《化學反應工程（原著第三版）》是2005年化學工業出版社出版的圖書，作者是[美]H.斯科特·福格勒。
基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
《化學反應工程》在反應工程領域是一本備受推崇的經典英文著作，內容包括摩爾平衡、轉化率和反應器設計、速度定律和化學計量方程、等溫反應器設計、反應速率數據收集與整理、複合反應、非基元反應動力學、穩態非等溫反應器設計、非穩態非等溫反應器設計、催化和催化反應器、外擴散對非均相反應的影響、多孔催化劑內的擴散和反應、停留時間分布和非理想反應器模型。在闡述化學反應工程基本原理的同時列舉了大量的工業實例及工藝設計，把最新的研究成果及研究領域的套用實例以例題、習題的形式融入全書，使其更具有先進性和實用性。翻譯版保持了原書的風格，語言更加簡練；因此，不僅可作為高等院校的教材，其作為工具書及教學參考書將使其價值得到更充分的體現。
本書可作為與化學反應工程有關的科研、設計、生產等技術人員的參考書，高等院校師生教學參考書，化學工程專業研究生教材。
本書可作為與化學反應工程有關的科研、設計、生產等技術人員的參考書，高等院校師生教學參考書，化學工程專業研究生教材。
目錄
第1章 摩爾衡算1
1.1 反應速率-rA的定義1
1.2 通用的摩爾衡算方程5
1.3 間歇反應器6
1.4 連續流動反應器8
1.4.1 連續攪拌釜式反應器8
1.4.2 管式反應器9
1.4.3 填充床反應器11
1.5 工業反應器13
小結20
問題和習題21
補充讀物25
第2章 轉化率和反應器的尺寸27
2.1 轉化率的定義27
2.2 設計方程27
2.2.1 間歇系統27
2.2.2 流動系統29
2.3 連續流動反應器設計方程的套用32
2.4 反應器串聯38
2.5 更多的定義46
小結48
習題與思考50
補充讀物54
第3章 速率方程和化學計量學55
3.1 基本定義55
3.1.1 反應速率常數55
3.1.2 反應級數59
3.1.3 基元反應速率方程和分子性60
3.1.4 可逆反應62
3.1.5 非基元反應速率方程和反應65
3.2 反應器尺寸和設計方法的研究現狀66
3.3 化學計量表67
3.3.1 間歇系統67
3.3.2 恆體積反應系統70
3.3.3 流動系統72
3.3.4 反應中的體積變化73
3.4 用除轉化率之外的變數表示濃度83
3.5 帶有相變的反應85
小結88
問題與習題90
補充讀物99
第4章 等溫反應器設計100
4.1 等溫反應器的設計步驟100
4.2 液相間歇反應器數據放大到CSTR反應器的設計103
4.2.1 間歇操作103
4.2.2 CSTR反應器的設計109
4.3 管式反應器117
4.4 反應器壓降122
4.4.1 壓降和反應速率方程122
4.4.2 填充床中的流動123
4.4.3 球形填充床反應器134
4.4.4 管道中的壓降138
4.5 組成一座化工廠139
4.6 在摩爾衡算方程和速率方程中套用CA（液體）和FA（氣體）141
4.6.1 CSTR反應器、PFR反應器、PBR反應器和BR反應器141
4.6.2 膜反應器145
4.7 反應器的非穩態操作150
4.7.1 CSTR的開車150
4.7.2 半間歇反應器151
4.7.3 反應蒸餾157
4.8 循環反應器159
小結160
問題與習題163
補充讀物176
第5章 化學反應速率的數據收集與分析177
5.1 間歇反應器177
5.1.1 微分法177
5.1.2 積分法186
5.2 初始速率法188
5.3 半衰期法190
5.4 微分反應器方法191
5.5 最小二乘法196
5.5.1 線性最小二乘法196
5.5.2 非線性最小二乘法198
5.5.3 加權最小二乘法205
5.6 實驗安排205
5.7 實驗反應器的評價206
5.7.1 積分反應器（固定床反應器）207
5.7.2 攪拌間歇反應器207
5.7.3 有固相存在的攪拌反應器（SCSR) 207
