目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 化學(xué)工業(yè)概述 1
1.1.1 化學(xué)工業(yè)發(fā)展概況 1
1.1.2 化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 1
1.1.3 化學(xué)工業(yè)的特點和分類 2
1.2 化學(xué)工程學(xué) 3
1.2.1 化學(xué)工程學(xué)的形成與發(fā)展 3
1.2.2 化學(xué)工程學(xué)的性質(zhì)與任務(wù) 4
1.2.3 化學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容 4
1.2.4 化學(xué)工程學(xué)的研究方法 5
1.3 化工生產(chǎn)過程 5
1.3.1 從實驗室到工業(yè)化生產(chǎn) 5
1.3.2 化工過程開發(fā)步驟 7
習(xí)題 9
第2章 流體流動與輸送 10
2.1 流體靜力學(xué)基本方程及其應(yīng)用 10
2.1.1 流體概述 10
2.1.2 流體靜力學(xué)基本方程 13
2.1.3 流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用 14
2.2 流體流動中的守恒原理 17
2.2.1 流體的流動 17
2.2.2 守恒原理及其應(yīng)用 20
2.3 流體的流動阻力 26
2.3.1 流體在管內(nèi)的流動阻力 26
2.3.2 流體流動阻力的計算 31
2.4 簡單管路的計算 38
2.5 流體流量的測量 40
2.5.1 孔板流量計 40
2.5.2 文丘里流量計 42
2.5.3 轉(zhuǎn)子流量計 42
2.6 流體輸送機械 43
2.6.1 離心泵的分類 44
2.6.2 離心泵的結(jié)構(gòu) 44
2.6.3 離心泵的工作原理 45
2.6.4 離心泵的主要性能參數(shù)及特性曲線 46
2.6.5 離心泵的安裝高度 48
習(xí)題 49
第3章 熱量傳遞 52
3.1 概述 52
3.1.1 傳熱在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 52
3.1.2 傳熱基本方式 52
3.1.3 工業(yè)中的換熱方式 53
3.1.4 熱載體及其選擇 54
3.1.5 傳熱基本概念 54
3.2 傳導(dǎo)傳熱 54
3.2.1 傅里葉定律 54
3.2.2 導(dǎo)熱系數(shù) 55
3.2.3 平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 57
3.2.4 圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 59
3.3 對流傳熱 61
3.3.1 對流傳熱過程分析 61
3.3.2 牛頓冷卻定律 62
3.3.3 傳熱膜系數(shù) 62
3.4 傳熱過程的計算 67
3.4.1 總傳熱系數(shù) 67
3.4.2 傳熱的平均溫度差 70
3.4.3 熱交換計算示例 74
3.5 傳熱設(shè)備 76
3.5.1 換熱器 76
3.5.2 其他傳熱設(shè)備 79
3.6 強化傳熱的途徑 81
習(xí)題 83
第4章 吸收 85
4.1 概述 85
4.1.1 吸收的目的與分類 85
4.1.2 吸收劑的選擇 86
4.1.3 吸收流程與設(shè)備 86
4.2 氣液相平衡 88
4.2.1 亨利定律 88
4.2.2 氣液相平衡與吸收過程 91
4.3 傳質(zhì)與吸收速率方程 92
4.3.1 單相中的傳質(zhì) 93
4.3.2 對流傳質(zhì) 97
4.3.3 吸收速率方程 98
4.4 填料吸收塔的計算 102
4.4.1 物料衡算與操作線方程 102
4.4.2 填料層高度的計算 105
4.4.3 傳質(zhì)單元數(shù)的計算 107
4.5 填料塔 109
4.5.1 填料塔的結(jié)構(gòu) 109
4.5.2 填料的特性和種類 110
4.5.3 填料塔的流體力學(xué)性能 112
習(xí)題 114
第5章 精餾 116
5.1 概述 116
5.2 相律與氣液相平衡 116
5.2.1 相律 117
5.2.2 兩組分理想體系的氣液相平衡 117
5.3 精餾原理 120
5.3.1 部分汽化和部分冷凝 120
5.3.2 精餾過程 121
5.3.3 理論板及恒摩爾流假設(shè) 122
5.4 兩組分連續(xù)精餾 123
5.4.1 物料衡算及操作線方程 123
5.4.2 進料熱狀況對精餾操作的影響 126
5.4.3 回流比及其對精餾操作的影響 129
5.4.4 理論塔板數(shù)的計算 135
5.5 實際塔板數(shù)與塔板效率 139
5.5.1 塔板效率 139
5.5.2 塔高、塔徑及塔板壓降的計算 140
