化學反應工程(2019年化學工業出版社出版的圖書)

《化學反應工程》是2019年化學工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：化學反應工程
• 出版時間：2019年10月1日
• 出版社：化學工業出版社
• ISBN：9787122335876

內容簡介

《化學反應工程》是國際工程教育認證系列教材之一，介紹了化學反應工程的研究目的和內容，著重從工程分析的觀點論述化學反應工程的基本概念、理論及研究方法。本書設定了反應動力學、典型反應與反應器、混合現象、反應過程中的質量傳遞、熱量傳遞與反應器的熱穩定性、化學反應過程開發案例等章節，配置了例題、習題和工程開發案例。本書編寫過程中結合工程教育認證通用標準，既注重基本原理的闡述，亦強化複雜工程問題的表達和分析，注重現代軟體工具的套用，力求開闊思路，理論聯繫實際，學以致用。本書重點章節配有微課、動畫、趣味擴展與Matlab檔案，讀者可描碼觀看或下載。

《化學反應工程》為高等學校化工類專業教材，也可供有關研究人員和工程技術人員參考。

圖書目錄

第1章緒論

1．1化學反應工程的研究對象和目的2

1．1．1約束條件2

1．1．2最佳化的經濟指標3

1．1．3最佳化的技術指標3

1．1．4決策變數7

1．2化學反應工程的研究內容9

1．2．1化學反應過程10

1．2．2物理過程10

1．3化學反應工程的研究方法12

1．4化學反應工程在工業反應過程開發中的作用13

1．4．1化學反應工程理論在反應過程開發中的作用13

1．4．2反應過程開發與“放大效應”14

本章小結15

習題15

第2章均相反應動力學

2．1化學反應速率的工程表達18

2．2均相反應中的動力學20

2．2．1均相與預混合20

2．2．2反應動力學表達式21

2．2．3反應速率的溫度效應和反應活化能23

2．2．4反應速率的濃度效應和反應級數25

2．3典型化學反應的動力學方程28

2．3．1簡單眼應28

2．3．2自催化反應28

2．3．3可逆反應28

2．3．4平行反應29

2．3．5串聯反應29

2．3．6更加複雜的情況30

2．4反應動力學測定方法31

2．4．1動力學實驗測定方法32

2．4．2均相反應的實驗反應器37

2．5模型的檢驗和模型參數的估值38

2．5．1經典方法39

2．5．2統計學方法進行模型識別和參數估計41

本章小結42

習題42

第3章理想間歇反應器

3．1反應器設計基本方程45

3．1．1反應器設計的基本內容45

3．1．2反應器設計基本方程45

3．2理想間歇反應器中的簡單眼應46

3．2．1理想間歇反應器的特徵46

3．2．2理想間歇反應器性能的數學描述47

3．2．3理想間歇反應器中的簡單眼應49

3．2．4理想間歇反應器的最優反應時間56

3．3理想間歇反應器中的自催化反應58

3．4理想間歇反應器中的均相可逆反應60

3．4．1可逆反應的特點60

3．4．2可逆反應的反應速率61

3．5理想間歇反應器中的均相平行反應63

3．5．1平行反應反應物和產物濃度分布63

3．5．2平行反應的選擇率和收率64

3．5．3選擇率的溫度效應65

3．5．4選擇率的濃度效應65

3．6理想間歇反應器中的均相串聯反應66

3．6．1串聯反應反應物和產物濃度分布66

3．6．2串聯反應的選擇率和收率67

3．6．3選擇率的溫度效應68

3．6．4選擇率的濃度效應與最優轉化率68

本章小結68

習題69

第4章理想流動管式反應器

4．1理想流動管式反應器的特點73

4．2理想流動管式反應器設計基本方程73

4．3空時、空速和停留時間75

4．4反應前後分子數變化的氣相反應78

4．4．1膨脹率法78

4．4．2膨脹因子法79

4．4．3變分子數反應過程的反應器計算81

