绪论001
一、物质转化过程工业中的化学加工001
二、化学反应工程与多尺度及多学科的联系002
三、数学模拟方法002
四、工程放大与优化003
参考文献005

第一章　应用化学反应动力学及反应器设计基础007
第一节　化学反应和工业反应器的分类007
一、化学反应的分类007
二、工业反应器的分类008
第二节　化学计量学011
一、化学计量式011
二、反应进度、转化率及化学膨胀因子011
三、多重反应系统中独立反应数的确定012
四、多重反应的收率及选择率013
五、气相反应的物料衡算014
第三节　加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数015
一、理想气体和实际气体的状态方程015
二、气体的摩尔定压热容和气相反应的摩尔反应焓016
三、实际气体的化学反应平衡常数018
第四节　化学反应速率及动力学方程020
一、间歇系统及连续系统的化学反应速率020
二、动力学方程022
第五节　温度对反应速率的影响及最佳反应温度023
一、温度对反应速率常数的影响023
二、温度对单一反应速率的影响及最佳温度曲线024
三、温度对平行和连串反应速率的影响026
第六节　反应器设计基础及基本设计方程028
一、反应器设计基础028
二、反应器设计的基本方程030
第七节　讨论与分析031
参考文献032
习题032

第二章　气-固相催化反应本征及宏观动力学035
第一节　催化及固体催化剂035
一、催化反应035
二、固体催化剂036
第二节　化学吸附与气-固相催化反应本征动力学模型037
一、吸附等温方程038
二、均匀表面吸附动力学模型040
三、不均匀表面吸附动力学模型041
第三节　气-固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散043
一、气-固相催化反应宏观过程043
二、固体催化剂颗粒内气体的扩散与曲折因子046
第四节　内扩散有效因子049
一、等温催化剂单一反应内扩散有效因子049
二、等温内扩散对多重反应选择率的影响055
三、非等温催化剂内扩散有效因子056
第五节　气-固相间热、质传递过程对总体速率的影响057
一、外扩散有效因子057
二、工业催化反应器中气流主体与催化剂外表面间的浓度差和温度差058
第六节　固体颗粒催化剂的工程设计059
一、异形催化剂059
二、活性组分不均匀分布催化剂060
三、颗粒催化剂的孔径分布及内表面积设计060
第七节　气-固相催化反应宏观动力学模型061
一、工业颗粒催化剂总体速率的实验测定061
二、宏观与本征反应动力学模型061
第八节　固体催化剂的失活064
一、固体催化剂失活的原因064
二、催化剂失活动力学064
第九节　讨论与分析065
参考文献067
习题068

第三章　釜式及均相管式反应器071
第一节　间歇釜式反应器071
一、釜式反应器的特征071
二、间歇釜式反应器的数学模型072
三、间歇釜式反应器的工程放大及操作优化075
第二节　连续流动均相管式反应器077
一、均相管式反应器的特征077
二、平推流均相管式反应器的数学模型078
第三节　连续流动釜式反应器083
一、连续流动釜式反应器的特征及数学模型083
二、多级全混釜的串联及优化085
三、全混流反应器的热稳定性089
第四节　理想流动反应器的体积比较093
第五节　多重反应的选择率094
一、平行反应094
二、连串反应096
第六节　半间歇釜式反应器098
一、半间歇釜式反应器的特征098
二、半间歇釜式反应器的数学模型098
第七节　釜式反应器中进行的多相反应101
一、釜式反应器中进行的液-液非均相反应101
二、釜式反应器中进行的液-固非均相反应101
三、釜式反应器中进行的气-液相络合催化反应102
第八节　讨论与分析102
参考文献103
习题104

第四章　反应器中的混合及对反应的影响107
第一节　连续反应器中物料混合状态分析107
一、混合现象的分类107
二、连续反应过程的考察方法108
第二节　停留时间分布109
一、停留时间分布的定义109
二、停留时间分布的实验测定110
三、停留时间分布的数字特征112
四、理想流型反应器的停留时间分布114
五、停留时间分布曲线的应用117
第三节　非理想流动模型118
一、数学模型方法118
二、轴向混合模型119
三、多级串联全混流模型121
第四节　非理想流动反应器的计算122
一、轴向混合反应器的转化率123
二、多级串联全混流反应器的转化率124
第五节　讨论与分析125
参考文献126
习题126

