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第1章 复杂化学反应体系的定量表征1

1.1 反应体系的化学计量学分析1

1.1.1 化学计量方程2

1.1.2 独立反应和独立反应数2

1.2 反应体系的化学平衡分析6

1.2.1 化学平衡分析的意义7

1.2.2 单一反应体系的化学平衡分析7

1.2.3 复杂反应体系的化学平衡计算11

1.3 反应动力学及其数学描述14

1.3.1 表面催化反应概念的形成14

1.3.2 表面催化反应动力学方程16

1.3.3 两类反应动力学方程的评价18

1.4 反应动力学的实验研究方法19

1.4.1 反应动力学实验研究的决策20

1.4.2 反应动力学实验研究结果的表达方式21

1.4.3 实验反应器22

1.4.4 实验的规划和设计25

1.4.5 实验数据处理26

1.4.6 序贯实验设计31

参考文献32

习题33

第2章 理想均相反应器分析35

2.1 理想间歇反应器35

2.1.1 间歇反应器的物料衡算和能量衡算方程35

2.1.2 末期动力学和配料比的影响38

2.1.3 间歇反应器的最优反应时间41

2.2 理想连续流动反应器43

2.2.1 活塞流反应器43

2.2.2 全混流反应器49

2.3 全混流反应器的热稳定性52

2.3.1 热稳定性的基本概念52

2.3.2 全混流反应器热稳定性的定态分析53

2.3.3 全混流反应器热稳定性的动态分析56

2.3.4 全混流反应器的开车63

参考文献64

习题64

第3章 化学反应器中的混合现象68

3.1 宏观混合与微观混合68

3.2 返混及其对反应的影响69

3.2.1 理想流动反应器的比较70

3.2.2 理想反应器的组合和操作方式的选择72

3.3 非理想连续流动反应器76

3.3.1 轴向扩散模型76

3.3.2 轴向扩散系数的实验测量78

3.3.3 多级全混釜串联模型79

3.4 物系聚集状态对化学反应的影响80

3.4.1 反应物系的混合状态80

3.4.2 聚集状态对简单反应转化率的影响82

3.4.3 聚集状态对串联反应选择性的影响85

3.5 化学反应器的预混合问题86

3.5.1 预混合对反应结果的影响86

3.5.2 反应过程开发中混合方式的选择86

3.6 混合对聚合反应器选型的影响88

3.6.1 聚合反应的特点88

3.6.2 返混对聚合物分子量分布的影响89

3.6.3 微观混合对聚合物分子量分布的影响90

参考文献93

习题93

第4章 外部传递过程对非均相催化反应的影响96

4.1 非均相催化反应动力学的表达方式96

4.2 外部传递过程的模型化97

4.3 外部传递对反应结果的影响表征98

4.3.1 等温外部效率因子98

4.3.2 非等温外部效率因子103

4.3.3 外部传递对复杂反应选择性的影响105

4.3.4 外部传递引起的催化剂颗粒的多重定态109

参考文献110

习题110

第5章 内部传递对气固相催化反应过程的影响112

5.1 流体在多孔介质内的有效扩散系数112

5.1.1 圆柱孔内的扩散系数112

5.1.2 多孔催化剂中的气体有效扩散系数115

5.2 内部传递对气固相催化反应过程的影响116

5.2.1 等温条件下的内部效率因子116

5.2.2 非等温条件下的内部效率因子122

5.2.3 内部传递对复杂反应选择性的影响125

5.2.4 催化剂的工程设计127

5.3 外部传递和内部传递的综合影响129

5.3.1 等温条件下的总效率因子130

5.3.2 非等温条件下的总效率因子131

5.3.3 反应相内外的温度梯度分布132

5.4 流固相非催化反应过程134

5.4.1 基本特征135

5.4.2 一般模型136

5.4.3 缩核模型139

参考文献145

习题145

第6章 固定床反应器148

6.1 固定床中的传递过程148

6.1.1 床层空隙率分布与径向速度分布148

6.1.2 固定床的压降149

6.1.3 固定床反应器中的质量传递过程150

6.1.4 固定床反应器中的热量传递过程151

6.2 固定床反应器的数学模型153

6.2.1 拟均相基本模型（A-Ⅰ）154

6.2.2 拟均相轴向分散模型（A-Ⅱ）155

6.2.3 拟均相二维模型（A-Ⅲ）155

6.2.4 考虑颗粒界面梯度的活塞流非均相模型（B-Ⅰ）157

6.2.5 考虑颗粒界面梯度和颗粒内梯度的活塞流非均相模型（B-Ⅱ）157

6.2.6 非均相二维模型（B-Ⅲ）158

6.3 拟均相一维模型的求解159

6.3.1 常微分方程模型的求解159

6.3.2 常微分方程初值问题159

6.3.3 常微分方程两点边值问题160

6.4 固定床反应器的热特性163

6.4.1 绝热固定床反应器的多重定态和热稳定性163

6.4.2 列管式固定床反应器的热稳定性165

6.4.3 固定床反应器的整体稳定性168

6.4.4 列管式固定床反应器的参数敏感性168

6.4.5 自热式固定床反应器169

参考文献172

习题173

第7章 流化床反应器175

7.1 气固流态化现象175

7.1.1 最小流化速度176

7.1.2 颗粒的流化特性178

7.2 流化床中的气泡模型179

7.2.1 单气泡结构模型179

7.2.2 气泡聚并与气泡群上升速度模型182

7.3 流化床反应器的模型化183

7.3.1 两相模型183

7.3.2 三相模型184

参考文献191

习题191

第8章 气液反应和反应器193

8.1 气液吸收过程的物理模型193

8.1.1 双膜理论的提出193

8.1.2 双膜理论的数学描述193

8.2 液膜内的气液反应过程模型195

8.2.1 气液反应过程的基本方程195

8.2.2 拟一级不可逆反应及反应增强因子197

8.2.3 不可逆飞速反应199

8.2.4 二级不可逆反应201

8.3 气液相反应器的分类和选型204

8.3.1 气液相反应器的分类204

8.3.2 气液反应器的选型206

8.4 气液相反应器的设计计算208

8.4.1 填料塔的设计计算208

8.4.2 鼓泡塔的设计计算209

参考文献214

习题215

第9章 气液固三相反应器217

9.1 气液固三相反应器的分类和选型217

9.1.1 涓流床反应器218

9.1.2 淤浆反应器219

9.1.3 三相反应器的选型219

9.2 气液固三相反应动力学220

9.3 淤浆反应器模型化221

9.4 涓流床反应器的模型化225

9.5 涓流床反应器的设计与放大227

9.5.1 液固接触效率228

9.5.2 床层持液量228

9.5.3 轴向扩散对床层高度的影响229

参考文献230

习题230