化学反应工程（第三版）

　　全书包括绪论和九章，从第一章到第九章主要是关于均相单一反应动力学和理想反应器，复合反应与反应器选型，非理想流动反应器，气固相催化反应本征动力学，气固相催化反应宏观动力学，气固相催化反应固定床反应器，气固相催化反应流化床反应器，气液相反应过程与反应器，反应器的热稳定性和参数灵敏性等内容的学习指导。各章后附有小结和习题，并在书后附有习题参考答案，同时为老师提供解题思路和过程。 本书是根据新一轮教学大纲编写的反应工程学简明教材，可作为高校化学工程与工艺专业本科教材（50-60学时）；若配合可下载的多媒体课件，可在48学时讲完。除去3、8、9章后，也可作为大专40学时教学之用；同时也可供从事化学工程与工艺的工程技术人员或非本专业的本科、研究生作学习参考。

　　郭锴，北京化工大学，教授。“纳米粉体材料超重力法工业性制备新技术” 2002年获国家技术发明二等奖，第三获奖人　“纳米碳酸钙粉体材料超重力法工业性制备新技术” 2001年获北京市科技进步一等奖，第五获奖人　“超重力反应沉淀法制备纳米粉体材料及其应用”2002年获中国高校科学技术二等奖，第五获奖人　“化学反应工程”课程北京市精品课程 课程负责人　《化学反应工程》普通高等教育“十一五”教育部规划教材 主编

0绪论 / 001
1均相单一反应动力学和理想反应器 / 004
1.1基本概念004
1.1.1化学反应式与化学反应计量方程004
1.1.2反应程度005
1.1.3转化率005
1.1.4化学反应速率006
1.1.5化学反应动力学方程007
1.2建立动力学方程的方法009
1.2.1积分法009
1.2.2微分法011
1.2.3最小方差分析法012
1.3化学反应器设计基础013
1.3.1反应器的分类013
1.3.2反应器设计的基础方程014
1.3.3几个时间概念015
1.4等温条件下理想反应器的设计分析016
1.4.1间歇操作的充分搅拌槽式反应器016
1.4.2平推流反应器021
1.4.3全混流反应器027
1.5非等温条件下理想反应器的设计031
1.5.1间歇反应器的热量衡算031
1.5.2平推流反应器的热量衡算032
1.5.3全混流反应器的热量衡算033
本章小结033
深入讨论036
习题036
2复合反应与反应器选型 / 040
2.1单一不可逆反应过程与反应器041
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041
2.1.2理想流动反应器的组合044
2.1.3不同型式反应器的组合047
2.1.4循环反应器048
2.2自催化反应特性与反应器选型050
2.3可逆反应特性与反应器选型052
2.4平行反应特性与反应器选型056
2.5连串反应特性与反应器选型061
本章小结066
深入讨论067
习题068
3非理想流动反应器 / 072
3.1概述072
3.1.1返混定义072
3.1.2返混对反应过程的影响072
3.1.3按返混程度对反应器的分类073
3.2流体在反应器内的停留时间分布073
3.2.1停留时间分布的定量描述073
3.2.2停留时间分布规律的实验测定075
3.2.3用对比时间作变量的停留时间分布080
3.2.4两种理想反应器的停留时间分布规律080
3.3非理想流动模型083
3.3.1凝集流模型083
3.3.2多级混合槽模型084
3.3.3轴向扩散模型087
3.3.4模型法进行均相反应过程计算小结093
本章小结094
深入讨论097
习题097
4气固相催化反应本征动力学 / 099
4.1气固相催化过程099
4.1.1催化过程及特征099
4.1.2非均相催化反应速率表达101
4.1.3非均相催化反应过程102
4.2固体催化剂103
4.2.1催化剂的组成和组分选择103
4.2.2催化剂的制备105
4.2.3固体催化剂的比表面积、孔体积和孔体积分布106
4.3气固相催化反应本征动力学109
4.3.1化学吸附与脱附109
4.3.2表面化学反应114
4.3.3反应本征动力学115
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124
本章小结125
深入讨论127
习题128
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139
5.3非等温过程的宏观动力学142
5.3.1催化剂颗粒内部的温度分布规律142
5.3.2非等温条件下的宏观动力学方程143
5.3.3内扩散对复合反应选择性的影响144
5.4流体与催化剂外表面间的传质和传热146
5.4.1流体与催化剂颗粒外表面间的传质146
5.4.2流体与催化剂颗粒外表面间的传热149
5.5催化剂的失活150
5.5.1失活现象151
5.5.2失活反应动力学151
5.5.3工业上处理失活问题的方法152
本章小结153
习题155
6气固相催化反应固定床反应器 / 157
6.1流体在固定床内的传递特性157
6.1.1流体在固定床内的流动特性157
6.1.2固定床内径向传递161
6.2固定床催化反应器的设计162
6.2.1固定床催化反应器的特点及类型162
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165
6.3固定床反应器模型评述174
6.3.1一维拟均相非理想流模型174
6.3.2二维拟均相模型175
6.3.3非均相模型177
本章小结178
习题179
7气固相催化反应流化床反应器 / 181
7.1流化床的基本概念181
7.1.1流化床的基本概念181
7.1.2散式流化和聚式流化181
7.1.3浓相段和稀相段183
7.1.4流态化的不正常现象183
7.2流化床的工艺计算184
7.2.1反应器内径的计算184
7.2.2流化床反应器床高的确定187
7.2.3流化床的热传递188
7.3流化床内反应过程的计算189
7.3.1床层中气泡行为189
7.3.2流化床的鼓泡床模型190
7.3.3反应过程的估算190
本章小结194
习题195
8气液相反应过程与反应器 / 197
8.1概述197
8.1.1气液反应的步骤197
8.1.2气液反应过程的计算关系式198
8.2气液反应动力学199
8.2.1气液反应过程的基础方程199
8.2.2极慢反应过程201
8.2.3慢反应过程202
8.2.4中速反应过程203
8.2.5快反应过程204
8.2.6瞬时反应过程204
8.2.7气液反应过程的重要参数206
8.3气液反应器208
8.3.1工业上常用的气液反应器208
8.3.2填料塔式反应器的计算209
8.3.3鼓泡塔式反应器的计算212
本章小结215
深入讨论216
习题216
9反应器的热稳定性和参数灵敏性 / 218
9.1全混流反应器的热稳定性218
9.1.1全混流反应器的热量衡算218
9.1.2全混流反应器的定态219
9.2管式反应器的热稳定性221
9.2.1径向传热管式反应器的热量衡算方程221
9.2.2管式反应器允许的最大温度差及允许管径222
9.2.3管式反应器的热点223
9.3反应器参数的灵敏性224
9.3.1反应器的安全性224
9.3.2反应器参数的灵敏性225
习题答案 / 228
符号表 / 234
参考文献 / 236