緒論 1

項目一　基礎(chǔ)理論知識 3
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 3
任務(wù)一學(xué)習(xí)化工生產(chǎn)中基本概念 3
一、化學(xué)反應(yīng)式及計量方程 4
二、常用指標(biāo) 4
三、化學(xué)反應(yīng)速率 6
任務(wù)二反應(yīng)器設(shè)計基礎(chǔ)分析 8
一、反應(yīng)器的分類及操作方式 8
二、反應(yīng)器設(shè)計基本方程 11
三、動力學(xué)方程式 13
四、時間參數(shù) 16
任務(wù)三反應(yīng)器內(nèi)流體流動分析 18
一、流體流動的描述 18
二、反應(yīng)器內(nèi)流體的理想流動模型 21
三、反應(yīng)器內(nèi)流體的非理想流動模型 23
【知識拓展】動力學(xué)方程的建立方法 26
【分析討論】 28
【工業(yè)文化】工匠精神 28
【本章小結(jié)】 29
【自測習(xí)題】 30
【主要符號】 32

項目二　釜式反應(yīng)器 33
【生產(chǎn)應(yīng)用案例】 33
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 35
任務(wù)一釜式反應(yīng)器基本結(jié)構(gòu)分析 35
一、釜式反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu) 35
二、釜式反應(yīng)器的攪拌裝置 36
三、釜式反應(yīng)器的傳熱裝置 39
四、釜式反應(yīng)器的傳動裝置及密封 40
任務(wù)二理想間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計 42
一、反應(yīng)器特征及基本方程 42
二、反應(yīng)時間計算 43
三、反應(yīng)器體積計算 46
四、間歇反應(yīng)器校核計算 47
任務(wù)三理想連續(xù)操作釜式反應(yīng)器設(shè)計 48
一、反應(yīng)器特征及基本方程 48
二、單一連續(xù)操作釜式反應(yīng)器 49
三、多個理想連續(xù)釜式反應(yīng)器的串聯(lián) 51
四、連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性 55
任務(wù)四半間歇操作釜式反應(yīng)器設(shè)計 57
一、半間歇操作常見類型 57
二、半間歇操作設(shè)計基本方程 58
任務(wù)五釜式反應(yīng)器仿真操作 59
任務(wù)六釜式反應(yīng)器實操訓(xùn)練 63
【能力提升】釜式反應(yīng)器設(shè)計案例分析 67
【知識拓展】釜式反應(yīng)器操作危險因素分析及處理 68
【分析討論】 70
【工業(yè)文化】中國石油的“三老四嚴(yán)”與勞動精神 70
【本章小結(jié)】 71
【自測習(xí)題】 72
【主要符號】 74

項目三　管式反應(yīng)器 76
【生產(chǎn)應(yīng)用案例】 76
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 79
任務(wù)一管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及傳熱方式分析 79
一、管式反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu) 79
二、管式反應(yīng)器的傳熱裝置 81
任務(wù)二管式反應(yīng)器設(shè)計 82
一、反應(yīng)器特征及基本方程 82
二、等溫恒容管式反應(yīng)器的計算 83
三、等溫變?nèi)莨苁椒磻?yīng)器的計算 85
任務(wù)三循環(huán)反應(yīng)器設(shè)計 88
任務(wù)四反應(yīng)器選型及優(yōu)化 89
一、簡單反應(yīng)反應(yīng)器選型 89
二、復(fù)雜反應(yīng)反應(yīng)器選型 92
任務(wù)五管式反應(yīng)器仿真操作 100
任務(wù)六管式反應(yīng)器實操訓(xùn)練 107
【能力提升】管式反應(yīng)器設(shè)計案例分析 112
【知識拓展】非等溫管式反應(yīng)器的計算 114
【分析討論】 116
【工業(yè)文化】“雙碳”目標(biāo)與中國化工綠色發(fā)展 116
【本章小結(jié)】 118
【自測習(xí)題】 119
【主要符號】 122

