高等反应工程（程振民） 程振民、朱开宏、袁渭康 编著 著 大中专 文轩网

章化学反应工程学发展概论 1.1化学反应工程学的起源1 1.1.1工业化学对化学工程的推动作用1 1.1.2化学反应工程学的诞生2 1.1.3化学反应工程学诞生时期的主要著作3 1.2化学反应工程学的宗旨和研究内容5 1.2.1化学反应工程学的宗旨5 1.2.2化学反应工程学的研究内容6 1.3化学反应工程学的发展方向7 1.3.1过程强化7 1.3.2模型的多尺度化8 1.4化学反应工程学发展展望15 习题17 参考文献17 第2章复杂化学反应体系的定量表征 2.1反应体系的化学计量学分析19 2.1.1化学计量方程20 2.1.2独立反应和独立反应数21 2.2反应体系的化学平衡分析24 2.2.1化学平衡分析的意义25 2.2.2单一反应体系的化学平衡分析26 2.2.3复杂反应体系的化学平衡计算29 2.3反应动力学及其数学描述32 2.3.1表面催化反应概念的形成32 2.3.2表面催化反应动力学方程34 2.3.3两类反应动力学方程的评价37 2.4反应动力学的实验研究方法38 2.4.1反应动力学实验研究的决策38 2.4.2反应动力学实验研究结果的表达方式40 2.4.3实验反应器41 2.4.4实验的规划和设计45 2.4.5实验数据处理45 2.4.6序贯实验设计49 习题51 参考文献53 第3章理想均相反应器分析 3.1理想间歇反应器55 3.1.1间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程55 3.1.2末期动力学和配料比的影响58 3.1.3间歇反应器的最优反应时间61 3.2理想连续流动反应器63 3.2.1平推流反应器63 3.2.2全混流反应器68 3.3全混流反应器的热稳定性71 3.3.1热稳定性的基本概念71 3.3.2全混流反应器热稳定性的定态分析72 3.3.3全混流反应器热稳定性的动态分析76 3.3.4全混流反应器的开车82 习题83 参考文献86 第4章化学反应器中的混合现象 4.1宏观混合与微观混合87 4.2返混及其对反应的影响89 4.2.1理想流动反应器的比较89 4.2.2理想反应器的组合和操作方式的选择91 4.3非理想连续流动反应器95 4.3.1轴向扩散模型95 4.3.2轴向扩散系数的实验测量96 4.3.3多级全混釜串联模型99 4.4物系聚集状态对化学反应的影响100 4.4.1反应物系的混合状态100 4.4.2聚集状态对简单反应转化率的影响101 4.4.3聚集状态对串联反应选择性的影响105 4.5化学反应器的预混合问题105 4.5.1预混合对反应结果的影响105 4.5.2反应过程开发中混合方式的选择106 4.6混合对聚合反应器选型的影响108 4.6.1聚合反应的特点108 4.6.2返混对聚合物分子量分布的影响109 4.6.3微观混合对聚合物分子量分布的影响110 习题113 参考文献114 第5章外部传递过程对非均相催化反应的影响 5.1非均相催化反应动力学的表达方式116 5.2外部传递过程的模型化117 5.3外部传递对反应结果的影响表征118 5.3.1等温外部效率因子119 5.3.2非等温外部效率因子122 5.3.3外部传递对复杂反应选择性的影响124 5.3.4外部传递引起的催化剂颗粒的多重定态128 习题129 参考文献130 第6章内部传递对气固相催化反应过程的影响 6.1流体在多孔介质内的有效扩散系数132 6.1.1圆柱孔内的扩散系数132 6.1.2多孔催化剂中的气体有效扩散系数134 6.1.3多孔催化剂中的液体有效扩散系数135 6.2内部传递对气固相催化反应过程的影响137 6.2.1等温条件下的内部效率因子137 6.2.2非等温条件下的内部效率因子143 6.2.3内部传递对复杂反应选择性的影响145 6.2.4催化剂的工程设计147 6.3外部传递和内部传递的综合影响150 6.3.1等温条件下的总效率因子150 6.3.2非等温条件下的总效率因子151 6.3.3反应相内外的温度梯度分布153 