化學(xué)反應(yīng)工程是化工等專業(yè)的核心課程。近年來，化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)科取得了長足進(jìn)展，深入到了微納尺度層面的反應(yīng)過程強(qiáng)化即分子反應(yīng)工程的研究范疇，學(xué)科服務(wù)對象也由傳統(tǒng)經(jīng)典化工拓展到了新能源、新材料等領(lǐng)域。為此，《化學(xué)反應(yīng)工程》（第四版）在第三版基礎(chǔ)上，加入了對化學(xué)反應(yīng)工程最新進(jìn)展的介紹，對個(gè)別較生澀難懂的章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了刪減，修改了部分例題與習(xí)題，使其與化工生產(chǎn)實(shí)踐的背景結(jié)合更緊密，并對文中三十余個(gè)概念增加了動(dòng)畫鏈接，以增強(qiáng)讀者的感性認(rèn)識(shí)，讀者可通過掃描書中二維碼觀看。本書分為十章，重點(diǎn)介紹了均相反應(yīng)過程，包括均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、均相反應(yīng)器、非理想流動(dòng)；非均相反應(yīng)過程，包括氣-固相催化反應(yīng)過程、非催化兩流體相反應(yīng)過程、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器；聚合反應(yīng)過程，包括聚合過程的化學(xué)與動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；生化反應(yīng)過程，包括生化動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、生化反應(yīng)器。
《化學(xué)反應(yīng)工程》（第四版）可作為化工及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可供化工及相關(guān)專業(yè)科研人員參考。
陳甘棠，浙江大學(xué)教授，流態(tài)化專家。1950年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程系 ，1952年浙江大學(xué)研究生畢業(yè)，同年赴大連工學(xué)院任教。1962年調(diào)回浙江大學(xué)任教，1978年晉升為教授 。1979-1981年于美國哥倫比亞大學(xué)和西弗吉尼亞大學(xué)作訪問教授，為研究生開設(shè)《聚合反應(yīng)工程》課程，并在摩根城能源技術(shù)中心從事流態(tài)化工程的科學(xué)研究，提出了氣固流化床的四區(qū)模型。1983年與中國石化、浙江大學(xué)、華東化工學(xué)院一起，創(chuàng)建聯(lián)合化學(xué)反應(yīng)工程研究所，擔(dān)任首任所長。同時(shí)創(chuàng)辦了《化學(xué)反應(yīng)工程與工藝》期刊，并擔(dān)任主編。曾任浙江大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、化工系學(xué)術(shù)委員會(huì)主任。曾兼任中國石油化工總公司技術(shù)經(jīng)濟(jì)顧問委員會(huì)委員，中國顆粒學(xué)會(huì)理事，中國化工學(xué)會(huì)化學(xué)工程學(xué)會(huì)理事，《加拿大化學(xué)工程》期刊的國際顧問。合著《化學(xué)反應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)》，主編《化學(xué)反應(yīng)工程》。
陳建峰，中國工程院院士，現(xiàn)任中國工程院黨組成員、秘書長。浙江省慈溪市人。1986年浙江大學(xué)本科畢業(yè)，1992年獲浙江大學(xué)博士學(xué)位，1994年6月浙江大學(xué)博士后出站至北京化工大學(xué)工作。曾任美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)客座/兼職教授，新加坡南洋理工大學(xué)環(huán)境科技研究院研究員。提出微觀混合反應(yīng)工程理論，在國際上率先提出并開拓了超重力反應(yīng)工程新領(lǐng)域，創(chuàng)建了超重力技術(shù)平臺(tái)和新裝備，成功應(yīng)用于百萬噸級高端化學(xué)品和納米材料制造、脫硫環(huán)保、海洋工程、能源等流程工業(yè)中，節(jié)能減排、高品質(zhì)化效果顯著，技術(shù)和裝備出口歐美等。獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)3項(xiàng)（2002，2012，2016）、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（2007）。獲全國首屆創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)、何梁何利基金創(chuàng)新獎(jiǎng)、中國青年科技獎(jiǎng)等榮譽(yù)。為使我國超重力技術(shù)由合作跟蹤到國際工業(yè)引領(lǐng)的重大轉(zhuǎn)變做出了突出貢獻(xiàn)。
陳紀(jì)忠，浙江大學(xué)教授。1982年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，1987 獲浙江大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)工學(xué)碩士學(xué)位，1994年獲日本東北大學(xué)冶金工程專業(yè)博士學(xué)位。一直從事多相反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)與多相反應(yīng)器的模擬、生物質(zhì)的熱解與反應(yīng)機(jī)理研究方面的研究。獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中石化集團(tuán)股份公司的科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。
