《反应工程》（第四版）从理论和实践相结合的角度，系统阐明了反应工程的基本原理和方法。内容包括由基元反应和质量作用定律推导非基元反应的速率方程的步骤；由设计的实验获得反应动力学数据以及拟合出动力学参数的方法；由质量衡算建立反应器设计方程的原理；由连续反应器的停留时间分布确定真实反应器模型参数的过程。并将它们用于理想反应器和真实反应器的设计与分析。此外，生化反应工程基础、聚合反应工程基础和电化学反应工程基础三章内容将为可再生能源加工、新材料生产和新能源装备提供可借鉴的反应器设计方法。
本书除作为化工及相关专业本科生教材外，还可供从事化工生产、科研和设计工作的工程技术人员参考。
辛峰，天津大学教授，化学反应工程课程负责人，中国化工学会会员，化学反应工程与工艺期刊编委会成员。在近二十余年里，先后讲授了反应工程课程的中文、双语、全英文本科、硕士和博士课程，主持了《反应工程》第三版的修订，组织英文版《Reaction Engineering》的编写。其带领下的天津大学反应工程教学团队，曾获得2004 年国家 级精品课程、2016年国家 级精品资源共享课和2023年国家 级一 流本科课程。辛峰教授在教学方面曾获 2021 年天津大学教学成果奖，天津大学化工学院 2018年度人才培养贡献奖和 2023 年优秀教师奖。
主要研究方向：多相催化反应工程；反应和分离过程的集成与强化；清洁化工生产中的反应工程。
1 绪论 1
1.1 化学反应工程 1
1.2 化学反应的转化率和收率 3
1.2.1 反应进度 3
1.2.2 转化率 4
1.2.3 收率与选择性 5
1.3 化学反应器的类型 7
1.4 化学反应器的操作方式 9
1.5 反应器设计的基本方程 11
1.6 工业反应器的放大 12
1.7 反应工程的新进展 14
习题 16
2 反应动力学基础 18
2.1 化学反应速率 18
2.2 反应速率方程 21
2.3 温度对反应速率的影响 26
2.4 复合反应 30
2.4.1 反应组分的消耗速率和生成速率 30
2.4.2 复合反应的基本类型 31
2.4.3 反应网络 34
2.5 反应速率方程的减变量 35
2.5.1 单一反应 35
2.5.2 复合反应 38
2.6 多相催化与吸附 41
2.6.1 多相催化作用 41
2.6.2 吸附与脱附 42
2.7 多相催化反应动力学 45
2.7.1 定态近似和速率控制步骤 45
2.7.2 多相催化反应速率方程 47
2.8 建立速率方程的步骤 51
习题 53
3 釜式反应器 57
3.1 反应器的设计方程 57
3.2 釜式反应器的物料衡算式 58
3.3 等温间歇釜式反应器的计算(单一反应) 59
3.3.1 反应时间及反应体积的计算 59
3.3.2 优化反应时间 62
3.4 等温间歇釜式反应器的计算(复合反应) 64
3.4.1 平行反应 64
3.4.2 连串反应 66
3.5 连续釜式反应器的反应体积 69
3.6 连续釜式反应器的串联与并联 72
3.6.1 概述 72
3.6.2 串联釜式反应器的计算 73
3.6.3 串联釜式反应器各釜的最佳反应体积比 77
3.7 釜式反应器中复合反应的收率与选择性 79
3.7.1 总收率与总选择性 79
3.7.2 平行反应 80
3.7.3 连串反应 83
3.8 半间歇釜式反应器 85
3.9 变温间歇釜式反应器 88
3.10 连续釜式反应器的定态操作 92
3.10.1 连续釜式反应器的热量衡算式 92
3.10.2 连续釜式反应器的定态 93
习题 97
4 管式反应器 103
4.1 活塞流假设 103
4.2 等温管式反应器设计 104
4.2.1 单一反应 105
4.2.2 复合反应 107
4.2.3 拟均相一维模型 112
4.3 管式与釜式反应器反应体积的比较 113
4.4 循环反应器 119
4.5 变温管式反应器 120
4.5.1 管式反应器的热量衡算式 120
4.5.2 绝热管式反应器 121
4.5.3 非绝热变温管式反应器 124
4.6 管式反应器的优化温度序列 126
4.6.1 单一反应 126
4.6.2 复合反应 127
4.7 动力学参数的确定 129
4.7.1 积分法 130
4.7.2 微分法 131
习题 135
5 停留时间分布与连续反应器模型 141
5.1 停留时间分布 141
5.1.1 概述 141
5.1.2 停留时间分布的定量描述 143
5.2 停留时间分布的实验测定 145
5.2.1 脉冲法 145
5.2.2 阶跃法 147
5.3 停留时间分布的统计特征值 148
5.4 理想反应器的停留时间分布 151
5.4.1 活塞流模型 151
5.4.2 全混流模型 152
5.5 非理想流动现象 154
5.6 非理想流动模型 156
5.6.1 离析流模型 156
5.6.2 多釜串联模型 161