6.4流固相非催化反应过程155 6.4.1基本特征155 6.4.2一般模型156 6.4.3缩核模型159 习题164 参考文献166 第7章固定床反应器 7.1固定床中的传递过程168 7.1.1床层空隙率分布与径向速度分布168 7.1.2固定床的压降170 7.1.3固定床反应器中的质量传递过程171 7.1.4固定床反应器中的热量传递过程172 7.2固定床反应器的数学模型174 7.2.1拟均相基本模型（A-Ⅰ）175 7.2.2拟均相轴向分散模型（A-Ⅱ）176 7.2.3拟均相二维模型（A-Ⅲ）176 7.2.4考虑颗粒界面梯度的平推流非均相模型（B-Ⅰ）178 7.2.5考虑颗粒界面梯度和颗粒内梯度的平推流非均相模型（B-Ⅱ）178 7.2.6非均相二维模型（B-Ⅲ）179 7.3拟均相一维模型的求解180 7.3.1常微分方程模型的求解180 7.3.2常微分方程初值问题180 7.3.3常微分方程两点边值问题180 7.4固定床反应器的热特性184 7.4.1绝热固定床反应器的着火条件184 7.4.2绝热固定床反应器的逆响应行为185 7.4.3列管式固定床反应器的热稳定性187 7.4.4固定床反应器的整体稳定性190 7.4.5列管式固定床反应器的参数敏感性190 7.4.6自热式固定床反应器192 7.5固定床反应器的设计194 7.5.1多段绝热固定床反应器的设计194 7.5.2壁冷式固定床反应器的设计197 习题200 参考文献202 第8章流化床反应器 8.1气固流态化现象204 8.1.1最小流化速度206 8.1.2颗粒的流化特性207 8.2流化床中的气泡模型208 8.2.1单气泡结构模型208 8.2.2气泡聚并与气泡群上升速度模型211 8.3流化床反应器的模型化212 8.3.1两相模型212 8.3.2三相模型213 习题220 参考文献221 第9章气液反应和反应器 9.1气液吸收过程的物理模型222 9.1.1双膜理论的提出222 9.1.2双膜理论的数学描述223 9.2液膜内的气液反应过程模型224 9.2.1气液反应过程的基本方程224 9.2.2拟一级不可逆反应及反应增强因子226 9.2.3不可逆飞速反应228 9.2.4二级不可逆反应229 9.3气液相反应器的分类和选型233 9.3.1气液相反应器的分类233 9.3.2气液反应器的选型235 9.4气液相反应器的设计计算237 9.4.1填料塔的设计计算237 9.4.2鼓泡塔的设计计算239 习题243 参考文献244 0章气液固三相反应器 10.1气液固三相反应动力学246 10.2气液固三相反应器的分类和选型248 10.2.1涓流床反应器248 10.2.2淤浆反应器250 10.2.3三相反应器的选型250 10.3淤浆反应器模型化251 10.4涓流床反应器的模型化254 10.5涓流床反应器的设计与放大256 10.5.1液固接触效率257 10.5.2床层持液量258 10.5.3轴向扩散对床层高度的影响259 习题260 参考文献261 1章计算流体力学模拟在反应工程中的应用 11.1停留时间分布模拟263 11.1.1模型选择263 11.1.2计算模型的建立264 11.1.3示踪剂的导入与跟踪方法265 11.1.4模型检验266 11.1.5停留时间分布模拟的应用269 11.2反应过程的CFD模拟271 11.2.1反应模型的选择271 11.2.2反应过程的CFD模拟步骤272 11.2.3模型验证273 11.3固定床反应器的CFD模拟275 11.3.1固定床中的压降与速度分布276 11.3.2化学反应的模拟278 11.3.3壁效应分析280 11.4气液鼓泡反应器281 11.4.1相间动量交换项281 11.4.2湍流模型的选择283 11.4.3气泡尺寸分布283 11.4.4气液界面积浓度284 11.4.5传质系数模型284 11.4.6不同曳力模型对气泡羽流的模拟285 11.4.7气泡分布的群平衡模拟285 11.4.8气液吸收模拟286 习题287 参考文献288 主要符号表