5.7.4 連續流動反應器（CSTR) 207
5.7.5 提升管反應器207
5.7.6 循環反應器208
5.7.7 各種反應器總結208
小結209
習題210
補充讀物217
第6章 複合反應219
6.1 定義219
6.2 平行反應222
6.2.1 只有一種反應物時的選擇性222
6.2.2 有兩種反應物時的選擇性225
6.3 連串反應227
6.4 複雜反應的求解230
6.4.1 物料平衡230
6.4.2 淨反應速率230
6.4.3 速率方程231
6.4.4 化學計量--相對反應速率232
6.4.5 化學計量關係--濃度234
6.4.6 聯立求解235
6.4.7 CSTR反應器中的複合反應239
6.5 分類245
6.6 有興趣的部分246
6.7 複合反應產率最最佳化247
小結248
習題250
補充讀物262
第7章 非基元反應動力學264
7.1 基本原理264
7.1.1 活潑中間產物265
7.1.2 準穩態假設（PSSH) 266
7.2 反應機理研究267
7.2.1 基本概念267
7.2.2 反應路徑273
7.3 聚合反應275
7.3.1 分步聚合276
7.3.2 鏈式聚合反應279
7.3.3 間歇聚合反應器模型285
7.3.4 分子量分布287
7.3.5 陰離子聚合291
7.4 酶反應機理297
7.4.1 定義和反應機理297
7.4.2 Michaelis-Menten方程300
7.4.3 間歇反應器計算301
7.4.4 酶反應的抑制劑303
7.4.5 複合酶和底物體系303
7.5 生化反應器304
7.5.1 細胞生長305
7.5.2 速率方程306
7.5.3 化學計量學308
7.5.4 物料平衡309
7.5.5 恆化器312
7.5.6 設計方程313
7.5.7 細胞耗盡314
7.5.8 氧控發酵315
7.5.9 反應器放大315
小結315
習題316
補充讀物328
第8章 穩態非等溫反應器設計330
8.1 基本原理330
8.2 能量衡算331
8.2.1 熱力學第一定律331
8.2.2 “功”的計算332
8.2.3 分析穩態摩爾流率以得到反應熱333
8.2.4 焓的分析335
8.2.5 關聯ΔHRx(T), ΔHoRx(TR)和ΔCp336
8.2.6 恆摩爾熱容或平均摩爾熱容337
8.2.7 變摩爾熱容337
8.2.8 加到反應器中的熱Q·339
8.3 非等溫連續流反應器341
8.3.1 套用於CSTR反應器342
8.3.2 絕熱管狀反應器351
8.3.3 有熱交換的穩態管式反應器357
8.4 平衡轉化率366
8.4.1 絕熱溫度和平衡轉化率366
8.4.2 最佳進料溫度372
8.5 非絕熱反應器操作：二氧化硫的氧化373
8.5.1 硫酸的生產373
8.5.2 催化劑用量375
8.5.3 反應器結構375
8.5.4 操作條件376
8.6 多定態382
8.6.1 移熱項，R(T)383
8.6.2 生熱項G(T)384
8.6.3 點火-熄滅曲線385
8.6.4 失控反應387
8.6.5 定態的分叉分析388
8.7 非等溫多反應體系389
8.7.1 活塞流反應器389
8.7.2 CSTR反應器392
小結395
問題與習題398
補充讀物414
第9章 非穩態非等溫反應設計416
9.1 通用衡算方程416
9.2 CSTR反應器和半間歇反應器的非穩態操作416
9.2.1 間歇反應器418
9.2.2 間歇反應器的絕熱操作418
9.2.3 帶有換熱器的瞬態CSTR反應器、間歇及半間歇
反應器-環境溫度不是空間均一的427
9.3 接近穩態431
9.4 化學反應器控制436
9.4.1 脫離穩態436
9.4.2 給CSTR反應器加裝一個控制器438
9.5 非等溫複雜反應443
9.6 活塞流反應器的非穩態操作446
小結446
問題與習題447
補充讀物453
第10章 催化和催化反應器454
10.1 催化劑454
10.1.1 定義454
10.1.2 催化劑性質455
