化學(xué)反應(yīng)工程

前言

第五版前言（一）本書主編朱炳辰先生于2009年1月15日去世，享年80歲。朱炳辰先生1929年1月7日生于安徽省休寧市，1951年8月畢業(yè)于上海交通大學(xué)工學(xué)院化工系，并留校任教。1952年10月華東化工學(xué)院建校，他來到華東化工學(xué)院無機(jī)化工系工作，先后任助教、講師、副教授、教授，長期擔(dān)任無機(jī)物工學(xué)教研組、無機(jī)化工教研組主任，1986年起為博士生導(dǎo)師。1982年至1986年期間曾先后擔(dān)任化工系副系主任和華東化工學(xué)院研究生處處長。從1981年起為華東化工學(xué)院第一、二、三、四、五屆校學(xué)術(shù)委員會(huì)和學(xué)位委員會(huì)委員，1989年受聘為國家教委博士生導(dǎo)師通訊評(píng)議化學(xué)工程與工業(yè)化學(xué)專家組成員，1990年受聘為國家科學(xué)基金會(huì)“化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究小組”成員。朱炳辰先生忠誠黨的教育事業(yè)，全身心培養(yǎng)學(xué)生，他為國家培養(yǎng)了一大批博士、碩士和英才，他的學(xué)生遍及祖國各地，不少人已成為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，為國家做出重大貢獻(xiàn)。他是學(xué)生心目中的好老師和好長輩。朱炳辰先生是我國著名的化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)者、專家，在幾十年的教學(xué)和科研工作中，他積極倡導(dǎo)并身體力行化學(xué)工程與化學(xué)工藝結(jié)合，理論與實(shí)踐結(jié)合，將科研成果應(yīng)用于化工生產(chǎn)企業(yè)。他勇于探索，注重實(shí)踐，在化學(xué)與催化反應(yīng)工程領(lǐng)域開展了大量的基礎(chǔ)和應(yīng)用。研究工作，成果豐碩。其中“徑向流體分布研究”獲1978年全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)，“甲醇合成塔設(shè)計(jì)新方法”獲1985年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，“年產(chǎn)20萬噸大型甲醇合成塔設(shè)計(jì)”獲1997年上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，“三相漿態(tài)床反應(yīng)工程應(yīng)用基礎(chǔ)研究”獲2002年上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等。他的科研成果應(yīng)用于生產(chǎn)企業(yè)后，取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。朱炳辰先生一生中撰寫出版了多部著作，他于20世紀(jì)60年代合著的《無機(jī)物反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)》一書是我國早期系統(tǒng)介紹化學(xué)反應(yīng)工程的專著。20世紀(jì)80年代，他主編的《無機(jī)化工反應(yīng)工程》教材被數(shù)十所高校選用。他的專著《化學(xué)反應(yīng)工程》（第四版）被評(píng)為國家“十一五”規(guī)劃教材、全國精品教材。他的專著《催化反應(yīng)工程》是全國研究生推薦教材。他還撰寫合著了《甲醇工學(xué)》、《大型合成氨工藝過程分析》等著作。（二）朱炳辰先生生前的最后幾年幾乎將全部精力用于《化學(xué)反應(yīng)工程》教材的編寫上，在他去世的前幾天還在醞釀《化學(xué)反應(yīng)工程》第五版的修改方案，在書上標(biāo)了許多修改記號(hào)?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》已出了四版。第一版由化學(xué)工業(yè)出版社于1993年出版，獲1996年全國高等學(xué)?；ゎ悆?yōu)秀教材二等獎(jiǎng)和1998年化工科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。第二版由化學(xué)工業(yè)出版社于1998年出版，為上海普通高等學(xué)?！熬盼濉敝攸c(diǎn)教材，獲1999年上海普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。第三版經(jīng)教育部化工類專業(yè)人才培養(yǎng)及課程內(nèi)容體系改革的研究與實(shí)踐項(xiàng)目組批準(zhǔn)立項(xiàng)，由化學(xué)工業(yè)出版社于2001年出版，獲2003年上海市優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。