《化學(xué)反應(yīng)工程》由武漢工程大學(xué)國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織編寫，為國(guó)家級(jí)一流本科課程配套教材。本書系統(tǒng)闡述了化學(xué)反應(yīng)工程基本原理及其應(yīng)用，全書共分9章，包括緒論、均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、間歇反應(yīng)器及理想流動(dòng)反應(yīng)器、非理想流動(dòng)及其反應(yīng)器設(shè)計(jì)、氣-固相催化反應(yīng)器、氣-液相反應(yīng)器、聚合反應(yīng)器以及生物與制藥反應(yīng)器，并介紹了典型的新型反應(yīng)器的研究進(jìn)展。本書注重內(nèi)容的系統(tǒng)性、條理性和廣泛性，為加強(qiáng)本科生對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)器的開發(fā)、設(shè)計(jì)、優(yōu)化與放大的理解，引入了部分工程案例。
本書可供高等院校化學(xué)工程與工藝及相關(guān)制藥工程、生物工程等專業(yè)師生使用，也可供有關(guān)專業(yè)科研、技術(shù)人員參考。
丁一剛，男，博士生導(dǎo)師，二級(jí)教授，百千萬(wàn)人才工程國(guó)家 級(jí)人選、國(guó)家有突出貢獻(xiàn)中青年專家、湖北省有突出貢獻(xiàn)中青年專家、全國(guó)化工優(yōu)秀科技工作者，享受國(guó)家政府特殊津貼和省政府專項(xiàng)津貼，擔(dān)任湖北省化學(xué)化工學(xué)會(huì)理事、湖北省磷化工協(xié)會(huì)理事、湖北省化學(xué)品及安全協(xié)會(huì)理事�，F(xiàn)為國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心學(xué)術(shù)帶頭人，湖北名師工作室主持人，國(guó)家 級(jí)一 流本科“化學(xué)反應(yīng)工程”課程負(fù)責(zé)人，主要從事新型反應(yīng)器技術(shù)、磷化工技術(shù)和化工新產(chǎn)品新工藝開發(fā)等科研和教學(xué)工作。
近年來(lái)，先后主持國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題2項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)以及教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目、湖北省科技重大專項(xiàng)等國(guó)家、省部級(jí)科研項(xiàng)目等15項(xiàng)。獲得湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，湖北省高等學(xué)校教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。發(fā)表論文80余篇，其中SCI收錄30余篇，教研論文28篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利39項(xiàng)，主編、參編著作2部。
第1章 緒論 1
1.1 化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展歷史1
1.2 化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容和研究方法2
1.2.1 研究?jī)?nèi)容2
1.2.2 研究方法3
1.3 化學(xué)反應(yīng)器的工程分類4
1.3.1 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)類型4
1.3.2 反應(yīng)器中的相態(tài)類型6
1.3.3 化學(xué)反應(yīng)器的操作方式7
1.4 化學(xué)反應(yīng)工程在工業(yè)反應(yīng)過(guò)程開發(fā)中的作用8
1.4.1 反應(yīng)速率在工程上的運(yùn)用8
1.4.2 反應(yīng)器的反應(yīng)指標(biāo)9
1.4.3 反應(yīng)器開發(fā)過(guò)程的優(yōu)化和放大12
習(xí)題14
第2章 均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 16
2.1 基本概念和定義16
2.1.1 反應(yīng)速率16
2.1.2 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程16
2.1.3 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的建立18
2.2 等溫恒容過(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)19
2.2.1 單一反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程19
2.2.2 復(fù)合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程22
2.3 等溫變?nèi)葸^(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)26
2.3.1 膨脹因子27
2.3.2 膨脹率29
2.4 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響31
2.4.1 溫度對(duì)不可逆反應(yīng)的影響31
2.4.2 溫度對(duì)可逆反應(yīng)的影響32
習(xí)題35
第3章 間歇反應(yīng)器及理想流動(dòng)反應(yīng)器 37
3.1 概述37
3.2 間歇反應(yīng)器38
3.2.1 等溫間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算38
3.2.2 變溫間歇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算40
3.3 理想流動(dòng)下的釜式反應(yīng)器42
3.3.1 全混流模型43
3.3.2 等溫連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算43
3.3.3 釜式反應(yīng)器的組合與設(shè)計(jì)計(jì)算44
3.3.4 串聯(lián)釜式反應(yīng)器體積優(yōu)化47
3.3.5 釜式反應(yīng)器的定態(tài)操作49
3.4 理想流動(dòng)下的管式反應(yīng)器52
3.4.1 平推流模型52
3.4.2 等溫連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算53
3.4.3 變溫連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算54
3.5 反應(yīng)器反應(yīng)性能指標(biāo)比較及優(yōu)化56
3.5.1 反應(yīng)過(guò)程濃度水平分析56
3.5.2 反應(yīng)性能指標(biāo)比較57
3.5.3 反應(yīng)器的操作優(yōu)化64
習(xí)題68
第4章 非理想流動(dòng)及其反應(yīng)器設(shè)計(jì) 70
4.1 概述70
4.2 停留時(shí)間分布及其性質(zhì)71
4.2.1 停留時(shí)間分布的定量描述71
4.2.2 停留時(shí)間分布函數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征72
4.2.3 無(wú)量綱時(shí)間表示的分布函數(shù)和特征值73
4.3 停留時(shí)間分布的測(cè)定74
4.3.1 脈沖示蹤法74
