化学反应工程学习指导

《化学反应工程学习指导》以“三传一反”为主线，从均相体系到非均相体系、从理想流动到非理想流动、从动力学到传递规律等方面阐述反应工程的核心内容。为方便学习，本《化学反应工程学习指导》每章包括教学要点、基本概念与术语、计算公式、内容提要、习题。根据反应工程的学科特点，在系统归纳各章重点与要求的同时，强调解决实际问题的思路与运算方法，选择若干具有典型性、代表性和技巧性的反应工程实例，逐层剖析，分类讲解，使读者掌握反应工程的基本原理和方法，增强工程观念和计算能力，提高解决实际工程问题的能力。

前言
第1章 绪论 1
教学要点 1
基本概念与术语 1
内容提要 2
1.1 化学反应工程学的发展 2
1.2 化学反应工程学的任务和研究内容 2
1.3 化学反应工程学的体系 3
1.4 化学反应工程学的研究方法 4
1.4.1 数学模型法 4
1.4.2 数学模拟放大过程 5
1.5 工业反应器的类型 6
习题 7
第2章 均相反应动力学 10
教学要点 10
基本概念与术语 10
计算公式 11
内容提要 12
2.1 动力学基本概念和术语 13
2.2 均相反应速率方程的表示形式 15
2.2.1 幂函数型速率方程 15
2.2.2 双曲函数型速率方程 16
2.3 影响反应速率的因素 17
2.3.1 浓度(组成)对反应速率的影响 17
2.3.2 温度对反应速率的影响 17
2.4 单一反应动力学方程式的建立 18
2.4.1 积分法 18
2.4.2 微分法 21
2.5 复合反应动力学方程式的建立 23
2.5.1 基本概念 20
2.5.2 复合反应动力学方程 25
2.6 非恒容反应系统 31
2.6.1 反应系统体积的影响因素 31
2.6.2 非恒容系统的组分浓度表示 32
2.6.3 非恒容系统的动力学 32
习题 33
第3章 理想流动反应器 36
教学要点 36
基本概念与术语 37
计算公式 37
内容提要 37
第一部分简单反应器计算及设计 37
3.1 概述 38
3.1.1 反应器设计的任务 38
3.1.2 反应器计的数学模型 38
3.2 理想流动模型 39
3.2.1 基本概念 39
3.2.2 平推流模型 40
3.2.3 全混流模型 40
3.3 间歇反应器 41
3.3.1 间歇反应器的特点 41
3.3.2 间歇反应器的性能方程 41
3.3.3 间反应器体的计算 42
3.4 平推流反应器 44
3.4.1 平推流反应器的特点 44
3.4.2 平推流反应器的性能方程 44
3.5 全混流反应器 49
3.5.1 全混流反应器的特点 49
3.5.2 全混流反应器的性能方程 50
3.6 单一反应反应器型式与操作方法的评选 54
3.6.1 间歇反应器与平推流反应器的比较 55
3.6.2 间歇反应器与全混流反应器的比较 56
3.6.3 平推流反应器与全混流反应器的较 58
3.6.4 单一反应选择反应器型式和操作方法的原则 61
习题 62
第二部分多级全混流反应器串联的计算 66
3.7 组合反应器 66
3.7.1 循环反应器 67
3.7.2 平推流反应器的串并联 68
3.7.3 全混流反应器的 70
3.7.4 其他组合方式 76
习题 78
第三部分非等温过程 80
3.8 非等温过程反应器的性能 80
3.8.1 操作温度的选择 80
3.8.2 非等温过程反应器的计算 82
3.9 全混流反应器的热稳定性 80
3.9.1 操作点 80
3.9.2 全混流反应器的热稳定条件 86
3.9.3 操作条件对稳定性的影响 87
习题 90
第四部分复合反应选择率的计算 92
3.10 复合反应反应器型式和操作方法的选择 92
3.10.1 收率与选择率 92
3.10.2 平行反应的收率与选择率 95
3.10.3 连串反应的收率与选择率 100
习题 105
第4章 非理想流动反应器 109
教学要点 109
计算公式 109
内容提要 111
4.1 非理想流动的起因 111
4.2 停留时间分布及描述 112
4.2.1 停留时间分布密度函数 112
4.2.2 停留时间分布函数 112
4.2.3 停留时间分布密度函数与停留时间分布函数的关系 113
4.3 停留时间分布函数的特征值 114
4.3.1 平均停留时间 114
4.3.2 停留时间分布的散度 115
4.3.3 无因次停留时间 116
4.4 停留时间分布的实验测定 116
4.4.1 脉冲示踪法 117
4.4.2 阶跃示踪法 118
4.5 理想流动的停留时间分布 122
4.5.1 平推流的停留时间分布 122
4.5.2 全混流的停留时间分布 123
4.6 非理想流动的流动模型 124
4.6.1 多级全混流串联模型 125
4.6.2 轴向分散模型 127
4.7 非理想流动反应器设计 129
4.7.1 停留时间分布曲线的应用 129
4.7.2 非理想流动反应器的计算 129
习题 133
第5章 非均相反应动力学 136
教学要点 136
内容提要 136
5.1 催化剂的特点及性能 137
5.1.1 催化剂的基本特征 137
5.1.2 催化剂的性能要求 137
5.2 催化剂表面的吸附 137
5.2.1 物理吸附和化学吸附 138
5.2.2 吸附等温方程 139
5.3 催化剂的物理结构 142
5.3.1 比表面积 142
5.3.2 孔体积 143
5.3.3 孔径分布 143
5.3.4 孔隙率 144
5.4 气-固非均相催化过程 144
5.4.1 气-固相催化反应过程 144
5.4.2 控制步骤 145
5.5 气-固相催化反应动力学 145
5.5.1 气-固相催化反应速率的表示 145
5.5.2 双曲线型动力学方程 146
5.5.3 幂数型动力学方程 153
5.6 气-固催化反应动力学的研究方法 154
5.6.1 内、外扩散影响的排除 155
5.6.2 实验用反应器 156
5.7 催化剂颗粒中的扩散 158
5.7.1 催化剂的内扩散 159
5.7.2 等温催化剂的有效系数 161
习题 165
第6章 反应器工程模拟仿真训练 168
6.1 使用方法 168
6.1.1 程序启动 168
6.1.2 主界面 171
6.2 间歇反应器单元仿真系统 177
6.2.1 工艺流程 178
6.2.2 仿真界面 178
6.2.3 操作规程 178
6.2.4 事故设置及处理 182
6.3 固定床反应器单元仿真系统 182
6.3.1 工艺流程 184
6.3.2 操作规程 186
思考题 189
6.4 流化床反应器单元仿真系统 189
6.4.1 工艺流程 190
6.4.2 操作规程 192
思考题 196
设计训练 196
参考文献 197