化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備

項目1 反應(yīng)器選擇

教學(xué)目標(biāo)

專業(yè)能力目標(biāo)

知識目標(biāo)

方法能力目標(biāo)

社會能力目標(biāo)

工作任務(wù)

任務(wù)1 均相反應(yīng)器的選擇

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、攪拌釜式反應(yīng)器的應(yīng)用與分類

二、攪拌釜式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

三、管式反應(yīng)器的應(yīng)用與分類

四、管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)

五、均相反應(yīng)器的選擇

拓展知識

任務(wù)2 氣固相反應(yīng)器的選擇

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、固定床反應(yīng)器的特點與結(jié)構(gòu)

二、流化床反應(yīng)器的特點與結(jié)構(gòu)

三、氣固相催化反應(yīng)器的選擇

任務(wù)3 氣液相反應(yīng)器的選擇

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、氣液相反應(yīng)器種類和工業(yè)應(yīng)用

二、鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

三、填料塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

四、氣液相反應(yīng)器的選擇

拓展知識

項目2 反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化

教學(xué)目標(biāo)

專業(yè)能力目標(biāo)

知識目標(biāo)

方法能力目標(biāo)

社會能力目標(biāo)

工作任務(wù)

任務(wù)1 間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計

工作任務(wù)

預(yù)備知識

一、反應(yīng)器流動模型

二、均相反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)

技術(shù)理論

三、反應(yīng)器計算的基本內(nèi)容和基本方程

四、間歇操作釜式反應(yīng)器體積和數(shù)量計算

五、間歇操作釜式反應(yīng)器的動力學(xué)計算法

六、間歇操作釜式反應(yīng)器直徑和高度的計算

七、設(shè)備之間的平衡

任務(wù)2 連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的計算

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、單個連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的計算

二、多個串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的計算

拓展知識

任務(wù)3 釜式反應(yīng)器配套設(shè)施的設(shè)計與選擇

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、攪拌裝置的設(shè)計與選擇

二、釜式反應(yīng)器換熱裝置的設(shè)計與選擇

拓展知識

任務(wù)4 連續(xù)操作管式反應(yīng)器的計算

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、基礎(chǔ)計算方程式

二、恒溫恒容管式反應(yīng)器的計算

三、恒溫變?nèi)莨苁椒磻?yīng)器的計算

四、絕熱連續(xù)操作管式反應(yīng)器的計算

任務(wù)5 反應(yīng)器計算與操作優(yōu)化

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、簡單反應(yīng)的反應(yīng)器生產(chǎn)能力的比較

二、復(fù)雜反應(yīng)的選擇性比較

任務(wù)6 固定床反應(yīng)器設(shè)計

工作任務(wù)

預(yù)備知識

一、固體催化劑基礎(chǔ)知識

二、氣固相催化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)

技術(shù)理論

三、固定床反應(yīng)器計算

任務(wù)7 流化床反應(yīng)器的設(shè)計

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、流態(tài)化基本概念

二、流化床反應(yīng)器中的傳質(zhì)

三、流化床反應(yīng)器中的傳熱

四、流化床反應(yīng)器的工藝計算

任務(wù)8 鼓泡塔反應(yīng)器設(shè)計

工作任務(wù)

技術(shù)理論

一、氣液相反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)

二、鼓泡塔的傳遞特性

三、鼓泡塔反應(yīng)器的計算

任務(wù)9 填料塔反應(yīng)器設(shè)計

工作任務(wù)

技術(shù)理論

……2100433B

該書是普通高等職業(yè)教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。根據(jù)化工技術(shù)類專業(yè)的課程標(biāo)準(zhǔn)編寫。全書共三部分，包括反應(yīng)器選擇、反應(yīng)器設(shè)計和優(yōu)化、反應(yīng)器操作與控制。

《化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備:反應(yīng)器選擇、設(shè)計和操作(第2版)》通過化工生產(chǎn)中反應(yīng)器選擇、設(shè)計、操作和控制的實際工作過程揭示工業(yè)反應(yīng)器的共同規(guī)律，較第一版增加了反應(yīng)器的操作和控制、反應(yīng)器常見異?，F(xiàn)象、產(chǎn)生原因和處理方法、反應(yīng)器日常運行和維護要點等內(nèi)容，體現(xiàn)理論與實踐的有機結(jié)合，強化學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