第四版被列為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材，由化學(xué)工業(yè)出版社于2007年出版，2008年被評(píng)為教育部精品教材?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》第五版是《化學(xué)反應(yīng)工程》第三版（面向21世紀(jì)課程教材）和第四版（普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材，教育部精品教材）的修訂版，第五版是在第四版經(jīng)兄弟學(xué)校教學(xué)使用五年的基礎(chǔ)上，吸取兄弟學(xué)校的意見而修訂的。根據(jù)“面向21世紀(jì)‘化學(xué)工程與工藝’專業(yè)培養(yǎng)方案”的要求，化學(xué)工程與工藝專業(yè)力求培養(yǎng)基礎(chǔ)厚、專業(yè)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神的化工專業(yè)人才，本教材正是按照這一培養(yǎng)目標(biāo)編寫的。正如朱炳辰先生在第四版前言所說：“全書的主線是化學(xué)反應(yīng)與動(dòng)量、質(zhì)量、熱量傳遞交互作用的共性歸納綜合的宏觀反應(yīng)過程，以及反應(yīng)裝置的工程分析和設(shè)計(jì)。本書所講述的化學(xué)反應(yīng)工程屬工程學(xué)科，用自然科學(xué)的原理考察、解釋和處理工程實(shí)際問題?；瘜W(xué)反應(yīng)工程的研究方法是應(yīng)用理論推演和實(shí)驗(yàn)研究工業(yè)反應(yīng)過程的規(guī)律而建立的數(shù)學(xué)模擬方法，結(jié)合工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用于工程分析和設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)工程觀念，提倡理論與實(shí)際的結(jié)合。對(duì)學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新精神?！薄痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》第五版與第四版相比，加強(qiáng)了化學(xué)反應(yīng)工程基本原理和通用反應(yīng)工程的闡述，刪去了聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)、生物反應(yīng)工程基礎(chǔ)和電化學(xué)反應(yīng)工程基礎(chǔ)三章，對(duì)其他各章也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷暮蛣h減。全書的篇幅相當(dāng)于第四版的2/3左右。本書共分九章。第一章在回顧物理化學(xué)、化工熱力學(xué)等學(xué)科有關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，討論化學(xué)反應(yīng)工程有關(guān)加壓下非理想氣體的反應(yīng)熱、化學(xué)平衡，并強(qiáng)調(diào)化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要以化學(xué)特性和生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)。第二章至第九章以石油加工、石油化工、煤化工、非金屬礦與金屬礦的化學(xué)加工、化肥、基本無機(jī)及有機(jī)化工、精細(xì)化工等工業(yè)生產(chǎn)為背景，討論工業(yè)生產(chǎn)中宏觀反應(yīng)過程的普遍規(guī)律。本書第一至四版由我國化學(xué)工程與工藝學(xué)科著名學(xué)者浙江大學(xué)陳甘棠教授和華南理工大學(xué)黃仲濤教授審稿，兩位教授對(duì)書稿嚴(yán)格把關(guān)，精心潤色，提高了書稿的質(zhì)量，深表感謝。華東理工大學(xué)顧其威教授對(duì)本書初稿提出許多寶貴建議，深表感謝。本書由華東理工大學(xué)朱炳辰主編。各章執(zhí)筆人為：緒論、第一章、第二章、第三章（部分）、第五章、第八章和第九章由朱炳辰編寫；第三章（部分）及第四章由張濂編寫；第六章由張成芳編寫；第七章由房鼎業(yè)編寫?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程》第五版由房鼎業(yè)整理、統(tǒng)稿。朱子彬、王輔臣、徐懋生、潘銀珍、王弘軾、丁百全、姚佩芳、應(yīng)衛(wèi)勇、徐志剛、曹發(fā)海、陳閔松、何文軍、高崇、李濤、甘霖、王存文、樊蓉蓉、倪燕惠等提供了相關(guān)資料和部分例題的編寫及運(yùn)算工作。第五版的書稿打印工作由胡智力完成。（三）這里，對(duì)《化學(xué)反應(yīng)工程》第五版的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提一些看法?