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第1章 绪论1

1.1 化学反应工程的发展、研究内容与方法1

1.1.1 化学反应工程的发展1

1.1.2 化学反应工程的研究内容和研究方法2

1.2 化学反应器的工程分类3

1.2.1 反应装置的类型3

1.2.2 反应器中的相态5

1.2.3 化学反应器的操作方式6

1.3 化学反应工程在工业反应过程开发中的作用6

1.4 反应过程的转化率、选择性和收率7

1.4.1 反应进度7

1.4.2 转化率8

1.4.3 收率和选择性9

参考文献10

习题10

第2章 均相反应动力学12

2.1 基本概念和定义12

2.1.1 反应速率12

2.1.2 反应动力学方程12

2.2 等温恒容过程14

2.2.1 单一反应动力学方程的建立14

2.2.2 复合反应17

2.3 等温变容过程22

2.3.1 膨胀因子22

2.3.2 膨胀率23

2.4 温度对反应速率的影响26

2.4.1 温度对化学平衡的影响26

2.4.2 吸热可逆反应27

2.4.3 放热可逆反应——最优温度线27

参考文献29

习题30

第3章 间歇反应器及理想流动反应器32

3.1 概述32

3.2 间歇反应器33

3.2.1 等温间歇反应器的设计计算33

3.2.2 变温间歇反应器的设计计算36

3.3 理想流动下的釜式反应器37

3.3.1 全混流模型38

3.3.2 等温连续流动釜式反应器的设计计算38

3.3.3 釜式反应器的组合与设计计算40

3.3.4 串联釜式反应器体积优化42

3.3.5 釜式反应器的定态操作44

3.4 理想流动下的管式反应器47

3.4.1 平推流模型47

3.4.2 等温连续流动管式反应器的设计计算47

3.4.3 变温连续流动管式反应器的设计计算49

3.5 间歇反应器及理想流动反应器反应性能指标比较51

3.5.1 反应过程浓度水平分析51

3.5.2 反应性能指标比较51

参考文献58

习题59

第4章 非理想流动及其反应器设计61

4.1 概述61

4.2 停留时间分布及其性质62

4.2.1 停留时间分布的定量描述62

4.2.2 停留时间分布函数的统计特征63

4.2.3 无量纲时间表示的概率函数63

4.3 停留时间分布的测定64

4.3.1 脉冲示踪法64

4.3.2 阶跃示踪法65

4.4 理想流动模型65

4.4.1 平推流流动模型65

4.4.2 全混流流动模型66

4.5 非理想流动现象67

4.6 非理想流动模型68

4.6.1 轴向扩散模型69

4.6.2 多釜串联模型72

4.7 非理想反应器的计算76

4.8 流体混合对反应过程的影响78

4.8.1 流体混合78

4.8.2 离析流模型79

4.8.3 不同混合态对反应过程的影响81

参考文献83

习题83

第5章 气-固相催化反应器86

5.1 概述86

5.1.1 固体催化剂的组成与结构86

5.1.2 气-固相催化过程87

5.2 气-固非均相催化反应本征动力学88

5.2.1 催化剂表面上的吸附与脱附88

5.2.2 反应速率控制步骤89

5.2.3 双曲线型的反应速率式（Langmuir-Hinshelwood方程）90

5.3 气-固非均相催化体系的宏观动力学93

5.3.1 气体在多孔介质中的内扩散93

5.3.2 气-固相催化宏观动力学93

5.3.3 扩散控制的判定96

5.3.4 催化剂的失活与降活动力学96

5.4 气-固非均相催化反应器的设计98

5.4.1 气-固非均相催化反应器类型98

5.4.2 气-固非均相催化反应器设计原则99

5.4.3 固定床反应器的数学模型及设计100

5.4.4 固定床反应器的设计计算105

5.4.5 流化床反应器的数学模型及设计117

参考文献127

习题128

第6章 气-液相反应器130

6.1 气-液反应平衡130

6.1.1 气-液相平衡130

6.1.2 亨利定律131

6.1.3 化学反应对气-液相平衡的影响132

6.2 气-液相反应的宏观动力学133

6.2.1 反应与传质过程133

6.2.2 化学反应在相间传递中的作用134

6.2.3 化学吸收的增强因子135

6.3 气-液反应动力学特征136

6.3.1 伴有化学反应的液相扩散过程136

6.3.2 几个重要参数的讨论144

6.4 气-液相反应器的设计计算146

6.4.1 气-液相反应器的类型的选择146

6.4.2 气-液相反应器的设计模型148

参考文献154

习题154

第7章 聚合反应器156

7.1 概述156

7.2 聚合反应动力学156

7.2.1 逐步缩合聚合156

7.2.2 均相游离基链式加成聚合158

7.2.3 均相游离基共聚合159

7.2.4 离子型聚合160

7.2.5 配位络合聚合161

7.3 聚合体系的传递现象161

7.3.1 流体的流动特性162

7.3.2 聚合釜中的传质与传热163

7.4 聚合反应器的设计167

7.4.1 聚合反应器的设计计算167

7.4.2 聚合釜的搅拌169

7.4.3 搅拌釜的放大174

参考文献174

习题175

第8章 生物与制药反应器178

8.1 概述178

8.2 酶催化反应动力学178

8.3 微生物发酵动力学182

8.3.1 微生物菌体生长动力学182

8.3.2 微生物发酵基质消耗动力学184

8.3.3 微生物发酵产物生成动力学184

8.4 生化与制药反应器的设计185

8.4.1 生化与制药反应器的数学模型185

8.4.2 发酵罐的设计计算186

8.4.3 搅拌功率的计算197

8.4.4 发酵罐的放大203

参考文献207

习题207

第9章 新型反应器209

9.1 概述209

9.2 撞击流反应器209

9.2.1 撞击流反应器的原理、特性与分类209

9.2.2 撞击流反应器的应用219

9.3 旋转填充床反应器221

9.3.1 旋转填充床反应器的结构与原理221

9.3.2 旋转填充床反应器的应用223

9.4 超临界反应器225

9.4.1 超临界流体的性质225

9.4.2 超临界反应器的应用226

9.5 微波反应器227

9.5.1 微波反应器的基本原理228

9.5.2 微波反应器的应用229

9.6 磁流化床反应器230

9.6.1 磁流化床的结构和特点230

9.6.2 磁流化床反应器的应用231

9.7 微反应器232

9.7.1 微反应器的几何特性233

9.7.2 微反应器内流体的传递特性和宏观流动特性233

9.7.3 微反应器的优点234

9.7.4 微反应器的应用潜力235

参考文献236

符号说明238