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第1章　绪论1

1.1　化学反应工程学的任务和作用1

1.2　化学反应工程学的内容1

1.3　化学反应工程学的数学模型方法2

1.4　化学反应工程学的学习方法3

第2章　化学计量学4

2.1　化学反应的一般表达式4

2.2　转化率、收率和选择性5

2.2.1　转化率5

2.2.2　收率和选择性5

2.3.2　简单反应体系6

2.3.1　组成的表示方法6

2.3　反应体系的组成及在反应过程中的变化6

2.3.3　复杂反应体系7

2.4　复杂反应体系的独立反应8

2.4.1　独立反应和独立反应数8

2.4.2　独立反应的求法9

第3章　均相反应动力学12

3.1　化学反应速率的表示方法12

3.1.1　单一反应12

3.1.2　复杂反应13

3.2　化学反应速率方程14

3.2.1　与浓度的关系14

3.2.2　与温度的关系15

3.2.3　速率方程的积分形式16

3.2.4　复杂反应的动力学18

3.3　反应动力学参数的确定24

3.3.1　简单反应24

3.3.2　复杂反应26

第4章　理想反应器28

4.1　间歇反应器28

4.1.1　反应器体积的计算28

4.1.2　间歇反应器的优化29

4.2　活塞流反应器30

4.2.1　基本假设30

4.2.2　基本设计方程30

4.3.2　基本设计方程31

4.3.1　基本假设31

4.3　全混流反应器31

4.4　多级式全混流反应器32

4.4.1　代数法32

4.4.2　作图法33

4.4.3　最佳设计34

4.5　复杂反应的收率和选择性36

4.5.1　平行反应36

4.5.2　连串反应38

4.5.3　平行-连串反应39

4.6　其他型式的理想反应器40

4.6.1　循环活塞流反应器40

4.6.3　错流反应器42

4.6.2　半连续全混流反应器42

4.7　理想反应器的比较和组合43

4.7.1　单一反应43

4.7.2　自催化反应44

4.7.3　复杂反应44

4.8　理想反应器的能量方程45

4.8.1　间歇反应器46

4.8.2　活塞流反应器46

4.8.3　全混流反应器47

第5章　非理想流动模型48

5.1　停留时间分布49

5.1.1　停留时间分布的定义49

5.1.2　停留时间分布的实验测定50

5.1.3　年龄分布与寿命分布的关系52

5.1.4　理想流动的停留时间分布53

5.2　非理想流动模型58

5.2.1　非理想流动在停留时间分布上的体现58

5.2.2　多级式串联全混流反应器模型59

5.2.3　轴向扩散模型的建立60

5.2.4　轴向扩散模型的解63

5.2.5　轴向扩散模型的结果和应用68

5.3　组合模型70

5.3.1　模型的并联70

5.3.2　模型的串联71

5.4.1　用停留时间分布预测73

5.4　反应转化率的预测73

5.4.2　用流动模型预测74

5.4.3　开式轴向扩散模型一级反应的转化率76

5.5　流动模型的参数估计77

5.5.1　建立模型的步骤77

5.5.2　参数估计的方法77

5.5.3　停留时间分布用于反应器诊断79

5.6　反应流体的混合81

5.6.1　流体混合的特征81

5.6.2　混合尺度对反应转化率的影响81

5.7　流体的循环时间分布84

6.1　吸附速率和吸附平衡86

第6章　多相反应动力学86

6.1.1　吸附类型87

6.1.2　理想吸附的Langmuir等温式87

6.1.3　真实吸附89

6.2　理想表面的催化动力学模型91

6.2.1　模型的一般推导91

6.2.2　用速率控制步骤推导91

6.3　真实表面的催化动力学模型92

6.4　动力学模型的鉴别与参数估计93

6.4.1　动力学实验93

6.4.2　建立模型和检验模型94

7.1　多相催化反应的步骤和速率96

第7章　多相催化宏观动力学96

7.2.1　外表面的传递速率98

7.2　流体与催化剂外表面间的传质与传热98

7.2.2　流体与催化剂表面的温差99