；瘜W(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的核心課程?；瘜W(xué)工程作為一級(jí)工程技術(shù)學(xué)科就是要把化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的研究成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其關(guān)鍵就是進(jìn)行科技成果的開發(fā)與放大工作。本課程的研究對(duì)象是化學(xué)反應(yīng)過程和反應(yīng)器，因此應(yīng)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)本課程是“反應(yīng)工藝開發(fā)之斧，反應(yīng)設(shè)備設(shè)計(jì)之模，反應(yīng)過程放大之橋”。本教材在教學(xué)理念上重視如下三個(gè)結(jié)合。①化學(xué)工程與化學(xué)工藝相結(jié)合?；瘜W(xué)反應(yīng)工程的研究目的是實(shí)現(xiàn)工業(yè)反應(yīng)過程與工業(yè)反應(yīng)器的優(yōu)化?；瘜W(xué)工程著眼于反應(yīng)過程與反應(yīng)器中的傳遞過程，化學(xué)工藝著眼于反應(yīng)過程與反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)，把兩者結(jié)合起來才能有效地實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的開發(fā)放大與優(yōu)化。②基本原理與反應(yīng)器設(shè)計(jì)相結(jié)合。通過《化學(xué)反應(yīng)工程》的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握反應(yīng)工程的基本原理，也要了解反應(yīng)器的選型和設(shè)計(jì)。闡明原理是本課程的基礎(chǔ)，講述反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型是本課程的重點(diǎn)，兩者必須很好地結(jié)合。基本原理中的化學(xué)動(dòng)力學(xué)、返混、反應(yīng)過程熱量與質(zhì)量傳遞、復(fù)合反應(yīng)選擇性與收率、反應(yīng)器熱穩(wěn)定性等內(nèi)容與間歇反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型緊密結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。③反應(yīng)影響與傳遞影響相結(jié)合。工業(yè)反應(yīng)過程中化學(xué)反應(yīng)的影響與傳遞過程（動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞）的影響是本教材的基本內(nèi)容。反應(yīng)的影響與傳遞的影響是有機(jī)聯(lián)系的，兩者對(duì)反應(yīng)過程開發(fā)、反應(yīng)器放大都起重要作用。在使用本教材時(shí)，闡述均相反應(yīng)過程、氣固相催化反應(yīng)過程、氣液相反應(yīng)過程、流固相非催化反應(yīng)過程時(shí)應(yīng)處處向?qū)W生強(qiáng)調(diào)反應(yīng)影響與傳遞影響的結(jié)合，并舉出實(shí)例。在使用本教材時(shí)，應(yīng)將“方法論”作為教學(xué)重點(diǎn)。為使學(xué)生掌握化學(xué)反應(yīng)工程的基本觀點(diǎn)和工程方法，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決工程問題的實(shí)際能力，在使用本教材時(shí)，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)“方法論”教學(xué)，結(jié)合主講教師的科研實(shí)踐，列舉化工過程開發(fā)中的實(shí)例，通過科學(xué)分析，工程思維和優(yōu)化措施，解決工程實(shí)際問題。在使用本教材進(jìn)行教學(xué)時(shí)，在闡述化學(xué)反應(yīng)工程開發(fā)方法論時(shí)，向?qū)W生介紹“熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的研究方法”、“反應(yīng)過程與傳遞過程相結(jié)合的分析方法”、“大型冷模與小型熱模相結(jié)合的開發(fā)方法”、“數(shù)學(xué)模型與中間試驗(yàn)相結(jié)合的放大方法”，可增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。由于朱炳辰先生已經(jīng)去世，本書整理、統(tǒng)稿人的水平有限，書中存在錯(cuò)誤和疏漏之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。房鼎業(yè)2011年5月

