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化學反應工程原理((美)H. 斯科特·福格勒 )(第六版)(英文原版影印) 版權信息
- ISBN：9787122419767
- 條形碼：9787122419767 ; 978-7-122-41976-7
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
化學反應工程原理((美)H. 斯科特·福格勒 )(第六版)(英文原版影印) 本書特色
本書是《Elements of Chemical Reaction Engineering（第6版）》的英文影印版，是暢銷全球的一本經典化學反應工程教材。本書含有配套的在線網站，主要包括要點總結、問題解答、學習資源、軟件模擬等相關知識，方面學生自學。同時網站還提供了大量的工程案例，有助于培養學生的工程思維。本書配備了清華大學國家一 流課程“反應工程基礎”的教學課件，可以幫助學生自學，也可供教師教學參考。
化學反應工程原理((美)H. 斯科特·福格勒 )(第六版)(英文原版影印) 內容簡介
國外名校名著《化學反應工程原理》（第六版）是密歇根大學H. Scott Fogler教授所著的國際經典教材。本書是原著第六版的影印版，講述了化學反應工程的基本概念、理論體系和研究方法，以推理的方式逐章拓展知識內容，涵蓋了理想反應器、非均相催化、停留時間分布理論等內容。全書邏輯清晰，圖文并茂，例題和習題豐富，配有內容多樣的網絡教學資源。著者在近期新版教材的每一章末增加了化工過程安全相關內容。為適應國內教學需要，方便學生自學，本書配備了清華大學重量一流本科課程“反應工程基礎”的教學課件（掃描章首二維碼查看），總結了原著的重要知識點，并補充了一些典型案例，可以幫助學生更好地預習和復習，對各高校的授課教師也是有益的教學輔助資料。本書翻譯了各章章首“Overview”部分，以便讀者更清晰地了解各章主要內容與脈絡。 國外名校名著《化學反應工程原理》（第六版）可作為化工類專業本科生和研究生教材，也可供有關研究人員和工程技術人員參考。
化學反應工程原理((美)H. 斯科特·福格勒 )(第六版)(英文原版影印) 目錄
第1章 MOLE BALANCES
摩爾衡算 1
1.1 The Rate of Reaction，－rA
反應速率 －rA 4
1.2 The General Mole Balance Equation (GMBE)
通用摩爾衡算方程（GMBE） 8
1.3 Batch Reactors (BRs)
間歇反應器（BRs） 10
1.4 Continuous-Flow Reactors
連續流動反應器 12
1.4.1 Continuous-Stirred Tank Reactor (CSTR)
全混釜（CSTR） 12
1.4.2 Tubular Reactor
管式反應器 14
1.4.3 Packed-Bed Reactor (PBR)
填充床反應器（PBR） 18
1.4.4 Well-Mixed “Fluidized” Catalytic Bed Reactor
全混“流化”催化反應器 20
1.5 Industrial Reactors
工業反應器 24
1.6 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety1 (AWFOS-S1 Safety)
安全案例1——學習過程安全的重要性 25
1.6.1 What Is Chemical Process Safety
什么是化學過程安全 25
1.6.2 Why Study Process Safety
為什么研究過程安全 25
第2章 CONVERSION AND REACTOR SIZING
轉化率和反應器尺寸 35
2.1 Definition of Conversion
轉化率的定義 36
2.2 Batch Reactor Design Equations
間歇反應器設計方程 36
2.3 Design Equations for Flow Reactors
流動反應器設計方程 39
2.3.1 CSTR (Also Known as a Backmix Reactor or a Vat)
全混釜（CSTR，一種返混或釜式反應器） 40
2.3.2 Tubular Flow Reactor (PFR)
管式反應器（PFR） 40
2.3.3 Packed-Bed Reactor (PBR)
填充床反應器（PBR） 41
2.4 Sizing Continuous-Flow Reactors
確定連續流動反應器尺寸 42
2.5 Reactors in Series
反應器串聯 51
2.5.1 CSTRs in Series
全混釜串聯 52
2.5.2 PFRs in Series
平推流反應器串聯 56
2.5.3 Combinations of CSTRs and PFRs in Series
全混釜和平推流反應器串聯 57
2.5.4 Comparing the CSTR and PFR Volumes and Reactor Sequencing
比較全混釜和平推流反應器的尺寸以及反應器順序 61
2.6 Some Further Definitions
其他定義 62
2.6.1 Space Time
空時 62
2.6.2 Space Velocity
空速 64
2.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 2(AWFOS-S2 The NFPA Diamond)
安全案例2——NFPA標簽 66
第3章 RATE LAWS
速率方程 75
3.1 Basic Definitions
基本定義 76
3.1.1 Relative Rates of Reaction
相對反應速率 77
3.2 The Rate Law
速率方程 78
3.2.1 Power Law Models and Elementary Rate Laws
冪函數模型和基元反應速率方程 79
3.2.2 Nonelementary Rate Laws
非基元反應速率方程 82
3.2.3 Reversible Reactions
可逆反應 86
3.3 The Reaction-Rate Constant
反應速率常數 89
3.3.1 The Rate Constant k and Its Temperature Dependence
速率常數k和溫度效應 89
3.3.2 Interpretation of the Activation Energy
活化能的解釋 90
3.3.3 The Arrhenius Plot
阿倫尼烏斯公式 96
3.4 Molecular Simulations
分子模擬 100
3.4.1 Historical Perspective
歷史回顧 100
3.4.2 Stochastic Modeling of Reactions
反應的隨機模型 101
3.5 Present Status of Our Approach to Reactor Sizing and Design
反應器尺寸計算和設計的方法 103
3.6 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 3(AWFOS-S3 The GHS Diamond)
安全案例3——GHS標簽 104
第4章 STOICHIOMETRY
化學計量關系 117
4.1 Batch Reactors (BRs)
間歇反應器（BRs） 119
4.1.1 Batch Concentrations for the Generic Reaction, Equation (2-2)
常見反應的濃度關系式（2-2） 121
4.2 Flow Systems
流動系統 125
4.2.1 Equations for Concentrations in Flow Systems
流動系統濃度方程 126
4.2.2 Liquid-Phase Concentrations
液相濃度 126
4.2.3 Gas-Phase Concentrations
氣相濃度 127
4.3 Reversible Reactions and Equilibrium Conversion
可逆反應和平衡轉化率 138
4.4 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 4(AWFOS-S4 The Swiss Cheese Model)
安全案例4——瑞士奶酪模型 143
第5章 ISOTHERMAL REACTOR DESIGN: CONVERSION
等溫反應器設計：轉化率 155
5.1 Design Structure for Isothermal Reactors
等溫反應器的設計架構 156
5.2 Batch Reactors (BRs)
間歇反應器（BRs） 160
5.2.1 Batch Reaction Times
間歇反應器反應時間 161
5.3 Continuous-Stirred Tank Reactors (CSTRs)
全混釜（CSTRs） 168
5.3.1 A Single CSTR
單個全混釜 168
5.3.2 CSTRs in Series
全混釜串聯 171
5.4 Tubular Reactors
管式反應器 178
5.4.1 Liquid-Phase Reactions in a PFR υ = υ0
平推流反應器中的液相反應υ = υ0 179
5.4.2 Gas-Phase Reactions in a PFR [υ = υ0 (1 εX) (T/T0)(P0/P)]
平推流反應器中的氣相反應 [υ = υ0 (1 εX) (T/T0)(P0/P)] 180
5.4.3 Effect of ε on Conversion
ε對轉化率的影響 180
5.5 Pressure Drop in Reactors
反應器中的壓降 185
5.5.1 Pressure Drop and the Rate Law
壓降和速率方程 185
5.5.2 Flow Through a Packed Bed
填充床中的流動 187
5.5.3 Pressure Drop in Pipes
管道中的壓降 191
5.5.4 Analytical Solution for Reaction with Pressure Drop
考慮壓降的化學反應的解析解 194
5.5.5 Robert the Worrier Wonders: What If…
Robert想知道，如果條件改變會發生什么 198
5.6 Synthesizing the Design of a Chemical Plant
化工廠設計 208
5.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 5 (AWFOS-S5 A Safety Analysis of the Incident Algorithm)
安全案例5——事故安全分析算法 210
第6章 ISOTHERMAL REACTOR DESIGN: MOLES AND MOLAR FLOW RATES
等溫反應器設計：物質的量和摩爾流率 229
6.1 The Moles and Molar Flow Rate Balance Algorithms
基于物質的量和摩爾流率的衡算方法 230
6.2 Mole Balances on CSTRs, PFRs, PBRs, and Batch Reactors
全混釜、平推流、填充床和間歇反應器的摩爾衡算 230
6.2.1 Liquid Phase
液相 230
6.2.2 Gas Phase
氣相 232
6.3 Application of the PFR Molar Flow Rate Algorithm to a Microreactor
應用于微反應器的平推流反應器摩爾流率算法 234
6.4 Membrane Reactors
膜反應器 239
6.5 Unsteady-State Operation of Stirred Reactors
攪拌釜反應器的非穩態操作 248
6.6 Semibatch Reactors
半間歇反應器 249
6.6.1 Motivation for Using a Semibatch Reactor
使用半間歇反應器的目的 249
6.6.2 Semibatch Reactor Mole Balances
半間歇反應器的摩爾衡算 249
6.6.3 Equilibrium Conversion
平衡轉化率 255
6.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 6 (AWFOS-S6 The BowTie Diagram)
安全案例6——領結圖 256
第7章 COLLECTION AND ANALYSIS OF RATE DATA
反應速率數據的收集和分析 269
7.1 The Algorithm for Data Analysis
數據分析算法 270
7.2 Determining the Reaction Order for Each of Two Reactants Using the Method of Excess
使用過量方法確定兩個反應物的反應級數 272
7.3 Integral Method
積分方法 273
