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第1章 主要气固工业催化反应器1

1.1引言1

1.2绝热固定床催化反应器1

1.2.1反应器模型2

1.2.2模型参数的无因次化4

1.2.3绝热固定床反应器的设计数据4

1.2.4多稳态5

1.2.5设计参数和判据6

1.3自热固定床催化反应器7

1.4非等温非绝热管式催化反应器9

1.4.1模型9

1.4.2无因次参数11

1.4.3设计数据12

1.5应用实例14

1.5.1参数敏感性和飞温14

1.5.2一维、二维模型16

1.5.3设计参数16

1.5.4固定床反应器的控制16

1.5.5小结17

1.6气固流化床催化反应器中的气固流动和流区17

1.6.1引言17

1.6.2固体颗粒在床层中的流动和气固流化中的流区18

1.6.3流化床反应器气固流动和传递21

1.7气固流化床反应器模型26

1.7.1鼓泡流化床反应器模型27

1.7.2湍流流化床反应器模型28

1.7.3循环流化床反应器模型28

1.8气固流化床催化反应器设计30

参考文献38

第2章 气液固三相催化反应器39

2.1引言39

2.1.1应用39

2.1.2三相催化反应器的类型41

2.1.3固定床和浆态床反应器的比较42

2.1.4操作模式44

2.2涓流床催化反应器45

2.2.1引言45

2.2.2流区分类47

2.2.3压力降49

2.2.4流体滞留量52

2.2.5气液传质54

2.2.6液固传质57

2.2.7轴向离散58

2.2.8液体分布61

2.2.9部分润湿和对反应器性能的影响62

2.2.10非等温催化反应67

2.2.11传热68

2.2.12压力对涓流床操作参数和反应器性能的影响69

2.2.13例子72

2.3鼓泡填料塔反应器75

2.3.1引言75

2.3.2流区76

2.3.3压力降78

2.3.4气体滞留和液体滞留79

2.3.5气液传质80

2.3.6液固传质80

2.3.7轴向离散81

2.3.8例子81

2.4三相流化床催化反应器85

2.4.1引言85

2.4.2液固流化床85

2.4.3流区88

2.4.4床层收缩和膨胀现象89

2.4.5气体和液体滞留89

2.4.6气泡直径91

2.4.7颗粒夹带92

2.4.8气液传质92

2.4.9液固传质93

2.4.10轴向离散93

2.4.11传热94

2.5机械搅拌浆态反应器95

2.5.1引言95

2.5.2催化剂的悬浮96

2.5.3搅拌的功率消耗97

2.5.4气体滞留99

2.5.5气泡直径100

2.5.6气液传质100

2.5.7液固传质103

2.5.8密闭搅拌反应器104

2.6鼓泡塔浆态反应器106

2.6.1引言106

2.6.2鼓泡塔浆态反应器中的流区107

2.6.3催化剂颗粒的悬浮108

2.6.4气体滞留109

2.6.5平均气泡直径110

2.6.6气液传质110

2.6.7液固传质111

2.6.8鼓泡塔中的轴向离散111

2.6.9传热112

2.6.10催化剂分离112

参考文献114

第3章 结构催化剂和结构催化反应器116

3.1引言116

3.1.1多相催化反应器的结构内构件117

3.1.2反应和分离的结构内构件118

3.1.3催化结构填料的分类119

3.2结构催化剂固定床反应器中的传递现象简介120

3.2.1流区120

3.2.2压力降和液体滞留121

3.2.3气液传质和气液界面面积121

3.2.4液固传质速率122

3.2.5停留时间分布（RTD）122

3.2.6热传输122

3.2.7结构反应器模型122

3.3结构催化材料特性及其工业应用123

3.3.1蜂窝独居石：陶瓷和金属123

3.3.2开放错流结构波纹填料（OCFS）及其流体力学特性124

3.3.3闭合错流结构波纹填料（CCFS）及其流体力学特性128

3.3.4编织线结构填料及其流体力学特性129