10.1.3 催化劑分類458
10.2 催化反應步驟461
10.2.1 吸附等溫線463
10.2.2 表面反應467
10.2.3 脫附468
10.2.4 速率控制步驟468
10.3 反應速率方程469
10.3.1 異丙苯的吸附為速率控制步驟時472
10.3.2 表面反應為速率控制步驟時474
10.3.3 苯的脫附為速率控制步驟時475
10.3.4 異丙苯分解反應小結476
ⅩVII 10.3.5 由準穩態假設推導速率方程479
10.3.6 溫度對速率方程的影響480
10.4 氣固反應器的設計481
10.4.1 概述481
10.4.2 設計方程481
10.5 非均相數據分析482
10.5.1 由實驗數據推導出速率方程483
10.5.2 探討與實驗結果一致的機理484
10.5.3 速率方程參數的計算485
10.5.4 反應器設計486
10.6 化學氣相沉積489
10.7 催化劑失活492
10.7.1 催化劑失活類型493
10.7.2 溫度-時間互補法501
10.7.3 移動床反應器503
10.7.4 提升管反應器507
10.7.5 確定失活級數511
10.8 微電子行業涉及到的反應工程512
小結514
問題和習題516
補充讀物527
第11章 外擴散對非均相反應過程的影響529
11.1 質量傳遞原理529
11.1.1 定義529
11.1.2 摩爾通量529
11.1.3 費克第一定律530
11.2 二元擴散531
11.2.1 摩爾通量計算531
11.2.2 邊界條件533
11.2.3 無化學反應的擴散模型533
11.2.4 溫度和壓力對DAB的影響537
11.2.5 伴有化學反應的擴散模型537
11.3 外部傳質阻力538
11.3.1 傳質係數539
11.3.2 單一顆粒的傳質541
11.3.3 填充床內傳質為控制步驟的化學反應544
11.3.4 金屬表面上受傳質控制的化學反應550
11.4 如果……會發生什麼？（參數敏感度分析）551
11.5 縮核模型554
11.5.1 催化劑的再生554
11.5.2 單分散性固體顆粒的溶解557
11.5.3 多孔介質中的流動和溶解559
小結560
習題561
補充讀物566
ⅩVIII第12章 多孔催化劑內的擴散和反應567
12.1 球形催化劑顆粒中的擴散和反應567
12.1.1 有效擴散係數567
12.1.2 推導擴散和反應的微分方程569
12.1.3 方程的無因次形式571
12.1.4 一級反應微分方程的解573
12.2 內擴散有效因子573
12.3 表觀動力學577
12.4 總有效因子579
12.5 擴散控制和反應控制步驟的判據581
12.5.1 Weisz-Prater的內擴散判據581
12.5.2 Mears的外擴散判據583
12.6 填充床內的傳質和反應584
12.7 根據操作參數確定控制步驟589
12.8 多相反應器589
12.8.1 漿態床反應器590
12.8.2 滴流床反應器601
12.9 流化床反應器603
12.10 流化床模型603
12.11 化學沉積反應器605
小結608
習題609
補充讀物617
第13章 停留時間分布620
13.1 概述620
ⅩⅨ 13.2 停留時間分布函式的測定方法622
13.2.1 脈衝法622
13.2.2 階躍法626
13.3 停留時間分布函式的數字特徵627
13.3.1 積分關係628
13.3.2 平均停留時間629
13.3.3 方差630
13.3.4 無因次停留時間分布函式E (Θ) 632
13.3.5 停留時間內分布函式I (α) 633
13.4 理想反應器的停留時間分布635
13.4.1 間歇反應器和活塞流反應器的停留時間分布635
13.4.2 單一全混流反應器CSTR的停留時間分布635
13.4.3 層流反應器637
13.4.4 PFR和CSTR串聯反應器的停留時間分布638
13.5 非理想反應器的停留時間分布641
13.6 零參數模型642