內(nèi)容概要

《化學(xué)反應(yīng)工程》第五版是《化學(xué)反應(yīng)工程》第三版(面向21世紀(jì)課程教材)和第四版(普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材)的修訂版，第五版是在第四版經(jīng)兄弟學(xué)校教學(xué)使用五年的基礎(chǔ)上，吸取兄弟學(xué)校的意見而修訂的。
根據(jù)“面向21世紀(jì)‘化學(xué)工程與工藝’專業(yè)培養(yǎng)方案”的要求，化學(xué)工程與工藝專業(yè)力求培養(yǎng)基礎(chǔ)厚、專業(yè)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神的化工專業(yè)人才，本教材正是按照這一培養(yǎng)目標(biāo)編寫的。
本書共分九章。全書的主線是化學(xué)反應(yīng)與動(dòng)量、質(zhì)量、熱量傳遞交互作用的共性歸納綜合的宏觀反應(yīng)過程，以及反應(yīng)裝置的工程分析及設(shè)計(jì)。本書所講述的化學(xué)反應(yīng)工程屬工程學(xué)科，用自然科學(xué)的原理考察、解釋和處理工程實(shí)際問題?；瘜W(xué)反應(yīng)工程的研究方法是應(yīng)用理論推演和實(shí)驗(yàn)研究工業(yè)反應(yīng)過程的規(guī)律而建立的數(shù)學(xué)模擬方法，結(jié)合工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用于工程分析和設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)工程觀念，提倡理論與實(shí)際的結(jié)合。對(duì)學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新精神。
 本書為高等學(xué)校化學(xué)工程與工藝專業(yè)教材，也可供有關(guān)研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論
　　一、物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程工業(yè)中的化學(xué)加工
　　二、化學(xué)反應(yīng)工程與多尺度及多學(xué)科的聯(lián)系
　　三、數(shù)學(xué)模擬方法
　　四、工程放大與優(yōu)化
　參考文獻(xiàn)
第一章 應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
　第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器的分類
　　一、化學(xué)反應(yīng)的分類
　　二、工業(yè)反應(yīng)器的分類
　第二節(jié) 化學(xué)計(jì)量學(xué)
　　一、化學(xué)計(jì)量式
　　二、反應(yīng)進(jìn)度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子
　　三、多重反應(yīng)系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定
　　四、多重反應(yīng)的收率及選擇率
　　五、氣相反應(yīng)的物料衡算
　第三節(jié) 加壓下氣相反應(yīng)的反應(yīng)焓和化學(xué)平衡常數(shù)
　　一、理想氣體和實(shí)際氣體的狀態(tài)方程
　　二、氣體的摩爾定壓熱容和氣相反應(yīng)的摩爾反應(yīng)焓
　　三、實(shí)際氣體的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)
　第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率及動(dòng)力學(xué)方程
　　一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率
　　二、動(dòng)力學(xué)方程
　　三、溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)的影響
　第五節(jié) 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響及最佳反應(yīng)溫度
　　一、溫度對(duì)單一反應(yīng)速率的影響及最佳溫度曲線
　　二、溫度對(duì)平行和連串反應(yīng)速率的影響
　第六節(jié) 反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及基本設(shè)計(jì)方程
　　一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
　　二、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程
