化学反应工程(郭锴)(第三版)

0绪论 /
001

1均相单一反应动力学和理想反应器 / 004

1.1基本概念004

1.1.1化学反应式与化学反应计量方程004

1.1.2反应程度005

1.1.3转化率005

1.1.4化学反应速率006

1.1.5化学反应动力学方程007

1.2建立动力学方程的方法009

1.2.1积分法009

1.2.2微分法011

1.2.3小方差分析法012

1.3化学反应器设计基础013

1.3.1反应器的分类013

1.3.2反应器设计的基础方程014

1.3.3几个时间概念015

1.4等温条件下理想反应器的设计分析016

1.4.1间歇操作的充分搅拌槽式反应器016

1.4.2平推流反应器021

1.4.3全混流反应器027

1.5非等温条件下理想反应器的设计031

1.5.1间歇反应器的热量衡算031

1.5.2平推流反应器的热量衡算032

1.5.3全混流反应器的热量衡算033

本章小结033

深入讨论036

习题036

2复合反应与反应器选型 / 040

2.1单一不可逆反应过程与反应器041

2.1.1单一不可逆反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较041

2.1.2理想流动反应器的组合044

2.1.3不同型式反应器的组合047

2.1.4循环反应器048

2.2自催化反应特性与反应器选型050

2.3可逆反应特性与反应器选型052

2.4平行反应特性与反应器选型056

2.5连串反应特性与反应器选型061

本章小结066

深入讨论067

习题068

3非理想流动反应器 / 072

3.1概述072

3.1.1返混定义072

3.1.2返混对反应过程的影响072

3.1.3按返混程度对反应器的分类073

3.2流体在反应器内的停留时间分布073

3.2.1停留时间分布的定量描述073

3.2.2停留时间分布规律的实验测定075

3.2.3用对比时间作变量的停留时间分布080

3.2.4两种理想反应器的停留时间分布规律080

3.3非理想流动模型083

3.3.1凝集流模型083

3.3.2多级混合槽模型084

3.3.3轴向扩散模型087

3.3.4模型法进行均相反应过程计算小结093

本章小结094

深入讨论097

习题097

4气固相催化反应本征动力学 / 099

4.1气固相催化过程099

4.1.1催化过程及特征099

4.1.2非均相催化反应速率表达101

4.1.3非均相催化反应过程102

4.2固体催化剂103

4.2.1催化剂的组成和组分选择103

4.2.2催化剂的制备105

4.2.3固体催化剂的比表面积、孔体积和孔体积分布106

4.3气固相催化反应本征动力学109

4.3.1化学吸附与脱附109

4.3.2表面化学反应114

4.3.3反应本征动力学115

4.4本征动力学方程的实验测定120

4.4.1外扩散与内扩散影响的消除120

4.4.2固定床积分反应器121

4.4.3微分法及其实验装置122

4.4.4循环反应器122

4.4.5动力学模型建立概述124

本章小结125

深入讨论127

习题128

5气固相催化反应宏观动力学 / 130

5.1催化剂颗粒内气体扩散130

5.1.1分子扩散131

5.1.2克努森扩散132

5.1.3综合扩散132

5.1.4以颗粒为基准的有效扩散133

5.2气固相催化等温反应的宏观动力学方程134

5.2.1球形催化剂上等温反应宏观动力学方程134

5.2.2其他形状催化剂的等温宏观动力学方程139

5.3非等温过程的宏观动力学142

5.3.1催化剂颗粒内部的温度分布规律142

5.3.2非等温条件下的宏观动力学方程143

5.3.3内扩散对复合反应选择性的影响144

5.4流体与催化剂外表面间的传质和传热146

5.4.1流体与催化剂颗粒外表面间的传质146

5.4.2流体与催化剂颗粒外表面间的传热149

5.5催化剂的失活150

5.5.1失活现象151

5.5.2失活反应动力学151

5.5.3工业上处理失活问题的方法152

本章小结153

习题155

6气固相催化反应固定床反应器 / 157

6.1流体在固定床内的传递特性157

6.1.1流体在固定床内的流动特性157

6.1.2固定床内径向传递161

6.2固定床催化反应器的设计162

6.2.1固定床催化反应器的特点及类型162

6.2.2采用一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算165

6.3固定床反应器模型评述174

6.3.1一维拟均相非理想流模型174

6.3.2二维拟均相模型175

6.3.3非均相模型177

本章小结178

习题179

7气固相催化反应流化床反应器 / 181

7.1流化床的基本概念181

7.1.1流化床的基本概念181

7.1.2散式流化和聚式流化181

7.1.3浓相段和稀相段183

7.1.4流态化的不正常现象183

7.2流化床的工艺计算184

7.2.1反应器内径的计算184

7.2.2流化床反应器床高的确定187

7.2.3流化床的热传递188

7.3流化床内反应过程的计算189

7.3.1床层中气泡行为189

7.3.2流化床的鼓泡床模型190

7.3.3反应过程的估算190

本章小结194

习题195

8气液相反应过程与反应器 / 197

8.1概述197

8.1.1气液反应的步骤197

8.1.2气液反应过程的计算关系式198

8.2气液反应动力学199

8.2.1气液反应过程的基础方程199

8.2.2极慢反应过程201

8.2.3慢反应过程202

8.2.4中速反应过程203

8.2.5快反应过程204

8.2.6瞬时反应过程204

8.2.7气液反应过程的重要参数206

8.3气液反应器208

8.3.1工业上常用的气液反应器208

8.3.2填料塔式反应器的计算209

8.3.3鼓泡塔式反应器的计算212

本章小结215

深入讨论216

习题216

9反应器的热稳定性和参数灵敏性 / 218

9.1全混流反应器的热稳定性218

9.1.1全混流反应器的热量衡算218

9.1.2全混流反应器的定态219

9.2管式反应器的热稳定性221

9.2.1径向传热管式反应器的热量衡算方程221

9.2.2管式反应器允许的温度差及允许管径222

9.2.3管式反应器的热点223

9.3反应器参数的灵敏性224

9.3.1反应器的安全性224

9.3.2反应器参数的灵敏性225

习题答案 / 228

符号表 / 234

参考文献 / 236