本章小結85

習題85

第5章連續流動釜式反應器

5．1連續流動釜式反應器設計基本方程88

5．1．1全混流假定88

5．1．2連續流動釜式反應器中的反應速率88

5．1．3連續流動釜式反應器的基本方程89

5．2連續流動釜式反應器中的均相反應91

5．2．1解析解91

5．2．2圖解法93

5．3連續流動釜式反應器中的濃度分布與返混95

5．3．1連續攪拌釜中的濃度分布特徵95

5．3．2管式循環反應器96

5．3．3連續流動釜式反應器中的返混98

5．4返混的原因與限制返混的措施99

5．4．1返混的原因99

5．4．2限制返混的措施99

5．4．3多釜串聯反應器100

本章小結102

習題102

第6章反應器中的混合現象與非理想流動

6．1混合現象的分類106

6．2停留時間分布及其性質107

6．2．1停留時間分布的表達107

6．2．2停留時間分布的實驗測定108

6．2．3停留時間分布的數字特徵109

6．2．4平推流反應器和全混流反應器的停留時間分布112

6．2．5停留時間分布曲線的套用115

6．3連續流動釜式反應器中的固相反應116

6．3．1流固相非催化反應動力學116

6．3．2連續流動釜式反應器中固相反應過程的特殊性119

6．3．3連續反應過程的考察方法120

6．3．4停留時間分布對固相加工反應結果的影響122

6．3．5固相加工反應過程的計算123

6．4微觀混合及其對反應結果的影響124

6．4．1流體的混合態124

6．4．2巨觀流體反應過程的計算125

6．4．3微觀混合對反應結果的影響126

6．5非理想流動模型128

6．5．1數學模型方法128

6．5．2擴散模型129

6．5．3多級全混流模型131

6．6非理想流動反應器的計算132

6．6．1多級全混流模型反應器的計算133

6．6．2軸向擴散模型反應器的計算133

6．6．3數學模型方法的套用135

本章小結136

習題136

第7章反應器選型與操作最佳化

7．1概述140

7．2影響反應場所濃度的工程因素141

7．3簡單眼應過程反應器型式的比較142

7．4自催化反應過程的最佳化147

7．5可逆反應過程的最佳化152

7．5．1可逆反應過程的濃度效應153

7．5．2可逆反應過程的最優反應溫度和最優溫度序列153

7．5．3可逆反應過程最優溫度條件的實施155

7．6平行反應過程的最佳化157

7．6．1平行反應的選擇率和收率157

7．6．2選擇率的溫度效應158

7．6．3選擇率的濃度效應159

7．6．4反應器選型159

7．6．5反應器的操作方式163

7．7串聯反應過程的最佳化166

7．7．1串聯反應的選擇率166

7．7．2串聯反應的收率167

7．7．3反應器選型與操作方式168

7．7．4雙組分串聯反應中過量濃度的影響168

7．8複合反應過程的溫度條件170

7．8．1處理方法170

7．8．2選擇率與反應速率171

7．9反應器組合最佳化實例171

本章小結173

習題174

第8章氣固相催化反應動力學

8．1氣固相催化反應本徵動力學180

8．1．1氣固相催化反應與熱質傳遞180

8．1．2氣固相催化反應的基本特徵181

8．1．3化學吸附的速率與平衡182

8．1．4氣固相催化反應動力學表達式185

8．2氣固相催化反應動力學的測定方法189

8．2．1反應動力學實驗前的準備189

8．2．2測定非均相反應動力學的實驗室反應器190

本章小結192

習題192

第9章氣固相催化反應過程的傳遞現象

9．1氣固相催化反應過程的研究方法197

9．2等溫條件下的催化劑顆粒外部傳質過程199

9．2．1反應速率和傳質速率199

9．2．2極限反應速率和極限傳質速率200