　第七節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第二章 氣?固相催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)
　第一節(jié) 催化及固體催化劑
　　一、催化反應(yīng)
　　二、固體催化劑
　第二節(jié) 化學(xué)吸附與氣?固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)模型
　　一、吸附等溫方程
　　二、均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)模型
　　三、不均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)模型
　第三節(jié) 氣?固相催化反應(yīng)宏觀過程與催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散
　　一、氣?固相催化反應(yīng)宏觀過程
　　二、固體催化劑顆粒內(nèi)氣體的擴(kuò)散與曲折因子
　第四節(jié) 內(nèi)擴(kuò)散有效因子
　　一、等溫催化劑單一反應(yīng)內(nèi)擴(kuò)散有效因子
　　二、等溫內(nèi)擴(kuò)散對(duì)多重反應(yīng)選擇率的影響
　　三、非等溫催化劑內(nèi)擴(kuò)散有效因子
　第五節(jié) 氣?固相間熱、質(zhì)傳遞過程對(duì)總體速率的影響
　　一、外擴(kuò)散有效因子
　　二、工業(yè)催化反應(yīng)器中氣流主體與催化劑外表面間的濃度差和溫度差
　第六節(jié) 固體顆粒催化劑的工程設(shè)計(jì)
　　一、異形催化劑
　　二、活性組分不均勻分布催化劑
　　三、顆粒催化劑的孔徑分布及內(nèi)表面積設(shè)計(jì)
　第七節(jié) 氣?固相催化反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)模型
　　一、工業(yè)顆粒催化劑總體速率的實(shí)驗(yàn)測定
　　二、宏觀與本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型
　第八節(jié) 固體催化劑的失活
　　一、固體催化劑失活的原因
　　二、催化劑失活動(dòng)力學(xué)
　第九節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第三章 釜式及均相管式反應(yīng)器
　第一節(jié) 間歇釜式反應(yīng)器
　　一、釜式反應(yīng)器的特征
　　二、間歇釜式反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　　三、間歇釜式反應(yīng)器的工程放大及操作優(yōu)化
　第二節(jié) 連續(xù)流動(dòng)均相管式反應(yīng)器
　　一、均相管式反應(yīng)器的特征
　　二、平推流均相管式反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　第三節(jié) 連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器
　　一、連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的特征及數(shù)學(xué)模型
　　二、多級(jí)全混釜的串聯(lián)及優(yōu)化
　　三、全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性
　第四節(jié) 理想流動(dòng)反應(yīng)器的體積比較
　第五節(jié) 多重反應(yīng)的選擇率
　　一、平行反應(yīng)
　　二、連串反應(yīng)
　第六節(jié) 半間歇釜式反應(yīng)器
　　一、半間歇釜式反應(yīng)器的特征
　　二、半間歇釜式反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　第七節(jié) 釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的多相反應(yīng)
　　一、釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的液?液非均相反應(yīng)
　　二、釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的液?固非均相反應(yīng)
　　三、釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的氣?液相絡(luò)合催化反應(yīng)
　第八節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第四章 反應(yīng)器中的混合及對(duì)反應(yīng)的影響
　第一節(jié) 連續(xù)反應(yīng)器中物料混合狀態(tài)分析
　　一、混合現(xiàn)象的分類
　　二、連續(xù)反應(yīng)過程的考察方法
　第二節(jié) 停留時(shí)間分布
　　一、停留時(shí)間分布的定義