內(nèi)容簡介

《反應(yīng)過程、設(shè)備與工業(yè)應(yīng)用》是“過程設(shè)備與工業(yè)應(yīng)用叢書”的一個分冊，本書在系統(tǒng)介紹化學(xué)反應(yīng)基本理論的基礎(chǔ)上，分別詳細(xì)介紹了釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、離子交換反應(yīng)器、電化學(xué)反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器以及其他一些新式化學(xué)反應(yīng)器的工作特性、設(shè)計原理、工業(yè)應(yīng)用及評價。

《反應(yīng)過程、設(shè)備與工業(yè)應(yīng)用》不僅適用于石油、化工、生物、制藥、食品、醫(yī)藥、環(huán)境、機械等專業(yè)的高等學(xué)校的教師、研究生及高年級本科生閱讀，同時對相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員、研究設(shè)計人員也會有所幫助。

目錄

第1章緒論

1.1過程工業(yè)與工業(yè)化學(xué)過程/001

1.1.1過程工業(yè)/001

1.1.2工業(yè)化學(xué)過程/002

1.2化學(xué)反應(yīng)過程的基本規(guī)律/004

1.3反應(yīng)過程與設(shè)備的關(guān)系/006

1.3.1最優(yōu)化的經(jīng)濟目標(biāo)/006

1.3.2最優(yōu)化的技術(shù)目標(biāo)/007

1.4化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)設(shè)備的分類/008

1.4.1化學(xué)反應(yīng)的分類/008

1.4.2工業(yè)反應(yīng)設(shè)備的類型/009

1.5化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計與放大/012

1.5.1化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計原則/012

1.5.2工業(yè)反應(yīng)器的放大/013

1.6化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的發(fā)展/015

第2章化學(xué)反應(yīng)過程基本理論

2.1化工原料資源/018

2.1.1煤炭/019

2.1.2石油/021

2.1.3天然氣/023

2.1.4生物質(zhì)/023

2.1.5工業(yè)“三廢”/025

2.2化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)/026

2.2.1化學(xué)反應(yīng)速率/026

2.2.2反應(yīng)速率的影響因素/027

2.2.3復(fù)雜反應(yīng)的動力學(xué)表達(dá)/030

2.3反應(yīng)器的操作方式/032

2.4反應(yīng)器計算的基本方程式/033

2.4.1反應(yīng)動力學(xué)方程式/034

2.4.2物料衡算式/035

2.4.3熱量衡算式/035

2.5均相理想反應(yīng)器/036

2.5.1均相反應(yīng)器的特點/036

2.5.2釜式反應(yīng)器的設(shè)計與操作/037

2.5.3管式反應(yīng)器的設(shè)計與操作/043

2.6連續(xù)流動反應(yīng)器的停留時間分布/045

2.6.1非理想流動/045

2.6.2停留時間分布函數(shù)/046

2.6.3停留時間分布函數(shù)的應(yīng)用/048

2.7非理想流動/049

2.7.1非理想流動模型/050

2.7.2非理想流動對反應(yīng)結(jié)果的影響/053

參考文獻/055

第3章釜式反應(yīng)器

3.1間歇操作釜式反應(yīng)器工藝計算/057

3.1.1反應(yīng)時間/057

3.1.2反應(yīng)器有效體積/058

3.2連續(xù)操作釜式反應(yīng)器工藝計算/059

3.2.1單段連續(xù)釜式反應(yīng)器/060

3.2.2多段連續(xù)釜式反應(yīng)器/060

3.3攪拌器/063

3.3.1攪拌的混合機理和液體流動特性/064

3.3.2常用攪拌器的類型及性能特征/067

3.3.3攪拌功率/072

3.4攪拌釜式反應(yīng)器的傳熱/078

3.4.1反應(yīng)釜的傳熱裝置/078

3.4.2高溫?zé)嵩吹倪x擇/080

3.5攪拌反應(yīng)釜傳熱系數(shù)的計算/082

3.5.1反應(yīng)器內(nèi)壁對流傳熱系數(shù)的計算/083

3.5.2蛇管外壁對流傳熱系數(shù)的計算/084

3.6立式攪拌反應(yīng)釜的選用/085

3.6.1攪拌器的選型/085

3.6.2立式攪拌反應(yīng)釜的選型/086

3.7釜式反應(yīng)器在硝基苯生產(chǎn)中的應(yīng)用/088

3.7.1生產(chǎn)工藝/088

3.7.2硝化劑/090

3.7.3硝化反應(yīng)器/091

3.7.4硝化反應(yīng)器的放大設(shè)計/092

參考文獻/094

第4章管式反應(yīng)器

4.1管式反應(yīng)器的計算基礎(chǔ)方程式/096

4.1.1計算基礎(chǔ)方程式/097

4.1.2空間速度與空間時間/097

4.2液相管式反應(yīng)器的設(shè)計/098

4.2.1等溫液相管式反應(yīng)器/098

4.2.2變溫液相管式反應(yīng)器/099

4.3氣相管式反應(yīng)器的設(shè)計/101

4.4管式反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模擬/102

4.4.1管式反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型/103

4.4.2數(shù)學(xué)模型方程的求解/104

4.5反應(yīng)器類型和操作方式的比較/104

4.5.1生產(chǎn)能力的比較/105

4.5.2反應(yīng)選擇性比較/107

4.5.3操作與計算最優(yōu)化/109

4.6管式反應(yīng)器在環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中的應(yīng)用/109

