化學(xué)反應(yīng)工程

前言

化學(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科的一個(gè)分支，以工業(yè)反應(yīng)過程為主要研究對象，以反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)、反應(yīng)過程的優(yōu)化和反應(yīng)器設(shè)計(jì)為主要目的的一門新興工程學(xué)科。它是在化工熱力學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)、傳遞過程理論以及化工單元操作的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。如今，化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)已進(jìn)入到有關(guān)的各個(gè)行業(yè)中，并正在發(fā)揮其重要作用，如石油化工、精細(xì)化工、無機(jī)化工、生物化工、環(huán)境化工、煤化工等領(lǐng)域?；瘜W(xué)反應(yīng)工程是采用應(yīng)用理論推演、結(jié)合工程實(shí)踐的研究方法，研究化學(xué)工業(yè)及過程工業(yè)中普遍存在的物理一化學(xué)現(xiàn)象的工程性基礎(chǔ)科學(xué)，給出可用于工程設(shè)計(jì)及放大的宏觀規(guī)律與數(shù)學(xué)模型。因此，化學(xué)反應(yīng)工程課程一直努力貫徹“理論基礎(chǔ)”與“工程實(shí)踐”兩方面并舉，兩手都硬的教學(xué)思路。本書是美國明尼蘇達(dá)大學(xué)施密特（Schmidt L D.）教授的一本著名專著，目前在美國已有多所大學(xué)將本書用于本科生和研究生的教材。全書的主線是按化學(xué)反應(yīng)與動量、熱量、質(zhì)量傳遞的共性歸納綜合宏觀的反應(yīng)過程，主要介紹反應(yīng)工程的研究方法，強(qiáng)調(diào)工業(yè)應(yīng)用的觀念，提倡理論聯(lián)系實(shí)際，對學(xué)生進(jìn)行基本概念、基本理論和設(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。全書共分14章：第l章緒論，第2章反應(yīng)速率與間歇反應(yīng)器，第3章連續(xù)等溫反應(yīng)器中的簡單反應(yīng)，第4章連續(xù)反應(yīng)器中的復(fù)合反應(yīng)，第5章非等溫反應(yīng)器，第6章多重穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)，第7章催化反應(yīng)器及質(zhì)量傳遞，第8章非理想化學(xué)反應(yīng)器，第9章固體反應(yīng)，第10章鏈反應(yīng)、燃燒反應(yīng)器及安全，第11章聚合反應(yīng)及反應(yīng)器，第12章生物反應(yīng)工程，第13章環(huán)境反應(yīng)工程和第14章多相反應(yīng)器。

內(nèi)容概要

《化學(xué)反應(yīng)工程(第2版)》在反應(yīng)工程領(lǐng)域是一本備受歡迎的經(jīng)典英文教材，內(nèi)容包括化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、間歇反應(yīng)器、單一反應(yīng)連續(xù)絕熱反應(yīng)器、復(fù)雜反應(yīng)連續(xù)絕熱反應(yīng)器、非等溫反應(yīng)器、多重穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)反應(yīng)、催化反應(yīng)器和質(zhì)量傳遞、非理想化學(xué)反應(yīng)、固體反應(yīng)、燃燒、聚合物反應(yīng)工程、生物反應(yīng)工程、環(huán)境反應(yīng)工程和多相反應(yīng)器等內(nèi)容?！　”緯陉U述化學(xué)反應(yīng)工程基本原理的同時(shí)列舉了大量的石油化工、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域?qū)嵗肮に囋O(shè)計(jì)，把最新的研究成果、研究領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例以及與我們生活相關(guān)的實(shí)例以例題、習(xí)題的形式融入全書，使其更具有先進(jìn)性、實(shí)用性、趣味性。　　本書可作為高等院?；瘜W(xué)工程專業(yè)本科生和研究生教材，也可供與化學(xué)反應(yīng)工程有關(guān)的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

作者簡介

施密特（Schmidt L.D.）是明尼蘇達(dá)大學(xué)化學(xué)工程和材料科學(xué)系教授，美國工程院院士。他的研究主要涉及化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)工程在各個(gè)領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用。作為主要作者在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文300多篇，并且多次獲得工業(yè)界獎勵。

