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第1章 绪论1

1.1 多相催化与国民经济2

1.2 催化步骤过程3

1.3 催化反应工程的重要性4

1.4 催化反应工程的主要内容5

1.5 催化反应器的分类7

参考文献9

第2章 催化反应动力学基础11

2.1 化学动力学11

2.1.1 反应速率定义和概念11

2.1.2 反应速率方程和反应级数13

2.1.3 用于反应器设计的速率方程14

2.2 实验室催化反应器15

2.2.1 引言15

2.2.2 实验室催化反应器分类16

2.2.3 实验室催化反应器选择的要素21

2.2.4 本征动力学研究催化反应器选择的准则22

2.2.5 常用实验室催化反应器23

2.2.6 实验室催化反应器小结29

2.3 催化反应动力学数据的测量和加工29

2.3.1 本征动力学数据的测量32

2.3.2 催化反应动力学实验的设计33

2.3.3 把C-t（W/F）数据转化为r-C数据的常用方法35

2.4 催化反应动力学模型39

2.4.1 引言39

2.4.2 速率控制步骤和准稳态假设41

2.4.3 指数率模型42

2.4.4 Langmuir-Hinshelwood模型42

2.4.5 氧化还原机理和动力学方程44

2.4.6 复杂催化反应动力学45

2.4.7 催化反应网络46

2.4.8 动力学参数的计算51

2.5 催化反应速率方程建立的实例59

2.5.1 第一类实例：用两步机理获得动力学方程59

2.5.2 第二类实例：反应级数和速率常数的确定62

2.5.3 动力学参数计算例子——乙醇脱氢67

2.5.4 第三类实例：综合性例子70

2.6 催化剂失活83

2.6.1 引言83

2.6.2 催化剂失活的物理化学83

2.6.3 催化剂失活动力学84

2.6.4 温度-时间轨线92

2.6.5 失活对催化剂性能的影响93

2.6.6 失活反应级数的确定94

参考文献98

第3章 催化反应中的传递过程99

3.1 传递过程的基本规律99

3.1.1 基本定律99

3.1.2 传递参数100

3.1.3 气体中的扩散系数106

3.1.4 液体中的扩散系数108

3.2 多孔催化剂中的扩散110

3.2.1 大孔中的扩散110

3.2.2 细孔中的扩散111

3.2.3 表面扩散111

3.2.4 微孔中的流动112

3.2.5 分子筛中的扩散113

3.2.6 多孔固体中扩散系数的测量116

3.3 流固间的传质和传热系数的实验关联116

3.3.1 外扩散阻力116

3.3.2 传质系数和传热系数117

3.3.3 流固间的传质和传热关联119

3.3.4 填料床中的压力降122

3.3.5 填料床层中的轴向扩散124

3.3.6 与床层壁间的传热126

3.4 多孔催化剂中的扩散和反应126

3.4.1 引言126

3.4.2 等温球形催化剂颗粒中的扩散和反应127

3.4.3 等温反应催化剂粒子的效率（有效）因子128

3.4.4 非等温反应效率因子130

3.4.5 扩散限制反应的一些特征131

3.4.6 总效率因子133

3.4.7 催化剂颗粒中的多稳态现象134

3.4.8 例子135

3.5 三相催化反应动力学和反应器效率142

3.5.1 引言142

3.5.2 三相体系的催化反应动力学143

3.5.3 三相反应体系中本征动力学数据的分析143

3.5.4 总效率因子148

3.5.5 零级反应154

3.5.6 可逆反应157

3.5.7 双反应物限制速率情形的分析158

3.5.8 反应器效率162

参考文献170

第4章 催化反应器设计Ⅰ：等温情形172

4.1 引言172

4.1.1 概述172

4.1.2 催化反应器设计的一般方法173

4.1.3 反应器中的物料平衡和设计方程174

4.2 等温反应器设计175

4.2.1 等温反应器设计结构175

4.2.2 间歇反应器的设计176

4.2.3 管式反应器185

4.2.4 压力降188

4.2.5 可逆反应197

4.2.6 反应器的非稳态操作200

4.2.7 举例204

4.2.8 反应分离210

参考文献211

第5章 催化反应器设计Ⅱ：非等温情形213

5.1 引言213

5.2 能量平衡214

5.2.1 热力学第一定律214

5.2.2 功的计算215

5.2.3 从稳态摩尔流获得反应热216

5.2.4 反应焓项217

5.2.5 △HR（T）、△H？（TR）和△Cp与温度间的关联218

5.2.6 恒定热容或平均热容218

5.2.7 可变热容219

5.2.8 加进反应器的热量Q220

5.3 稳态下的非等温连续流动反应器221

5.3.1 应用于CSTR221

5.3.2 绝热管式催化反应器228

5.3.3 有热交换的稳态管式反应器233

5.4 平衡转化235

5.4.1 绝热温升和平衡转化236

5.4.2 吸热反应238

5.4.3 最佳进料温度240

5.5 非稳态操作240

5.5.1 通用方程240

5.5.2 活塞流反应器的非稳态操作241

5.5.3 CSTR非稳态操作242

5.5.4 间歇反应器243

5.6 非绝热操作：二氧化硫氧化247

5.6.1 硫酸的制造247

5.6.2 催化剂的量248

5.6.3 反应器构型248

5.6.4 操作条件249

5.7 多稳态256

5.7.1 移热项R（T）257

5.7.2 “热产生”项G（T）258

5.7.3 着火-熄火曲线259

5.7.4 稳态分叉分析261

5.7.5 稳态的接近265

5.7.6 非等温反应器设计小结268

参考文献270

第6章 工业催化反应器介绍271

6.1 引言271

6.2 绝热固定床催化反应器272

6.2.1 反应器模型273

6.2.2 模型参数的无因次化274

6.2.3 绝热固定床反应器的设计数据275

6.2.4 多稳态277

6.2.5 设计参数和判据277

6.3 自热固定床催化反应器279

6.4 非等温非绝热管式反应器281

6.4.1 模型281

6.4.2 无因次参数283

6.4.3 设计数据284

6.5 应用实例286

6.5.1 参数敏感性和飞温287

6.5.2 一维、二维模型288

6.5.3 设计参数289

6.5.4 固定床反应器的控制289

6.5.5 小结289

6.6 气固流化床催化反应器中的气固流动290

6.6.1 引言290

6.6.2 固体颗粒在床层中的流动和气固流化中的流区291

6.6.3 流化床反应器气固流动和传递295

6.7 气固流化床反应器模型300

6.7.1 鼓泡流化床反应器模型301

6.7.2 湍流流化床反应器模型302

6.7.3 循环流化床反应器模型302

6.8 气固流化床催化反应器设计305

6.9 气液固三相反应器介绍314

6.9.1 应用314

6.9.2 三相催化反应器的类型316

6.9.3 固定床和浆态床反应器的比较317

6.9.4 操作模式319

6.9.5 涓流床催化反应器321

6.9.6 鼓泡填料塔反应器331

6.9.7 三相流化床反应器334

6.9.8 机械搅拌浆态反应器338

6.9.9 鼓泡塔浆态反应器342

参考文献345

主要编写人员简介347