4.6.1乙烯氧化合成環(huán)氧乙烷的反應(yīng)機理/111

4.6.2反應(yīng)過程的影響因素/112

4.6.3氧化反應(yīng)器的設(shè)計/117

4.6.4氧化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點/120

4.7管式反應(yīng)器在聚乙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用/121

4.7.1聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)及分類/122

4.7.2聚乙烯的生產(chǎn)工藝/123

4.7.3乙烯自由基聚合原理及動力學(xué)/126

4.7.4高壓管式反應(yīng)器/130

參考文獻/133

第5章塔式反應(yīng)器

5.1塔式反應(yīng)器的類型及構(gòu)造/135

5.1.1塔式反應(yīng)器的分類/135

5.1.2塔式反應(yīng)器的一般構(gòu)造/136

5.1.3附屬裝置/137

5.1.4塔類型的選擇/139

5.2板式塔/139

5.2.1板式塔的結(jié)構(gòu)/140

5.2.2塔板類型/140

5.2.3浮閥塔的設(shè)計計算/142

5.3填料塔/146

5.3.1物理吸收過程/146

5.3.2化學(xué)吸收過程/147

5.3.3填料塔的設(shè)計/151

5.4鼓泡塔/156

5.4.1鼓泡塔的操作狀態(tài)/156

5.4.2鼓泡塔內(nèi)的流動特性/157

5.4.3鼓泡塔內(nèi)的傳熱特性/161

5.4.4鼓泡塔的工業(yè)應(yīng)用/162

5.5塔設(shè)備設(shè)計常見錯誤/171

5.6噴射反應(yīng)器/173

5.6.1噴射反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀及進展/173

5.6.2噴射反應(yīng)器的應(yīng)用/174

參考文獻/177

第6章固定床反應(yīng)器

6.1固定床反應(yīng)器的構(gòu)造/179

6.2固定床反應(yīng)器內(nèi)的流體流動/181

6.2.1催化劑顆粒直徑和形狀系數(shù)/181

6.2.2床層空隙率/182

6.2.3流體在固定床中的流動特性/183

6.2.4流體流過固定床層的壓力降/184

6.3固定床反應(yīng)器內(nèi)的傳熱/185

6.3.1床層對壁總傳熱系數(shù)/185

6.3.2床層有效導(dǎo)熱系數(shù)/187

6.3.3表觀壁膜傳熱系數(shù)/189

6.3.4流體與催化劑顆粒間的傳熱系數(shù)/191

6.4固定床反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)/191

6.4.1流體與催化劑顆粒外表面間的傳質(zhì)/192

6.4.2催化劑顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)/194

6.4.3床層內(nèi)的混合擴散/196

6.5固定床反應(yīng)器的設(shè)計/197

6.5.1總反應(yīng)速率方程式/197

6.5.2反應(yīng)器的設(shè)計/199

6.6固定床反應(yīng)器在合成氨生產(chǎn)中的應(yīng)用/201

6.6.1一氧化碳變換的基本原理/202

6.6.2一氧化碳變換的工藝過程/206

6.6.3變換反應(yīng)器/207

6.6.4變換反應(yīng)器的新發(fā)展/210

6.7固定床反應(yīng)器的日常運行與操作/212

6.8固定床反應(yīng)器在二甲醚生產(chǎn)中的應(yīng)用/214

6.8.1二甲醚的合成技術(shù)/215

6.8.2甲醇脫水工藝及反應(yīng)器設(shè)計/217

參考文獻/223

第7章流化床反應(yīng)器

7.1流態(tài)床反應(yīng)器的特性/226

