《化學反應工程》由武漢工程大學國家級教學團隊組織編寫，為國家級一流本科課程配套教材。本書系統(tǒng)闡述了化學反應工程基本原理及其應用，全書共分9章，包括緒論、均相反應動力學、間歇反應器及理想流動反應器、非理想流動及其反應器設計、氣-固相催化反應器、氣-液相反應器、聚合反應器以及生物與制藥反應器，并介紹了典型的新型反應器的研究進展。本書注重內容的系統(tǒng)性、條理性和廣泛性，為加強本科生對化學反應過程和反應器的開發(fā)、設計、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�；瘜W工程與工藝及相關制藥工程、生物工程等專業(yè)師生使用，也可供有關專業(yè)科研、技術人員參考。
丁一剛，男，博士生導師，二級教授，百千萬人才工程國家 級人選、國家有突出貢獻中青年專家、湖北省有突出貢獻中青年專家、全國化工優(yōu)秀科技工作者，享受國家政府特殊津貼和省政府專項津貼，擔任湖北省化學化工學會理事、湖北省磷化工協(xié)會理事、湖北省化學品及安全協(xié)會理事。現(xiàn)為國家磷資源開發(fā)利用工程技術研究中心學術帶頭人，湖北名師工作室主持人，國家 級一 流本科“化學反應工程”課程負責人，主要從事新型反應器技術、磷化工技術和化工新產品新工藝開發(fā)等科研和教學工作。
近年來，先后主持國家科技支撐計劃課題2項、國家自然科學基金2項以及教育部科學技術研究重點項目、湖北省科技重大專項等國家、省部級科研項目等15項。獲得湖北省技術發(fā)明一等獎1項，湖北省科技進步一等獎2項，三等獎2項，湖北省高等學校教學成果獎一等獎1項、二等獎2項。發(fā)表論文80余篇，其中SCI收錄30余篇，教研論文28篇，授權國家發(fā)明專利39項，主編、參編著作2部。
第1章 緒論 1
1.1 化學反應工程學的發(fā)展歷史1
1.2 化學反應工程的研究內容和研究方法2
1.2.1 研究內容2
1.2.2 研究方法3
1.3 化學反應器的工程分類4
1.3.1 反應器的結構類型4
1.3.2 反應器中的相態(tài)類型6
1.3.3 化學反應器的操作方式7
1.4 化學反應工程在工業(yè)反應過程開發(fā)中的作用8
1.4.1 反應速率在工程上的運用8
1.4.2 反應器的反應指標9
1.4.3 反應器開發(fā)過程的優(yōu)化和放大12
習題14
第2章 均相反應動力學 16
2.1 基本概念和定義16
2.1.1 反應速率16
2.1.2 反應動力學方程16
2.1.3 反應動力學方程的建立18
2.2 等溫恒容過程的反應動力學19
2.2.1 單一反應的動力學方程19
2.2.2 復合反應的動力學方程22
2.3 等溫變容過程的反應動力學26
2.3.1 膨脹因子27
2.3.2 膨脹率29
2.4 溫度對反應速率的影響31
2.4.1 溫度對不可逆反應的影響31
2.4.2 溫度對可逆反應的影響32
習題35
第3章 間歇反應器及理想流動反應器 37
3.1 概述37
3.2 間歇反應器38
3.2.1 等溫間歇反應器的設計計算38
3.2.2 變溫間歇反應器的設計計算40
3.3 理想流動下的釜式反應器42
3.3.1 全混流模型43
3.3.2 等溫連續(xù)流動釜式反應器的設計計算43
3.3.3 釜式反應器的組合與設計計算44
3.3.4 串聯(lián)釜式反應器體積優(yōu)化47
3.3.5 釜式反應器的定態(tài)操作49
3.4 理想流動下的管式反應器52
3.4.1 平推流模型52
3.4.2 等溫連續(xù)流動管式反應器的設計計算53
3.4.3 變溫連續(xù)流動管式反應器的設計計算54
3.5 反應器反應性能指標比較及優(yōu)化56
3.5.1 反應過程濃度水平分析56
3.5.2 反應性能指標比較57
3.5.3 反應器的操作優(yōu)化64
習題68
第4章 非理想流動及其反應器設計 70
4.1 概述70
4.2 停留時間分布及其性質71
4.2.1 停留時間分布的定量描述71
4.2.2 停留時間分布函數(shù)的統(tǒng)計特征72
4.2.3 無量綱時間表示的分布函數(shù)和特征值73
4.3 停留時間分布的測定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 非理想流動現(xiàn)象80
