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| 內容簡介： |
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本书作为化学反应工程的基础教材，同时也是化学工程与工艺相关专业本科生的专业核心课程教材，以朱炳辰先生编著的《化学反应工程（第五版）》为基础，延续了化学反应工程基本原理及工业规模反应器理论的框架体系，对部分内容作了删改。除基本的理想反应器数学模型外，增加了自热式、绝热式、连续换热式等工业上常见的催化反应器数学模型的建立和求解，并以数字资源的形式在书中作为拓展内容，以供学有余力及对化学反应工程有较浓厚学习兴趣的同学，进一步拓宽和深入学习内容。同时，本书增加了部分习题的答案，便于学生自我检验知识掌握程度。本书共九章。绪论阐述了化学反应工程的基本研究方法和研究内容；第一章对化学反应工程所涉及的物理化学、热力学相关知识进行了梳理，并介绍了基本的工业反应器及设计基础；第二章阐述了气固相催化反应本征及宏观反应动力学和传质过程对其的影响；第三章介绍了釜式和均相管式反应器中的基本反应规律及其优化；第四章讨论反应器中的停留时间分布规律及非理想流动；第五章~第九章分别针对工业应用的气固相催化反应工程、气-液反应工程、流-固相非催化反应工程、流化床反应工程、气-液-固三相反应工程及其反应器作了系统的阐述。
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| 目錄：
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绪论001
一、物质转化过程工业中的化学加工001
二、化学反应工程与多尺度及多学科的联系002
三、数学模拟方法002
四、工程放大与优化003
参考文献005
第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础007
第一节 化学反应和工业反应器的分类007
一、化学反应的分类007
二、工业反应器的分类008
第二节 化学计量学011
一、化学计量式011
二、反应进度、转化率及化学膨胀因子011
三、多重反应系统中独立反应数的确定012
四、多重反应的收率及选择率013
五、气相反应的物料衡算014
第三节 加压下气相反应的反应焓和化学平衡常数015
一、理想气体和实际气体的状态方程015
二、气体的摩尔定压热容和气相反应的摩尔反应焓016
三、实际气体的化学反应平衡常数018
第四节 化学反应速率及动力学方程020
一、间歇系统及连续系统的化学反应速率020
二、动力学方程022
第五节 温度对反应速率的影响及最佳反应温度023
一、温度对反应速率常数的影响023
二、温度对单一反应速率的影响及最佳温度曲线024
三、温度对平行和连串反应速率的影响026
第六节 反应器设计基础及基本设计方程028
一、反应器设计基础028
二、反应器设计的基本方程030
第七节 讨论与分析031
参考文献032
习题032
第二章 气-固相催化反应本征及宏观动力学035
第一节 催化及固体催化剂035
一、催化反应035
二、固体催化剂036
第二节 化学吸附与气-固相催化反应本征动力学模型037
一、吸附等温方程038
二、均匀表面吸附动力学模型040
三、不均匀表面吸附动力学模型041
第三节 气-固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散043
一、气-固相催化反应宏观过程043
二、固体催化剂颗粒内气体的扩散与曲折因子046
第四节 内扩散有效因子049
一、等温催化剂单一反应内扩散有效因子049
二、等温内扩散对多重反应选择率的影响055
三、非等温催化剂内扩散有效因子056
第五节 气-固相间热、质传递过程对总体速率的影响057
一、外扩散有效因子057
二、工业催化反应器中气流主体与催化剂外表面间的浓度差和温度差058
第六节 固体颗粒催化剂的工程设计059
一、异形催化剂059
二、活性组分不均匀分布催化剂060
三、颗粒催化剂的孔径分布及内表面积设计060
第七节 气-固相催化反应宏观动力学模型061
一、工业颗粒催化剂总体速率的实验测定061
二、宏观与本征反应动力学模型061
第八节 固体催化剂的失活064
一、固体催化剂失活的原因064
二、催化剂失活动力学064
第九节 讨论与分析065
参考文献067
习题068