13.6.1 離散模型642
13.6.2 最大混合模型646
13.6.3 熱效應652
13.7 軟體包的套用653
13.8 複合反應655
13.8.1 離散模型655
13.8.2 最大混合模型655
小結659
習題660
補充讀物666
第14章 非理想反應器模型668
14.1 基本概念668
14.2 單參數模型669
14.2.1 多釜串聯模型669
14.2.2 返混擴散模型672
14.3 兩參數模型684
14.3.1 利用溝流和死區模擬實際的攪拌釜反應器685
14.3.2 用兩個串聯的CSTR模
1.1 反應速率-rA的定義1
1.2 通用的摩爾衡算方程5
1.3 間歇反應器6
1.4 連續流動反應器8
1.4.1 連續攪拌釜式反應器8
1.4.2 管式反應器9
1.4.3 填充床反應器11
1.5 工業反應器13
小結20
問題和習題21
補充讀物25
第2章 轉化率和反應器的尺寸27
2.1 轉化率的定義27
2.2 設計方程27
2.2.1 間歇系統27
2.2.2 流動系統29
2.3 連續流動反應器設計方程的套用32
2.4 反應器串聯38
2.5 更多的定義46
小結48
習題與思考50
補充讀物54
第3章 速率方程和化學計量學55
3.1 基本定義55
3.1.1 反應速率常數55
3.1.2 反應級數59
3.1.3 基元反應速率方程和分子性60
3.1.4 可逆反應62
3.1.5 非基元反應速率方程和反應65
3.2 反應器尺寸和設計方法的研究現狀66
3.3 化學計量表67
3.3.1 間歇系統67
3.3.2 恆體積反應系統70
3.3.3 流動系統72
3.3.4 反應中的體積變化73
3.4 用除轉化率之外的變數表示濃度83
3.5 帶有相變的反應85
小結88
問題與習題90
補充讀物99
第4章 等溫反應器設計100
4.1 等溫反應器的設計步驟100
4.2 液相間歇反應器數據放大到CSTR反應器的設計103
4.2.1 間歇操作103
4.2.2 CSTR反應器的設計109
4.3 管式反應器117
4.4 反應器壓降122
4.4.1 壓降和反應速率方程122
4.4.2 填充床中的流動123
4.4.3 球形填充床反應器134
4.4.4 管道中的壓降138
4.5 組成一座化工廠139
4.6 在摩爾衡算方程和速率方程中套用CA（液體）和FA（氣體）141
4.6.1 CSTR反應器、PFR反應器、PBR反應器和BR反應器141
4.6.2 膜反應器145
4.7 反應器的非穩態操作150
4.7.1 CSTR的開車150
4.7.2 半間歇反應器151
4.7.3 反應蒸餾157
4.8 循環反應器159
小結160
問題與習題163
補充讀物176
第5章 化學反應速率的數據收集與分析177
5.1 間歇反應器177
5.1.1 微分法177
5.1.2 積分法186
5.2 初始速率法188
5.3 半衰期法190
5.4 微分反應器方法191
5.5 最小二乘法196
5.5.1 線性最小二乘法196
5.5.2 非線性最小二乘法198
5.5.3 加權最小二乘法205
5.6 實驗安排205
5.7 實驗反應器的評價206
5.7.1 積分反應器（固定床反應器）207
5.7.2 攪拌間歇反應器207
5.7.3 有固相存在的攪拌反應器（SCSR) 207
5.7.4 連續流動反應器（CSTR) 207
5.7.5 提升管反應器207
5.7.6 循環反應器208
5.7.7 各種反應器總結208
小結209
習題210
補充讀物217
第6章 複合反應219
6.1 定義219
6.2 平行反應222
6.2.1 只有一種反應物時的選擇性222
6.2.2 有兩種反應物時的選擇性225
6.3 連串反應227
6.4 複雜反應的求解230
6.4.1 物料平衡230
6.4.2 淨反應速率230
6.4.3 速率方程231
6.4.4 化學計量--相對反應速率232
6.4.5 化學計量關係--濃度234