4.3.2 階躍示蹤法76
4.4 理想流動(dòng)模型78
4.4.1 平推流模型78
4.4.2 全混流模型79
4.5 非理想流動(dòng)現(xiàn)象80
4.6 非理想流動(dòng)模型82
4.6.1 軸向擴(kuò)散模型82
4.6.2 多釜串聯(lián)模型85
4.7 非理想反應(yīng)器的計(jì)算89
4.7.1 流體混合對(duì)反應(yīng)的影響89
4.7.2 宏觀流體反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算92
4.7.3 微觀流體反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算95
4.7.4 非理想反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型法淺析98
習(xí)題101
第5章 氣-固相催化反應(yīng)器 104
5.1 概述104
5.1.1 固體催化劑的組成與結(jié)構(gòu)104
5.1.2 氣-固相催化過(guò)程105
5.2 氣-固非均相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)106
5.2.1 催化劑表面上的吸附與脫附106
5.2.2 反應(yīng)速率控制步驟108
5.2.3 本征動(dòng)力學(xué)速率方程108
5.3 氣-固非均相催化體系的宏觀動(dòng)力學(xué)112
5.3.1 氣體在多孔介質(zhì)中的內(nèi)擴(kuò)散112
5.3.2 氣-固相催化宏觀動(dòng)力學(xué)113
5.3.3 擴(kuò)散控制的判定115
5.4 氣-固非均相催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)116
5.4.1 氣-固非均相催化反應(yīng)器類型116
5.4.2 氣-固非均相催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)原則119
5.4.3 固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型120
5.4.4 固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算122
5.4.5 流化床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型及設(shè)計(jì)136
習(xí)題145
第6章 氣-液相反應(yīng)器 149
6.1 氣-液反應(yīng)平衡149
6.1.1 氣-液相平衡149
6.1.2 亨利定律150
6.1.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)氣-液相平衡的影響151
6.2 氣-液相反應(yīng)的宏觀動(dòng)力學(xué)152
6.2.1 反應(yīng)與傳質(zhì)過(guò)程152
6.2.2 化學(xué)反應(yīng)在相間傳遞中的作用153
6.2.3 化學(xué)吸收的增強(qiáng)因子154
6.3 氣-液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征155
6.3.1 伴有化學(xué)反應(yīng)的液相擴(kuò)散過(guò)程155
6.3.2 幾個(gè)重要參數(shù)的討論163
6.4 氣-液相反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算164
6.4.1 氣-液相反應(yīng)器的類型的選擇164
6.4.2 氣-液相反應(yīng)器的設(shè)計(jì)模型167
習(xí)題172
第7章 聚合反應(yīng)器 175
7.1 概述175
7.2 聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)175
7.2.1 逐步縮合聚合175
7.2.2 均相游離基鏈?zhǔn)郊映删酆?77
7.2.3 均相游離基共聚合178
7.2.4 離子型聚合179
7.2.5 配位絡(luò)合聚合180
7.3 聚合體系的傳遞現(xiàn)象181
7.3.1 流體的流動(dòng)特性181
7.3.2 聚合釜中的傳質(zhì)與傳熱182
7.4 聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)186
7.4.1 聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算186
7.4.2 聚合釜的攪拌188
7.4.3 攪拌釜的放大193
習(xí)題194
第8章 生物與制藥反應(yīng)器 197
8.1 概述197
8.2 酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)197
8.3 微生物發(fā)酵動(dòng)力學(xué)201
8.3.1 微生物菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)201
8.3.2 微生物發(fā)酵基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)203
8.3.3 微生物發(fā)酵產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)203
8.4 生化與制藥反應(yīng)器的設(shè)計(jì)204
8.4.1 生化與制藥反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型204
8.4.2 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)計(jì)算205
8.4.3 攪拌功率的計(jì)算216
8.4.4 發(fā)酵罐的放大222
習(xí)題226
第9章 新型反應(yīng)器 228
9.1 概述228
9.2 撞擊流反應(yīng)器228
9.2.1 撞擊流反應(yīng)器的原理、特性與分類228
9.2.2 撞擊流反應(yīng)器的應(yīng)用238
9.2.3 撞擊流反應(yīng)器的發(fā)展趨勢(shì)240
9.3 旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器240
9.3.1 旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與原理240
9.3.2 旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器的應(yīng)用243
9.4 超臨界反應(yīng)器244
9.4.1 超臨界流體的性質(zhì)244
9.4.2 超臨界反應(yīng)器的應(yīng)用246
9.5 微波反應(yīng)器248
9.5.1 微波化學(xué)反應(yīng)器的基本原理248
9.5.2 微波反應(yīng)器的應(yīng)用249
9.6 磁流化床反應(yīng)器250
9.6.1 磁流化床的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)251
9.6.2 磁流化床反應(yīng)器的應(yīng)用252
9.7 微反應(yīng)器253
9.7.1 微反應(yīng)器的幾何特性253
9.7.2 微反應(yīng)器內(nèi)流體的傳遞特性和宏觀流動(dòng)特性253
9.7.3 微反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)254
9.7.4 微反應(yīng)器的應(yīng)用255
9.7.5 展望257
參考文獻(xiàn) 258
符號(hào)說(shuō)明 262
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