第三章 釜式及均相管式反应器071
第一节 间歇釜式反应器071
一、釜式反应器的特征071
二、间歇釜式反应器的数学模型072
三、间歇釜式反应器的工程放大及操作优化075
第二节 连续流动均相管式反应器077
一、均相管式反应器的特征077
二、平推流均相管式反应器的数学模型078
第三节 连续流动釜式反应器083
一、连续流动釜式反应器的特征及数学模型083
二、多级全混釜的串联及优化085
三、全混流反应器的热稳定性089
第四节 理想流动反应器的体积比较093
第五节 多重反应的选择率094
一、平行反应094
二、连串反应096
第六节 半间歇釜式反应器098
一、半间歇釜式反应器的特征098
二、半间歇釜式反应器的数学模型098
第七节 釜式反应器中进行的多相反应101
一、釜式反应器中进行的液-液非均相反应101
二、釜式反应器中进行的液-固非均相反应101
三、釜式反应器中进行的气-液相络合催化反应102
第八节 讨论与分析102
参考文献103
习题104
第四章 反应器中的混合及对反应的影响107
第一节 连续反应器中物料混合状态分析107
一、混合现象的分类107
二、连续反应过程的考察方法108
第二节 停留时间分布109
一、停留时间分布的定义109
二、停留时间分布的实验测定110
三、停留时间分布的数字特征112
四、理想流型反应器的停留时间分布114
五、停留时间分布曲线的应用117
第三节 非理想流动模型118
一、数学模型方法118
二、轴向混合模型119
三、多级串联全混流模型121
第四节 非理想流动反应器的计算122
一、轴向混合反应器的转化率123
二、多级串联全混流反应器的转化率124
第五节 讨论与分析125
参考文献126
习题126
第五章 固定床气-固相催化反应工程129
第一节 固定床气-固相催化反应器的基本类型和数学模型129
一、固定床气-固相催化反应器的基本类型129
二、固定床催化反应器的数学模型132
第二节 固定床流体力学133
一、固定床的物理特性133
二、单相流体在固定床颗粒层中的流动及压力降135
三、径向流动反应器中流体的分布137
四、固定床流体的径向及轴向混合142
第三节 固定床热量与质量传递过程143
一、固定床径向传热过程分析143
二、固定床对壁的给热系数144
三、固定床径向有效热导率和壁给热系数145
四、固定床径向及轴向传热的偏微分方程146
五、固定床中流体与颗粒外表面间的传热与传质147
第四节 绝热式固定床催化反应器147
一、绝热温升及绝热温降148
二、绝热催化床及乙苯催化脱氢制苯乙烯反应器149
三、多段换热式催化反应器151
第五节 连续换热内冷自热式催化反应器154
一、内冷自热式催化反应器的一维平推流数学模型154
二、内冷自热式氨合成反应器的热稳定性156
第六节 连续换热外冷及外热管式催化反应器157
一、连续换热外冷管式催化床的数学模型157
二、连续换热外冷管式催化反应器的飞温及参数敏感性157
三、强放热多重反应管式反应器的设计161
四、管式反应器的床层宏观反应动力学和环氧乙烷合成反应器的活性校正系数案例162
五、连续换热外热管式催化反应器164
第七节 薄床层催化反应器164
一、薄床层催化反应器轴向返混模型164
二、薄床层氨氧化催化反应器的一维轴向弥散数学模型165
第八节 催化反应过程进展167
一、强制振荡非定态周期操作催化反应过程167
二、催化-吸收耦联168
三、催化-吸附耦联168
四、催化-催化耦联168
五、催化-蒸馏168
六、膜催化169
七、超临界化学反应169
八、均相催化多相化171
九、微化工技术171
第九节 讨论与分析171
参考文献173
习题175
第六章 气-液反应工程179
第一节 气-液反应平衡179
一、气-液相平衡179
二、溶液中气体溶解度的估算180
三、带化学反应的气-液相平衡182
第二节 气-液反应历程183
一、气-液相间物质传递183
二、化学反应在相间传递中的作用184
第三节 气-液反应动力学特征186
一、伴有化学反应的液相扩散过程186
二、一级不可逆反应186
三、不可逆瞬间反应188
四、二级不可逆反应189
五、可逆反应191
六、平行反应193
第四节 气-液反应器概述194
一、工业生产对气-液反应器的要求194
二、气-液反应器的形式和特点195
第五节 鼓泡反应器196
一、鼓泡反应器的操作状态197
二、鼓泡反应器的流体力学特征198
三、鼓泡反应器的轴向混合199
四、鼓泡反应器的传质、传热特性200
