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第一部分 基本原理第1章 绪论3

1.1 化学反应器3

1.2 化学反应工程3

1.3 必备知识5

1.4 工业过程6

1.5 建模8

1.6 背景9

1.7 参考文献12

习题14

第2章 反应速率与间歇反应器18

2.1 化学反应18

2.2 复杂反应21

2.3 反应速率21

2.4 近似反应24

2.5 速率常数25

2.6 基元反应26

2.7 化学计量学27

2.8 接近平衡的反应速率28

2.9 反应器的质量平衡30

2.10 间歇反应器31

2.11 密度变化的情形38

2.12 化学反应器41

2.13 热力学和反应器42

2.14 绝热反应器的温度43

2.15 化学平衡45

2.16 石油炼制47

2.17 从炼厂的产品和天然气生产聚酯53

2.18 “当没有反应速率方程时该怎么办？”57

2.19 反应速率数据58

2.20 小结62

2.21 参考文献62

习题62

第3章 连续等温反应器中的简单反应68

3.1 连续反应器68

3.2 全混流反应器68

3.3 恒密度全混流反应器的转化率70

3.4 平推流反应器73

3.5 恒密度平推流反应器中的转化率74

3.6 间歇反应器、全混流反应器和平推流反应器的比较76

3.7 关于1/r图78

3.8 半间歇式反应器79

3.9 变容反应器80

3.10 空速和空时84

3.11 组合反应器85

3.12 自催化反应88

3.13 可逆反应90

3.14 非稳态连续反应器91

3.15 部分重要的简单反应过程：烷烃的反应92

3.16 合成气反应93

3.17 多级反应器98

3.18 主要的化学公司99

3.19 单一反应的反应器设计104

3.20 符号105

3.21 参考文献107

习题107

第4章 连续反应器中的复合反应118

4.1 一些重要的化工过程118

4.2 石化工业119

4.3 烯烃121

4.4 质量平衡122

4.5 转化率、选择性和收率123

4.6 复合的反应网络126

4.7 串联反应127

4.8 平行反应137

4.9 变密度复合反应143

4.10 真实反应体系及模型147

4.11 复合反应体系速率表达式的通式148

4.12 复合反应的简化处理法148

4.13 反应机理154

4.14 双分子反应的碰撞理论156

4.15 过渡状态理论157

4.16 复合反应的反应器设计159

习题160

第5章 非等温反应器170

5.1 热量的产生与移出170

5.2 连续搅拌釜式反应器的能量衡算173

5.3 平推流管式反应器的能量衡算174

5.4 方程求解175

5.5 加热和移热来维持反应器的等温状态177

5.6 绝热反应器178

5.7 轨迹及相平面图186

5.8 通过壁面冷却反应器的轨迹187

5.9 放热与吸热反应189

5.10 其他管式反应器类型190

5.11 填充床内的温度分布192

习题193

第6章 多重稳态及非稳态198

6.1 连续搅拌釜式反应器中热量的产生及移出198

6.2 绝热CSTR201

6.3 CSTR稳态的稳定性201

6.4 多重稳态的观测204

6.5 CSTR具有多重稳态的非稳态特性206

6.6 CSTR中的其他反应207

6.7 CSTR中可变冷却剂的温度209

6.8 设计反应器能量管理210

习题211

第7章 催化反应器及质量传递215

7.1 催化反应215

7.2 催化反应器217

7.3 表面与催化反应速率219

7.4 多孔催化剂220

7.5 传递与反应221

7.6 传质系数224

7.7 外部传质226

7.8 孔内扩散227

7.9 温度对催化反应速率的影响231

7.10 汽车催化转化器232

7.11 壁面催化反应器235

7.12 LANGMUIR-HINSHELWOOD动力学237

7.13 表面反应动力学总结247

7.14 设计催化反应器247

7.15 电化学反应器249

7.16 真实的催化反应250

7.17 生物反应器250

7.18 人体反应器251

7.19 参考文献253

习题254

第二部分 应用267

第8章 非理想化学反应器267

8.1 守恒方程267

8.2 反应器的质量平衡和能量平衡269

8.3 停留时间分布270

8.4 层流管式反应器274

8.5 管式反应器中的分散作用276

8.6 循环反应器278

8.7 全混流反应器的串联280

8.8 反应器的分析281

8.9 总结281

习题281

第9章 固体反应284

9.1 含有固体物质的反应284

9.2 化学气相淀积和反应蚀刻285

9.3 固体反应器287

9.4 固体反应速率287

9.5 薄膜、球体以及圆柱体289

9.6 宏观和微观固体颗粒291

9.7 膜的溶解及扩大292

9.8 球形颗粒的溶解与增大295

9.9 渗透固体膜的扩散作用298

9.10 球形颗粒的转变301

9.11 固相及连续相内的物料平衡303

9.12 电模拟305

9.13 总结306

9.14 参考文献307

习题307

第10章 链反应、燃烧反应器及其安全312

10.1 链反应312

10.2 链反应的特征317

10.3 自氧化和实验室安全319

10.4 自氧化化学合成321

10.5 燃烧323

10.6 氢气氧化323

10.7 链支化反应326

10.8 烷烃氧化327

10.9 热引发328

10.10 热和化学自催化330

10.11 预混火焰330

10.12 扩散火焰331

10.13 能量的产生333

10.14 液体和固体的燃烧333

10.15 固体和液体爆炸338

10.16 爆炸和闪爆339

10.17 反应器安全340

10.18 小结342

10.19 参考文献342

习题342

第11章 聚合反应及反应器348

11.1 理想加成聚合反应349

11.2 聚烯烃355

11.3 自由基聚合反应356

11.4 催化聚合358

11.5 缩聚反应361

11.6 费-托（Fisher-Tropsch）聚合365

11.7 聚合反应器366

11.8 聚合物成型367

11.9 聚合物综合加工368

11.10 结晶作用368

11.11 参考文献369

习题369

第12章 生物反应工程374

12.1 引言374

12.2 生物分子377

12.3 细胞382

12.4 物种的起源及演变385

12.5 生物能与新陈代谢途径388

12.6 生物系统中的测量方法393

12.7 生物过程的反应速率和动力学特征394

12.8 生物化学工程409

12.9 以化学方法合成的生物分子413

12.10 生物过程的经济学414

12.11 生物反应器416

12.12 总结417

12.13 参考文献418

习题418

第13章 环境反应工程422

13.1 只有化学工程师才能解决环境问题422

13.2 绿色化学423

13.3 可再生化学资源425

13.4 法规428

13.5 事故429

13.6 废物处理430

13.7 环境的模拟430

13.8 生态模拟436

13.9 小结439

习题440

第14章 多相反应器445

14.1 多相反应器的类型445

14.2 传质反应器446

14.3 物料平衡方程446

14.4 相界面积448

14.5 相际之间的传质449

14.6 多相反应器的方程450

14.7 相平衡451

14.8 膜反应器452

14.9 降膜反应器454

14.10 鼓泡塔反应器458

14.11 降膜触媒反应器462

14.12 滴流床反应器464

14.13 含催化剂的多相反应器464

14.14 其他多相反应器465

14.15 多相反应器分析467

14.16 反应-分离集成469

14.17 催化蒸馏469

14.18 色谱反应器470

14.19 铁矿石的精炼472

14.20 石油炼制473

14.21 总结474

习题475

附录A 求解微分方程481

附录B 符号说明484

附录C 单位转换487