7.4 Differential Method of Analysis
微分方法 277
7.4.1 Graphical Differentiation Method
圖示微分方法 278
7.4.2 Numerical Method
數值方法 278
7.4.3 Finding the Rate-Law Parameters
確定速率方程參數 279
7.5 Nonlinear Regression
非線性擬合 284
7.5.1 Concentration-Time Data
濃度-時間數據 287
7.5.2 Model Discrimination
模型辨別 290
7.6 Reaction-Rate Data from Differential Reactors
基于微分反應器的反應速率數據 290
7.7 Experimental Planning
實驗計劃 297
7.8 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 7 (AWFOS-S7 Laboratory Safety)
安全案例7——實驗室安全 298
第8章 MULTIPLE REACTIONS
復合反應 309
8.1 Definitions
定義 310
8.1.1 Types of Reactions
反應類型 310
8.1.2 Selectivity
選擇性 311
8.1.3 Yield
收率 312
8.1.4 Conversion
轉化率 313
8.2 Algorithm for Multiple Reactions
復合反應的算法 313
8.2.1 Modifications to the Chapter 6 CRE Algorithm for Multiple Reactions
對第6章CRE算法的修正 314
8.3 Parallel Reactions
平行反應 316
8.3.1 Selectivity
選擇性 316
8.3.2 Maximizing the Desired Product for One Reactant
單一反應物體系目標產物化 316
8.3.3 Reactor Selection and Operating Conditions
反應器選型和操作條件 322
8.4 Reactions in Series
連串反應 325
8.5 Complex Reactions
復雜反應 335
8.5.1 Complex Gas-Phase Reactions in a PBR
填充床反應器中的復雜氣相反應 335
8.5.2 Complex Liquid-Phase Reactions in a CSTR
全混釜中的復雜液相反應 339
8.5.3 Complex Liquid-Phase Reactions in a Semibatch Reactor
半間歇反應器中的復雜液相反應 341
8.6 Membrane Reactors to Improve Selectivity in Multiple Reactions
利用膜反應器提高復合反應的選擇性 343
8.7 Sorting It All Out
解決問題 348
8.8 The Fun Part
有趣的部分 348
8.9 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 8 (AWFOS-S8 The Fire Triangle)
安全案例8——火三角 349
8.9.1 The Fire Triangle
火三角 350
8.9.2 Defining Some Important Terms
定義一些重要的術語 350
8.9.3 Ways to Prevent Fires
預防火災的方法 350
8.9.4 Ways to Protect from Fires
火災防護方法 351
第9章 REACTION MECHANISMS, PATHWAYS, BIOREACTIONS, AND BIOREACTORS
反應機理、路徑，生物反應和生物反應器 367
9.1 Active Intermediates and Nonelementary Rate Laws
活性中間體和非基元反應速率方程 368
9.1.1 Pseudo-Steady-State Hypothesis (PSSH)
擬穩態假設（PSSH） 369
9.1.2 If Two Molecules Must Collide, How Can the Rate Law Be First Order
如果兩個分子必須碰撞，如何使得速率方程級數為一級 372
9.1.3 Searching for a Mechanism
尋找機理 373
9.1.4 Chain Reactions
鏈反應 377
9.2 Enzymatic Reaction Fundamentals
酶反應基礎 377
9.2.1 Enzyme-Substrate Complex
酶-底物復合物 378
9.2.2 Mechanisms
機理 380
9.2.3 Michaelis-Menten Equation
米氏方程 383
9.2.4 Batch Reactor Calculations for Enzyme Reactions
酶反應的間歇反應器計算 389
9.3 Inhibition of Enzyme Reactions
酶反應的抑制 391
9.3.1 Competitive Inhibition
競爭性抑制 392
9.3.2 Uncompetitive Inhibition
反競爭性抑制 394
9.3.3 Noncompetitive Inhibition (Mixed Inhibition)
非競爭性抑制（混合抑制） 396
9.3.4 Substrate Inhibition
底物抑制 398
9.4 Bioreactors and Biosynthesis
生物反應器和生物合成 399
9.4.1 Cell Growth
細胞生長 403
9.4.2 Rate Laws
速率方程 404
9.4.3 Stoichiometry
化學計量關系 407
9.4.4 Mass Balances
物料衡算 413
9.4.5 Chemostats
恒化器 418
9.4.6 CSTR Bioreactor Operation
全混釜生物反應器操作 418
9.4.7 Washout
細胞洗脫 419
9.5 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 9 (AWFOS-S9 Process Safety Triangle)
安全案例9——過程安全三角形 422
9.5.1 Levels of the Process Safety Triangle
過程安全三角形的水平 422
9.5.2 Application to Process Safety
過程安全的應用 423
9.5.3 Examples of Process Safety Triangle
過程安全三角形的案例 424
第10章 CATALYSIS AND CATALYTIC REACTORS
催化和催化反應器 441
10.1 Catalysts
催化劑 441
10.1.1 Definitions
定義 442
10.1.2 Catalyst Properties
催化劑的性質 443
10.1.3 Catalytic Gas-Solid Interactions
氣固相催化 445
10.1.4 Classification of Catalysts
催化劑的分類 446
10.2 Steps in a Catalytic Reaction
催化反應步驟 447
10.2.1 Mass Transfer Step 1: Diffusion from the Bulk to the External Surface of the Catalyst—An Overview
傳質步：從主體相向催化劑外表面的擴散——概述 450
10.2.2 Mass Transfer Step 2: Internal Diffusion—An Overview
傳質第二步：內擴散——概述 451
10.2.3 Adsorption Isotherms
吸附等溫線 452
10.2.4 Surface Reaction
表面反應 458
10.2.5 Desorption
脫附 460
10.2.6 The Rate-Limiting Step
速率控制步驟 461
10.3 Synthesizing a Rate Law, Mechanism, and Rate-Limiting Step
速率方程、機理和速率控制步綜合分析 463
10.3.1 Is the Adsorption of Cumene Rate-Limiting
異丙基苯吸附是速率控制步 466
10.3.2 Is the Surface Reaction Rate-Limiting
表面反應是速率控制步 470
10.3.3 Is the Desorption of Benzene the Rate-Limiting Step (RLS)
苯脫附是速率控制步 471
10.3.4 Summary of the Cumene Decomposition
異丙基苯分解總結 473
10.3.5 Reforming Catalysts
催化劑重整 474
10.3.6 Rate Laws Derived from the Pseudo-Steady-State Hypothesis (PSSH)
基于擬穩態假設（PSSH）的速率方程 478
10.3.7 Temperature Dependence of the Rate Law
速率方程的溫度效應 479
10.4 Heterogeneous Data Analysis for Reactor Design
反應器設計的非均相數據分析 479
10.4.1 Deducing a Rate Law from the Experimental Data
基于實驗數據推導速率方程 481
10.4.2 Finding a Mechanism Consistent with Experimental Observations
探尋與實驗現象一致的機理 482
10.4.3 Evaluation of the Rate-Law Parameters
速率方程參數評價 484
10.4.4 Reactor Design
反應器設計 486
10.5 Reaction Engineering in Microelectronic Fabrication
微電子制造中的反應工程 490
10.5.1 Overview
概述 490
10.5.2 Chemical Vapor Deposition (CVD)
化學氣相沉積（CVD） 490
10.6 Model Discrimination
模型辨別 493
10.7 Catalyst Deactivation
催化劑失活 496
10.7.1 Types of Catalyst Deactivation
催化劑失活的類型 498
10.7.2 Decay in Packed-Bed Reactors
填充床反應器中的失活 505
10.8 Reactors That Can Be Used to Help Offset Catalyst Decay
補償催化劑失活效應的反應器 507
10.8.1 Temperature-Time Trajectories
溫度-時間軌跡 508
10.8.2 Moving-Bed Reactors
移動床反應器 510
10.8.3 Straight-Through Transport Reactors (STTR)
直通輸送反應器（STTR） 515
10.9 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 10 [AWFOS-S10 Exxon Mobil Torrance Refinery Explosion Involving a Straight-Through Transport Reactor (STTR)]
安全案例10——埃克森美孚托倫斯直通輸送反應器引發的煉油廠爆炸 519
第11章 NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN: THE STEADY-STATE ENERGY BALANCE AND ADIABATIC PFR APPLICATIONS
非等溫反應器設計：穩態能量衡算和絕熱平推流反應器應用 541
11.1 Rationale
基本原理 542
11.2 The Energy Balance
能量衡算 543
11.2.1 First Law of Thermodynamics
熱力學定律 543
11.2.2 Evaluating the Work Term
評價做功項 544
11.2.3 Overview of Energy Balances
能量衡算概述 546
11.3 The User-Friendly Energy Balance Equations
用戶友好的能量衡算方程 551
11.3.1 Dissecting the Steady-State Molar Flow Rates to Obtain the Heat of Reaction
解析穩態摩爾流率獲得反應熱的方法 551
11.3.2 Dissecting the Enthalpies
解析焓 553