書籍目錄

第一部分 基本原理　第1章 緒論　　1.1 化學(xué)反應(yīng)器　　1.2 化學(xué)反應(yīng)工程　　1.3 必備知識　　1.4 工業(yè)過程　　1.5 建?！　?.6 背景　　1.7 參考文獻(xiàn)　　習(xí)題　第2章 反應(yīng)速率與間歇反應(yīng)器　　2.1 化學(xué)反應(yīng)　　2.2 復(fù)雜反應(yīng)　　2.3 反應(yīng)速率　　2.4 近似反應(yīng)　　2.5 速率常數(shù)　　2.6 基元反應(yīng)　　2.7 化學(xué)計(jì)量學(xué)　　2.8 接近平衡的反應(yīng)速率　　2.9 反應(yīng)器的質(zhì)量平衡　　2.10 間歇反應(yīng)器　　2.11 密度變化的情形　　2.12 化學(xué)反應(yīng)器　　2.13 熱力學(xué)和反應(yīng)器　　2.14 絕熱反應(yīng)器的溫度　　2.15 化學(xué)平衡　　2.16 石油煉制　　2.17 從煉廠的產(chǎn)品和天然氣生產(chǎn)聚酯　　2.18 “當(dāng)沒有反應(yīng)速率方程時(shí)該怎么辦”　　2.19 反應(yīng)速率數(shù)據(jù)　　2.20 小結(jié)　　2.21 參考文獻(xiàn)　　習(xí)題　第3章 連續(xù)等溫反應(yīng)器中的簡單反應(yīng)　　3.1 連續(xù)反應(yīng)器　　3.2 全混流反應(yīng)器　　3.3 恒密度全混流反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率　　3.4 平推流反應(yīng)器　　3.5 恒密度平推流反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)化率　　3.6 間歇反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器的比較　　3.7 關(guān)于圖　　3.8 半間歇式反應(yīng)器　　3.9 變?nèi)莘磻?yīng)器　　3.10 空速和空時(shí)　　3.11 組合反應(yīng)器　　3.12 自催化反應(yīng)　　3.13 可逆反應(yīng)　　3.14 非穩(wěn)態(tài)連續(xù)反應(yīng)器　　3.15 部分重要的簡單反應(yīng)過程：烷烴的反應(yīng)　　3.16 合成氣反應(yīng)　　3.17 多級反應(yīng)器　　3.18 主要的化學(xué)公司　　3.19 單一反應(yīng)的反應(yīng)器設(shè)計(jì)　　3.20 符號　　3.21 參考文獻(xiàn)　　習(xí)題　第4章 連續(xù)反應(yīng)器中的復(fù)合反應(yīng)　　4.1 一些重要的化工過程　　4.2 石化工業(yè)　　4.3 烯烴　　4.4 質(zhì)量平衡　　4.5 轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率　　4.6 復(fù)合的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)　　4.7 串聯(lián)反應(yīng)　　4.8 平行反應(yīng)　　4.9 變密度復(fù)合反應(yīng)　　4.10 真實(shí)反應(yīng)體系及模型　　4.11復(fù)合反應(yīng)體系速率表達(dá)式的通式　　4.12 復(fù)合反應(yīng)的簡化處理法　　4.13 反應(yīng)機(jī)理　　4.14 雙分子反應(yīng)的碰撞理論　　4.15 過渡狀態(tài)理論　　4.16 復(fù)合反應(yīng)的反應(yīng)器設(shè)計(jì)　　習(xí)題　第5章 非等溫反應(yīng)器　　5.1 熱量的產(chǎn)生與移出　　5.2 連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的能量衡算　　5.3 平推流管式反應(yīng)器的能量衡算　　5.4 方程求解　　5.5 加熱和移熱來維持反應(yīng)器的等溫狀態(tài)　　5.6 絕熱反應(yīng)器　　5.7 軌跡及相平面圖　　5.8 通過壁面冷卻反應(yīng)器的軌跡　　5.9 放熱與吸熱反應(yīng)　　5.10 其他管式反應(yīng)器類型　　5.11 填充床內(nèi)的溫度分布　　習(xí)題　第6章 多重穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)　　6.1 連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中熱量的產(chǎn)生及移出　　6.2 絕熱CSTR　　6.3 CSTR穩(wěn)態(tài)的穩(wěn)定性　　6.4 多重穩(wěn)態(tài)的觀測　　6.5 CSTR具有多重穩(wěn)態(tài)的非穩(wěn)態(tài)特性　　6.6 CSTR中的其他反應(yīng)　　6.7 CSTR中可變冷卻劑的溫度　　6.8 設(shè)計(jì)反應(yīng)器能量管理　　習(xí)題　第7章 催化反應(yīng)器及質(zhì)量傳遞　　7.1 催化反應(yīng)　　7.2 催化反應(yīng)器　　7.3 表面與催化反應(yīng)速率　　7.4 多孔催化劑　　7.5 傳遞與反應(yīng)　　7.6 傳質(zhì)系數(shù)　　7.7 外部傳質(zhì)　　7.8 孔內(nèi)擴(kuò)散　　7.9 溫度對催化反應(yīng)速率的影響　　7.10 汽車催化轉(zhuǎn)化器　　7.11 壁面催化反應(yīng)器　　7.12 LANGMUIR-HINSHELWOOD動力學(xué)　　7.13 表面反應(yīng)動力學(xué)總結(jié)　　7.14 設(shè)計(jì)催化反應(yīng)器　　7.15 電化學(xué)反應(yīng)器　　7.16 真實(shí)的催化反應(yīng)　　7.17 生物反應(yīng)器　　7.18 人體反應(yīng)器　　7.19 參考文獻(xiàn)　　習(xí)題第二部分 應(yīng)用　第8章 非理想化學(xué)反應(yīng)器　　8.1 守恒方程　　8.2 反應(yīng)器的質(zhì)量平衡和能量平衡　　8.3 停留時(shí)間分布　　8.4 層流管式反應(yīng)器　　8.5 管式反應(yīng)器中的分散作用　　8.6 循環(huán)反應(yīng)器　　8.7 全混流反應(yīng)器的串聯(lián)　　8.8 反應(yīng)器的分析　　8.9 總結(jié)　　習(xí)題　第9章 固體反應(yīng)　　9.1 含有固體物質(zhì)的反應(yīng)　　9.2 化學(xué)氣相淀積和反應(yīng)蝕刻　　9.3 固體反應(yīng)器　　9.4 固體反應(yīng)速率　　9.5 薄膜、球體以及圓柱體　　9.6 宏觀和微觀固體顆?！　?.7 膜的溶解及擴(kuò)大　　9.8 球形顆粒的溶解與增大　　9.9 滲透固體膜的擴(kuò)散作用　　9.10 球形顆粒的轉(zhuǎn)變　　9.11 固相及連續(xù)相內(nèi)的物料平衡　　9.12 電模擬　　9.13 總結(jié)　　9.14 參考文獻(xiàn)　　習(xí)題 　第10章 鏈反應(yīng)、燃燒反應(yīng)器及其安全　　10.1 鏈反應(yīng)　　10.2 鏈反應(yīng)的特征　　10.3 自氧化和實(shí)驗(yàn)室安全　　10.4 自氧化化學(xué)合成　　10.5 燃燒　　10.6 氫氣氧化　　10.7 鏈支化反應(yīng)　……附錄

