化學反應工程（第五版）

《化學反應工程（第五版）》是2012年化學工業出版社出版的圖書，作者是朱炳辰。本書為高等學校化學工程與工藝專業教材，也可供有關研究、設計和生產單位工程技術人員參考。

基本介紹

• 書名：化學反應工程（第五版）
• 作者：朱炳辰
• ISBN：9787122124555
• 定價：38.00元

出版信息

出版社：化學工業出版社

出版時間：2012年02月

版次：5-1

裝幀：平

字數：506千字

開卷分類：工程技術

內容簡介

《化學反應工程》第五版是《化學反應工程》第三版(面向21世紀課程教材)和第四版(普通高等教育“十一五”國家級規劃教材)的修訂版，第五版是在第四版經兄弟學校教學使用五年的基礎上，吸取兄弟學校的意見而修訂的。 根據“面向21世紀‘化學工程與工藝’專業培養方案”的要求，化學工程與工藝專業力求培養基礎厚、專業寬、能力強、素質高、具有創新精神的化工專業人才，本教材正是按照這一培養目標編寫的。 本書共分九章。全書的主線是化學反應與動量、質量、熱量傳遞互動作用的共性歸納綜合的巨觀反應過程，以及反應裝置的工程分析及設計。本書所講述的化學反應工程屬工程學科，用自然科學的原理考察、解釋和處理工程實際問題。化學反應工程的研究方法是套用理論推演和實驗研究工業反應過程的規律而建立的數學模擬方法，結合工程實踐的經驗，套用於工程分析和設計，強調工程觀念，提倡理論與實際的結合。對學生進行定量計算和設計能力的訓練，提高學生分析問題和解決問題的能力及創新精神。