項目四　固定床反應(yīng)器 123
【生產(chǎn)應(yīng)用案例】 123
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 125
任務(wù)一固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)分析 126
一、絕熱式固定床反應(yīng)器 126
二、列管式固定床反應(yīng)器 127
三、自熱式固定床反應(yīng)器 128
四、徑向反應(yīng)器 129
任務(wù)二學(xué)習(xí)固體催化劑基礎(chǔ)知識 129
一、催化劑的性能特征 130
二、固體催化劑組成 131
三、催化劑的物理結(jié)構(gòu) 131
四、工業(yè)催化劑性能指標(biāo) 132
五、固體催化劑的制備 133
六、催化劑的使用 135
任務(wù)三固定床反應(yīng)器工作過程分析 137
一、固體催化劑床層參數(shù) 137
二、流體在固定床中的流動特性 140
三、氣固相催化反應(yīng)過程 142
四、固定床反應(yīng)器中的傳質(zhì) 144
五、固定床反應(yīng)器中的傳熱 144
任務(wù)四學(xué)習(xí)氣固相催化反應(yīng)動力學(xué) 146
一、氣固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué) 146
二、氣固相催化反應(yīng)內(nèi)擴(kuò)散控制的宏觀動力學(xué) 151
三、氣固相催化反應(yīng)外擴(kuò)散控制的宏觀動力學(xué) 157
任務(wù)五固定床反應(yīng)器設(shè)計計算 160
一、經(jīng)驗法 161
二、數(shù)學(xué)模型法 163
三、固定床反應(yīng)器一維擬均相模型 165
任務(wù)六固定床反應(yīng)器仿真操作 166
任務(wù)七固定床反應(yīng)器實操訓(xùn)練 171
【能力提升】固定床反應(yīng)器設(shè)計案例分析 176
【知識拓展】固定床反應(yīng)器的參數(shù)敏感性 178
【分析討論】 181
【工業(yè)文化】閔恩澤：用創(chuàng)新“催化”精彩人生 181
【本章小結(jié)】 182
【自測習(xí)題】 184
【主要符號】 186

項目五　流化床反應(yīng)器 189
【生產(chǎn)應(yīng)用案例】 189
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 191
任務(wù)一流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)分析 192
一、流化床反應(yīng)器基本結(jié)構(gòu)及分類 192
二、氣體分布板 195
三、氣固分離裝置 197
四、內(nèi)部構(gòu)件 199
任務(wù)二流化床反應(yīng)器工作過程分析 200
一、流態(tài)化基本概念 200
二、流化床反應(yīng)器的傳質(zhì)過程 209
三、流化床反應(yīng)器的傳熱過程 212
任務(wù)三流化床反應(yīng)器設(shè)計計算 215
一、流化床反應(yīng)器內(nèi)徑計算 215
二、流化床反應(yīng)器高度計算 216
三、流化床分布板壓降 218
四、流化床反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)件的計算 219
五、流化床數(shù)學(xué)模型 222
任務(wù)四流化床反應(yīng)器仿真操作 224
任務(wù)五流化床反應(yīng)器實操訓(xùn)練 228
【能力提升】流化床反應(yīng)器設(shè)計案例分析 230
【知識拓展】高速流態(tài)化技術(shù) 233
【分析討論】 234
【工業(yè)文化】智慧化工園區(qū) 235
【本章小結(jié)】 236
【自測習(xí)題】 237
【主要符號】 238