第1章緒論1
1.1化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的發(fā)展及其范疇和任務(wù)1
1.1.1化學(xué)反應(yīng)工程發(fā)展簡述1
1.1.2化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的范疇和任務(wù)2
1.2化學(xué)反應(yīng)工程內(nèi)容的分類和編排4
1.2.1化學(xué)反應(yīng)器的操作方式4
1.2.2反應(yīng)裝置的型式4
1.2.3化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的課程體系6
1.3化學(xué)反應(yīng)工程的研究方法6
1.4化學(xué)反應(yīng)工程的進(jìn)展8
參考文獻(xiàn)9
第2章均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)10
2.1概述10
2.1.1化學(xué)反應(yīng)速率及其表示10
2.1.2反應(yīng)速率常數(shù)k13
2.2等溫恒容過程14
2.2.1單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的建立14
2.2.2復(fù)合反應(yīng)21
2.3等溫變?nèi)葸^程29
2.3.1膨脹因子29
2.3.2膨脹率31
習(xí)題33
參考文獻(xiàn)34
第3章理想反應(yīng)器35
3.1概述35
3.2簡單理想反應(yīng)器36
3.2.1間歇反應(yīng)器37
3.2.2平推流反應(yīng)器39
3.2.3全混流反應(yīng)器43
3.3組合反應(yīng)器46
3.3.1平推流反應(yīng)器的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)46
3.3.2具有相同或不同體積的N個(gè)全混釜的串聯(lián)47
3.3.3不同型式反應(yīng)器的串聯(lián)49
3.3.4循環(huán)反應(yīng)器49
3.3.5半連續(xù)操作的反應(yīng)器53
3.4非等溫過程56
3.4.1溫度的影響56
3.4.2非等溫操作59
3.4.3一般圖解設(shè)計(jì)程序63
3.5反應(yīng)器類型和操作方法的評選65
3.5.1單一反應(yīng)66
3.5.2復(fù)合反應(yīng)72
3.6全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性77
3.6.1全混流反應(yīng)器的定態(tài)基本方程式78
3.6.2全混流反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性79
3.6.3定態(tài)熱穩(wěn)定性的判據(jù)83
3.7攪拌釜中的流動(dòng)與傳熱85
3.7.1攪拌釜的結(jié)構(gòu)和槳葉特性85
3.7.2攪拌釜內(nèi)的混合過程88
3.7.3攪拌功率的計(jì)算90
3.7.4攪拌釜的傳熱93
習(xí)題93
參考文獻(xiàn)95
第4章非理想流動(dòng)96
4.1反應(yīng)器中的返混現(xiàn)象與停留時(shí)間分布96
4.1.1非理想流動(dòng)與停留時(shí)間分布97
4.1.2停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)測定98
4.1.3停留時(shí)間分布函數(shù)的數(shù)學(xué)特征99
4.1.4用對比時(shí)間θ表示的概率函數(shù)100
4.2流動(dòng)模型102
4.2.1常見的幾種流動(dòng)模型103
4.2.2停留時(shí)間分布曲線的應(yīng)用116
4.3流體的混合態(tài)及其對反應(yīng)的影響117
4.3.1流體的混合態(tài)117
4.3.2流體的混合態(tài)對反應(yīng)過程的影響118
習(xí)題121
參考文獻(xiàn)123
第5章催化劑與催化動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)124
5.1催化劑124
5.1.1概述124
5.1.2催化劑的制法127
5.1.3催化劑的性能128
5.2催化劑的物化性質(zhì)129
5.2.1物理吸附和化學(xué)吸附129
5.2.2吸附等溫線方程130
5.2.3催化劑的物理結(jié)構(gòu)132
5.3氣-固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)134
5.3.1反應(yīng)的控制步驟134
5.3.2雙曲線型的反應(yīng)速率式134
5.3.3冪數(shù)型反應(yīng)速率方程140
5.3.4反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測定法143
5.3.5動(dòng)力學(xué)方程的判定和參數(shù)的推定146
5.3.6催化劑的內(nèi)擴(kuò)散153
5.3.7內(nèi)擴(kuò)散對反應(yīng)選擇性的影響161
5.3.8催化劑的失活163
5.4非催化氣-固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)164
5.4.1粒徑不變的縮核模型165
5.4.2顆粒體積縮小的縮粒模型167
習(xí)題169
參考文獻(xiàn)171
第6章固定床反應(yīng)器172
6.1概述172
6.2固定床中的傳遞過程178
6.2.1粒子直徑和床層空隙率178
6.2.2床層壓降180
6.2.3固定床中的傳熱182