目錄

緒論1

一、物質轉化過程工業中的化學加工1

二、化學反應工程與多尺度及多學科的聯繫2

三、數學模擬方法2

四、工程放大與最佳化3

參考文獻5

第一章套用化學反應動力學及反應器設計基礎6

第一節化學反應和工業反應器的分類6

一、化學反應的分類6

二、工業反應器的分類7

第二節化學計量學10

一、化學計量式10

二、反應進度、轉化率及化學膨脹因子10

三、多重反應系統中獨立反應數的確定11

四、多重反應的收率及選擇率12

五、氣相反應的物料衡算13

第三節加壓下氣相反應的反應焓和化學平衡常數13

一、理想氣體和實際氣體的狀態方程14

二、氣體的摩爾定壓熱容和氣相反應的摩爾反應焓15

三、實際氣體的化學反應平衡常數17

第四節化學反應速率及動力學方程19

一、間歇系統及連續系統的化學反應速率19

二、動力學方程21

三、溫度對反應速率常數的影響22

第五節溫度對反應速率的影響及最佳反應溫度23

一、溫度對單一反應速率的影響及最佳溫度曲線23

二、溫度對平行和連串反應速率的影響25

第六節反應器設計基礎及基本設計方程27

一、反應器設計基礎27

二、反應器設計的基本方程29

第七節討論與分析30

參考文獻31

習題31

第二章氣固相催化反應本徵及巨觀動力學34

第一節催化及固體催化劑34

一、催化反應34

二、固體催化劑35

第二節化學吸附與氣固相催化反應本徵動力學模型36

一、吸附等溫方程37

二、均勻表面吸附動力學模型39

三、不均勻表面吸附動力學模型40

第三節氣固相催化反應巨觀過程與催化劑顆粒內氣體的擴散42

一、氣固相催化反應巨觀過程42

二、固體催化劑顆粒內氣體的擴散與曲折因子46

第四節內擴散有效因子49

一、等溫催化劑單一反應內擴散有效因子49

二、等溫內擴散對多重反應選擇率的影響54

三、非等溫催化劑內擴散有效因子55

第五節氣固相間熱、質傳遞過程對總體速率的影響57

一、外擴散有效因子57

二、工業催化反應器中氣流主體與催化劑外表面間的濃度差和溫度差58

第六節固體顆粒催化劑的工程設計59

一、異形催化劑59

二、活性組分不均勻分布催化劑59

三、顆粒催化劑的孔徑分布及內表面積設計60

第七節氣固相催化反應巨觀動力學模型61

一、工業顆粒催化劑總體速率的實驗測定61

二、巨觀與本徵反應動力學模型61

第八節固體催化劑的失活63

一、固體催化劑失活的原因63

二、催化劑失活動力學64

第九節討論與分析64

參考文獻66

習題68

第三章釜式及均相管式反應器70

第一節間歇釜式反應器70

一、釜式反應器的特徵70

二、間歇釜式反應器的數學模型71

三、間歇釜式反應器的工程放大及操作最佳化74

第二節連續流動均相管式反應器76

一、均相管式反應器的特徵76

二、平推流均相管式反應器的數學模型77

第三節連續流動釜式反應器83

一、連續流動釜式反應器的特徵及數學模型83

二、多級全混釜的串聯及最佳化84

三、全混流反應器的熱穩定性88

第四節理想流動反應器的體積比較93

第五節多重反應的選擇率94

一、平行反應94

二、連串反應95

第六節半間歇釜式反應器98

一、半間歇釜式反應器的特徵98

二、半間歇釜式反應器的數學模型98

第七節釜式反應器中進行的多相反應100

一、釜式反應器中進行的液液非均相反應100

二、釜式反應器中進行的液固非均相反應101

三、釜式反應器中進行的氣液相絡合催化反應102

第八節討論與分析102

參考文獻103

習題104

第四章反應器中的混合及對反應的影響106

第一節連續反應器中物料混合狀態分析106

一、混合現象的分類106

二、連續反應過程的考察方法107

第二節停留時間分布108

一、停留時間分布的定義108

二、停留時間分布的實驗測定109

三、停留時間分布的數字特徵111

四、理想流型反應器的停留時間分布113

五、停留時間分布曲線的套用116

第三節非理想流動模型117

一、數學模型方法117

二、軸向混合模型117

三、多級串聯全混流模型119

第四節非理想流動反應器的計算121

一、軸向混合反應器的轉化率121

二、多級串聯全混流反應器的轉化率122

第五節討論與分析123

參考文獻124

習題124

第五章固定床氣固相催化反應工程126

第一節固定床氣固相催化反應器的基本類型和數學模型126

一、固定床氣固相催化反應器的基本類型126

二、固定床催化反應器的數學模型129

第二節固定床流體力學130

一、固定床的物理特性130

二、單相流體在固定床顆粒層中的流動及壓力降132

三、徑向流動反應器中流體的分布135

四、固定床流體的徑向及軸向混合139

第三節固定床熱量與質量傳遞過程140

一、固定床徑向傳熱過程分析140

二、固定床對壁的給熱係數141

三、固定床徑向有效熱導率和壁給熱係數142

四、固定床徑向及軸向傳熱的偏微分方程143

五、固定床中流體與顆粒外表面間的傳熱與傳質144

第四節絕熱式固定床催化反應器144

一、絕熱溫升及絕熱溫降145

二、絕熱催化床及乙苯催化脫氫制苯乙烯反應器146

三、多段換熱式催化反應器148

第五節連續換熱內冷自熱式催化反應器151