11.3.3 Relating ?HRx (T), ?H°Rx (TR), and ?CP
關聯?HRx (T)、?H°Rx (TR)和?CP 554
11.4 Adiabatic Operation = 0
絕熱操作 = 0 557
11.4.1 Adiabatic Energy Balance
絕熱能量衡算 557
11.4.2 Adiabatic Tubular Reactor
絕熱管式反應器 558
11.5 Adiabatic Equilibrium Conversion
絕熱平衡轉化率 566
11.5.1 Equilibrium Conversion
平衡轉化率 566
11.6 Reactor Staging with Interstage Cooling or Heating
帶有級間冷卻或加熱的多級反應器 571
11.6.1 Exothermic Reactions
放熱反應 571
11.6.2 Endothermic Reactions
吸熱反應 571
11.7 Optimum Feed Temperature
進料溫度 575
11.8 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 11(AWFOS-S11 Acronyms)
安全案例11——事故報告中的常見縮略詞 579
第12章 STEADY-STATE NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN:
FLOW REACTORS WITH HEAT EXCHANGE
穩態非等溫反應器設計：帶有換熱的流動反應器 591
12.1 Steady-State Tubular Reactor with Heat Exchange
帶有換熱的穩態管式反應器 592
12.1.1 Deriving the Energy Balance for a PFR
推導平推流反應器的能量衡算方程 592
12.1.2 Applying the Algorithm to Flow Reactors with Heat Exchange
應用算法解析帶有換熱的流動反應器 594
12.2 Balance on the Heat-Transfer Fluid
換熱流體能量衡算 595
12.2.1 Co-Current Flow
并流 595
12.2.2 Countercurrent Flow
逆流 597
12.3 Examples of the Algorithm for PFR/PBR Design with Heat Effects
帶有熱效應的平推流/填充床反應器算法案例 598
12.3.1 Applying the Algorithm to an Exothermic Reaction
應用算法解析放熱反應 603
12.3.2 Applying the Algorithm to an Endothermic Reaction
應用算法解析吸熱反應 610
12.4 CSTR with Heat Effects
帶有熱效應的全混釜（CSTR） 619
12.4.1 Heat Added to the Reactor
加入反應器的熱量 620
12.5 Multiple Steady States (MSS)
多穩態（MSS） 630
12.5.1 Heat-Removed Term R (T)
熱量移除項R (T) 632
12.5.2 Heat-Generated Term G (T)
熱量產生項G (T) 633
12.5.3 Ignition-Extinction Curve
點火-熄火曲線 634
12.6 Nonisothermal Multiple Chemical Reactions
非等溫復合反應 637
12.6.1 Energy Balance for Multiple Reactions in Plug-Flow Reactors
平推流反應器中復合反應的能量衡算 637
12.6.2 Energy Balance for Multiple Reactions in a CSTR
全混釜反應器中復合反應的能量衡算 642
12.6.3 Series Reactions in a CSTR
全混釜反應器中的連串反應 642
12.6.4 Complex Reactions in a PFR
平推流反應器中的復雜反應 645
12.7 Radial and Axial Temperature Variations in a Tubular Reactor
管式反應器中的徑向和軸向溫度變化 652
12.8 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 12(AWFOS-S12 Safety Statistics)
安全案例12——安全統計 652
12.8.1 The Process Safety Across the Chemical Engineering Curriculum Web site
與化學工程課程相關的過程安全 652
12.8.2 Safety Statistics
安全統計 653
12.8.3 Additional Resources CCPS and SAChE
其他資源CCPS和SAChE 654
第13章 UNSTEADY-STATE NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN
非穩態非等溫反應器設計 681
13.1 The Unsteady-State Energy Balance
非穩態能量衡算 682
13.2 Energy Balance on Batch Reactors (BRs)
間歇反應器的能量衡算 684
13.2.1 Adiabatic Operation of a Batch Reactor
間歇反應器的絕熱操作 686
13.2.2 Case History of a Batch Reactor with Interrupted Isothermal Operation Causing a Runaway Reaction
中斷等溫操作產生失控反應的間歇反應器的案例歷史 693
13.3 Batch and Semibatch Reactors with a Heat Exchanger
帶有換熱器的間歇和半間歇反應器 700
13.3.1 Startup of a CSTR
全混釜（CSTR）的啟動 702
13.3.2 Semibatch Operation
半間歇操作 707
13.4 Nonisothermal Multiple Reactions
非等溫復合反應 711
13.5 And Now... A Word from Our Sponsor—Safety 13(AWFOS-S13 Safety Analysis of the T2 Laboratories Incident)
安全案例13——T2實驗室事故的安全分析 723
第14章 MASS TRANSFER LIMITATIONS IN REACTING SYSTEMS
反應系統的傳質限制 739
14.1 Diffusion Fundamentals
擴散基礎 740
14.1.1 Definitions
定義 741
14.1.2 Molar Flux WA
摩爾通量WA 742
14.1.3 Fick’s First Law
費克定律 743
14.2 Binary Diffusion
二元擴散 744
14.2.1 Evaluating the Molar Flux
評價摩爾通量 744
14.2.2 Diffusion and Convective Transport
擴散和對流輸運 744
14.2.3 Boundary Conditions
邊界條件 746
14.2.4 Temperature and Pressure Dependence of DAB
DAB的溫度、壓力效應 746
14.3 Modeling Diffusion with Chemical Reaction
帶有化學反應的擴散模型 748
14.3.1 Diffusion through a Stagnant Film to a Particle
通過顆粒表面靜止薄膜的擴散 748
14.4 The Mass Transfer Coefficient
傳質系數 750
14.5 Mass Transfer to a Single Particle
向單一顆粒的傳質 752
14.5.1 First-Order Rate Laws
一級速率方程 752
14.5.2 Limiting Regimes
限制方式 754
14.6 The Shrinking Core Model
縮核模型 758
14.6.1 Dust Explosions, Particle Dissolution, and Catalyst Regeneration
粉塵爆炸、顆粒溶解及催化劑再生 758
14.7 Mass Transfer-Limited Reactions in Packed Beds
填充床中的傳質受限反應 763
14.8 Robert the Worrier
憂慮者Robert 766
14.9 What If …? (Parameter Sensitivity)
如果……會發生什么（參數敏感性） 770
14.10 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 14(AWFOS-S14 Sugar Dust Explosion)
安全案例14——糖粉塵爆炸 778
第15章 DIFFUSION AND REACTION
擴散和反應 791
15.1 Diffusion and Reactions in Homogeneous Systems
均相體系中的擴散和反應 792
15.2 Diffusion and Reactions in Spherical Catalyst Pellets
球形催化劑顆粒中的擴散和反應 793
15.2.1 Effective Diffusivity
有效擴散系數 793
15.2.2 Derivation of the Differential Equation Describing Diffusion and Reaction in a Single Spherical Catalyst Pellet
描述單個球形催化劑顆粒內擴散和反應的微分方程 795
15.2.3 Writing the Diffusion with the Catalytic Reaction Equation in Dimensionless Form
以無量綱形式表達催化反應方程的擴散 798
15.2.4 Solution to the Differential Equation for a First-Order Reaction
一級反應微分方程的解 801
15.3 The Internal Effectiveness Factor
內部效率因子 802
15.3.1 Isothermal First-Order Catalytic Reactions
等溫一級催化反應 802
15.3.2 Effectiveness Factors with Volume Change with Reaction
存在體積變化的化學反應的效率因子 806
15.3.3 Internal-Diffusion-Limited Reactions Other Than First Order
非一級反應的內擴散控制 806
15.3.4 Weisz-Prater Criterion for Internal Diffusion Limitations
內擴散控制的Weisz-Prater準則 807
15.4 Falsified Kinetics
偽動力學 809
15.5 Overall Effectiveness Factor
總效率因子 811
15.6 Estimation of Diffusion- and Reaction-Limited Regimes
擴散-反應控制機理分析 816
15.6.1 Mears Criterion for External Diffusion Limitations
外擴散控制的Mears準則 816
15.7 Mass Transfer and Reaction in a Packed Bed
填充床中的傳質和反應 817
15.8 Determination of Limiting Situations from Reaction-Rate Data
基于反應速率數據判斷限制情況 823
15.9 Multiphase Reactors in the Professional Reference Shelf
專業參考書中的多相反應器 824
15.9.1 Slurry Reactors
漿態床反應器 825
15.9.2 Trickle Bed Reactors
滴流床反應器 826
15.10 Fluidized Bed Reactors
流化床反應器 826
15.11 Chemical Vapor Deposition (CVD)
化學氣相沉積（CVD） 826
15.12 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 15(AWFOS-S15 Critical Thinking Questions Applied to Safety)