第五章　固定床气-固相催化反应工程129
第一节　固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型129
一、固定床气-固相催化反应器的基本类型129
二、固定床催化反应器的数学模型132
第二节　固定床流体力学133
一、固定床的物理特性133
二、单相流体在固定床颗粒层中的流动及压力降135
三、径向流动反应器中流体的分布137
四、固定床流体的径向及轴向混合142
第三节　固定床热量与质量传递过程143
一、固定床径向传热过程分析143
二、固定床对壁的给热系数144
三、固定床径向有效热导率和壁给热系数145
四、固定床径向及轴向传热的偏微分方程146
五、固定床中流体与颗粒外表面间的传热与传质147
第四节　绝热式固定床催化反应器147
一、绝热温升及绝热温降148
二、绝热催化床及乙苯催化脱氢制苯乙烯反应器149
三、多段换热式催化反应器151
第五节　连续换热内冷自热式催化反应器154
一、内冷自热式催化反应器的一维平推流数学模型154
二、内冷自热式氨合成反应器的热稳定性156
第六节　连续换热外冷及外热管式催化反应器157
一、连续换热外冷管式催化床的数学模型157
二、连续换热外冷管式催化反应器的飞温及参数敏感性157
三、强放热多重反应管式反应器的设计161
四、管式反应器的床层宏观反应动力学和环氧乙烷合成反应器的活性校正系数案例162
五、连续换热外热管式催化反应器164
第七节　薄床层催化反应器164
一、薄床层催化反应器轴向返混模型164
二、薄床层氨氧化催化反应器的一维轴向弥散数学模型165
第八节　催化反应过程进展167
一、强制振荡非定态周期操作催化反应过程167
二、催化-吸收耦联168
三、催化-吸附耦联168
四、催化-催化耦联168
五、催化-蒸馏168
六、膜催化169
七、超临界化学反应169
八、均相催化多相化171
九、微化工技术171
第九节　讨论与分析171
参考文献173
习题175

第六章　气-液反应工程179
第一节　气-液反应平衡179
一、气-液相平衡179
二、溶液中气体溶解度的估算180
三、带化学反应的气-液相平衡182
第二节　气-液反应历程183
一、气-液相间物质传递183
二、化学反应在相间传递中的作用184
第三节　气-液反应动力学特征186
一、伴有化学反应的液相扩散过程186
二、一级不可逆反应186
三、不可逆瞬间反应188
四、二级不可逆反应189
五、可逆反应191
六、平行反应193
第四节　气-液反应器概述194
一、工业生产对气-液反应器的要求194
二、气-液反应器的形式和特点195
第五节　鼓泡反应器196
一、鼓泡反应器的操作状态197
二、鼓泡反应器的流体力学特征198
三、鼓泡反应器的轴向混合199
四、鼓泡反应器的传质、传热特性200
五、鼓泡反应器的简化反应模型201
六、搅拌鼓泡反应器204
七、鼓泡反应器的热稳定性205
第六节　填料反应器206
一、填料特性和两相流动特征206
二、填料的润湿表面和传质系数207
三、填料反应器的轴向混合208
四、气-液接触有效表面208
五、填料反应器有效高度的计算209
第七节　讨论与分析211
一、气-液反应的特征211
二、气-液反应器的适应性212
参考文献213
习题214

第七章　流-固相非催化反应217
第一节　流-固相非催化反应的分类及特点217
一、流-固相非催化反应的分类217
二、流-固相非催化反应的特点219
三、流-固相非催化反应的研究方法220
第二节　流-固相非催化反应模型220
一、收缩未反应芯模型220
二、整体反应模型221
三、有限厚度反应区模型222
第三节　粒径不变时缩芯模型的总体速率及控制223
一、总体速率223
二、流体滞流膜扩散控制225
三、固体产物层内扩散控制225
四、化学反应控制226
第四节　颗粒缩小时缩芯模型的总体速率227
一、流体滞流膜扩散控制228
二、化学反应控制228
三、宏观反应过程与控制阶段的判别228
第五节　流-固相非催化反应器及其计算231
一、流-固相非催化反应器231
二、固体颗粒呈平推流流动233
三、固体颗粒呈全混流流动234
第六节　讨论与分析236
参考文献238
习题238

第八章　流化床反应工程241
第一节　固体流态化的基本特征及工业应用241
一、流态化现象241
二、流化床反应器的流型、流型转变及基本特征242
三、流态化技术的基本问题及与其他流-固接触技术的比较246
四、流态化技术的工业应用247
第二节　流化床的特征速度248
一、临界流化速度及起始鼓泡速度248
二、起始湍动流化速度、快速流态化及密相气力输送的转变速度251
第三节　气-固密相流化床252
一、气-固密相流化床的基本结构252
二、气-固鼓泡流化床255
三、鼓泡流化床反应器的数学模型260
四、湍动流化床262
五、气-固密相流化床的工业应用262
第四节　循环流化床265
一、流型转变265
二、循环流化床的工业应用266
第五节　讨论与分析271
参考文献272
习题273

第九章　气-液-固三相反应工程275
第一节　气-液-固三相反应器的类型及宏观反应动力学275
一、气-液-固三相反应器的类型275
二、气-液-固三相反应的宏观反应动力学278
第二节　三相滴流床反应器280
一、气、液并流向下通过固定床的流体力学280
二、滴流床三相反应器中的传递过程281
三、石油加工中催化加氢裂化的加压滴流床三相反应器283
第三节　机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器284
一、机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器的特征284
二、机械搅拌反应器中三相床甲醇合成和一步法二甲醚合成案例284
第四节　鼓泡淤浆床反应器286
一、鼓泡淤浆床反应器的流体力学287
二、鼓泡淤浆反应器中的传递过程290
第五节　气-液并流向上三相流化床反应器292
一、煤的直接液化三相流化床反应器292
二、气-液并流向上三相流化床的流体力学293
三、气-液并流向上三相流化床中的传递过程294
第六节　气-液-固三相悬浮床反应器的数学模型295
一、三相悬浮床反应器的数学模型295
二、鼓泡三相淤浆床甲醇合成的数学模型和试验验证296
三、三相床F-T 合成299
第七节　讨论与分析301
参考文献302
习题304

主要符号一览表305

数字资源索引306