催化反應動力學208

923有抑制作用的酶催化反應

動力學211

924影響酶催化反應的其他因素217

93微生物反應動力學218

931微生物反應過程計量學218

932細胞生長動力學222

933底物消耗動力學224

934產物生成動力學225

935氧的消耗速率226

94生化反應器設計方法226

941間歇操作的反應器227

942全混流反應器229

95生化反應器工程簡介233

本章重要內容小結233

習題234

第10章化學反應工程新進展236

101新型反應器236

1011微反應器236

1012整體式反應器238

1013超重力(旋轉床)反應器239

102新型反應介質240

1021超臨界流體241

1022離子液體242

103反應過程的集成243

1031反應和分離的過程耦合243

1032反應和反應的過程耦合245

1033反應器的強制周期操作246

參考文獻249