安全案例15——安全中的批判性問題 826
第16章 RESIDENCE TIME DISTRIBUTIONS OF CHEMICAL REACTORS
化學反應器的停留時間分布 843
16.1 General Considerations
總則 844
16.1.1 Residence Time Distribution (RTD) Function
停留時間分布（RTD）函數 845
16.2 Measurement of the RTD
RTD測量 846
16.2.1 Pulse Input Experiment
脈沖注入實驗 847
16.2.2 Step Tracer Experiment
階躍注入實驗 852
16.3 Characteristics of the RTD
RTD的性質 853
16.3.1 Integral Relationships
積分關系 853
16.3.2 Mean Residence Time
平均停留時間 854
16.3.3 Other Moments of the RTD
RTD的其他階矩估計 855
16.3.4 Normalized RTD Function E(?)
歸一化的RTD函數E(?) 859
16.3.5 Internal-Age Distribution I(?)
內部年齡分布I(?) 859
16.4 RTD in Ideal Reactors
理想反應器的RTD 860
16.4.1 RTDs in Batch and Plug-Flow Reactors
間歇和平推流反應器中的RTD 860
16.4.2 Single-CSTR RTD
單個CSTR的RTD 861
16.4.3 Laminar-Flow Reactor (LFR)
層流反應器（LFR） 863
16.5 PFR/CSTR Series RTD
平推流/全混釜反應器串聯的RTD 866
16.6 Diagnostics and Troubleshooting
診斷和調試 869
16.6.1 General Comments
一般性評價 869
16.6.2 Simple Diagnostics and Troubleshooting Using the RTD for Ideal Reactors
使用RTD對理想反應器進行簡單的診斷和調試 870
16.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 16 (AWFOS-S16 Critical Thinking Actions)
安全案例16——批判性思維的執行 876
第17章 PREDICTING CONVERSION DIRECTLY FROM THE RESIDENCE TIME DISTRIBUTION
用RTD直接預測轉化率 887
17.1 Modeling Nonideal Reactors Using the RTD
基于RTD建立非理想反應器模型 888
17.1.1 Modeling and Mixing Overview
模型和混合概述 888
17.1.2 Mixing
混合 888
17.2 Zero Adjustable Parameter Models
無可調參數模型 890
17.2.1 Segregation Model
離析流模型 890
17.2.2 Maximum Mixedness Model
混合模型 900
17.3 Using Software Packages Such as Polymath to Find Maximum Mixedness Conversion
使用Polymath軟件包計算混合模型的轉化率 907
17.3.1 Comparing Segregation and Maximum Mixedness Predictions
比較離析流模型和混合模型 909
17.4 Tanks-in-Series One Parameter Model n
多釜串聯單參數模型n 910
17.4.1 Find the Number of T-I-S to Model the Real Reactor
用多釜串聯個數建立實際反應器模型 911
17.4.2 Calculating Conversion for the T-I-S Model
計算多釜串聯模型的轉化率 912
17.4.3 Tanks-in-Series versus Segregation for a First-Order Reaction
對比一級反應的多釜串聯和離析流模型 912
17.5 RTD and Multiple Reactions
RTD和復合反應 912
17.5.1 Segregation Model
離析流模型 912
17.5.2 Maximum Mixedness
混合 913
17.6 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 17 (AWFOS-S17 Brief Case History on an Air Preheater)
安全案例17——空氣預熱器的簡要案例歷史 917
第18章 MODELS FOR NONIDEAL REACTORS
非理想反應器模型 929
18.1 Some Guidelines for Developing Models
建模的規則 930
18.1.1 One-Parameter Models
單參數模型 932
18.1.2 Two-Parameter Models
雙參數模型 932
18.2 Flow and Axial Dispersion of Inert Tracers in Isothermal Reactors
等溫反應器中惰性示蹤劑的流動和軸向擴散 933
18.2.1 Balances on Inert Tracers
惰性示蹤劑物料衡算 933
18.2.2 Boundary Conditions for Flow and Reaction
流動和反應的邊界條件 935
18.3 Flow, Reaction, and Axial Dispersion
流動、反應和軸向擴散 937
18.3.1 Balance Equations
衡算方程 937
18.3.2 Solution for a Closed-Closed System
封閉系統的解 938
18.4 Flow, Reaction, and Axial Dispersion in Isothermal Laminar-Flow Reactors and Finding Meno
等溫層流反應器內的流動、反應和軸向擴散，尋找 Meno 941
18.4.1 Determine the Dispersion Coefficient (Da) and the Péclet Number (Per)
確定擴散系數（Da）和佩克萊數（Per） 941
18.4.2 Correlations for Da
Da的關聯式 944
18.4.3 Dispersion in Packed Beds
填充床內的擴散 944
18.4.4 Experimental Determination of Da
實驗方法測定Da 944
18.5 Tanks-in-Series Model versus Dispersion Model
比較多釜串聯模型和擴散模型 951
18.6 Numerical Solutions to Flows with Dispersion and Reaction
帶有擴散和反應的流動過程的數值解 952
18.7 Nonisothermal Flow with Radial and Axial Variations in a Tubular Reactor
管式反應器中帶有徑向、軸向變化的非等溫流動 956
18.7.1 Molar Flux
摩爾通量 956
18.7.2 Energy Flux
能量通量 958
18.7.3 Energy Balance
能量衡算 958
18.8 Two-Parameter Models—Modeling Real Reactors with Combinations of Ideal Reactors
雙參數模型——集成理想反應器的實際反應器模型 964
18.8.1 Real CSTR Modeled Using Bypassing and Dead Space
考慮短路和死區的實際連續攪拌釜反應器模型 965
18.8.2 Real CSTR Modeled as Two CSTRs with Interchange
帶有交換的兩個CSTR模擬實際連續攪拌釜反應器模型 968
18.8.3 Other Models of Nonideal Reactors Using CSTRs and PFRs
使用CSTR和PFR模擬實際反應器的其他案例 972
18.8.4 Applications to Pharmacokinetic Modeling
制藥過程模型化的應用 973
18.9 And Now…A Word from Our Sponsor—Safety 18 [AWFOS-S18 An Algorithm for Management of Change (MoC)]
安全案例18——變更管理算法（MoC） 974
APPENDIX
附錄 991
附錄A NUMERICAL TECHNIQUES
數值技術 991
A.1 Useful Integrals in Chemical Reactor Design
化學反應器設計中的積分公式 991
A.2 Equal-Area Graphical Differentiation
等面積圖示微分 992
A.3 Solutions to Differential Equations
微分方程的解 994
A.4 Numerical Evaluation of Integrals
積分的數值評價 995
A.5 Semi-Log Graphs
半對數圖 997
A.6 Software Packages
軟件包 997
附錄B IDEAL GAS CONSTANT AND CONVERSION FACTORS
理想氣體常數和轉化因子 998
附錄C THERMODYNAMIC RELATIONSHIPS INVOLVING THE EQUILIBRIUM CONSTANT
涉及平衡常數的熱力學關系 1001
附錄D SOFTWARE PACKAGES
軟件包 1007
D.1 Polymath 1007
D.2 Wolfram 1008
D.3 Python 1009
D.4 MATLAB 1009
D.5 Excel 1009
D.6 COMSOL 1010
D.7 Aspen 1011
D.8 Visual Encyclopedia of Equipment—Reactors Section
設備的可視化百科全書——反應器部分 1011
D.9 Reactor Lab 1011
附錄E RATE-LAW DATA
反應速率方程數據 1012
附錄F NOMENCLATURE
符號表 1013
附錄G OPEN-ENDED PROBLEMS
開放性問題 1016
G.1 Chem-E Car 1016
G.2 Effective Lubricant Design
有效潤滑油設計 1016
G.3 Peach Bottom Nuclear Reactor
桃花谷核反應器 1016
G.4 Underground Wet Oxidation
地下濕式氧化 1017
G.5 Hydrodesulfurization Reactor Design
加氫脫硫反應器設計 1017
G.6 Continuous Bioprocessing
連續生物過程 1017
G.7 Methanol Synthesis
甲醇合成 1017
G.8 Cajun Seafood Gumbo
Cajun海鮮濃湯 1017
G.9 Alcohol Metabolism
酒精代謝 1018
G.10 Methanol Poisoning
甲醇中毒 1019
G.11 Safety
安全 1019
附錄H USE OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY SOFTWARE PACKAGES
計算化學軟件包的使用 1020
H.1 Computational Chemical Reaction Engineering
計算化學反應工程 1020
附錄I HOW TO USE THE CRE WEB RESOURCES
如何使用CRE網絡資源 1021
INDEX
電子索引
摩爾衡算 1
1.1 The Rate of Reaction，－rA
反應速率 －rA 4