　　二、停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測定
　　三、停留時(shí)間分布的數(shù)字特征
　　四、理想流型反應(yīng)器的停留時(shí)間分布
　　五、停留時(shí)間分布曲線的應(yīng)用
　第三節(jié) 非理想流動(dòng)模型
　　一、數(shù)學(xué)模型方法
　　二、軸向混合模型
　　三、多級(jí)串聯(lián)全混流模型
　第四節(jié) 非理想流動(dòng)反應(yīng)器的計(jì)算
　　一、軸向混合反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率
　　二、多級(jí)串聯(lián)全混流反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率
　第五節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第五章 固定床氣?固相催化反應(yīng)工程
　第一節(jié) 固定床氣?固相催化反應(yīng)器的基本類型和數(shù)學(xué)模型
　　一、固定床氣?固相催化反應(yīng)器的基本類型
　　二、固定床催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　第二節(jié) 固定床流體力學(xué)
　　一、固定床的物理特性
　　二、單相流體在固定床顆粒層中的流動(dòng)及壓力降
　　三、徑向流動(dòng)反應(yīng)器中流體的分布
　　四、固定床流體的徑向及軸向混合
　第三節(jié) 固定床熱量與質(zhì)量傳遞過程
　　一、固定床徑向傳熱過程分析
　　二、固定床對(duì)壁的給熱系數(shù)
　　三、固定床徑向有效熱導(dǎo)率和壁給熱系數(shù)
　　四、固定床徑向及軸向傳熱的偏微分方程
　　五、固定床中流體與顆粒外表面間的傳熱與傳質(zhì)
　第四節(jié) 絕熱式固定床催化反應(yīng)器
　　一、絕熱溫升及絕熱溫降
　　二、絕熱催化床及乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)器
　　三、多段換熱式催化反應(yīng)器
　第五節(jié) 連續(xù)換熱內(nèi)冷自熱式催化反應(yīng)器
　　一、內(nèi)冷自熱式催化反應(yīng)器的一維平推流數(shù)學(xué)模型
　　二、內(nèi)冷自熱式氨合成反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性
　第六節(jié) 連續(xù)換熱外冷及外熱管式催化反應(yīng)器
　　一、連續(xù)換熱外冷管式催化床的數(shù)學(xué)模型
　　二、連續(xù)換熱外冷管式催化反應(yīng)器的飛溫及參數(shù)敏感性
　　三、強(qiáng)放熱多重反應(yīng)管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)
　　四、管式反應(yīng)器的床層宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和環(huán)氧乙烷合成反應(yīng)器的活性校正系數(shù)案例
　　五、連續(xù)換熱外熱管式催化反應(yīng)器
　第七節(jié) 薄床層催化反應(yīng)器
　　一、薄床層催化反應(yīng)器軸向返混模型
　　二、薄床層氨氧化催化反應(yīng)器的一維軸向彌散數(shù)學(xué)模型
　第八節(jié) 催化反應(yīng)過程進(jìn)展
　　一、強(qiáng)制振蕩非定態(tài)周期操作催化反應(yīng)過程
　　二、催化?吸收耦聯(lián)
　　三、催化?吸附耦聯(lián)
　　四、催化?催化耦聯(lián)
　　五、催化?蒸餾
　　六、膜催化
　　七、超臨界化學(xué)反應(yīng)
　　八、均相催化多相化
　　九、微化工技術(shù)
　第九節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第六章 氣?液反應(yīng)工程
　第一節(jié) 氣?液反應(yīng)平衡
　　一、氣?液相平衡
　　二、溶液中氣體溶解度的估算
　　三、帶化學(xué)反應(yīng)的氣?液相平衡
　第二節(jié) 氣?液反應(yīng)歷程
　　一、氣?液相間物質(zhì)傳遞
　　二、化學(xué)反應(yīng)在相間傳遞中的作用
　第三節(jié) 氣?液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征
　　一、伴有化學(xué)反應(yīng)的液相擴(kuò)散過程
　　二、一級(jí)不可逆反應(yīng)
　　三、不可逆瞬間反應(yīng)
　　四、二級(jí)不可逆反應(yīng)
　　五、可逆反應(yīng)
　　六、平行反應(yīng)
　第四節(jié) 氣?液反應(yīng)器概述
　　一、工業(yè)生產(chǎn)對(duì)氣?液反應(yīng)器的要求
　　二、氣?液反應(yīng)器的形式和特點(diǎn)
　第五節(jié) 鼓泡反應(yīng)器