一、內冷自熱式催化反應器的一維平推流數學模型151

二、內冷自熱式氨合成反應器的熱穩定性153

第六節連續換熱外冷及外熱管式催化反應器154

一、連續換熱外冷管式催化床的數學模型154

二、連續換熱外冷管式催化反應器的飛溫及參數敏感性154

三、強放熱多重反應管式反應器的設計158

四、管式反應器的床層巨觀反應動力學和環氧乙烷合成反應器的活性校正係數案例159

五、連續換熱外熱管式催化反應器161

第七節薄床層催化反應器161

一、薄床層催化反應器軸向返混模型161

二、薄床層氨氧化催化反應器的一維軸向彌散數學模型162

第八節催化反應過程進展164

一、強制振盪非定態周期操作催化反應過程164

二、催化吸收耦聯164

三、催化吸附耦聯165

四、催化催化耦聯165

五、催化蒸餾165

六、膜催化166

七、超臨界化學反應166

八、均相催化多相化167

九、微化工技術168

第九節討論與分析168

參考文獻170

習題173

第六章氣液反應工程176

第一節氣液反應平衡176

一、氣液相平衡176

二、溶液中氣體溶解度的估算177

三、帶化學反應的氣液相平衡178

第二節氣液反應歷程180

一、氣液相間物質傳遞180

二、化學反應在相間傳遞中的作用180

第三節氣液反應動力學特徵182

一、伴有化學反應的液相擴散過程182

二、一級不可逆反應183

三、不可逆瞬間反應185

四、二級不可逆反應186

五、可逆反應187

六、平行反應189

第四節氣液反應器概述190

一、工業生產對氣液反應器的要求190

二、氣液反應器的形式和特點191

第五節鼓泡反應器192

一、鼓泡反應器的操作狀態193

二、鼓泡反應器的流體力學特徵194

三、鼓泡反應器的軸向混合195

四、鼓泡反應器的傳質、傳熱特性196

五、鼓泡反應器的簡化反應模型197

六、攪拌鼓泡反應器200

七、鼓泡反應器的熱穩定性200

第六節填料反應器201

一、填料特性和兩相流動特徵202

二、填料的潤濕表面和傳質係數203

三、填料反應器的軸向混合204

四、氣液接觸有效表面204

五、填料反應器有效高度的計算204

第七節討論與分析207

一、氣液反應的特徵207

二、氣液反應器的適應性208

參考文獻208

習題210

第七章流固相非催化反應212

第一節流固相非催化反應的分類及特點212

一、流固相非催化反應的分類212

二、流固相非催化反應的特點214

三、流固相非催化反應的研究方法215

第二節流固相非催化反應模型215

一、收縮未反應芯模型215

二、整體反應模型216

三、有限厚度反應區模型217

第三節粒徑不變時縮芯模型的總體速率及控制218

一、總體速率218

二、流體滯流膜擴散控制220

三、固體產物層內擴散控制220

四、化學反應控制221

第四節顆粒縮小時縮芯模型的總體速率222

一、流體滯流膜擴散控制223

二、化學反應控制223

三、巨觀反應過程與控制階段的判別223

第五節流固相非催化反應器及其計算226

一、流固相非催化反應器226

二、固體顆粒呈平推流流動228

三、固體顆粒呈全混流流動229

第六節討論與分析231

參考文獻233

習題234

第八章流化床反應工程236

第一節固體流態化的基本特徵及工業套用236

一、流態化現象236

二、流化床反應器的流型、流型轉變及基本特徵237

三、流態化技術的基本問題及與其他流固接觸技術的比較241

四、流態化技術的工業套用242

第二節流化床的特徵速度243

一、臨界流化速度及起始鼓泡速度243

二、起始湍動流化速度、快速流態化及

密相氣力輸送的轉變速度246

第三節氣固密相流化床247

一、氣固密相流化床的基本結構247

二、氣固鼓泡流化床250

三、鼓泡流化床反應器的數學模型255

四、湍動流化床256

五、氣固密相流化床的工業套用257

第四節循環流化床260

一、流型轉變260

二、循環流化床的工業套用261

第五節討論與分析266

參考文獻267

習題268

第九章氣液固三相反應工程270

第一節氣液固三相反應器的類型及巨觀反應動力學270

一、氣液固三相反應器的類型270

二、氣液固三相反應的巨觀反應動力學273

第二節三相滴流床反應器275

一、氣、液並流向下通過固定床的流體力學275

二、滴流床三相反應器中的傳遞過程277

三、石油加工中催化加氫裂化的加壓滴流床三相反應器278

第三節機械攪拌鼓泡懸浮式三相反應器279

一、機械攪拌鼓泡懸浮式三相反應器的特徵279

二、機械攪拌反應器中三相床甲醇合成和一步法二甲醚合成案例279

第四節鼓泡淤漿床反應器282

一、鼓泡淤漿床反應器的流體力學282

二、鼓泡淤漿反應器中的傳遞過程285

第五節氣液並流向上三相流化床反應器287

一、煤的直接液化三相流化床反應器287

二、氣液並流向上三相流化床的流體力學288

三、氣液並流向上三相流化床中的傳遞過程290

第六節氣液固三相懸浮床反應器的數學模型291

一、三相懸浮床反應器的數學模型291

二、鼓泡三相淤漿床甲醇合成的數學模型和試驗驗證292

三、三相床FT合成294

第七節討論與分析296

參考文獻297

習題300