1.2 The General Mole Balance Equation (GMBE)
通用摩爾衡算方程（GMBE） 8
1.3 Batch Reactors (BRs)
間歇反應器（BRs） 10
1.4 Continuous-Flow Reactors
連續流動反應器 12
1.4.1 Continuous-Stirred Tank Reactor (CSTR)
全混釜（CSTR） 12
1.4.2 Tubular Reactor
管式反應器 14
1.4.3 Packed-Bed Reactor (PBR)
填充床反應器（PBR） 18
1.4.4 Well-Mixed “Fluidized” Catalytic Bed Reactor
全混“流化”催化反應器 20
1.5 Industrial Reactors
工業反應器 24
1.6 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety1 (AWFOS-S1 Safety)
安全案例1——學習過程安全的重要性 25
1.6.1 What Is Chemical Process Safety
什么是化學過程安全 25
1.6.2 Why Study Process Safety
為什么研究過程安全 25
第2章 CONVERSION AND REACTOR SIZING
轉化率和反應器尺寸 35
2.1 Definition of Conversion
轉化率的定義 36
2.2 Batch Reactor Design Equations
間歇反應器設計方程 36
2.3 Design Equations for Flow Reactors
流動反應器設計方程 39
2.3.1 CSTR (Also Known as a Backmix Reactor or a Vat)
全混釜（CSTR，一種返混或釜式反應器） 40
2.3.2 Tubular Flow Reactor (PFR)
管式反應器（PFR） 40
2.3.3 Packed-Bed Reactor (PBR)
填充床反應器（PBR） 41
2.4 Sizing Continuous-Flow Reactors
確定連續流動反應器尺寸 42
2.5 Reactors in Series
反應器串聯 51
2.5.1 CSTRs in Series
全混釜串聯 52
2.5.2 PFRs in Series
平推流反應器串聯 56
2.5.3 Combinations of CSTRs and PFRs in Series
全混釜和平推流反應器串聯 57
2.5.4 Comparing the CSTR and PFR Volumes and Reactor Sequencing
比較全混釜和平推流反應器的尺寸以及反應器順序 61
2.6 Some Further Definitions
其他定義 62
2.6.1 Space Time
空時 62
2.6.2 Space Velocity
空速 64
2.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 2(AWFOS-S2 The NFPA Diamond)
安全案例2——NFPA標簽 66
第3章 RATE LAWS
速率方程 75
3.1 Basic Definitions
基本定義 76
3.1.1 Relative Rates of Reaction
相對反應速率 77
3.2 The Rate Law
速率方程 78
3.2.1 Power Law Models and Elementary Rate Laws
冪函數模型和基元反應速率方程 79
3.2.2 Nonelementary Rate Laws
非基元反應速率方程 82
3.2.3 Reversible Reactions
可逆反應 86
3.3 The Reaction-Rate Constant
反應速率常數 89
3.3.1 The Rate Constant k and Its Temperature Dependence
速率常數k和溫度效應 89
3.3.2 Interpretation of the Activation Energy
活化能的解釋 90
3.3.3 The Arrhenius Plot
阿倫尼烏斯公式 96
3.4 Molecular Simulations
分子模擬 100
3.4.1 Historical Perspective
歷史回顧 100
3.4.2 Stochastic Modeling of Reactions
反應的隨機模型 101
3.5 Present Status of Our Approach to Reactor Sizing and Design
反應器尺寸計算和設計的方法 103
3.6 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 3(AWFOS-S3 The GHS Diamond)
安全案例3——GHS標簽 104
第4章 STOICHIOMETRY
化學計量關系 117
4.1 Batch Reactors (BRs)
間歇反應器（BRs） 119
4.1.1 Batch Concentrations for the Generic Reaction, Equation (2-2)
常見反應的濃度關系式（2-2） 121
4.2 Flow Systems
流動系統 125
4.2.1 Equations for Concentrations in Flow Systems
流動系統濃度方程 126
4.2.2 Liquid-Phase Concentrations
液相濃度 126
4.2.3 Gas-Phase Concentrations
氣相濃度 127
4.3 Reversible Reactions and Equilibrium Conversion
可逆反應和平衡轉化率 138
4.4 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 4(AWFOS-S4 The Swiss Cheese Model)
安全案例4——瑞士奶酪模型 143
第5章 ISOTHERMAL REACTOR DESIGN: CONVERSION
等溫反應器設計：轉化率 155
5.1 Design Structure for Isothermal Reactors
等溫反應器的設計架構 156
5.2 Batch Reactors (BRs)
間歇反應器（BRs） 160
5.2.1 Batch Reaction Times
間歇反應器反應時間 161
5.3 Continuous-Stirred Tank Reactors (CSTRs)
全混釜（CSTRs） 168
5.3.1 A Single CSTR
單個全混釜 168
5.3.2 CSTRs in Series
全混釜串聯 171
5.4 Tubular Reactors
管式反應器 178
5.4.1 Liquid-Phase Reactions in a PFR υ = υ0
平推流反應器中的液相反應υ = υ0 179
5.4.2 Gas-Phase Reactions in a PFR [υ = υ0 (1 εX) (T/T0)(P0/P)]
平推流反應器中的氣相反應 [υ = υ0 (1 εX) (T/T0)(P0/P)] 180
5.4.3 Effect of ε on Conversion
ε對轉化率的影響 180
5.5 Pressure Drop in Reactors
反應器中的壓降 185
5.5.1 Pressure Drop and the Rate Law
壓降和速率方程 185
5.5.2 Flow Through a Packed Bed
填充床中的流動 187
5.5.3 Pressure Drop in Pipes
管道中的壓降 191
5.5.4 Analytical Solution for Reaction with Pressure Drop
考慮壓降的化學反應的解析解 194
5.5.5 Robert the Worrier Wonders: What If…
Robert想知道，如果條件改變會發生什么 198
5.6 Synthesizing the Design of a Chemical Plant
化工廠設計 208
5.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 5 (AWFOS-S5 A Safety Analysis of the Incident Algorithm)
安全案例5——事故安全分析算法 210
第6章 ISOTHERMAL REACTOR DESIGN: MOLES AND MOLAR FLOW RATES
等溫反應器設計：物質的量和摩爾流率 229
6.1 The Moles and Molar Flow Rate Balance Algorithms
基于物質的量和摩爾流率的衡算方法 230
6.2 Mole Balances on CSTRs, PFRs, PBRs, and Batch Reactors
全混釜、平推流、填充床和間歇反應器的摩爾衡算 230
6.2.1 Liquid Phase
液相 230
6.2.2 Gas Phase
氣相 232
6.3 Application of the PFR Molar Flow Rate Algorithm to a Microreactor
應用于微反應器的平推流反應器摩爾流率算法 234
6.4 Membrane Reactors
膜反應器 239
6.5 Unsteady-State Operation of Stirred Reactors
攪拌釜反應器的非穩態操作 248
6.6 Semibatch Reactors
半間歇反應器 249
6.6.1 Motivation for Using a Semibatch Reactor
使用半間歇反應器的目的 249
6.6.2 Semibatch Reactor Mole Balances
半間歇反應器的摩爾衡算 249
6.6.3 Equilibrium Conversion
平衡轉化率 255
6.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 6 (AWFOS-S6 The BowTie Diagram)
安全案例6——領結圖 256
第7章 COLLECTION AND ANALYSIS OF RATE DATA
反應速率數據的收集和分析 269
7.1 The Algorithm for Data Analysis
數據分析算法 270
7.2 Determining the Reaction Order for Each of Two Reactants Using the Method of Excess
使用過量方法確定兩個反應物的反應級數 272
7.3 Integral Method
積分方法 273
7.4 Differential Method of Analysis
微分方法 277
7.4.1 Graphical Differentiation Method
圖示微分方法 278
7.4.2 Numerical Method
數值方法 278
7.4.3 Finding the Rate-Law Parameters
確定速率方程參數 279
7.5 Nonlinear Regression
非線性擬合 284
7.5.1 Concentration-Time Data
濃度-時間數據 287
7.5.2 Model Discrimination
模型辨別 290
7.6 Reaction-Rate Data from Differential Reactors
基于微分反應器的反應速率數據 290
7.7 Experimental Planning
實驗計劃 297
7.8 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 7 (AWFOS-S7 Laboratory Safety)
安全案例7——實驗室安全 298
第8章 MULTIPLE REACTIONS
復合反應 309
8.1 Definitions
定義 310
8.1.1 Types of Reactions
反應類型 310
8.1.2 Selectivity
選擇性 311
8.1.3 Yield
收率 312
8.1.4 Conversion
轉化率 313
8.2 Algorithm for Multiple Reactions