　　一、鼓泡反應(yīng)器的操作狀態(tài)
　　二、鼓泡反應(yīng)器的流體力學(xué)特征
　　三、鼓泡反應(yīng)器的軸向混合
　　四、鼓泡反應(yīng)器的傳質(zhì)、傳熱特性
　　五、鼓泡反應(yīng)器的簡化反應(yīng)模型
　　六、攪拌鼓泡反應(yīng)器
　　七、鼓泡反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性
　第六節(jié) 填料反應(yīng)器
　　一、填料特性和兩相流動(dòng)特征
　　二、填料的潤濕表面和傳質(zhì)系數(shù)
　　三、填料反應(yīng)器的軸向混合
　　四、氣?液接觸有效表面
　　五、填料反應(yīng)器有效高度的計(jì)算
　第七節(jié) 討論與分析
　　一、氣?液反應(yīng)的特征
　　二、氣?液反應(yīng)器的適應(yīng)性
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第七章 流?固相非催化反應(yīng)
　第一節(jié) 流?固相非催化反應(yīng)的分類及特點(diǎn)
　　一、流?固相非催化反應(yīng)的分類
　　二、流?固相非催化反應(yīng)的特點(diǎn)
　　三、流?固相非催化反應(yīng)的研究方法
　第二節(jié) 流?固相非催化反應(yīng)模型
　　一、收縮未反應(yīng)芯模型
　　二、整體反應(yīng)模型
　　三、有限厚度反應(yīng)區(qū)模型
　第三節(jié) 粒徑不變時(shí)縮芯模型的總體速率及控制
　　一、總體速率
　　二、流體滯流膜擴(kuò)散控制
　　三、固體產(chǎn)物層內(nèi)擴(kuò)散控制
　　四、化學(xué)反應(yīng)控制
　第四節(jié) 顆?？s小時(shí)縮芯模型的總體速率
　　一、流體滯流膜擴(kuò)散控制
　　二、化學(xué)反應(yīng)控制
　　三、宏觀反應(yīng)過程與控制階段的判別
　第五節(jié) 流?固相非催化反應(yīng)器及其計(jì)算
　　一、流?固相非催化反應(yīng)器
　　二、固體顆粒呈平推流流動(dòng)
　　三、固體顆粒呈全混流流動(dòng)
　第六節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第八章 流化床反應(yīng)工程
　第一節(jié) 固體流態(tài)化的基本特征及工業(yè)應(yīng)用
　　一、流態(tài)化現(xiàn)象
　　二、流化床反應(yīng)器的流型、流型轉(zhuǎn)變及基本特征
　　三、流態(tài)化技術(shù)的基本問題及與其他流?固接觸技術(shù)的比較
　　四、流態(tài)化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用
　第二節(jié) 流化床的特征速度
　　一、臨界流化速度及起始鼓泡速度
　　二、起始湍動(dòng)流化速度、快速流態(tài)化及密相氣力輸送的轉(zhuǎn)變速度
　第三節(jié) 氣?固密相流化床
　　一、氣?固密相流化床的基本結(jié)構(gòu)
　　二、氣?固鼓泡流化床
　　三、鼓泡流化床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　　四、湍動(dòng)流化床
　　五、氣?固密相流化床的工業(yè)應(yīng)用
　第四節(jié) 循環(huán)流化床
　　一、流型轉(zhuǎn)變
　　二、循環(huán)流化床的工業(yè)應(yīng)用
　第五節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
第九章 氣、液、固三相反應(yīng)工程
　第一節(jié) 氣、液、固三相反應(yīng)器的類型及宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
　　一、氣、液、固三相反應(yīng)器的類型
　　二、氣、液、固三相反應(yīng)的宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
　第二節(jié) 三相滴流床反應(yīng)器
　　一、氣、液并流向下通過固定床的流體力學(xué)
　　二、滴流床三相反應(yīng)器中的傳遞過程
　　三、石油加工中催化加氫裂化的加壓滴流床三相反應(yīng)器
　第三節(jié) 機(jī)械攪拌鼓泡懸浮式三相反應(yīng)器
　　一、機(jī)械攪拌鼓泡懸浮式三相反應(yīng)器的特征
　　二、機(jī)械攪拌反應(yīng)器中三相床甲醇合成和一步法二甲醚合成案例
　第四節(jié) 鼓泡淤漿床反應(yīng)器
　　一、鼓泡淤漿床反應(yīng)器的流體力學(xué)
　　二、鼓泡淤漿反應(yīng)器中的傳遞過程
　第五節(jié) 氣?液并流向上三相流化床反應(yīng)器
　　一、煤的直接液化三相流化床反應(yīng)器
　　二、氣?液并流向上三相流化床的流體力學(xué)
　　三、氣?液并流向上三相流化床中的傳遞過程