3.3.5发泡体：金属、陶瓷和石墨基131

3.3.6不同结构填料间的比较132

3.3.7结构催化填料的工业应用134

3.4纤维（布）催化剂及其应用136

3.4.1引言136

3.4.2纤维材料和其催化剂制备138

3.4.3纤维结构的几何性质143

3.4.4纤维和布催化剂的应用144

3.4.5传质和流体力学148

参考文献149

第4章 蜂窝独居石催化剂和反应器151

4.1引言151

4.2独居石结构153

4.3流体力学154

4.3.1流区155

4.3.2压力降156

4.3.3液体滞留157

4.3.4流体分布158

4.3.5轴向和径向离散159

4.4质量和热量传递160

4.4.1质量传递160

4.4.2热量传递162

4.4.3蜂窝独居石催化剂用于放热反应165

4.5独居石反应器169

4.5.1独居石反应器性能169

4.5.2蜂窝独居石反应器和常用反应器的比较169

4.5.3反应器模型171

4.6蜂窝独居石反应器的设计171

4.6.1引言171

4.6.2模型172

4.6.3独居石催化剂的效率因子173

4.6.4最佳几何体的选择175

4.6.5小结177

4.7蜂窝独居石及催化剂的制备178

4.7.1引言178

4.7.2挤压技术生产陶瓷蜂窝独居石181

4.7.3催化剂活性组分的加入188

4.7.4金属独居石194

4.8蜂窝独居石催化剂的应用实例201

4.8.1汽车尾气净化三效催化剂201

4.8.2三效（TWCs）催化剂：原理和操作204

4.8.3贫燃脱NO×催化剂211

4.8.4 DeNO×SCR独居石催化剂216

4.8.5在独居石SCR催化剂中化学动力学和传递过程的数学描述218

4.8.6 DeNO×本征动力学参数的计算220

参考文献222

第5章 酶和生物催化反应工程224

5.1可溶性酶催化反应动力学224

5.1.1引言224

5.1.2 Michaelis-Menten动力学225

5.1.3酶催化反应的瞬态动力学232

5.1.4酶催化反应的阻滞233

5.1.5双或多底物酶催化反应240

5.1.6例子242

5.2固定化酶的催化反应动力学（非均相）243

5.2.1引言243

5.2.2游离酶的固定化244

5.2.3固化酶催化的反应动力学245

5.2.4有膜扩散和粒内扩散时的效率因子247

5.2.5固定化酶的活性和失活248

5.3酶催化反应器249

5.3.1均相酶催化反应器250

5.3.2非均相酶催化反应器252

5.4微生物细胞的基础知识253

5.4.1细胞的大小和形状254

5.4.2细胞的分类255

5.4.3微生物细胞的增殖和调控256

5.5细胞生长动力学258

5.5.1细胞生长的特点258

5.5.2环境对细胞生长的影响260

5.5.3细胞生长动力学模型261

5.5.4氧控制发酵一生物反应器中的传递过程273

5.6生物催化反应器277

参考文献279

第6章 电催化和光催化反应工程280

6.1电催化和电极动力学280

6.1.1引言280

6.1.2电化学系统281

6.1.3电催化热力学和电极反应动力学282

6.1.4电极反应系统285

6.1.5多孔催化电极系统289

6.2燃料电池和蓄电池中的电催化299

6.2.1旁流背进式Br2 /Br-多孔电极299

6.2.2 DMFC Pt-Ru阳极的宏观动力学302

6.2.3多孔电极的多尺度分析312

6.2.4锂离子蓄电池正极多尺度分析319

6.3电催化有机合成反应324

6.3.1循环流动填充床电催化有机合成反应324

6.3.2硝基苯电还原制对氨基苯酚PBEDR实例329

6.3.3填充床电极的理论330

6.4光催化反应工程及其反应器335

6.4.1引言335

6.4.2半导体光催化反应热力学337

6.4.3半导体光催化反应动力学341

6.4.4太阳能光催化水处理反应器347

参考文献353

附录359