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第1章　绪论1

1.1　化学反应工程研究的对象和任务1

1.1.1　研究对象1

1.1.2　任务2

1.2　化学反应工程的影响因素和研究方法2

1.2.1　影响因素2

1.2.2　研究方法3

1.3　化学反应及反应器分类4

1.3.1　化学反应分类4

1.3.2　反应器分类4

第2章　均相反应动力学8

2.1　化学计量学8

2.1.1　反应进度、转化率及膨胀因子8

2.1.2　复杂反应的选择性和收率10

2.2　化学反应速率11

2.2.1　反应速率定义及表示方式11

2.2.2　机理速率方程的确定12

2.2.3　经验速率方程的确定13

2.3　恒温反应过程速率方程的确定14

2.3.1 动力学方程的微分和积分形式14

2.3.2　用积分法求动力学方程参数19

2.3.3　用微分法求动力学方程参数20

2.3.4　最小二乘法23

2.3.5　孤立法（过量浓度法）24

2.4　反应速率与反应温度的关系25

2.4.1　反应速率与反应温度的函数关系25

2.4.2　实验测定活化能、频率因子的方法26

本章重要内容小结27

习题28

第3章　理想流动均相反应器设计30

3.1　间歇釜式反应器30

3.1.1　间歇釜的一般设计方程31

3.1.2　等温等容过程32

3.1.3　间歇釜的热量衡算33

3.2　稳态全混流反应器34

3.2.1　全混釜的一般设计方程34

3.2.2　简单反应单个全混釜设计35

3.2.3　复杂反应单个全混釜设计36

3.2.4　简单反应多釜串联38

3.2.5　复杂反应多釜串联41

3.2.6　全混流反应器的热量计算43

3.3　平推流管式反应器44

3.3.1　一般设计计算方程44

3.3.2　简单反应等温恒容过程45

3.3.3　简单反应等温变容过程46

3.3.4　复杂反应等温恒容过程48

3.3.5　复杂反应的变容过程51

3.3.6　变温过程52

3.4　反应器类型、操作方式及过程优化54

3.4.1　反应器类型及操作方式比较54

3.4.2　组合反应器的特点55

3.4.3　复杂反应过程的优化58

本章重要内容小结59

习题61

第4章　非理想流动反应器设计64

4.1　流体停留时间分布函数和分布密度函数64

4.1.1　停留时间分布的定量描述64

4.1.2 RTD的实验测定65

4.2　RTD数字特征及无量纲化68

4.2.1　平均停留时间与方差68

4.2.2 以对比时间为自变量的停留时间分布69

4.2.3　两种停留时间分布规律之间的相互关系69

4.3　理想流动模型69

4.3.1　平推流模型69

4.3.2　全混流模型70

4.4　非理想流动模型72

4.4.1　多釜串联模型72

4.4.2　轴向扩散模型74

4.5　非理想流动反应器设计76

4.5.1 直接用RTD数据计算一级反应转化率76

4.5.2　用轴向扩散模型计算反应器77

4.5.3　用多釜串联模型计算反应器77

4.6　混合质量对反应的影响82

4.6.1　微观混合与宏观混合82

4.6.2　微观混合和宏观混合对化学反应的影响83

本章重要内容小结85

习题86

第5章　气-固相催化反应动力学89

5.1　气-固相催化反应89

5.1.1　气-固相催化反应概述89

5.1.2　固体催化剂的表面积、外表面积和内表面积89

5.1.3　气-固相催化反应过程91

5.2　气-固相催化反应本征动力学91

5.2.1　本征动力学过程速率方程91

5.2.2　吸附等温方程92

5.2.3　不同控制过程的本征动力学方程95

5.3　气-固相催化反应宏观动力学97

5.3.1　气体在固体催化剂颗粒内的扩散及其浓度与温度分布97

5.3.2 内扩散有效因子与宏观反应速率102

5.3.3　外扩散有效因子与达姆科勒数104

5.3.4 内扩散有效因子解析解与西勒模数105

5.3.5　非等温球形催化剂一级不可逆反应的内扩散有效因子109

5.3.6 内扩散有效因子对复杂反应选择性的影响111

本章重要内容小结111

习题112

第6章　气-固相催化反应器设计114

6.1　固定床反应器的类型114

6.1.1　绝热式固定床催化反应器115

6.1.2　连续换热式固定床催化反应器115

6.2　催化剂颗粒特性和固定床流动特性119

6.2.1　催化剂颗粒直径与形状系数119

6.2.2　床层空隙率及压力降120

6.3　固定床反应器设计123

6.3.1　经验或半经验方法123

6.3.2　数学模型法127

6.4　气固流化床反应器131

6.4.1　流态化现象131

6.4.2　流态化特征参数132

6.4.3　流化床的优缺点135

6.4.4　流化床反应器的分类136

6.4.5　流化床反应器的工业应用138

本章重要内容小结140

习题141

第7章　气-液及气-液-固相反应器设计144

7.1　气-液反应器的类型144

7.2　气-液反应的特点146

7.3　化学反应对气-液传质的影响148

7.4　气-液反应宏观动力学149

7.4.1　一级不可逆反应150

7.4.2　不可逆瞬间反应152

7.4.3　二级不可逆反应153

7.5　气-液反应器选型和设计154

7.5.1　气-液反应器的选型原则154

7.5.2　气-液反应器设计155

7.6　气-液-固三相反应器的型式和特点162

7.6.1　气-液-固三相催化反应器的型式162

7.6.2　三相催化反应宏观动力学164

7.6.3　三相反应器设计165

本章重要内容小结168

习题169

第8章　聚合反应及反应器设计171

8.1　聚合反应工程概述171

8.1.1　聚合反应特点171

8.1.2　聚合反应器的特点172

8.1.3　聚合反应器的选择原则173

8.2　聚合物的评价指标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）分布177

8.3　聚合反应过程的动力学分析180

8.3.1　聚合反应分类180

8.3.2 自由基均聚反应过程动力学分析180

8.3.3　缩聚反应过程动力学分析187

8.4　聚合反应器的设计191

8.4.1　设计数据191

8.4.2　聚合釜体积计算191

8.4.3　搅拌聚合釜的传热分析与计算194

本章重要内容小结195

习题197

第9章　生化反应及反应器设计199

9.1　生物化学工程概述199

9.1.1　生化反应过程的特点199

9.1.2　生化反应器的类型200

9.1.3　生化工程研究的内容207

9.2　酶催化反应动力学207

9.2.1　酶催化反应的基本特征207

9.2.2　单底物酶催化反应动力学208

9.2.3　有抑制作用的酶催化反应动力学211

9.2.4　影响酶催化反应的其他因素217

9.3　微生物反应动力学218

9.3.1　微生物反应过程计量学218

9.3.2　细胞生长动力学222

9.3.3　底物消耗动力学224

9.3.4　产物生成动力学225

9.3.5　氧的消耗速率226

9.4　生化反应器设计方法226

9.4.1　间歇操作的反应器227

9.4.2　全混流反应器229

9.5　生化反应器工程简介233

本章重要内容小结233

习题234

第10章　化学反应工程新进展236

10.1　新型反应器236

10.1.1　微反应器236

10.1.2　整体式反应器238

10.1.3　超重力（旋转床）反应器239

10.2　新型反应介质240

10.2.1　超临界流体241

10.2.2　离子液体242

10.3　反应过程的集成243

10.3.1　反应和分离的过程耦合243

10.3.2　反应和反应的过程耦合245

10.3.3　反应器的强制周期操作246

参考文献249