項目六　氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器 240
【生產(chǎn)應(yīng)用案例】 240【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 243
任務(wù)一氣液相反應(yīng)過程分析 243
一、氣液相反應(yīng)過程 243
二、氣液相反應(yīng)過程計算關(guān)系式 244
三、氣液相反應(yīng)分類、特征 245
任務(wù)二認(rèn)識氣液相反應(yīng)器 249
一、氣液相反應(yīng)器分類 249
二、常見氣液相反應(yīng)器及應(yīng)用范圍 254
任務(wù)三填料塔式反應(yīng)器設(shè)計 255
一、塔徑的計算 256
二、填料層高度的計算 257
任務(wù)四鼓泡塔式反應(yīng)器設(shè)計 259
一、鼓泡塔流體流動特征及參數(shù) 259
二、鼓泡塔反應(yīng)器的傳質(zhì)傳熱 262
三、鼓泡塔反應(yīng)器經(jīng)驗法計算 263
四、鼓泡塔數(shù)學(xué)模型法計算 265
任務(wù)五鼓泡塔反應(yīng)器仿真操作 266
任務(wù)六鼓泡塔反應(yīng)器實操訓(xùn)練 274
【能力提升】填料塔反應(yīng)器設(shè)計案例分析 279
【知識拓展】氣液相反應(yīng)器選型 280
【分析討論】 281
【工業(yè)文化】侯德榜：近代化學(xué)工業(yè)的奠基人 282
【本章小結(jié)】 282
【自測習(xí)題】 283
【主要符號】 285

項目七　微反應(yīng)器 287
【生產(chǎn)應(yīng)用案例】 287
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 288
任務(wù)一認(rèn)識微反應(yīng)器 289
一、微反應(yīng)器的定義與分類 289
二、微反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) 291
三、微反應(yīng)器常用材質(zhì) 293
四、微反應(yīng)器的特點 293
五、微反應(yīng)器內(nèi)的流體傳遞特性 294
任務(wù)二微反應(yīng)器的應(yīng)用 295
一、微反應(yīng)器應(yīng)用范圍 295
二、微反應(yīng)器應(yīng)用案例 296
任務(wù)三微反應(yīng)器設(shè)計 299
一、微通道的形狀與尺寸 299
二、動力泵的選型 300
三、反應(yīng)模塊的建立 300
四、連續(xù)流工藝的放大準(zhǔn)則 302
【知識拓展】微通道反應(yīng)器在發(fā)展過程中存在的問題 302
【分析討論】 303
【工業(yè)文化】“協(xié)調(diào)發(fā)展”和“以人為本”的生產(chǎn)觀 303
【本章小結(jié)】 304
【自測習(xí)題】 304
【主要符號】 305

項目八　其他類型反應(yīng)器 306
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 306
任務(wù)一認(rèn)識氣液固三相反應(yīng)器 306
一、氣液固三相反應(yīng)器的類型 306
二、滴流床三相反應(yīng)器 308
三、淤漿鼓泡反應(yīng)器 309
任務(wù)二了解生化反應(yīng)器 310
一、生化反應(yīng)器的類型 310
二、機(jī)械攪拌式反應(yīng)器 311
三、氣升式反應(yīng)器 311
四、其他型式的生化反應(yīng)器 311
任務(wù)三了解電化學(xué)反應(yīng)器 312
一、電化學(xué)反應(yīng)器的特點 312
二、電化學(xué)反應(yīng)器的類型 312
三、電化學(xué)反應(yīng)器的主要構(gòu)件 314
任務(wù)四了解聚合反應(yīng)器 315
一、聚合反應(yīng)器的類型 315
二、常用聚合反應(yīng)器 315
三、特殊型式聚合反應(yīng)器 316
四、聚合反應(yīng)器選擇原則 316

項目九　化學(xué)反應(yīng)過程開發(fā)案例 318
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 318
任務(wù)一了解過程開發(fā)基本方法 318
一、過程開發(fā)方法概述 319
二、兩種開發(fā)方法的對比 321
三、反應(yīng)過程開發(fā)的基本原則 322
任務(wù)二反應(yīng)過程開發(fā)案例分析 324
一、反應(yīng)過程特性研究 324
二、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和操作條件 326
三、中試研究和預(yù)混合措施 327

參考文獻(xiàn) 328