6.4.6 聯立求解235
6.4.7 CSTR反應器中的複合反應239
6.5 分類245
6.6 有興趣的部分246
6.7 複合反應產率最最佳化247
小結248
習題250
補充讀物262
第7章 非基元反應動力學264
7.1 基本原理264
7.1.1 活潑中間產物265
7.1.2 準穩態假設（PSSH) 266
7.2 反應機理研究267
7.2.1 基本概念267
7.2.2 反應路徑273
7.3 聚合反應275
7.3.1 分步聚合276
7.3.2 鏈式聚合反應279
7.3.3 間歇聚合反應器模型285
7.3.4 分子量分布287
7.3.5 陰離子聚合291
7.4 酶反應機理297
7.4.1 定義和反應機理297
7.4.2 Michaelis-Menten方程300
7.4.3 間歇反應器計算301
7.4.4 酶反應的抑制劑303
7.4.5 複合酶和底物體系303
7.5 生化反應器304
7.5.1 細胞生長305
7.5.2 速率方程306
7.5.3 化學計量學308
7.5.4 物料平衡309
7.5.5 恆化器312
7.5.6 設計方程313
7.5.7 細胞耗盡314
7.5.8 氧控發酵315
7.5.9 反應器放大315
小結315
習題316
補充讀物328
第8章 穩態非等溫反應器設計330
8.1 基本原理330
8.2 能量衡算331
8.2.1 熱力學第一定律331
8.2.2 “功”的計算332
8.2.3 分析穩態摩爾流率以得到反應熱333
8.2.4 焓的分析335
8.2.5 關聯ΔHRx(T), ΔHoRx(TR)和ΔCp336
8.2.6 恆摩爾熱容或平均摩爾熱容337
8.2.7 變摩爾熱容337
8.2.8 加到反應器中的熱Q·339
8.3 非等溫連續流反應器341
8.3.1 套用於CSTR反應器342
8.3.2 絕熱管狀反應器351
8.3.3 有熱交換的穩態管式反應器357
8.4 平衡轉化率366
8.4.1 絕熱溫度和平衡轉化率366
8.4.2 最佳進料溫度372
8.5 非絕熱反應器操作：二氧化硫的氧化373
8.5.1 硫酸的生產373
8.5.2 催化劑用量375
8.5.3 反應器結構375
8.5.4 操作條件376
8.6 多定態382
8.6.1 移熱項，R(T)383
8.6.2 生熱項G(T)384
8.6.3 點火-熄滅曲線385
8.6.4 失控反應387
8.6.5 定態的分叉分析388
8.7 非等溫多反應體系389
8.7.1 活塞流反應器389
8.7.2 CSTR反應器392
小結395
問題與習題398
補充讀物414
第9章 非穩態非等溫反應設計416
9.1 通用衡算方程416
9.2 CSTR反應器和半間歇反應器的非穩態操作416
9.2.1 間歇反應器418
9.2.2 間歇反應器的絕熱操作418
9.2.3 帶有換熱器的瞬態CSTR反應器、間歇及半間歇
反應器-環境溫度不是空間均一的427
9.3 接近穩態431
9.4 化學反應器控制436
9.4.1 脫離穩態436
9.4.2 給CSTR反應器加裝一個控制器438
9.5 非等溫複雜反應443
9.6 活塞流反應器的非穩態操作446
小結446
問題與習題447
補充讀物453
第10章 催化和催化反應器454
10.1 催化劑454
10.1.1 定義454
10.1.2 催化劑性質455
10.1.3 催化劑分類458
10.2 催化反應步驟461
10.2.1 吸附等溫線463
10.2.2 表面反應467
10.2.3 脫附468
10.2.4 速率控制步驟468
10.3 反應速率方程469
10.3.1 異丙苯的吸附為速率控制步驟時472
10.3.2 表面反應為速率控制步驟時474
10.3.3 苯的脫附為速率控制步驟時475
10.3.4 異丙苯分解反應小結476
ⅩVII 10.3.5 由準穩態假設推導速率方程479
10.3.6 溫度對速率方程的影響480
10.4 氣固反應器的設計481
