反應工程

《反應工程》是針對化工相關專業（特別是化學工程與工藝專業、精細化工專業等）編寫的化學反應工程教材。全書共分十章，即緒論、化學反應動力學、物料衡算、能量衡算、釜式反應器、管式反應器、停留時間分佈與反應器的流動模型、多相催化反應器、多相反應器和生化反應工程基礎，並對計算量子化學進行了介紹。除了後三章以外每章都附有習題；還附有一份模擬試題。

《反應工程》可以作為高等院校相關專業的教材，也可供相關專業技術人員、科研人員參考。

張貽亮，吉林大學化學學院化工與應用化學系，教師、副教授， 1995年至今一直在吉林大學化學學院任教。

1992年至1995年從事不對稱催化環氧化研究。1996年至今一直從事理論與計算化學研究。

第1章緒論1

1.1化工生產與設備及其發展1

1.1.1化工反應過程與設備2

1.1.2化工發展的趨勢3

1.2基本概念6

1.2.1反應進程和效率變量6

1.2.2獨立反應數10

1.3反應器的分類和選型13

1.4反應器設計的基本方程及其放大17

習題20

第2章化學反應動力學（微觀動力學）22

2.1反應速率方程22

2.1.1反應速率22

2.1.2反應速率方程25

2.1.3反應速率常數26

2.2均相反應動力學33

2.2.1單一反應34

2.2.2複合反應38

2.2.3反應網絡43

2.3多相催化與吸附44

2.3.1催化劑與催化作用46

2.3.2吸附與脱附49

2.4多相催化反應動力學57

2.4.1簡化假定57

2.4.2表面反應類型57

2.4.3速率方程58

2.5速率方程的建立64

2.5.1積分法65

2.5.2微分法66

習題69

第3章物料衡算71

3.1物料衡算的方法71

3.1.1物料衡算的步驟71

3.1.2物料衡算式72

3.1.3計算基準73

3.1.4聯繫或惰性組分75

3.2複雜過程的物料衡算76

3.2.1自由度分析76

3.2.2穩態過程78

3.2.3非穩態過程80

習題82

第4章能量衡算84

4.1能量衡算方法84

4.1.1能量衡算的目的與步驟84

4.1.2能量衡算式84

4.1.3穩態系統的熱量衡算87

4.1.4非穩態過程的熱量衡算91

4.2物料和能量聯合衡算91

習題95

第5章釜式反應器96

5.1概述96

5.1.1釜式反應器的特點、結構、類型和材質96

5.1.2基本概念98

5.2釜式反應器的物料衡算99

5.3等温間歇釜式反應器99

5.3.1單一反應的反應時間與反應體積的計算100

5.3.2反應時間103

5.3.3複合反應105

5.4連續釜式反應器107

5.4.1全混流模型107

5.4.2反應體積108

5.4.3單一反應的特點111

5.4.4全混流反應器的串聯112

5.4.5全混流反應器串聯的反應體積比116

5.4.6全混流反應器的並聯118

5.5半間歇釜式反應器119

5.6複合反應的收率與選擇性122

5.6.1總收率與總選擇性122

5.6.2平行反應123

5.6.3連串反應125

5.7變温釜式反應器128

5.7.1間歇釜128

5.7.2連續釜129

5.8攪拌器的設計135

5.8.1攪拌器的特性135

5.8.2攪拌器的功率142

5.8.3攪拌器的放大147

5.9攪拌釜的罐體147

5.9.1罐體的尺寸147

5.9.2攪拌釜的傳熱方式148

5.9.3傳熱劑150

5.9.4攪拌軸150

5.9.5攪拌釜的軸（密）封151

5.9.6傳動裝置151

習題151

第6章管式反應器154

6.1等温管式反應器的設計154

6.1.1管式反應器的特點154

6.1.2活塞流模型154

6.1.3單一反應156

6.1.4多個反應157

6.1.5管式反應器與連續釜式反應器反應體積的比較159

6.1.6活塞流反應器的串聯、並聯163

6.1.7循環反應器164

6.2變温管式反應器167

6.2.1熱量衡算式167

6.2.2絕熱反應167

6.2.3温度序列170

習題172

第7章停留時間分佈與反應器的流動模型174

7.1停留時間分佈（RTD）175

7.1.1概述175

7.1.2RTD的定量描述175

7.1.3RTD的實驗測定177

7.1.4統計特徵值179

7.2理想流動模型181

7.2.1模型方法181

7.2.2理想流動模型182

7.3非理想流動現象184

7.4非理想流動模型186

7.4.1離析流模型186

7.4.2多釜串聯模型188

7.4.3軸向擴散模型190

7.4.4組合模型194

7.5流體的混合196

7.5.1流體的混合態196

7.5.2流體混合態對反應的影響197

習題199

第8章多相催化反應器201

8.1多相催化的傳遞過程201

8.1.1速率控制步驟與相間傳遞基本方程201

8.1.2外擴散的影響203

8.1.3內擴散的影響206

8.1.4內外擴散的綜合影響212

8.1.5擴散影響的判定214

8.2固定牀反應器216

8.2.1多相催化反應器的類型216

8.2.2固定牀中的壓降與數學模型217

8.2.3絕熱式固定牀反應器219

8.2.4換熱式固定牀反應器222

8.2.5自熱式固定牀反應器223

8.2.6熱點温度224

8.3流化牀反應器225

8.3.1流態化225

8.3.2流化牀催化反應器226

8.4實驗室催化反應器226

8.4.1基本要求227

8.4.2實驗反應器227

第9章多相反應器231

9.1氣液反應器231

9.1.1氣液反應231

9.1.2擬一級反應233

9.1.3氣液反應器的主要類型235

9.1.4鼓泡塔的設計237

9.1.5攪拌鼓泡釜的設計239

9.2氣液固反應器240

9.2.1氣液固反應240

9.2.2滴（涓）流牀反應器242

9.2.3漿態反應器243

第10章生化反應工程基礎246

10.1概述246

10.1.1生物技術246

10.1.2生化反應過程246

10.2生化反應動力學基礎247

10.2.1酶催化反應及其動力學247

10.2.2微生物反應過程的動力學258

10.3固定化生物催化劑266

10.3.1概述266

10.3.2酶和細胞的固定化267

10.4生化反應器269

10.4.1概述269

10.4.2生化反應器的類型269

10.4.3生化反應器的計算273

附錄278

附錄Ⅰ模擬試題278

附錄Ⅱ量子化學計算簡介281

參考文獻295