化學(xué)反應(yīng)工程

前言

化學(xué)反應(yīng)工程是大化工專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程，也是大學(xué)本科化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修課程之一?；瘜W(xué)反應(yīng)器是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的核心設(shè)備，被譽(yù)為化工廠的“心臟”?；瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)由最初的無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工、精細(xì)化工等發(fā)展而來(lái)。目前各高等院校根據(jù)人才培養(yǎng)方案的不同,大多在化學(xué)工程與工藝、制藥工程、生物工程等本科專(zhuān)業(yè)設(shè)有化學(xué)反應(yīng)工程課程。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)工程的課程在不同的專(zhuān)業(yè)方向又設(shè)置了“化學(xué)反應(yīng)工程”、“催化反應(yīng)工程”、“聚合反應(yīng)工程”、“生化反應(yīng)工程”和“制藥反應(yīng)工程”等課程。為了適應(yīng)大化工人才培養(yǎng)的需要，根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)方向的特點(diǎn)，如何將不同專(zhuān)業(yè)方向的化學(xué)反應(yīng)工程課程既考慮技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)又突出專(zhuān)業(yè)方向是值得探索的。本教材編寫(xiě)的目的在于增強(qiáng)各專(zhuān)業(yè)的普適性，以期適應(yīng)大化工類(lèi)各專(zhuān)業(yè)教學(xué)的需要?；瘜W(xué)反應(yīng)工程主要研究化學(xué)反應(yīng)的工程問(wèn)題，涉及反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)器設(shè)計(jì)與分析兩個(gè)方面，廣泛地應(yīng)用了化工熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)以及過(guò)程優(yōu)化與控制、經(jīng)濟(jì)學(xué)等方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，是這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)和最優(yōu)化方面的綜合。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，不僅可掌握化學(xué)反應(yīng)工程的基本理論、概念和研究方法，還可學(xué)會(huì)改進(jìn)和加強(qiáng)現(xiàn)有反應(yīng)技術(shù)和設(shè)備的方法，解決反應(yīng)過(guò)程開(kāi)發(fā)中的放大問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程的最優(yōu)化等。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中注重教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、條理性和廣泛性，重視化學(xué)反應(yīng)器的分析、比較，在闡述基本概念、基本知識(shí)以及處理各種問(wèn)題的思想和方法時(shí)，思路清晰，文字精練，通俗易懂，循序漸進(jìn)。通過(guò)理想反應(yīng)器的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)針對(duì)反應(yīng)工程分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法；通過(guò)非均相反應(yīng)器的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握擴(kuò)散、傳質(zhì)過(guò)程對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響。本書(shū)共9章，其中第1章～第4章為基礎(chǔ)部分，第5章～第8章分述氣固相催化反應(yīng)器、氣液相反應(yīng)器、聚合反應(yīng)器以及生物與制藥反應(yīng)器，第9章主要介紹新型反應(yīng)器的研究進(jìn)展。第1章、第2章由劉生鵬編寫(xiě)，第3章由丁一剛編寫(xiě)，第4章由楊昌炎編寫(xiě)，第5章由吳元欣、吳廣文、金放編寫(xiě)，第6章由楊嘉謨編寫(xiě)，第7章由陳金芳編寫(xiě)，第8章由朱圣東、張珩、張秀蘭編寫(xiě)，第9章由杜治平編寫(xiě)。全書(shū)整理、校對(duì)和編排工作由丁春華完成，吳元欣教授修改和定稿。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)闡述了化學(xué)反應(yīng)工程基本原理及其應(yīng)用，全書(shū)共分9章，包括化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)理論(均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、間歇反應(yīng)器及理想流動(dòng)反應(yīng)器、非理想流動(dòng)及其反應(yīng)器設(shè)計(jì))、氣?固相催化反應(yīng)器、氣?