化学反应工程

第1章 绪论1

1.1 化学反应工程的发展、研究内容与方法1

1.1.1 化学反应工程的发展1

1.1.2 化学反应工程的研究内容和研究方法2

1.2 化学反应器的工程分类2

1.2.1 反应装置的类型3

1.2.2 反应器中的相态5

1.2.3 化学反应器的操作方式5

1.3 化学反应工程在工业反应过程开发中的作用5

1.4 反应过程的转化率、选择性和收率7

1.4.1 反应进度7

1.4.2 转化率7

1.4.3 收率和选择性8

参考文献9

习题10

第2章 均相反应动力学11

2.1 基本概念和定义11

2.1.1 反应速率11

2.1.2 反应动力学方程11

2.2 等温恒容过程13

2.2.1 单一反应动力学方程的建立13

2.2.2 复合反应16

2.3 等温变容过程20

2.3.1 膨胀因子20

2.3.2 膨胀率22

2.4 温度对反应速率的影响25

2.4.1 温度对化学平衡的影响25

2.4.2 吸热可逆反应26

2.4.3 放热可逆反应——最优温度线26

参考文献28

习题29

第3章 间歇反应器及理想流动

反应器31

3.1 概述31

3.2 间歇反应器32

3.2.1 等温间歇反应器的设计计算32

3.2.2 变温间歇反应器的设计计算34

3.3 理想流动下的釜式反应器36

3.3.1 全混流模型36

3.3.2 等温连续流动釜式反应器的设计计算36

3.3.3 釜式反应器的组合与设计计算38

3.3.4 串联釜式反应器体积优化40

3.3.5 釜式反应器的定态操作42

3.4 理想流动下的管式反应器45

3.4.1 平推流模型45

3.4.2 等温连续流动管式反应器的设计计算45

3.4.3 变温连续流动管式反应器的设计计算47

3.5 间歇反应器及理想流动反应器反应性能指标比较49

3.5.1 反应过程浓度水平分析49

3.5.2 反应性能指标比较50

参考文献56

习题57

第4章 非理想流动及其反应器设计59

4.1 概述59

4.2 停留时间分布及其性质59

4.2.1 停留时间分布的定量描述59

4.2.2 停留时间分布函数的统计特征60

4.2.3 无量纲时间表示的概率函数61

4.3 停留时间分布的测定62

4.3.1 脉冲示踪法62

4.3.2 阶跃示踪法62

4.4 理想流动模型63

4.4.1 平推流流动模型63

4.4.2 全混流流动模型63

4.5 非理想流动现象65

4.6 非理想流动模型66

4.6.1 轴向扩散模型67

4.6.2 多釜串联模型70

4.7 非理想反应器的计算73

4.8 流体混合对反应过程的影响76

4.8.1 流体混合76

4.8.2 离析流模型76

4.8.3 不同混合态对反应过程的影响78

参考文献80

习题80

第5章 气-固相催化反应器82

5.1 概述82

5.1.1 固体催化剂的组成与结构82

5.1.2 气固相催化过程82

5.2 气固非均相催化反应本征动力学83

5.2.1 催化剂表面上的吸附与脱附83

5.2.2 速率控制步骤85

5.2.3 双曲线型的反应速率式(LangmuirHinshelwood方程)85

5.3 气固非均相催化体系的宏观动力学88

5.3.1 气体在多孔介质中的内扩散88

5.3.2 气固相催化宏观动力学89

5.3.3 扩散控制的判定91

5.3.4 催化剂的失活与降活动力学91

5.4 气固非均相催化反应器的设计92

5.4.1 气固非均相催化反应器类型93

5.4.2 气固非均相催化反应器设计原则93

5.4.3 固定床反应器的数学模型及设计94

5.4.4 催化剂降活时的固定床反应器数学模型及设计102

5.4.5 流化床反应器的数学模型及设计113

参考文献123

习题123

第6章 气液相反应器125

6.1 气液反应平衡125

6.1.1 气液相平衡125

6.1.2 亨利定律126

6.1.3 化学反应对气液相平衡的影响126

6.2 气液相反应的宏观动力学127

6.2.1 反应与传质过程127

6.2.2 化学反应在相间传递中的作用129

6.2.3 化学吸收的增强因子130

6.3 气液反应动力学特征130

6.3.1 伴有化学反应的液相扩散过程130

6.3.2 几个重要参数的讨论138

6.4 气液相反应器的设计计算139

6.4.1 气液相反应器的类型的选择139

6.4.2 气液相反应器的设计模型142

参考文献147

习题147

第7章 聚合反应器149

7.1 概述149

7.2 聚合反应动力学149

7.2.1 逐步缩合聚合149

7.2.2 均相游离基链式加成聚合151

7.2.3 均相游离基共聚合151

7.2.4 离子型聚合152

7.2.5 配位络合聚合154

7.3 聚合体系的传递现象154

7.3.1 流体的流动特性154

7.3.2 聚合釜中的传质与传热155

7.4 聚合反应器的设计159

7.4.1 聚合反应器的设计计算159

7.4.2 聚合釜的搅拌161

7.4.3 搅拌釜的放大165

参考文献166

习题166

第8章 生物与制药反应器168

8.1 概述168

8.2 酶催化反应动力学168

8.3 微生物发酵动力学172

8.3.1 微生物菌体生长动力学172

8.3.2 微生物发酵基质消耗动力学173

8.3.3 微生物发酵产物生成动力学174

8.4 生化与制药反应器的设计174

8.4.1 生化与制药反应器的数学模型174

8.4.2 发酵罐的设计计算175

8.4.3 搅拌功率的计算186

8.4.4 发酵罐的放大192

参考文献196

习题196

第9章 新型反应器198

9.1 概述198

9.2 撞击流反应器198

9.2.1 撞击流反应器的原理、特性与分类198

9.2.2 撞击流反应器的应用207

9.3 旋转填充床反应器209

9.3.1 旋转填充床反应器的结构与原理209

9.3.2 旋转填充床反应器的应用211

9.4 超临界反应器213

9.4.1 超临界流体的性质213

9.4.2 超临界反应器的应用214

9.5 微波反应器215

9.5.1 微波反应器的基本原理216

9.5.2 微波反应器的应用217

9.6 磁流化床反应器218

9.6.1 磁流化床的结构和特点218

9.6.2 磁流化床反应器的应用219

参考文献220

符号说明222

《化学反应工程》系统阐述了化学反应工程基本原理及其应用，全书共分9章，包括化学反应工程基础理论(均相反应动力学、间歇反应器及理想流动反应器、非理想流动及其反应器设计)、气固相催化反应器、气液相反应器、聚合反应器以及生物与制药反应器，并介绍了典型的新型反应器的研究进展。
　　《化学反应工程》可供高等院校化学工程与工艺、制药工程、生物工程等专业师生使用，也可供相关专业科研、技术人员参考。