五、鼓泡反应器的简化反应模型201
六、搅拌鼓泡反应器204
七、鼓泡反应器的热稳定性205
第六节 填料反应器206
一、填料特性和两相流动特征206
二、填料的润湿表面和传质系数207
三、填料反应器的轴向混合208
四、气-液接触有效表面208
五、填料反应器有效高度的计算209
第七节 讨论与分析211
一、气-液反应的特征211
二、气-液反应器的适应性212
参考文献213
习题214
第七章 流-固相非催化反应217
第一节 流-固相非催化反应的分类及特点217
一、流-固相非催化反应的分类217
二、流-固相非催化反应的特点219
三、流-固相非催化反应的研究方法220
第二节 流-固相非催化反应模型220
一、收缩未反应芯模型220
二、整体反应模型221
三、有限厚度反应区模型222
第三节 粒径不变时缩芯模型的总体速率及控制223
一、总体速率223
二、流体滞流膜扩散控制225
三、固体产物层内扩散控制225
四、化学反应控制226
第四节 颗粒缩小时缩芯模型的总体速率227
一、流体滞流膜扩散控制228
二、化学反应控制228
三、宏观反应过程与控制阶段的判别228
第五节 流-固相非催化反应器及其计算231
一、流-固相非催化反应器231
二、固体颗粒呈平推流流动233
三、固体颗粒呈全混流流动234
第六节 讨论与分析236
参考文献238
习题238
第八章 流化床反应工程241
第一节 固体流态化的基本特征及工业应用241
一、流态化现象241
二、流化床反应器的流型、流型转变及基本特征242
三、流态化技术的基本问题及与其他流-固接触技术的比较246
四、流态化技术的工业应用247
第二节 流化床的特征速度248
一、临界流化速度及起始鼓泡速度248
二、起始湍动流化速度、快速流态化及密相气力输送的转变速度251
第三节 气-固密相流化床252
一、气-固密相流化床的基本结构252
二、气-固鼓泡流化床255
三、鼓泡流化床反应器的数学模型260
四、湍动流化床262
五、气-固密相流化床的工业应用262
第四节 循环流化床265
一、流型转变265
二、循环流化床的工业应用266
第五节 讨论与分析271
参考文献272
习题273
第九章 气-液-固三相反应工程275
第一节 气-液-固三相反应器的类型及宏观反应动力学275
一、气-液-固三相反应器的类型275
二、气-液-固三相反应的宏观反应动力学278
第二节 三相滴流床反应器280
一、气、液并流向下通过固定床的流体力学280
二、滴流床三相反应器中的传递过程281
三、石油加工中催化加氢裂化的加压滴流床三相反应器283
第三节 机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器284
一、机械搅拌鼓泡悬浮式三相反应器的特征284
二、机械搅拌反应器中三相床甲醇合成和一步法二甲醚合成案例284
第四节 鼓泡淤浆床反应器286
一、鼓泡淤浆床反应器的流体力学287
二、鼓泡淤浆反应器中的传递过程290
第五节 气-液并流向上三相流化床反应器292
一、煤的直接液化三相流化床反应器292
二、气-液并流向上三相流化床的流体力学293
三、气-液并流向上三相流化床中的传递过程294
第六节 气-液-固三相悬浮床反应器的数学模型295
一、三相悬浮床反应器的数学模型295
二、鼓泡三相淤浆床甲醇合成的数学模型和试验验证296
三、三相床F-T 合成299
第七节 讨论与分析301
参考文献302
习题304
主要符号一览表305
数字资源索引306
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| 內容試閱：
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《化学反应工程》第一版于1993年出版，获1996年全国高等学校化工类优秀教材二等奖和1998年化工科技进步三等奖。第二版于1998年出版，为上海普通高等学校“九五”重点教材，获1999年上海普通高等学校优秀教材一等奖。第三版经化工类专业人才培养及课程内容体系改革的研究与实践项目组批准立项于2001年出版，获2003年上海市优秀教材一等奖。第四版2007年出版，被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2008年被评为精品教材。第五版2011年出版，被评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