4.6 非理想流動模型82
4.6.1 軸向擴散模型82
4.6.2 多釜串聯(lián)模型85
4.7 非理想反應器的計算89
4.7.1 流體混合對反應的影響89
4.7.2 宏觀流體反應器的設計計算92
4.7.3 微觀流體反應器的設計計算95
4.7.4 非理想反應器的數(shù)學模型法淺析98
習題101
第5章 氣-固相催化反應器 104
5.1 概述104
5.1.1 固體催化劑的組成與結構104
5.1.2 氣-固相催化過程105
5.2 氣-固非均相催化反應本征動力學106
5.2.1 催化劑表面上的吸附與脫附106
5.2.2 反應速率控制步驟108
5.2.3 本征動力學速率方程108
5.3 氣-固非均相催化體系的宏觀動力學112
5.3.1 氣體在多孔介質中的內擴散112
5.3.2 氣-固相催化宏觀動力學113
5.3.3 擴散控制的判定115
5.4 氣-固非均相催化反應器的設計116
5.4.1 氣-固非均相催化反應器類型116
5.4.2 氣-固非均相催化反應器設計原則119
5.4.3 固定床反應器的數(shù)學模型120
5.4.4 固定床反應器的設計計算122
5.4.5 流化床反應器的數(shù)學模型及設計136
習題145
第6章 氣-液相反應器 149
6.1 氣-液反應平衡149
6.1.1 氣-液相平衡149
6.1.2 亨利定律150
6.1.3 化學反應對氣-液相平衡的影響151
6.2 氣-液相反應的宏觀動力學152
6.2.1 反應與傳質過程152
6.2.2 化學反應在相間傳遞中的作用153
6.2.3 化學吸收的增強因子154
6.3 氣-液反應動力學特征155
6.3.1 伴有化學反應的液相擴散過程155
6.3.2 幾個重要參數(shù)的討論163
6.4 氣-液相反應器的設計計算164
6.4.1 氣-液相反應器的類型的選擇164
6.4.2 氣-液相反應器的設計模型167
習題172
第7章 聚合反應器 175
7.1 概述175
7.2 聚合反應動力學175
7.2.1 逐步縮合聚合175
7.2.2 均相游離基鏈式加成聚合177
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 流體的流動特性181
7.3.2 聚合釜中的傳質與傳熱182
7.4 聚合反應器的設計186
7.4.1 聚合反應器的設計計算186
7.4.2 聚合釜的攪拌188
7.4.3 攪拌釜的放大193
習題194
第8章 生物與制藥反應器 197
8.1 概述197
8.2 酶催化反應動力學197
8.3 微生物發(fā)酵動力學201
8.3.1 微生物菌體生長動力學201
8.3.2 微生物發(fā)酵基質消耗動力學203
8.3.3 微生物發(fā)酵產物生成動力學203
8.4 生化與制藥反應器的設計204
8.4.1 生化與制藥反應器的數(shù)學模型204
8.4.2 發(fā)酵罐的設計計算205
8.4.3 攪拌功率的計算216
8.4.4 發(fā)酵罐的放大222
習題226
第9章 新型反應器 228
9.1 概述228
9.2 撞擊流反應器228
9.2.1 撞擊流反應器的原理、特性與分類228
9.2.2 撞擊流反應器的應用238
9.2.3 撞擊流反應器的發(fā)展趨勢240
9.3 旋轉填充床反應器240
9.3.1 旋轉填充床反應器的結構與原理240
9.3.2 旋轉填充床反應器的應用243
9.4 超臨界反應器244
9.4.1 超臨界流體的性質244
9.4.2 超臨界反應器的應用246
9.5 微波反應器248
9.5.1 微波化學反應器的基本原理248
9.5.2 微波反應器的應用249
9.6 磁流化床反應器250
9.6.1 磁流化床的結構和特點251
9.6.2 磁流化床反應器的應用252
9.7 微反應器253
9.7.1 微反應器的幾何特性253
9.7.2 微反應器內流體的傳遞特性和宏觀流動特性253
9.7.3 微反應器的優(yōu)點254
9.7.4 微反應器的應用255
9.7.5 展望257
參考文獻 258
符號說明 262
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