6.2.4固定床中的傳質(zhì)與混合188
6.3擬均相一維模型190
6.3.1等溫反應(yīng)器的計(jì)算190
6.3.2單層絕熱床的計(jì)算191
6.3.3多層絕熱床的計(jì)算194
6.3.4多層床的最優(yōu)化問題195
6.3.5自熱式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方法197
6.3.6熱穩(wěn)定性和參數(shù)敏感性199
6.4擬均相二維模型201
6.5計(jì)算流體力學(xué)模擬202
6.6滴流床反應(yīng)器203
6.6.1概述203
6.6.2滴流床的流體力學(xué)204
6.6.3滴流床中的傳質(zhì)205
6.6.4滴流床的設(shè)計(jì)與放大206
習(xí)題206
參考文獻(xiàn)208
第7章流化床反應(yīng)器210
7.1概述210
7.2流化床中的氣、固運(yùn)動(dòng)214
7.2.1流化床的流體力學(xué)214
7.2.2氣泡及其行為219
7.2.3乳相的動(dòng)態(tài)223
7.2.4分布板與內(nèi)部構(gòu)件225
7.2.5顆粒的帶出、捕集和循環(huán)227
7.3流化床中的傳熱和傳質(zhì)230
7.3.1床層與外壁間的給熱230
7.3.2床層與浸沒于床內(nèi)的換熱面之間的給熱231
7.3.3顆粒與流體間的傳質(zhì)233
7.3.4氣泡與乳相間的傳質(zhì)233
7.4鼓泡流化床的數(shù)學(xué)模型234
7.4.1模型的類別235
7.4.2兩相模型236
7.4.3Levenspiel鼓泡床模型239
7.4.4流化床反應(yīng)器的開發(fā)與放大241
習(xí)題242
參考文獻(xiàn)243
第8章多相流的反應(yīng)過程245
8.1傳質(zhì)理論245
8.2氣液相反應(yīng)過程247
8.2.1基礎(chǔ)方程248
8.2.2氣液非均相系統(tǒng)中的幾個(gè)重要參數(shù)253
8.2.3反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測定255
8.3氣液相反應(yīng)器258
8.3.1氣液相反應(yīng)器的型式和特點(diǎn)258
8.3.2氣液相反應(yīng)器型式的選擇259
8.4鼓泡塔反應(yīng)器259
8.4.1鼓泡塔的流體力學(xué)260
8.4.2鼓泡塔的傳熱和傳質(zhì)264
8.4.3鼓泡塔的發(fā)展266
8.5鼓泡攪拌釜267
8.5.1鼓泡攪拌釜的結(jié)構(gòu)特征267
8.5.2鼓泡攪拌釜內(nèi)的流體力學(xué)268
8.5.3鼓泡攪拌釜的傳熱和傳質(zhì)272
8.5.4鼓泡攪拌釜的放大273
8.6氣液相反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)274
8.6.1氣相為平推流、液相為全混流274
8.6.2氣相和液相均為全混流275
8.6.3氣相和液相均為平推流276
習(xí)題283
參考文獻(xiàn)285
第9章聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)286
9.1聚合反應(yīng)和聚合方法概述286
9.1.1聚合反應(yīng)的類別286
9.1.2聚合方法與設(shè)備289
9.1.3聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量和分子量分布294
9.2均相聚合過程296
9.2.1游離基聚合的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)296
9.2.2理想流動(dòng)的連續(xù)操作分析302
9.2.3游離基共聚合305
9.2.4離子型溶液聚合312
9.3非均相聚合過程315
9.3.1懸浮聚合315
9.3.2乳液聚合316
9.4縮聚反應(yīng)過程318
9.4.1縮聚平衡318
9.4.2縮聚動(dòng)力學(xué)319
9.4.3分子量及其分布320
9.5聚合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)放大和調(diào)節(jié)321
9.5.1攪拌322
9.5.2非牛頓流體的傳熱324
9.6聚合過程的擬定和調(diào)節(jié)328
9.6.1聚合過程的擬定328
9.6.2聚合過程的調(diào)節(jié)330
習(xí)題331
參考文獻(xiàn)332
第10章生化反應(yīng)工程基礎(chǔ)333
10.1概述333
10.2酶催化反應(yīng)334
10.2.1酶的特性334
10.2.2單底物酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)——米氏方程335
10.2.3有抑制作用時(shí)的酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)336
10.3微生物的反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)339
10.3.1細(xì)胞生長動(dòng)力學(xué)339
10.3.2基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)341
10.3.3產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)341
10.3.4氧的消耗速率342
10.4固定化生物催化劑343
10.4.1概述343
10.4.2酶和細(xì)胞的固定化344
10.5生化反應(yīng)器345
10.5.1概述345
10.5.2生化反應(yīng)器的計(jì)算347
習(xí)題353
參考文獻(xiàn)354
符號(hào)說明356
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