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0 绪论　1

1　均相单一反应动力学和理想反应器　4

1.1　基本概念4

1.1.1　化学反应式与化学反应计量方程4

1.1.2　反应程度4

1.1.3　转化率5

1.1.4　化学反应速率6

1.1.5　化学反应动力学方程7

1.2　建立动力学方程的方法9

1.2.1　积分法9

1.2.2　微分法11

1.2.3　最小方差分析法12

1.3　化学反应器设计基础13

1.3.1　反应器的分类13

1.3.2　反应器设计的基础方程14

1.3.3　几个时间概念15

1.4　等温条件下理想反应器的设计分析16

1.4.1 间歇操作的充分搅拌槽式反应器16

1.4.2　理想置换反应器21

1.4.3　全混流反应器27

1.5　非等温条件下理想反应器的设计30

1.5.1　间歇反应器的热量衡算30

1.5.2　平推流反应器的热量衡算32

1.5.3　全混流反应器的热量衡算32

本章小结33

习题35

2 复合反应与反应器选型　39

2.1　单一不可逆反应过程与反应器40

2.1.1　单一不可逆反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较40

2.1.2　理想流动反应器的组合43

2.1.3　不同型式反应器的组合46

2.1.4　循环反应器47

2.2　自催化反应特性与反应器选型49

2.3　可逆反应特性与反应器选型52

2.4　平行反应特性与反应器选型56

2.5　连串反应特性与反应器选型61

本章小结66

习题68

3　非理想流动反应器　70

3.1　概述70

3.1.1　返混定义70

3.1.2　返混对反应过程的影响70

3.1.3　按返混程度对反应器的分类70

3.2　流体在反应器内的停留时间分布71

3.2.1　停留时间分布的定量描述71

3.2.2　停留时间分布规律的实验测定72

3.2.3　用对比时间作变量的停留时间分布77

3.2.4　两种理想反应器的停留时间分布规律78

3.3　非理想流动模型81

3.3.1　凝集流模型81

3.3.2　多级混合槽模型82

3.3.3　轴向扩散模型86

3.3.4　模型法进行均相反应过程计算小结91

本章小结93

习题95

4　气固相催化反应本征动力学　97

4.1 气固相催化过程97

4.1.1　催化过程及特征97

4.1.2　非均相催化反应速率表达99

4.1.3　非均相催化反应过程100

4.2　固体催化剂101

4.2.1　催化剂的组成和组分选择101

4.2.2　催化剂的制备103

4.2.3　固体催化剂的比表面积、孔体积和孔体积分布104

4.3　气固相催化反应本征动力学107

4.3.1　化学吸附与脱附108

4.3.2　表面化学反应113

4.3.3　反应本征动力学114

4.4　本征动力学方程的实验测定120

4.4.1　外扩散与内扩散影响的消除120

4.4.2　固定床积分反应器121

4.4.3　微分法及其实验装置122

4.4.4　循环反应器122

4.4.5　动力学模型建立概述123

本章小结124

习题127

5　气固相催化反应宏观动力学　130

5.1　催化剂颗粒内气体扩散130

5.1.1　分子扩散131

5.1.2　克努森扩散132

5.1.3　综合扩散132

5.1.4　以颗粒为基准的有效扩散133

5.2　气固相催化等温反应的宏观动力学方程134

5.2.1　球形催化剂上等温反应宏观动力学方程134

5.2.2　其他形状催化剂的等温宏观动力学方程140

5.3　非等温过程的宏观动力学143

5.3.1　催化剂颗粒内部的温度分布规律143

5.3.2　非等温条件下的宏观动力学方程144

5.3.3　内扩散对复合反应选择性的影响145

5.4　流体与催化剂外表面间的传质和传热147

5.4.1　流体与催化剂颗粒外表面间的传质147

5.4.2　流体与催化剂颗粒外表面间的传热150

5.5　催化剂的失活152

5.5.1　失活现象152

5.5.2　失活反应动力学153

5.5.3　工业上处理失活问题的方法154

本章小结155

习题157

6　气固相催化反应固定床反应器　159

6.1　流体在固定床内的传递特性159

6.1.1　流体在固定床内的流动特性159

6.1.2　固定床内径向传递163

6.2　固定床催化反应器的设计164

6.2.1 固定床催化反应器的特点及类型164

6.2.2　采用一维拟均相理想流动模型对反应器进行设计计算167

6.3　固定床反应器模型评述177

6.3.1　一维拟均相非理想流模型177

6.3.2　二维拟均相模型178

6.3.3　非均相模型180

本章小结182

习题183

7　气固相催化反应流化床反应器　184

7.1　流化床的基本概念184

7.1.1　流化床的基本概念184

7.1.2　散式流化和聚式流化185

7.1.3　浓相段和稀相段185

7.1.4　流态化的不正常现象186

7.2　流化床的工艺计算187

7.2.1　反应器内径的计算187

7.2.2　流化床反应器床高的确定190

7.2.3　流化床的热传递192

7.3　流化床内反应过程的计算193

7.3.1　床层中气泡行为193

7.3.2　流化床的鼓泡床模型193

7.3.3　反应过程的估算193

本章小结198

习题199

8　气液相反应过程与反应器　201

8.1　概述201

8.1.1　气液反应的步骤201

8.1.2　气液反应过程的计算关系式201

8.2　气液反应动力学203

8.2.1　气液反应过程的基础方程203

8.2.2　极慢反应过程205

8.2.3　慢反应过程206

8.2.4　中速反应过程207

8.2.5　快反应过程208

8.2.6　瞬时反应过程208

8.2.7　气液反应过程的重要参数210

8.3　气液反应器212

8.3.1　工业上常用的气液反应器213

8.3.2　填料塔式反应器的计算214

8.3.3　鼓泡塔式反应器的计算217

本章小结220

习题221

9 反应器的热稳定性和参数灵敏性　223

9.1　全混流反应器的热稳定性223

9.1.1　全混流反应器的热量衡算223

9.1.2　全混流反应器的定态224

9.2　管式反应器的热稳定性226

9.2.1　径向传热管式反应器的热量衡算方程226

9.2.2　管式反应器允许的最大温度差及允许管径227

9.2.3　管式反应器的热点228

9.3　反应器参数的灵敏性229

9.3.1　反应器的安全性229

9.3.2　反应器参数的灵敏性230

习题答案　234

符号表　240

参考文献　242