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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5

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 平推流反应器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31

1.5.1 间歇反应器的热量衡算31

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33

本章小结33

深入讨论36

习题36

2 复合反应与反应器选型40

2.1 单一不可逆反应过程与反应器41

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41

2.1.2 理想流动反应器的组合44

2.1.3 不同型式反应器的组合47

2.1.4 循环反应器48

2.2 自催化反应特性与反应器选型50

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

深入讨论67

习题68

3 非理想流动反应器72

3.1 概述72

3.1.1 返混定义72

3.1.2 返混对反应过程的影响72

3.1.3 按返混程度对反应器的分类73

3.2 流体在反应器内的停留时间分布73

3.2.1 停留时间分布的定量描述73

3.2.2 停留时间分布规律的实验测定75

3.2.3 用对比时间作变量的停留时间分布80

3.2.4 两种理想反应器的停留时间分布规律80

3.3 非理想流动模型83

3.3.1 凝集流模型83

3.3.2 多级混合槽模型84

3.3.3 轴向扩散模型87

3.3.4 模型法进行均相反应过程计算小结93

本章小结94

深入讨论97

习题97

4 气固相催化反应本征动力学99

4.1 气固相催化过程99

4.1.1 催化过程及特征99

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