復合反應的算法 313
8.2.1 Modifications to the Chapter 6 CRE Algorithm for Multiple Reactions
對第6章CRE算法的修正 314
8.3 Parallel Reactions
平行反應 316
8.3.1 Selectivity
選擇性 316
8.3.2 Maximizing the Desired Product for One Reactant
單一反應物體系目標產物化 316
8.3.3 Reactor Selection and Operating Conditions
反應器選型和操作條件 322
8.4 Reactions in Series
連串反應 325
8.5 Complex Reactions
復雜反應 335
8.5.1 Complex Gas-Phase Reactions in a PBR
填充床反應器中的復雜氣相反應 335
8.5.2 Complex Liquid-Phase Reactions in a CSTR
全混釜中的復雜液相反應 339
8.5.3 Complex Liquid-Phase Reactions in a Semibatch Reactor
半間歇反應器中的復雜液相反應 341
8.6 Membrane Reactors to Improve Selectivity in Multiple Reactions
利用膜反應器提高復合反應的選擇性 343
8.7 Sorting It All Out
解決問題 348
8.8 The Fun Part
有趣的部分 348
8.9 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 8 (AWFOS-S8 The Fire Triangle)
安全案例8——火三角 349
8.9.1 The Fire Triangle
火三角 350
8.9.2 Defining Some Important Terms
定義一些重要的術語 350
8.9.3 Ways to Prevent Fires
預防火災的方法 350
8.9.4 Ways to Protect from Fires
火災防護方法 351
第9章 REACTION MECHANISMS, PATHWAYS, BIOREACTIONS, AND BIOREACTORS
反應機理、路徑，生物反應和生物反應器 367
9.1 Active Intermediates and Nonelementary Rate Laws
活性中間體和非基元反應速率方程 368
9.1.1 Pseudo-Steady-State Hypothesis (PSSH)
擬穩態假設（PSSH） 369
9.1.2 If Two Molecules Must Collide, How Can the Rate Law Be First Order
如果兩個分子必須碰撞，如何使得速率方程級數為一級 372
9.1.3 Searching for a Mechanism
尋找機理 373
9.1.4 Chain Reactions
鏈反應 377
9.2 Enzymatic Reaction Fundamentals
酶反應基礎 377
9.2.1 Enzyme-Substrate Complex
酶-底物復合物 378
9.2.2 Mechanisms
機理 380
9.2.3 Michaelis-Menten Equation
米氏方程 383
9.2.4 Batch Reactor Calculations for Enzyme Reactions
酶反應的間歇反應器計算 389
9.3 Inhibition of Enzyme Reactions
酶反應的抑制 391
9.3.1 Competitive Inhibition
競爭性抑制 392
9.3.2 Uncompetitive Inhibition
反競爭性抑制 394
9.3.3 Noncompetitive Inhibition (Mixed Inhibition)
非競爭性抑制（混合抑制） 396
9.3.4 Substrate Inhibition
底物抑制 398
9.4 Bioreactors and Biosynthesis
生物反應器和生物合成 399
9.4.1 Cell Growth
細胞生長 403
9.4.2 Rate Laws
速率方程 404
9.4.3 Stoichiometry
化學計量關系 407
9.4.4 Mass Balances
物料衡算 413
9.4.5 Chemostats
恒化器 418
9.4.6 CSTR Bioreactor Operation
全混釜生物反應器操作 418
9.4.7 Washout
細胞洗脫 419
9.5 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 9 (AWFOS-S9 Process Safety Triangle)
安全案例9——過程安全三角形 422
9.5.1 Levels of the Process Safety Triangle
過程安全三角形的水平 422
9.5.2 Application to Process Safety
過程安全的應用 423
9.5.3 Examples of Process Safety Triangle
過程安全三角形的案例 424
第10章 CATALYSIS AND CATALYTIC REACTORS
催化和催化反應器 441
10.1 Catalysts
催化劑 441
10.1.1 Definitions
定義 442
10.1.2 Catalyst Properties
催化劑的性質 443
10.1.3 Catalytic Gas-Solid Interactions
氣固相催化 445
10.1.4 Classification of Catalysts
催化劑的分類 446
10.2 Steps in a Catalytic Reaction
催化反應步驟 447
10.2.1 Mass Transfer Step 1: Diffusion from the Bulk to the External Surface of the Catalyst—An Overview
傳質步：從主體相向催化劑外表面的擴散——概述 450
10.2.2 Mass Transfer Step 2: Internal Diffusion—An Overview
傳質第二步：內擴散——概述 451
10.2.3 Adsorption Isotherms
吸附等溫線 452
10.2.4 Surface Reaction
表面反應 458
10.2.5 Desorption
脫附 460
10.2.6 The Rate-Limiting Step
速率控制步驟 461
10.3 Synthesizing a Rate Law, Mechanism, and Rate-Limiting Step
速率方程、機理和速率控制步綜合分析 463
10.3.1 Is the Adsorption of Cumene Rate-Limiting
異丙基苯吸附是速率控制步 466
10.3.2 Is the Surface Reaction Rate-Limiting
表面反應是速率控制步 470
10.3.3 Is the Desorption of Benzene the Rate-Limiting Step (RLS)
苯脫附是速率控制步 471
10.3.4 Summary of the Cumene Decomposition
異丙基苯分解總結 473
10.3.5 Reforming Catalysts
催化劑重整 474
10.3.6 Rate Laws Derived from the Pseudo-Steady-State Hypothesis (PSSH)
基于擬穩態假設（PSSH）的速率方程 478
10.3.7 Temperature Dependence of the Rate Law
速率方程的溫度效應 479
10.4 Heterogeneous Data Analysis for Reactor Design
反應器設計的非均相數據分析 479
10.4.1 Deducing a Rate Law from the Experimental Data
基于實驗數據推導速率方程 481
10.4.2 Finding a Mechanism Consistent with Experimental Observations
探尋與實驗現象一致的機理 482
10.4.3 Evaluation of the Rate-Law Parameters
速率方程參數評價 484
10.4.4 Reactor Design
反應器設計 486
10.5 Reaction Engineering in Microelectronic Fabrication
微電子制造中的反應工程 490
10.5.1 Overview
概述 490
10.5.2 Chemical Vapor Deposition (CVD)
化學氣相沉積（CVD） 490
10.6 Model Discrimination
模型辨別 493
10.7 Catalyst Deactivation
催化劑失活 496
10.7.1 Types of Catalyst Deactivation
催化劑失活的類型 498
10.7.2 Decay in Packed-Bed Reactors
填充床反應器中的失活 505
10.8 Reactors That Can Be Used to Help Offset Catalyst Decay
補償催化劑失活效應的反應器 507
10.8.1 Temperature-Time Trajectories
溫度-時間軌跡 508
10.8.2 Moving-Bed Reactors
移動床反應器 510
10.8.3 Straight-Through Transport Reactors (STTR)
直通輸送反應器（STTR） 515
10.9 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 10 [AWFOS-S10 Exxon Mobil Torrance Refinery Explosion Involving a Straight-Through Transport Reactor (STTR)]
安全案例10——埃克森美孚托倫斯直通輸送反應器引發的煉油廠爆炸 519
第11章 NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN: THE STEADY-STATE ENERGY BALANCE AND ADIABATIC PFR APPLICATIONS
非等溫反應器設計：穩態能量衡算和絕熱平推流反應器應用 541
11.1 Rationale
基本原理 542
11.2 The Energy Balance
能量衡算 543
11.2.1 First Law of Thermodynamics
熱力學定律 543
11.2.2 Evaluating the Work Term
評價做功項 544
11.2.3 Overview of Energy Balances
能量衡算概述 546
11.3 The User-Friendly Energy Balance Equations
用戶友好的能量衡算方程 551
11.3.1 Dissecting the Steady-State Molar Flow Rates to Obtain the Heat of Reaction
解析穩態摩爾流率獲得反應熱的方法 551
11.3.2 Dissecting the Enthalpies
解析焓 553
11.3.3 Relating ?HRx (T), ?H°Rx (TR), and ?CP
關聯?HRx (T)、?H°Rx (TR)和?CP 554
11.4 Adiabatic Operation = 0
絕熱操作 = 0 557
11.4.1 Adiabatic Energy Balance
絕熱能量衡算 557
11.4.2 Adiabatic Tubular Reactor
絕熱管式反應器 558
11.5 Adiabatic Equilibrium Conversion
絕熱平衡轉化率 566
11.5.1 Equilibrium Conversion
平衡轉化率 566
11.6 Reactor Staging with Interstage Cooling or Heating