　第六節(jié) 氣、液、固三相懸浮床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　　一、三相懸浮床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
　　二、鼓泡三相淤漿床甲醇合成的數(shù)學(xué)模型和試驗(yàn)驗(yàn)證
　　三、三相床F?T合成
　第七節(jié) 討論與分析
　參考文獻(xiàn)
　習(xí)題
　　　　

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：①應(yīng)掌握化學(xué)及催化劑研究工作者所獲有關(guān)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，催化劑對(duì)主、副反應(yīng)的促進(jìn)及抑制能力，對(duì)反應(yīng)溫度、原料組成、壓力、空速的要求和在一定條件下能獲得的轉(zhuǎn)化率、選擇率和收率的研究成果。②應(yīng)掌握反應(yīng)過程的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和黏度、熱導(dǎo)率及擴(kuò)散系數(shù)等物性數(shù)據(jù)。有關(guān)生產(chǎn)工藝書籍常介紹許多反應(yīng)的理想氣體狀態(tài)的反應(yīng)平衡常數(shù)及反應(yīng)焓與溫度的關(guān)聯(lián)式。許多工業(yè)氣一固相催化反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，如果壓力較高而必須考慮氣體的非理想性質(zhì)時(shí)，需按逸度計(jì)算反應(yīng)平衡常數(shù)和反應(yīng)速率，并計(jì)入加壓對(duì)反應(yīng)焓和物性數(shù)據(jù)的影響。為此，本章第三節(jié)在物理化學(xué)和化工熱力學(xué)的基礎(chǔ)上，闡述了狀態(tài)方程及其他方法供編制計(jì)算機(jī)程序時(shí)使用。③研究工作者所進(jìn)行的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究大都是在等溫條件下，通過改變反應(yīng)物系進(jìn)口組成、空速和溫度等參數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再經(jīng)整理而得的本征動(dòng)力學(xué)，缺少反應(yīng)器設(shè)計(jì)需要的內(nèi)、外擴(kuò)散過程及還原、失活等過程影響的工業(yè)顆粒催化劑宏觀動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。在這種情況下，反應(yīng)器設(shè)計(jì)工作者往往只能按本征動(dòng)力學(xué)計(jì)算，再加以校正；或者在工業(yè)反應(yīng)的壓力和相應(yīng)的組成及溫度范圍內(nèi)測試工業(yè)顆粒催化劑包含內(nèi)擴(kuò)散過程在內(nèi)的宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，再加以校正。④許多與流體、固體顆粒流動(dòng)狀況密切相關(guān)的反應(yīng)器，如流化床反應(yīng)器，按工業(yè)反應(yīng)器考慮的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，又稱為反應(yīng)器級(jí)或床層級(jí)宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，必須在顆粒級(jí)宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上考慮流動(dòng)狀況的影響，這些問題往往是當(dāng)今反應(yīng)工程研究工作者的重點(diǎn)研究內(nèi)容。⑤盡管催化劑開發(fā)的研究工作者對(duì)催化劑的失活與毒物的品種及含量，起始活性溫度和耐熱溫度等問題進(jìn)行過必要的實(shí)驗(yàn)研究，但最好多了解工業(yè)反應(yīng)器中催化劑的實(shí)際操作運(yùn)行情況，如工業(yè)催化劑的失活與毒物含量、使用時(shí)間的關(guān)系，催化反應(yīng)操作失控而導(dǎo)致飛溫，由于氣一液、氣一固等反應(yīng)器各種部件設(shè)計(jì)不妥導(dǎo)致流體分布不均，從而達(dá)不到設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)等方面的實(shí)際案例，以便對(duì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作和原料氣制備方面提出必要的改進(jìn)建議。

編輯推薦

《化學(xué)反應(yīng)工程(第5版)》是教育部精品教材,普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材,面向21世紀(jì)課程教材之一。

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