7.2.3　外扩散对多相催化反应过程的影响99

7.3　气体在多孔介质中的扩散101

7.3.1　孔扩散101

7.3.2　粒内扩散103

7.3.3　有效扩散系数的测定104

7.3.4　二元体系中的Stefan-Maxwell公式105

7.3.5　尘气模型105

7.4.1　一级反应的有效因子106

7.4　等温催化剂的有效因子106

7.4.2　普遍化的Thiele模数109

7.5　非等温催化剂的有效因子109

7.5.1　有效因子的多值性109

7.5.2　催化剂活性的最佳分布111

7.6　内扩散对反应的影响115

7.6.1　外扩散的判定115

7.6.2　内扩散的判定115

7.6.3　内扩散严重性的一般判据116

7.6.4　内扩散对动力学实验的影响117

7.6.5　内扩散对复杂反应的影响118

8.1　一般模型121

第8章　非催化气-固相反应121

8.2　未反应收缩核模型122

8.2.1　气膜扩散控制122

8.2.2　灰层扩散控制123

8.2.3　化学反应控制125

8.2.4　一般情况125

8.2.5　控制步骤的判断126

8.3　考虑固体结构的模型127

8.3.1　微粒模型127

8.3.2　孔隙模型128

8.4　固体反应物转化率的计算128

9.1.1　绝热式反应器130

9.1 固定床催化反应器的主要类型130

第9章　气-固催化反应器130

9.1.2　换热式反应器131

9.1.3　径向反应器131

9.1.4　非稳态操作反应器132

9.2　固定床反应器的压降132

9.3　固定床绝热式催化反应器133

9.3.1　催化剂用量133

9.3.2　多段绝热式反应器的最佳温度设计134

9.3.3　其他最佳操作参数137

9.4　连续换热式催化反应器137

9.4.1　一维拟均相模型137

9.4.2　一维拟均相扩散模型138

9.4.3　二维拟均相模型139

9.5.1　一维多相模型140

9.5　固定床反应器的多相模型140

9.5.2　二维多相模型141

9.6　气-固流化床催化反应器141

9.6.1　气-固流化床的应用和结构142

9.6.2　流化床反应器的数学模型143

9.6.3　移动床反应器145

第10章　气-液反应和气-液反应器147

10.1　气-液反应过程147

10.1.1　气-液相间传质模型147

10.1.2　化学反应在吸收中的作用149

10.2.1　扩散-反应微分方程150

10.2　气-液反应宏观动力学150

10.2.2　一级不可逆反应151

10.2.3　不可逆瞬间反应152

10.2.4　二级不可逆反应153

10.3　气-液反应器155

10.3.1　气-液反应器的类型和性质155

10.3.2　鼓泡塔的数学模型156

10.3.3　环流反应器的数学模型158

第11章　气-液-固三相反应器161

11.1　气-液-固三相反应器的用途161

11.1.1　气-液-固三相反应器的主要类型161

11.1.2　气-液-固三相体系中的传递过程163

11.1.3　气-液-固三相反应器的数学模型165

11.2　固定床三相反应器167

11.2.1　滴流床反应器167

11.2.2　气液并流鼓泡床反应器170

11.2.3　气液逆流固定床反应器170

11.3　固相运动的三相反应器171

11.3.1　三相浆态鼓泡床反应器171

11.3.2　三相搅拌槽浆态反应器171

11.4　其他多相反应体系174

第12章　反应工程学中的数学模型方法175

12.1　数学模型方法和模型类型175

12.2.1　整体（黑箱）模型176

12.2　建立复杂程度合适的反应器模型176

12.2.2　分区模型177

12.2.3　微分方程（分布参数）模型178

12.3　数学模型的物理化学基础179

12.3.1　模型主框架的构成要素179

12.3.2　滴流床中静滞液量的数学模型180

12.3.3　滴流床中液体的径向分布182

12.4　反应器模型化的工具183

主要参考文献184

习题186

附录195

附录A　拉普拉斯变换195

附录B　符号说明200