帶有級間冷卻或加熱的多級反應器 571
11.6.1 Exothermic Reactions
放熱反應 571
11.6.2 Endothermic Reactions
吸熱反應 571
11.7 Optimum Feed Temperature
進料溫度 575
11.8 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 11(AWFOS-S11 Acronyms)
安全案例11——事故報告中的常見縮略詞 579
第12章 STEADY-STATE NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN:
FLOW REACTORS WITH HEAT EXCHANGE
穩態非等溫反應器設計：帶有換熱的流動反應器 591
12.1 Steady-State Tubular Reactor with Heat Exchange
帶有換熱的穩態管式反應器 592
12.1.1 Deriving the Energy Balance for a PFR
推導平推流反應器的能量衡算方程 592
12.1.2 Applying the Algorithm to Flow Reactors with Heat Exchange
應用算法解析帶有換熱的流動反應器 594
12.2 Balance on the Heat-Transfer Fluid
換熱流體能量衡算 595
12.2.1 Co-Current Flow
并流 595
12.2.2 Countercurrent Flow
逆流 597
12.3 Examples of the Algorithm for PFR/PBR Design with Heat Effects
帶有熱效應的平推流/填充床反應器算法案例 598
12.3.1 Applying the Algorithm to an Exothermic Reaction
應用算法解析放熱反應 603
12.3.2 Applying the Algorithm to an Endothermic Reaction
應用算法解析吸熱反應 610
12.4 CSTR with Heat Effects
帶有熱效應的全混釜（CSTR） 619
12.4.1 Heat Added to the Reactor
加入反應器的熱量 620
12.5 Multiple Steady States (MSS)
多穩態（MSS） 630
12.5.1 Heat-Removed Term R (T)
熱量移除項R (T) 632
12.5.2 Heat-Generated Term G (T)
熱量產生項G (T) 633
12.5.3 Ignition-Extinction Curve
點火-熄火曲線 634
12.6 Nonisothermal Multiple Chemical Reactions
非等溫復合反應 637
12.6.1 Energy Balance for Multiple Reactions in Plug-Flow Reactors
平推流反應器中復合反應的能量衡算 637
12.6.2 Energy Balance for Multiple Reactions in a CSTR
全混釜反應器中復合反應的能量衡算 642
12.6.3 Series Reactions in a CSTR
全混釜反應器中的連串反應 642
12.6.4 Complex Reactions in a PFR
平推流反應器中的復雜反應 645
12.7 Radial and Axial Temperature Variations in a Tubular Reactor
管式反應器中的徑向和軸向溫度變化 652
12.8 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 12(AWFOS-S12 Safety Statistics)
安全案例12——安全統計 652
12.8.1 The Process Safety Across the Chemical Engineering Curriculum Web site
與化學工程課程相關的過程安全 652
12.8.2 Safety Statistics
安全統計 653
12.8.3 Additional Resources CCPS and SAChE
其他資源CCPS和SAChE 654
第13章 UNSTEADY-STATE NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN
非穩態非等溫反應器設計 681
13.1 The Unsteady-State Energy Balance
非穩態能量衡算 682
13.2 Energy Balance on Batch Reactors (BRs)
間歇反應器的能量衡算 684
13.2.1 Adiabatic Operation of a Batch Reactor
間歇反應器的絕熱操作 686
13.2.2 Case History of a Batch Reactor with Interrupted Isothermal Operation Causing a Runaway Reaction
中斷等溫操作產生失控反應的間歇反應器的案例歷史 693
13.3 Batch and Semibatch Reactors with a Heat Exchanger
帶有換熱器的間歇和半間歇反應器 700
13.3.1 Startup of a CSTR
全混釜（CSTR）的啟動 702
13.3.2 Semibatch Operation
半間歇操作 707
13.4 Nonisothermal Multiple Reactions
非等溫復合反應 711
13.5 And Now... A Word from Our Sponsor—Safety 13(AWFOS-S13 Safety Analysis of the T2 Laboratories Incident)
安全案例13——T2實驗室事故的安全分析 723
第14章 MASS TRANSFER LIMITATIONS IN REACTING SYSTEMS
反應系統的傳質限制 739
14.1 Diffusion Fundamentals
擴散基礎 740
14.1.1 Definitions
定義 741
14.1.2 Molar Flux WA
摩爾通量WA 742
14.1.3 Fick’s First Law
費克定律 743
14.2 Binary Diffusion
二元擴散 744
14.2.1 Evaluating the Molar Flux
評價摩爾通量 744
14.2.2 Diffusion and Convective Transport
擴散和對流輸運 744
14.2.3 Boundary Conditions
邊界條件 746
14.2.4 Temperature and Pressure Dependence of DAB
DAB的溫度、壓力效應 746
14.3 Modeling Diffusion with Chemical Reaction
帶有化學反應的擴散模型 748
14.3.1 Diffusion through a Stagnant Film to a Particle
通過顆粒表面靜止薄膜的擴散 748
14.4 The Mass Transfer Coefficient
傳質系數 750
14.5 Mass Transfer to a Single Particle
向單一顆粒的傳質 752
14.5.1 First-Order Rate Laws
一級速率方程 752
14.5.2 Limiting Regimes
限制方式 754
14.6 The Shrinking Core Model
縮核模型 758
14.6.1 Dust Explosions, Particle Dissolution, and Catalyst Regeneration
粉塵爆炸、顆粒溶解及催化劑再生 758
14.7 Mass Transfer-Limited Reactions in Packed Beds
填充床中的傳質受限反應 763
14.8 Robert the Worrier
憂慮者Robert 766
14.9 What If …? (Parameter Sensitivity)
如果……會發生什么（參數敏感性） 770
14.10 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 14(AWFOS-S14 Sugar Dust Explosion)
安全案例14——糖粉塵爆炸 778
第15章 DIFFUSION AND REACTION
擴散和反應 791
15.1 Diffusion and Reactions in Homogeneous Systems
均相體系中的擴散和反應 792
15.2 Diffusion and Reactions in Spherical Catalyst Pellets
球形催化劑顆粒中的擴散和反應 793
15.2.1 Effective Diffusivity
有效擴散系數 793
15.2.2 Derivation of the Differential Equation Describing Diffusion and Reaction in a Single Spherical Catalyst Pellet
描述單個球形催化劑顆粒內擴散和反應的微分方程 795
15.2.3 Writing the Diffusion with the Catalytic Reaction Equation in Dimensionless Form
以無量綱形式表達催化反應方程的擴散 798
15.2.4 Solution to the Differential Equation for a First-Order Reaction
一級反應微分方程的解 801
15.3 The Internal Effectiveness Factor
內部效率因子 802
15.3.1 Isothermal First-Order Catalytic Reactions
等溫一級催化反應 802
15.3.2 Effectiveness Factors with Volume Change with Reaction
存在體積變化的化學反應的效率因子 806
15.3.3 Internal-Diffusion-Limited Reactions Other Than First Order
非一級反應的內擴散控制 806
15.3.4 Weisz-Prater Criterion for Internal Diffusion Limitations
內擴散控制的Weisz-Prater準則 807
15.4 Falsified Kinetics
偽動力學 809
15.5 Overall Effectiveness Factor
總效率因子 811
15.6 Estimation of Diffusion- and Reaction-Limited Regimes
擴散-反應控制機理分析 816
15.6.1 Mears Criterion for External Diffusion Limitations
外擴散控制的Mears準則 816
15.7 Mass Transfer and Reaction in a Packed Bed
填充床中的傳質和反應 817
15.8 Determination of Limiting Situations from Reaction-Rate Data
基于反應速率數據判斷限制情況 823
15.9 Multiphase Reactors in the Professional Reference Shelf
專業參考書中的多相反應器 824
15.9.1 Slurry Reactors
漿態床反應器 825
15.9.2 Trickle Bed Reactors
滴流床反應器 826
15.10 Fluidized Bed Reactors
流化床反應器 826
15.11 Chemical Vapor Deposition (CVD)
化學氣相沉積（CVD） 826
15.12 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 15(AWFOS-S15 Critical Thinking Questions Applied to Safety)