7.1.1流態(tài)化/226

7.1.2散式流化床和聚式流化床/227

7.1.3流化床中的氣泡及其行為/227

7.1.4流化床的異?，F(xiàn)象及處理方法/228

7.1.5流化床反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)/229

7.1.6流化床反應(yīng)器內(nèi)的傳熱/231

7.2流化床反應(yīng)器的設(shè)計/232

7.2.1反應(yīng)器直徑與高度的確定/232

7.2.2壓力降的計算/234

7.2.3反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型/237

7.3流化床反應(yīng)器的運行與操作/239

7.4流化床反應(yīng)器在丙烯腈生產(chǎn)中的應(yīng)用/241

7.4.1丙烯腈生產(chǎn)工藝/242

7.4.2丙烯氨氧化反應(yīng)器/245

7.5流化床反應(yīng)器在苯胺生產(chǎn)中的應(yīng)用/248

7.5.1苯胺的生產(chǎn)路線/248

7.5.2加氫流化床反應(yīng)器/250

7.6流化床反應(yīng)器的研究發(fā)展/255

參考文獻/257

第8章離子交換反應(yīng)器

8.1離子交換法的基本原理/260

8.1.1離子交換平衡/260

8.1.2離子交換速率/261

8.2離子交換劑與離子交換樹脂/262

8.2.1離子交換劑/262

8.2.2離子交換樹脂/263

8.2.3離子交換樹脂的類型/264

8.2.4離子交換樹脂的物理性能/266

8.2.5離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)/267

8.3離子交換反應(yīng)器的應(yīng)用/269

8.3.1離子交換反應(yīng)的特性/269

8.3.2離子交換軟化除鹽/270

8.3.3軟化與除堿/272

8.3.4復(fù)床、混床除鹽/274

8.4離子交換器的工作過程/276

8.4.1固定床離子交換器間歇工作過程/276

8.4.2一級復(fù)床的工作過程/281

8.4.3連續(xù)式離子交換器工作過程/282

8.5離子交換器/283

8.5.1固定床離子交換器/283

8.5.2移動床離子交換器/287

8.5.3連續(xù)床離子交換器/287

8.5.4混合床離子交換器/288

8.5.5浮動床離子交換器/288

8.5.6雙室浮動床離子交換器/290

8.5.7回程式離子交換器/291

8.5.8離子交換柱/293

8.6離子交換裝置的設(shè)計/293

8.6.1設(shè)計依據(jù)/293

8.6.2系統(tǒng)的參數(shù)計算/294

參考文獻/295

第9章電化學(xué)反應(yīng)器

9.1電化學(xué)反應(yīng)器/298

9.1.1電化學(xué)反應(yīng)器的主要構(gòu)件/299

9.1.2二維反應(yīng)器/299

9.1.3三維反應(yīng)器/302

9.2電解槽/302

9.2.1電極反應(yīng)/303

9.2.2法拉第電解定律/303

9.2.3分解電壓與極化現(xiàn)象/304

9.2.4電解槽的分類及構(gòu)造/305

9.2.5電解槽的工藝設(shè)計/307

9.3電化學(xué)反應(yīng)器的工業(yè)應(yīng)用/309

9.3.1電解氧化法處理廢水/309

9.3.2電解還原法處理無機污染物/310

9.3.3電解凝聚與電解氣浮/314

9.3.4電解消毒/316

9.4電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展方向/317

9.4.1陽極材料/317

9.4.2電化學(xué)反應(yīng)器（electrochemical reactor）/318

9.4.3電化學(xué)組合工藝/319

9.4.4生物膜電極法/319

參考文獻/320

