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第一章 化学反应体系的工程分析1

第一节 反应体系的化学计量学分析2

一、化学计量方程2

二、独立反应和独立反应数3

三、独立反应数概念的应用9

四、复杂反应体系的化学计量学分析13

第二节 反应体系的化学平衡分析17

一、化学平衡分析的意义18

二、单一反应体系的化学平衡分析19

三、复杂反应体系的化学平衡计算23

第三节 工程反应动力学及其数学描述29

一、反应速率和特征反应时间30

二、幂函数型动力学方程32

三、双曲线型反应动力学方程36

四、两类反应动力学方程的评价40

第四节 工程反应动力学的实验研究方法42

一、反应动力学实验研究的决策42

二、反应动力学实验研究结果的表达方式44

三、实验反应器46

四、实验的规划和设计52

五、实验数据处理53

六、序贯实验设计59

参考文献65

习题67

第二章 理想均相反应器分析70

第一节 理想间歇反应器71

一、间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程71

二、末期动力学和配料比的影响75

三、间歇反应器的最优反应时间79

第二节 理想连续流动反应器82

一、活塞流反应器82

二、全混流反应器88

一、热稳定性的基本概念92

第三节 全混流反应器的热稳定性92

二、全混流反应器热稳定性的定态分析94

三、全混流反应器热稳定性的动态分析98

四、全混流反应器的开车107

参考文献109

习题109

第三章 化学反应器中的混合现象115

第一节 宏观混合与微观混合115

第二节 返混及其对反应的影响118

一、理想流动反应器的比较118

二、理想反应器的组合和操作方式的选择121

一、分散模型128

第三节 非理想连续流动反应器128

二、多级全混釜串联模型131

第四节 物系聚集状态对化学反应的影响137

一、反应物系的混合状态137

二、聚集状态对简单反应转化率的影响139

三、聚集状态对复杂反应选择性的影响144

第五节 化学反应器的预混合问题146

一、预混合对反应结果的影响146

二、反应过程开发中混合方式的选择149

一、聚合反应的特点152

第六节 混合对聚合反应器选型的影响152

二、返混对聚合物分子量分布的影响153

三、微观混合对聚合物分子量分布的影响155

参考文献159

习题160

第四章 气固相反应和反应器分析163

第一节 本征动力学与表现动力学164

第二节 外部传递对气固相催化反应过程的影响166

一、等温外部效率因子166

二、非等温外部效率因子172

三、外部传递对复杂反应选择性的影响176

四、外部传递引起的催化剂颗粒的多重定态181

第三节 内部传递对气固相催化反应过程的影响182

一、等温条件下的内部效率因子183

二、非等温条件下的内部效率因子192

三、内部传递对复杂反应选择性的影响196

四、催化剂的工程设计199

第四节 外部传递和内部传递的综合影响206

一、等温条件下的总效率因子206

二、非等温条件下的总效率因子209

三、反应相内外的温度梯度分布211

第五节 流固相非催化反应过程213

一、基本特征214

二、一般模型216

三、缩核模型220

第六节 气固相反应器的分类和选型227

一、固定床反应器228

二、流化床反应器230

三、移动床反应器235

四、气固相反应器的选型235

参考文献241

习题242

第一节 反应器数学模型方法概述247

一、数学模型方法的特征和工作步骤247

第五章 气固相反应器的模型化247

二、反应器数学模型的分类248

三、建立反应器数学模型的方法250

第二节 固定床反应器的数学模型257

一、拟均相基本模型(A-Ⅰ)258

二、拟均相轴向分散模型(A-Ⅱ)259

三、拟均相二维模型(A-Ⅲ)260

四、考虑颗粒界面梯度的活塞流非均相模型(B-Ⅰ)262

五、考虑颗粒界面梯度和颗粒内梯度的活塞流的非均相模型(B-Ⅱ)263

六、非均相二维模型(B-Ⅲ)264

第三节 拟均相一维模型的求解(常微分方程模型的求解)265

一、常微分方程初值问题266

二、常微分方程两点边值问题273

第四节 拟均相二维模型的求解282

第五节 固定床反应器的热特性289

一、绝热固定床反应器的多重定态和热稳定性289

二、列管式固定床反应器的热稳定性291

三、固定床反应器的整体稳定性295

四、列管式固定床反应器的参数敏感性296

五、自热式固定床反应器299

第六节 流化床反应器的模型化303

一、鼓泡流化床的数学模型303

二、循环流化床或提升管反应器的模型化311

参考文献312

习题314

第六章 气液相反应和反应器分析319

第一节 气液相反应动力学319

一、气液反应过程的基本方程319

二、拟一级不可逆反应322

三、不可逆飞速反应325

四、二级不可逆反应328

第二节 气液相反应器的分类和选型330

一、填料塔331

三、板式塔332

二、喷洒塔332

四、鼓泡塔333

五、通气搅拌釜334

六、气液反应器的选型335

第三节 气液相反应器的设计计算337

一、填料塔的设计计算338

二、鼓泡塔的设计计算341

三、通气搅拌釜的设计计算345

参考文献348

习题349

第一节 气液固三相反应动力学352

第七章 气液固三相反应和反应器分析352

第二节 气液固三相反应器的分类和选型357

一、滴流床反应器359

二、淤浆反应器360

三、三相反应器的选型360

第三节 三相反应器的计算361

一、半间歇三相反应器的设计计算362

二、连续三相反应器的设计计算365

参考文献370

习题371

第八章 复杂反应体系的动力学分析374

一、Wei-Prater法的实质375

第一节 单分子可逆反应网络的动力学分析375

二、单分子可逆反应体系的几何特征378

三、速率常数矩阵的特征方向380

四、自然体系和特征体系之间的组成变换383

五、特征根的确定和反应速率常数的计算386

六、单分子可逆反应体系的一种工程模型391

第二节 复杂反应体系的集总动力学模型392

一、集总动力学模型的概况392

二、一个实例：催化裂化集总动力学模型393

三、集总方法的理论分析400

四、实际集总的一般原则407

参考文献409

习题410

第九章 催化剂失活413

第一节 催化剂失活的机理413

一、中毒413

二、烧结和热失活415

三、污染417

第二节 催化剂失活的数学描述417

一、失活动力学方程418

二、独立失活的载流时间理论422

第三节 独立失活催化反应器的计算428

一、固定床反应器429

二、并流移动床反应器430

三、流化床反应器430

第四节 具有复杂失活机理的固定床催化反应器433

一、具有复杂失活机理的固定床反应器的数学模型433

二、具有复杂失活机理的绝热固定床反应器的动态行为434

三、案例分析：可变床层高度固定床反应器436

参考文献441

习题442

后语445

参考文献458