安全案例15——安全中的批判性問題 826
第16章 RESIDENCE TIME DISTRIBUTIONS OF CHEMICAL REACTORS
化學反應器的停留時間分布 843
16.1 General Considerations
總則 844
16.1.1 Residence Time Distribution (RTD) Function
停留時間分布（RTD）函數 845
16.2 Measurement of the RTD
RTD測量 846
16.2.1 Pulse Input Experiment
脈沖注入實驗 847
16.2.2 Step Tracer Experiment
階躍注入實驗 852
16.3 Characteristics of the RTD
RTD的性質 853
16.3.1 Integral Relationships
積分關系 853
16.3.2 Mean Residence Time
平均停留時間 854
16.3.3 Other Moments of the RTD
RTD的其他階矩估計 855
16.3.4 Normalized RTD Function E(?)
歸一化的RTD函數E(?) 859
16.3.5 Internal-Age Distribution I(?)
內部年齡分布I(?) 859
16.4 RTD in Ideal Reactors
理想反應器的RTD 860
16.4.1 RTDs in Batch and Plug-Flow Reactors
間歇和平推流反應器中的RTD 860
16.4.2 Single-CSTR RTD
單個CSTR的RTD 861
16.4.3 Laminar-Flow Reactor (LFR)
層流反應器（LFR） 863
16.5 PFR/CSTR Series RTD
平推流/全混釜反應器串聯的RTD 866
16.6 Diagnostics and Troubleshooting
診斷和調試 869
16.6.1 General Comments
一般性評價 869
16.6.2 Simple Diagnostics and Troubleshooting Using the RTD for Ideal Reactors
使用RTD對理想反應器進行簡單的診斷和調試 870
16.7 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 16 (AWFOS-S16 Critical Thinking Actions)
安全案例16——批判性思維的執行 876
第17章 PREDICTING CONVERSION DIRECTLY FROM THE RESIDENCE TIME DISTRIBUTION
用RTD直接預測轉化率 887
17.1 Modeling Nonideal Reactors Using the RTD
基于RTD建立非理想反應器模型 888
17.1.1 Modeling and Mixing Overview
模型和混合概述 888
17.1.2 Mixing
混合 888
17.2 Zero Adjustable Parameter Models
無可調參數模型 890
17.2.1 Segregation Model
離析流模型 890
17.2.2 Maximum Mixedness Model
混合模型 900
17.3 Using Software Packages Such as Polymath to Find Maximum Mixedness Conversion
使用Polymath軟件包計算混合模型的轉化率 907
17.3.1 Comparing Segregation and Maximum Mixedness Predictions
比較離析流模型和混合模型 909
17.4 Tanks-in-Series One Parameter Model n
多釜串聯單參數模型n 910
17.4.1 Find the Number of T-I-S to Model the Real Reactor
用多釜串聯個數建立實際反應器模型 911
17.4.2 Calculating Conversion for the T-I-S Model
計算多釜串聯模型的轉化率 912
17.4.3 Tanks-in-Series versus Segregation for a First-Order Reaction
對比一級反應的多釜串聯和離析流模型 912
17.5 RTD and Multiple Reactions
RTD和復合反應 912
17.5.1 Segregation Model
離析流模型 912
17.5.2 Maximum Mixedness
混合 913
17.6 And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 17 (AWFOS-S17 Brief Case History on an Air Preheater)
安全案例17——空氣預熱器的簡要案例歷史 917
第18章 MODELS FOR NONIDEAL REACTORS
非理想反應器模型 929
18.1 Some Guidelines for Developing Models
建模的規則 930
18.1.1 One-Parameter Models
單參數模型 932
18.1.2 Two-Parameter Models
雙參數模型 932
18.2 Flow and Axial Dispersion of Inert Tracers in Isothermal Reactors
等溫反應器中惰性示蹤劑的流動和軸向擴散 933
18.2.1 Balances on Inert Tracers
惰性示蹤劑物料衡算 933
18.2.2 Boundary Conditions for Flow and Reaction
流動和反應的邊界條件 935
18.3 Flow, Reaction, and Axial Dispersion
流動、反應和軸向擴散 937
18.3.1 Balance Equations
衡算方程 937
18.3.2 Solution for a Closed-Closed System
封閉系統的解 938
18.4 Flow, Reaction, and Axial Dispersion in Isothermal Laminar-Flow Reactors and Finding Meno
等溫層流反應器內的流動、反應和軸向擴散，尋找 Meno 941
18.4.1 Determine the Dispersion Coefficient (Da) and the Péclet Number (Per)
確定擴散系數（Da）和佩克萊數（Per） 941
18.4.2 Correlations for Da
Da的關聯式 944
18.4.3 Dispersion in Packed Beds
填充床內的擴散 944
18.4.4 Experimental Determination of Da
實驗方法測定Da 944
18.5 Tanks-in-Series Model versus Dispersion Model
比較多釜串聯模型和擴散模型 951
18.6 Numerical Solutions to Flows with Dispersion and Reaction
帶有擴散和反應的流動過程的數值解 952
18.7 Nonisothermal Flow with Radial and Axial Variations in a Tubular Reactor
管式反應器中帶有徑向、軸向變化的非等溫流動 956
18.7.1 Molar Flux
摩爾通量 956
18.7.2 Energy Flux
能量通量 958
18.7.3 Energy Balance
能量衡算 958
18.8 Two-Parameter Models—Modeling Real Reactors with Combinations of Ideal Reactors
雙參數模型——集成理想反應器的實際反應器模型 964
18.8.1 Real CSTR Modeled Using Bypassing and Dead Space
考慮短路和死區的實際連續攪拌釜反應器模型 965
18.8.2 Real CSTR Modeled as Two CSTRs with Interchange
帶有交換的兩個CSTR模擬實際連續攪拌釜反應器模型 968
18.8.3 Other Models of Nonideal Reactors Using CSTRs and PFRs
使用CSTR和PFR模擬實際反應器的其他案例 972
18.8.4 Applications to Pharmacokinetic Modeling
制藥過程模型化的應用 973
18.9 And Now…A Word from Our Sponsor—Safety 18 [AWFOS-S18 An Algorithm for Management of Change (MoC)]
安全案例18——變更管理算法（MoC） 974
APPENDIX
附錄 991
附錄A NUMERICAL TECHNIQUES
數值技術 991
A.1 Useful Integrals in Chemical Reactor Design
化學反應器設計中的積分公式 991
A.2 Equal-Area Graphical Differentiation
等面積圖示微分 992
A.3 Solutions to Differential Equations
微分方程的解 994
A.4 Numerical Evaluation of Integrals
積分的數值評價 995
A.5 Semi-Log Graphs
半對數圖 997
A.6 Software Packages
軟件包 997
附錄B IDEAL GAS CONSTANT AND CONVERSION FACTORS
理想氣體常數和轉化因子 998
附錄C THERMODYNAMIC RELATIONSHIPS INVOLVING THE EQUILIBRIUM CONSTANT
涉及平衡常數的熱力學關系 1001
附錄D SOFTWARE PACKAGES
軟件包 1007
D.1 Polymath 1007
D.2 Wolfram 1008
D.3 Python 1009
D.4 MATLAB 1009
D.5 Excel 1009
D.6 COMSOL 1010
D.7 Aspen 1011
D.8 Visual Encyclopedia of Equipment—Reactors Section
設備的可視化百科全書——反應器部分 1011
D.9 Reactor Lab 1011
附錄E RATE-LAW DATA
反應速率方程數據 1012
附錄F NOMENCLATURE
符號表 1013
附錄G OPEN-ENDED PROBLEMS
開放性問題 1016
G.1 Chem-E Car 1016
G.2 Effective Lubricant Design
有效潤滑油設計 1016
G.3 Peach Bottom Nuclear Reactor
桃花谷核反應器 1016
G.4 Underground Wet Oxidation
地下濕式氧化 1017
G.5 Hydrodesulfurization Reactor Design
加氫脫硫反應器設計 1017
G.6 Continuous Bioprocessing
連續生物過程 1017
G.7 Methanol Synthesis
甲醇合成 1017
G.8 Cajun Seafood Gumbo
Cajun海鮮濃湯 1017
G.9 Alcohol Metabolism
酒精代謝 1018
G.10 Methanol Poisoning
甲醇中毒 1019
G.11 Safety
安全 1019
附錄H USE OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY SOFTWARE PACKAGES
計算化學軟件包的使用 1020
H.1 Computational Chemical Reaction Engineering
計算化學反應工程 1020
附錄I HOW TO USE THE CRE WEB RESOURCES
如何使用CRE網絡資源 1021
INDEX
電子索引
展開全部
化學反應工程原理((美)H. 斯科特·福格勒 )(第六版)(英文原版影印) 作者簡介
H. Scott Fogler是密歇根大學安娜堡分校（University of Michigan in Ann Arbor）化學工程專業的Ame and Catherine Vennema和Arthur F. Thurnau教授。他被公認為2020年密歇根大學杰出教授，曾任美國化學工程師協會（AIChE）主席（2009年），該協會是一個擁有50000名成員的組織。他在伊利諾伊大學（University of Illinois）獲得學士學位，在科羅拉多大學（University of Colorado）獲得碩士和博士學位。他還編寫了《化學反應工程精選》（第二版）（Essentials of Chemical Reaction Engineering），與Steven Leblanc和Benjamin Rizzo合著了《創新性問題解決方法》（第三版）（Strategies for Creative Problem Solving）。Fogler教授的研究領域包括多孔介質中的流動和反應、蠟和瀝青質沉積、瀝青質絮凝動力學、凝膠動力學、膠體現象和催化溶解。他曾擔任49名博士生的導師，并在這些領域發表了250多篇論文。Fogler教授曾任ASEE化學工程部主席、美國化學工程師協會主席，并因其對化學工程教育的貢獻而獲得美國化學工程師協會頒發的Warren K. Lewis獎。他還獲得了美國化學品制造商協會頒發的國家催化劑獎、化學研究委員會（CCR）頒發的2010年Malcom E. Pruitt獎，以及AIChE頒發的2019年Van Antwerpen獎。他被授予12項講座學者榮譽職務，也是《能源與燃料》期刊的副主編。2016年4月15日，Scott接受了西班牙洛維拉·依維爾基里大學（Universitat Rovira i Virgili）榮譽博士學位。Dedicated toJanet Meadors FoglerFor her companionship, encouragement,sense of humor, love, and support throughout the years
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