9．2．3等溫條件下催化劑顆粒的外部效率因子202

9．2．4外擴散對反應選擇率的影響204

9．2．5雙組分反應系統顆粒外部傳質過程205

9．2．6流速對顆粒外部傳質的影響207

9．3等溫條件下的催化劑顆粒內部傳質過程210

9．3．1催化劑顆粒內的濃度分布210

9．3．2等溫催化劑顆粒的內部效率因子213

9．3．3催化劑顆粒內傳質的表觀動力學特徵214

9．3．4顆粒內部傳質對選擇率的影響215

9．3．5雙組分反應時顆粒內部的傳質過程215

9．3．6影響內部效率因子的因素217

9．3．7顆粒內擴散阻力的判別218

9．4等溫條件下的總效率因子220

9．5非等溫條件下的催化劑顆粒外部傳質過程221

9．5．1催化劑顆粒外部傳熱221

9．5．2非等溫顆粒外部效率因子223

9．6非等溫條件下的催化劑顆粒內部傳質過程225

9．6．1催化劑顆粒內部的傳熱225

9．6．2非等溫顆粒內部效率因子226

9．7固體催化劑的工程設計228

9．7．1催化劑顆粒的形狀和大小228

9．7．2催化劑顆粒內的活性組分分布方式230

9．7．3催化劑的孔徑分布232

本章小結233

習題234

第10章熱量傳遞與反應器的熱穩定性

10．1熱穩定性和參數靈敏性的概念238

10．2催化劑顆粒溫度的熱穩定性240

10．2．1催化劑顆粒的定態溫度240

10．2．2催化劑顆粒定態溫度的穩定條件241

10．2．3臨界著火條件與臨界熄火條件242

10．2．4在上操作點時的催化劑顆粒溫度245

10．3連續攪拌釜式反應器的熱穩定性246

10．3．1全混釜的熱平衡條件246

10．3．2全混釜反應器的熱穩定性247

10．3．3操作參數對熱穩定性的影響248

10．3．4最大允許溫差248

10．3．5全混釜的參數靈敏性249

10．3．6全混釜的可控性249

10．4管式固定床反應器的熱穩定性251

10．4．1管式固定床反應器的熱穩定條件251

10．4．2最大允許管徑和最大允許溫差252

10．4．3管式催化反應器的靈敏性253

10．4．4熱反饋與整體穩定性254

10．5化學反應系統的傳熱問題254

本章小結255

習題256

第11章化學反應過程開發案例

11．1過程開發方法概述258

11．1．1逐級經驗放大方法258

11．1．2數學模型方法259

11．1．3兩種開發方法的對比260

11．1．4開發方法的基本原則261

11．2丁二烯氯化制二氯丁烯過程的開發案例264

11．2．1反應過程特性研究264

11．2．2反應器結構與操作條件265

11．2．3中試研究和預混合措施266

11．3列管式固定床反應器開發案例267

11．3．1過程分析267

11．3．2換熱式反應器的徑向換熱和徑向溫度分布269

11．3．3反應器的軸向溫度序列和實施方法271

11．3．4單管研究273

11．3．5反應器操作分析274

11．4絕熱式固定床反應器開發案例275

11．4．1絕熱式固定床反應器操作分析275

11．4．2丙烯腈尾氣處理過程特徵276

11．4．3絕熱反應器設計277

11．4．4反應器設計參數278

11．5甲醇合成催化反應器的數學模擬案例278

11．5．1反應器數學模型的確定279

11．5．2物料衡算280

11．5．3管殼型甲醇合成反應器數學模擬282

本章小結286

符號表287

習題答案289

參考文獻293

微課視頻

空時與停留時間75

管式循環反應器96

返混特性99

連續流動反應器中的返混測定109

非理想流動模型128

非理想流動反應器計算132

串聯反應過程的最佳化166

內擴散嚴重時的表觀動力學214

催化劑的工程設計228

催化劑顆粒熱穩定性241

臨界著火和臨界熄火242

甲醇反應器介紹3D視頻278