第10章膜生物反應(yīng)器

10.1膜反應(yīng)器/321

10.1.1分離膜/321

10.1.2膜反應(yīng)器/326

10.2生物反應(yīng)器/330

10.2.1生物反應(yīng)器的特點及分類/331

10.2.2大型生物反應(yīng)器設(shè)計與放大/332

10.2.3微型生物反應(yīng)器/333

10.2.4動物細(xì)胞及組織工程反應(yīng)器/335

10.2.5酶反應(yīng)器/338

10.3膜生物反應(yīng)器/339

10.3.1膜生物反應(yīng)器的形式/339

10.3.2膜生物反應(yīng)器的類型/340

10.3.3新型膜生物反應(yīng)器/343

10.3.4膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用/345

10.4膜污染控制技術(shù)/347

10.4.1膜污染控制措施/348

10.4.2膜污染的清洗/349

參考文獻/350

第11章其他反應(yīng)器

11.1氣液固三相反應(yīng)器/352

11.2涓流床反應(yīng)器/354

11.2.1涓流床的流體力學(xué)/355

11.2.2涓流床反應(yīng)器中的傳質(zhì)/356

11.2.3涓流床反應(yīng)器中的傳熱/357

11.2.4涓流床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)/359

11.2.5涓流床反應(yīng)器的設(shè)計與放大/360

11.3熱管反應(yīng)器/361

11.3.1熱管的工作原理/361

11.3.2熱管的結(jié)構(gòu)/362

11.3.3熱管的主要特性/363

11.3.4熱管反應(yīng)器的應(yīng)用/363

11.4徑向反應(yīng)器/364

11.4.1乙苯脫氫反應(yīng)原理/365

11.4.2乙苯催化脫氫生產(chǎn)過程/365

11.4.3脫氫徑向反應(yīng)器/367

11.4.4軸徑向反應(yīng)器的開發(fā)/369

11.5微反應(yīng)器/369

11.5.1微反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)/370

11.5.2微反應(yīng)器的主要特點/370

11.5.3聚合反應(yīng)器的類型/371

11.5.4微反應(yīng)器在聚合反應(yīng)中的應(yīng)用/372

參考文獻/379 2100433B

化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科體系已大體形成，理論研究也漸趨完善。在工業(yè)應(yīng)用中，在定性的指導(dǎo)方面已經(jīng)發(fā)揮了很大的作用。但是，與理論研究相比較，反應(yīng)器內(nèi)傳遞過程的實驗研究和數(shù)據(jù)的積累還很薄弱，特別是對于化工生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的多相流動體系研究得還很不夠。因此，反應(yīng)工程的研究需要與多相流體力學(xué)和多相傳遞過程的研究相結(jié)合，以便相輔相成。同時，化學(xué)反應(yīng)工程向生化、冶金等領(lǐng)域擴展時還會出現(xiàn)新的理論問題，需要進一步的研究。2100433B

化學(xué)反應(yīng)工程課程定位

化學(xué)反應(yīng)工程課程是化學(xué)工程與工藝類專業(yè)的核心課程，是一門涉及物理化學(xué)、化工傳遞過程、優(yōu)化與控制等知識領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容新穎而難點較多的學(xué)科，是華東理工大學(xué)第一批21門重點建設(shè)課程之一。

化學(xué)反應(yīng)工程適應(yīng)對象

化學(xué)反應(yīng)工程課程適用于化學(xué)工程與工藝類專業(yè)學(xué)習(xí)。