本书作为化学反应工程课程的基础教材，同时也是化学工程与工艺相关专业本科生的专业核心课程教材。新版教材以《化学反应工程（第五版）》为基础，延续了化学反应工程基本原理及工业规模反应器理论的框架体系，除基本的理想反应器数学模型外，增加了自热式、绝热式、连续换热式等工业上常见的催化反应器数学模型的建立和求解，并以数字资源的形式在书中作为拓展内容，以供学有余力及对化学反应工程有较浓厚学习兴趣的同学，进一步拓宽和深入学习内容。同时，修订增加了部分习题参考答案，便于学生自我检验知识掌握程度。
化学反应工程属工程学科，用自然科学的原理考察、解释和处理工程实际问题。化学反应工程的研究方法是应用理论推演和实验研究工业反应过程的规律而建立的数学模拟方法，该方法结合工程实践的经验，应用于工程分析和设计，强调工程观念，提倡理论与实际的结合。旨在对学生进行定量计算和设计能力的训练，培养学生分析问题和解决问题的能力及创新精神。全书的主线是化学反应与动量、质量、热量传递交互作用的共性归纳综合的宏观反应过程，以及反应装置的工程分析和设计。
化学反应工程是化学工程与工艺专业的核心课程。化学工程作为一级工程技术学科就是要把化学实验室中的研究成果实现产业化，其关键就是进行科技成果的开发与放大工作。本课程的研究对象是化学反应过程和反应器，因此应向学生强调本课程是“反应工艺开发之斧，反应设备设计之模，反应过程放大之桥”。本教材在教学理念上重视如下三个结合。
①化学工程与化学工艺相结合。化学反应工程的研究目的是实现工业反应过程与工业反应器的优化。化学工程着眼于反应过程与反应器中的传递过程，化学工艺着眼于反应过程与反应器中的化学反应，把两者结合起来才能有效地实现反应过程的开发放大与优化。
②基本原理与反应器设计相结合。通过对《化学反应工程》的学习，学生既要掌握反应工程的基本原理，也要了解反应器的选型和设计。阐明原理是本课程的基础，讲述反应器数学模型是本课程的重点，两者必须很好地结合。要将基本原理中的化学动力学、返混、反应过程热量与质量传递、复合反应选择性与收率、反应器热稳定性等内容与间歇反应器、平推流反应器、全混流反应器的数学模型紧密结合进行教学。
③反应影响与传递影响相结合。工业反应过程中化学反应的影响与传递过程（动量传递、热量传递、质量传递）的影响是本教材的基本内容。反应的影响与传递的影响是有机联系的，两者对反应过程开发、反应器放大都起重要作用。在使用本教材时，阐述均相反应过程、气-固相催化反应过程、气-液相反应过程、流-固相非催化反应过程时应处处向学生强调反应影响与传递影响的结合，并举出实例。
在使用本教材时，应将“方法论”作为教学重点。为使学生掌握化学反应工程的基本观点和工程方法，培养学生分析与解决工程问题的实际能力。在使用本教材时，特别强调“方法论”教学，结合主讲教师的科研实践，列举化工过程开发中的实例，通过科学分析，工程思维和优化措施，解决工程实际问题。在使用本教材进行教学阐述化学反应工程开发方法论时，向学生介绍“热力学与动力学相结合的研究方法”“反应过程与传递过程相结合的分析方法”“大型冷模与小型热模相结合的开发方法”“数学模型与中间试验相结合的放大方法”，以增强学生分析问题和解决问题的能力。
本书共九章。绪论阐述了化学反应工程的基本研究方法和研究内容；第一章对化学反应工程所涉及的物理化学、热力学相关知识进行了梳理，并介绍了基本的工业反应器及设计基础；第二章阐述了气-固相催化反应本征及宏观反应动力学和传质过程对其的影响；第三章介绍了釜式和均相管式反应器中的基本反应规律及其优化；第四章讨论反应器中的停留时间分布规律及非理想流动；第五章～第九章分别针对工业应用的气-固相催化反应工程、气-液反应工程、流-固相非催化反应工程、流化床反应工程、气-液-固三相反应工程及其反应器作了系统的阐述。鉴于本科教学的学时数限制，建议在使用本书教学时，将第一章至第五章可作为本科生教学内容，第六章至第九章供学有余力的学生拓展知识面或用于研究生教学使用。
本书由华东理工大学朱炳辰，李涛主编。李涛、曹发海、钱炜鑫、张海涛、马宏方等分别负责各章节的编写；应卫勇教授对本书的编写提出了很多建设性的意见，华东理工大学的研究生参与了部分习题的编写和计算。同时，本书在编写过程中也得到了许多同行的宝贵意见，在此一并表示衷心的感谢！
由于作者水平有限，书中难免存在不妥和疏漏之处，敬请读者批评指正。
编者
2025年1月
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