液相反應(yīng)器、聚合反應(yīng)器以及生物與制藥反應(yīng)器，并介紹了典型的新型反應(yīng)器的研究進(jìn)展。     本書(shū)可供高等院?；瘜W(xué)工程與工藝、制藥工程、生物工程等專(zhuān)業(yè)師生使用，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)科研、技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章　緒論 　1.1　化學(xué)反應(yīng)工程的發(fā)展、研究?jī)?nèi)容與方法 　　1.1.1　化學(xué)反應(yīng)工程的發(fā)展 　　1.1.2　化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容和研究方法 　1.2　化學(xué)反應(yīng)器的工程分類(lèi) 　　1.2.1　反應(yīng)裝置的類(lèi)型 　　1.2.2　反應(yīng)器中的相態(tài) 　　1.2.3　化學(xué)反應(yīng)器的操作方式 　1.3　化學(xué)反應(yīng)工程在工業(yè)反應(yīng)過(guò)程開(kāi)發(fā)中的作用 　1.4　反應(yīng)過(guò)程的轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率 　　1.4.1　反應(yīng)進(jìn)度 　　1.4.2　轉(zhuǎn)化率 　　1.4.3　收率和選擇性 　參考文獻(xiàn) 　習(xí)題 第2章　均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 　2.1　基本概念和定義 　　2.1.1　反應(yīng)速率 　　2.1.2　反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 　2.2　等溫恒容過(guò)程 　　2.2.1　單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的建立 　　2.2.2　復(fù)合反應(yīng) 　2.3　等溫變?nèi)葸^(guò)程 　　2.3.1　膨脹因子 　　2.3.2　膨脹率 　2.4　溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 　　2.4.1　溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 　　2.4.2　吸熱可逆反應(yīng) 　　2.4.3　放熱可逆反應(yīng)——最優(yōu)溫度線 　參考文獻(xiàn) 　習(xí)題 第3章　間歇反應(yīng)器及理想流動(dòng)反應(yīng)器 　3.1　概述   3.2　間歇反應(yīng)器 　　3.2.1　等溫間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 　　3.2.2　變溫間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 　3.3　理想流動(dòng)下的釜式反應(yīng)器 　　3.3.1　全混流模型 　　3.3.2　等溫連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 　　3.3.3　釜式反應(yīng)器的組合與設(shè)計(jì)計(jì)算 　　3.3.4　串聯(lián)釜式反應(yīng)器體積優(yōu)化 　　3.3.5　釜式反應(yīng)器的定態(tài)操作 　3.4　理想流動(dòng)下的管式反應(yīng)器 　　3.4.1　平推流模型 　　3.4.2　等溫連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 　　3.4.3　變溫連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 　3.5　間歇反應(yīng)器及理想流動(dòng)反應(yīng)器反應(yīng)性能指標(biāo)比較 　　3.5.1　反應(yīng)過(guò)程濃度水平分析 　　3.5.2　反應(yīng)性能指標(biāo)比較 　參考文獻(xiàn) 　習(xí)題 第4章　非理想流動(dòng)及其反應(yīng)器設(shè)計(jì) 　4.1　概述 　4.2　停留時(shí)間分布及其性質(zhì) 　　4.2.1　停留時(shí)間分布的定量描述 　　4.2.2　停留時(shí)間分布函數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征 　　4.2.3　無(wú)量綱時(shí)間表示的概率函數(shù) 　4.3　停留時(shí)間分布的測(cè)定 　　4.3.1　脈沖示蹤法 　　4.3.2　階躍示蹤法 　4.4　理想流動(dòng)模型 　　4.4.1　平推流流動(dòng)模型 　　4.4.2　全混流流動(dòng)模型 　4.5　非理想流動(dòng)現(xiàn)象 　4.6　非理想流動(dòng)模型 　　4.6.1　軸向擴(kuò)散模型 　　4.6.2　多釜串聯(lián)模型 　4.7　非理想反應(yīng)器的計(jì)算 　4.8　流體混合對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響 　　4.8.1　流體混合 　　4.8.2　離析流模型 　　4.8.3　不同混合態(tài)對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響 　參考文獻(xiàn) 　習(xí)題 第5章　氣-固相催化反應(yīng)器第6章　氣-液相反應(yīng)器第7章　聚合反應(yīng)器第8章　生物與制藥反應(yīng)器第9章　新型反應(yīng)器參考文獻(xiàn) 符號(hào)說(shuō)明

章節(jié)摘錄

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