5.6 其他精餾方式 142
5.6.1 間歇精餾 142
5.6.2 特殊精餾 144
5.7 板式塔 147
5.7.1 塔板的類型 148
5.7.2 塔板的性能評價 150
5.7.3 塔板的結(jié)構(gòu) 150
5.7.4 塔板的流體力學(xué)狀況 151
習(xí)題 153
第6章 均相反應(yīng)動力學(xué)與理想反應(yīng)器 155
6.1 概述 155
6.1.1 化學(xué)反應(yīng)器的分類 156
6.1.2 化學(xué)動力學(xué)基本概念 157
6.2 簡單反應(yīng)動力學(xué) 162
6.2.1 反應(yīng)速率方程及反應(yīng)級數(shù) 162
6.2.2 單一反應(yīng)的速率方程 163
6.3 復(fù)雜反應(yīng)動力學(xué) 166
6.3.1 平行反應(yīng) 166
6.3.2 連串反應(yīng) 167
6.4 理想反應(yīng)器 169
6.4.1 反應(yīng)器體積、反應(yīng)時間與空間速度 170
6.4.2 理想流動模型與反應(yīng)器設(shè)計方程 171
6.4.3 間歇反應(yīng)器 174
6.4.4 活塞流反應(yīng)器 176
6.4.5 全混流反應(yīng)器 179
6.4.6 多釜串聯(lián)反應(yīng)器 182
6.4.7 理想流動反應(yīng)器容積比較 186
6.4.8 反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性 187
6.5 理想反應(yīng)器的優(yōu)化 188
6.5.1 以生產(chǎn)強度為優(yōu)化目標(biāo) 188
6.5.2 以產(chǎn)率和選擇性為優(yōu)化目標(biāo) 189
習(xí)題 191
第7章 多相反應(yīng)動力學(xué)與多相反應(yīng)器 193
7.1 多相催化概述 193
7.1.1 多相催化反應(yīng) 193
7.1.2 工業(yè)催化的特點和要求 193
7.2 氣固相催化反應(yīng)動力學(xué) 195
7.2.1 氣固相催化反應(yīng)步驟 195
7.2.2 氣固相催化反應(yīng)本征動力學(xué) 196
7.2.3 氣固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué) 202
7.2.4 溫度對氣固相催化反應(yīng)的影響 211
7.3 氣固相催化反應(yīng)器 211
7.3.1 固定床反應(yīng)器 212
7.3.2 流化床反應(yīng)器 214
習(xí)題 215
第8章 停留時間分布 217
8.1 概述 217
8.1.1 停留時間分布密度函數(shù) 217
8.1.2 停留時間分布函數(shù) 218
8.2 停留時間分布函數(shù)的測定 219
8.2.1 脈沖示蹤法 219
8.2.2 階躍示蹤法 221
8.3 停留時間分布的數(shù)學(xué)特征 221
8.3.1 數(shù)學(xué)期望 221
8.3.2 方差 222
8.3.3 對比時間 223
8.4 理想反應(yīng)器的停留時間分布 225
8.4.1 活塞流反應(yīng)器 225
8.4.2 全混流反應(yīng)器 226
8.5 非理想反應(yīng)器的停留時間分布 228
8.5.1 多釜串聯(lián)反應(yīng)器 228
8.5.2 軸向擴散流動模型反應(yīng)器 231
8.6 停留時間分布的應(yīng)用 234
8.7 實際流動反應(yīng)器的計算 235
8.7.1 全混流反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率和體積 236
8.7.2 多釜串聯(lián)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率 236
習(xí)題 236
第9章 合成氨工藝 238
9.1 概述 238
9.1.1 合成氨工業(yè)發(fā)展簡史 238
9.1.2 氨的用途及其重要性 239
9.1.3 合成氨的原料及原則流程 239
9.2 原料氣的生產(chǎn)和凈化 240
9.2.1 原料氣的生產(chǎn) 240
9.2.2 原料氣的凈化 244
9.3 氨的合成 248
9.3.1 氨合成的熱力學(xué)和動力學(xué) 248
9.3.2 氨合成工藝 253
9.3.3 合成分離流程 254
9.3.4 合成塔 255
9.4 氨合成全流程 256
9.5 氨的深加工——尿素的合成 257
9.6 合成氨的發(fā)展趨勢 259
習(xí)題 260
主要參考文獻 261
附錄 262
附錄1 干空氣的物理性質(zhì) 262
附錄2 水的物理性質(zhì) 263
附錄3 主要物理量的單位換算 264
附錄4 鋼管的規(guī)格 265