章節(jié)摘錄

插圖：化學(xué)工程師會遇到化學(xué)反應(yīng)工程諸多方面的問題，依我們的經(jīng)驗(yàn)，這些問題目前課本中還沒有得到充分考慮，在此，我們會強(qiáng)調(diào)這些方面的內(nèi)容?；瘜W(xué)工程師幾乎從不會遇到在單相等溫理想反應(yīng)器中進(jìn)行的單一反應(yīng)。真正的反應(yīng)器和多相反應(yīng)是非常復(fù)雜的，它包括多個(gè)反應(yīng)、多種相態(tài)及反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)料、出料的錯(cuò)綜復(fù)雜流型。工程師需要從這門課程中獲得足夠的知識來理解反應(yīng)、流型、熱量利用以及它們之間如何相互影響，以便于能夠給出化工過程的簡單分析或直觀的模型?；瘜W(xué)工程師幾乎不知道其所研究的過程所涉及的反應(yīng)動力學(xué)。利用動力學(xué)知識解答間歇或連續(xù)反應(yīng)器中多相平衡方程要比實(shí)際操作中遇到的問題簡單的多。我們可能不知道實(shí)際狀況的反應(yīng)速率，即使可以得到這方面的數(shù)據(jù)，它們往往也不能用于實(shí)際過程。很多工業(yè)過程受傳質(zhì)的控制，以至于反應(yīng)動力學(xué)不能恰當(dāng)使用或至少徹底地被傳質(zhì)和傳熱的影響所掩蓋了。催化劑的中毒和誘導(dǎo)、激活、失活以及熱量利用等這些問題嚴(yán)重影響著大多數(shù)工業(yè)過程。

編輯推薦

《化學(xué)反應(yīng)工程(第2版)》：《化學(xué)反應(yīng)工程》經(jīng)過修訂與更新，第二版更加注重培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)技能，如化學(xué)品生產(chǎn)、材料處理過程及環(huán)境模型的建立。第二版還增加了生物反應(yīng)工程和環(huán)境反應(yīng)工程這兩個(gè)特色章節(jié)，可以讓學(xué)生了解這些過程在現(xiàn)代化學(xué)工程領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。《化學(xué)反應(yīng)工程》（第二版）更加強(qiáng)調(diào)整體的邏輯性和流暢性，讓教師講起來更加簡單與便捷，同時(shí)也有助于學(xué)生的理解。前七章主要覆蓋了一些基本原理，如多相反應(yīng)、熱量平衡及催化反應(yīng)等過程；而后七章，探討了一些更加深入的問題，如環(huán)境工程、聚合物、固體處理、生物學(xué)及燃燒反應(yīng)等過程?！痘瘜W(xué)反應(yīng)工程(第2版)》中列舉了大量實(shí)際應(yīng)用的、真實(shí)的例子，意在使學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮反應(yīng)器與過程的選擇，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

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