10.4.1 概述481
10.4.2 設計方程481
10.5 非均相數據分析482
10.5.1 由實驗數據推導出速率方程483
10.5.2 探討與實驗結果一致的機理484
10.5.3 速率方程參數的計算485
10.5.4 反應器設計486
10.6 化學氣相沉積489
10.7 催化劑失活492
10.7.1 催化劑失活類型493
10.7.2 溫度-時間互補法501
10.7.3 移動床反應器503
10.7.4 提升管反應器507
10.7.5 確定失活級數511
10.8 微電子行業涉及到的反應工程512
小結514
問題和習題516
補充讀物527
第11章 外擴散對非均相反應過程的影響529
11.1 質量傳遞原理529
11.1.1 定義529
11.1.2 摩爾通量529
11.1.3 費克第一定律530
11.2 二元擴散531
11.2.1 摩爾通量計算531
11.2.2 邊界條件533
11.2.3 無化學反應的擴散模型533
11.2.4 溫度和壓力對DAB的影響537
11.2.5 伴有化學反應的擴散模型537
11.3 外部傳質阻力538
11.3.1 傳質係數539
11.3.2 單一顆粒的傳質541
11.3.3 填充床內傳質為控制步驟的化學反應544
11.3.4 金屬表面上受傳質控制的化學反應550
11.4 如果……會發生什麼？（參數敏感度分析）551
11.5 縮核模型554
11.5.1 催化劑的再生554
11.5.2 單分散性固體顆粒的溶解557
11.5.3 多孔介質中的流動和溶解559
小結560
習題561
補充讀物566
ⅩVIII第12章 多孔催化劑內的擴散和反應567
12.1 球形催化劑顆粒中的擴散和反應567
12.1.1 有效擴散係數567
12.1.2 推導擴散和反應的微分方程569
12.1.3 方程的無因次形式571
12.1.4 一級反應微分方程的解573
12.2 內擴散有效因子573
12.3 表觀動力學577
12.4 總有效因子579
12.5 擴散控制和反應控制步驟的判據581
12.5.1 Weisz-Prater的內擴散判據581
12.5.2 Mears的外擴散判據583
12.6 填充床內的傳質和反應584
12.7 根據操作參數確定控制步驟589
12.8 多相反應器589
12.8.1 漿態床反應器590
12.8.2 滴流床反應器601
12.9 流化床反應器603
12.10 流化床模型603
12.11 化學沉積反應器605
小結608
習題609
補充讀物617
第13章 停留時間分布620
13.1 概述620
ⅩⅨ 13.2 停留時間分布函式的測定方法622
13.2.1 脈衝法622
13.2.2 階躍法626
13.3 停留時間分布函式的數字特徵627
13.3.1 積分關係628
13.3.2 平均停留時間629
13.3.3 方差630
13.3.4 無因次停留時間分布函式E (Θ) 632
13.3.5 停留時間內分布函式I (α) 633
13.4 理想反應器的停留時間分布635
13.4.1 間歇反應器和活塞流反應器的停留時間分布635
13.4.2 單一全混流反應器CSTR的停留時間分布635
13.4.3 層流反應器637
13.4.4 PFR和CSTR串聯反應器的停留時間分布638
13.5 非理想反應器的停留時間分布641
13.6 零參數模型642
13.6.1 離散模型642
13.6.2 最大混合模型646
13.6.3 熱效應652
13.7 軟體包的套用653
13.8 複合反應655
13.8.1 離散模型655
13.8.2 最大混合模型655
小結659
習題660
補充讀物666
第14章 非理想反應器模型668
14.1 基本概念668
14.2 單參數模型669
14.2.1 多釜串聯模型669
14.2.2 返混擴散模型672
14.3 兩參數模型684
14.3.1 利用溝流和死區模擬實際的攪拌釜反應器685
14.3.2 用兩個串聯的CSTR模