5.6.3 轴向分散模型 164
5.7 非理想反应器的计算 167
5.8 反应器中流体的混合 169
习题 174
6 多相反应中的传递现象 176
6.1 多相催化反应过程步骤 177
6.1.1 固体催化剂的宏观结构及性质 177
6.1.2 过程步骤 178
6.2 流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热179
6.2.1 传递系数 180
6.2.2 流体与颗粒外表面间的浓度差和温度差 181
6.2.3 外扩散对多相催化反应的影响 182
6.3 气体在催化剂颗粒内的扩散 185
6.3.1 孔扩散 185
6.3.2 多孔颗粒内的扩散 186
6.4 多孔催化剂内的扩散与反应 187
6.4.1 多孔催化剂内反应组分的浓度分布 188
6.4.2 内扩散有效因子 189
6.4.3 非一级反应的内扩散有效因子 193
6.4.4 内外扩散都有影响时的总有效因子195
6.5 内扩散对复合反应选择性的影响 197
6.6 多相催化反应过程中消除扩散影响的判定198
6.6.1 消除外扩散影响的判定 198
6.6.2 消除内扩散影响的判定 199
6.7 扩散干扰下的动力学假象 201
习题 205
7 多相催化反应器的设计与分析 209
7.1 固定床内的传递现象 209
7.1.1 固定床内的流体流动 210
7.1.2 质量和热量的轴向分散 211
7.1.3 径向传质与传热 212
7.2 固定床反应器的数学模型 214
7.3 绝热式固定床反应器 218
7.3.1 绝热反应器的类型 218
7.3.2 固定床绝热反应器的催化剂用量 219
7.3.3 多段绝热式固定床反应器 221
7.4 换热式固定床反应器 225
7.4.1 引言 225
7.4.2 进行单一反应时的分析 226
7.4.3 进行复合反应时的分析 228
7.5 自热式固定床反应器 231
7.5.1 反应物料的流向 231
7.5.2 数学模拟 232
7.6 参数敏感性 233
7.7 流化床反应器 235
7.7.1 流态化 235
7.7.2 流化床催化反应器 237
7.8 实验室催化反应器 239
7.8.1 基本要求 239
7.8.2 主要类型 240
习题 243
8 多相反应器 247
8.1 气液反应 247
8.2 气液反应器 251
8.2.1 主要类型 251
8.2.2 鼓泡塔的设计 252
8.2.3 搅拌釜式反应器的设计 255
8.3 气液固反应 256
8.3.1 概述 256
8.3.2 气液固相催化反应的传递步骤与速率257
8.4 滴流床反应器 258
8.4.1 概述 258
8.4.2 数学模型 259
8.5 浆态反应器 262
8.5.1 类型 262
8.5.2 传质与反应 263
8.5.3 机械搅拌釜的设计 265
习题 268
9 生化反应工程基础 271
9.1 概述 271
9.2 生化反应动力学基础 273
9.2.1 酶催化反应及其动力学 273
9.2.2 微生物的反应过程动力学 280
9.3 固定化生物催化剂 284
9.3.1 概述 284
9.3.2 酶和细胞的固定化 285
9.3.3 固定化生物催化剂的催化动力学 286
9.4 生化反应器 288
9.4.1 生化反应器类型 288
9.4.2 生化反应器的计算 290
习题 297
10 聚合反应工程基础 299
10.1 概述 299
10.2 聚合反应动力学分析 300
10.2.1 聚合反应分类 300
10.2.2 聚合度及其分布 301
10.2.3 均相自由基聚合反应 306
10.2.4 缩聚反应 319
10.2.5 影响聚合反应速率的因素 323
10.3 聚合过程的传热与传质分析 325
10.3.1 聚合过程热效应特点 325
10.3.2 解决聚合过程传热与流动的措施 326
10.3.3 传热系数与传质系数 327
10.4 聚合反应器的设计与分析 327
10.4.1 聚合反应器与搅拌器 327
10.4.2 数学模型 328
10.4.3 聚合反应器的计算与分析 328
习题 331
11 电化学反应工程基础 333
11.1 概述 333
11.1.1 电化学反应的特点 333
11.1.2 电化学反应工程的质量指标 334
11.2 电化学反应工程中的特殊问题 338
11.2.1 电极表面的电位及电流分布 338
11.2.2 析气效应 343
11.2.3 电化学工程中的传质过程 346
11.2.4 电化学工程中的热传递与热衡算 349
11.3 电化学反应器 350
11.3.1 电化学反应器的类型 350
11.3.2 电化学反应器的工作特性 353
11.3.3 电化学反应器的连接与组合 360
习题 363
参考文献 364
书单推荐
