《Chemical Reaction Engineering:Essentials,Exercises and Examples》书评
发布时间: 2025-01-03      来源: 图书馆    浏览次数: 12

《Chemical Reaction Engineering:Essentials,Exercises and Examples》书评

《化学反应工程:精要,练习和示例》书评

By 化学与化工学院 苏沁

Chemical Reaction Engineering:Essentials,Exercises and Examples》,中文译名为《化学反应工程:精要,练习和示例》,出版于2014年,作者Martin Schmal是里约热内卢联邦大学化学工程系教授,主要研究方向为动力学、反应器和催化过程,是巴西科学院和国际催化学会的成员,曾获得多个奖项包括德国洪堡基金会的洪堡研究奖、墨西哥科学技术奖和伊比利亚-美洲学会高级研究员奖,学术成果颇丰。出版社CRC Press(Taylor & Francis Group, LLC子公司)是专业教材和参考工具书的出版先锋。

该书探讨了动力学、反应器设计和化学反应工程的要点知识,注重激发学生通过思考观察到的现象而进行创造和创新的能力。正文部分共25章节,现介绍如下:

第一章 定义和化学计量:介绍了如何从测量参数来计算反应进度和转化率,例如从分压和总压以及特征性质来计算反应进度和转化率。

第二章 化学平衡:以热力学为基础定义了平衡常数并解释了平衡常数的温度变化。

第三章 反应动力学:介绍了反应速率的定义和用可测量表述的动力学方程,简单动力学方程的求解,以及温度对反应速率的影响。

第四章 存在化学反应的开放和封闭系统中的物料平衡:介绍了间歇式反应器、连续搅拌槽反应器、连续管式反应器中的物料平衡过程及其计算。

第五章 动力学参数的确定:阐述了积分法(定容不可逆反应、可变体积下的不可逆反应、半衰期法不可逆反应、定容可逆反应)和微分法测定动力学参数的过程。

第六章 多步反应动力学:首先介绍了简单的两步串联、平行、和连续系统中的动力学特征,随后介绍了复杂的多步反应(分解反应、平行反应、串并联反应)的动力学行为。

第七章 非基元反应:非基元反应是指反应级数与反应计量数不符的反应。本章介绍了几个经典的动力学模型和链式反应等非基元反应的动力学,最后介绍了用于预测基元反应速率的过渡态理论。

第八章 聚合反应:聚合反应是典型的链式反应。本章介绍了热裂化反应和自由基聚合反应的动力学和反应机理。

第九章 液相反应动力学:首先介绍了酶促反应的动力学模型、动力学参数测定、外部抑制剂的作用、生物发酵动力学、质量平衡,随后讨论了液相反应中溶剂和离子电荷的影响,特别讨论了酸碱反应。

第十章 多相反应动力学:催化是典型的多相反应。介绍了多相反应的表面现象、内扩散现象、吸附-脱附现象、以及吸附等温线和吸附模型,讨论了多相反应的Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson模型和Eley-Rideal模型,最后介绍了气相分子与固体发生的非催化多相反应。

第十一章 动力学习题练习:列举分析了动力学知识点相关习题及解法。

第十二章 碰撞理论的基本概念:分子碰撞是发生反应的前提。本章介绍了分子碰撞的统计热力学基础,以此为基础解释了碰撞速率和反应速率的关系。

第十三章 催化-分析影响催化性能的变量:介绍了催化剂的选定及其活性原理,分析了几个反应中催化剂的作用,分析了制备催化剂的常规方法以及催化剂制备中时间、浓度、热处理方式、还原温度、烧结、载体、金属浓度等对催化剂性能的影响,并提出了怎么来设计实验以评估这些影响催化剂性能的参数的影响。

第十四章 理想反应器:介绍了理想反应器的类型(管式和罐式),停留时间的定义和概念,阐述了间歇式反应器、连续槽式反应器、连续管式反应器、理想非等温反应器的摩尔和能量平衡计算及动力学过程。

第十五章 特定反应器:研究了半间歇式反应器、循环反应器、固定床反应器和膜反应器中的动力学因素对转化率、选择性或产率的影响。

第十六章 反应器的比较:比较了理想的管式反应器和理想罐式反应器的容积、产率、选择性和产量。

第十七章 反应器的组合:分析了串联反应器(不可逆一级、二级反应串联反应器数的计算、图解法)和并联反应器的主要优点以及串联反应器的产率和选择性。

第十八章 非均质系统中的传输现象:介绍了颗粒内扩散模型、有效系数、颗粒内扩散对实验参数的影响以及外部传质和颗粒内扩散的局限性。

第十九章 催化剂失活:解释了催化剂失活的机理和现象,分析了塞流式反应器和连续搅拌反应器的失活,阐述了催化剂强制失活和再生的过程,研究了催化剂再生动力学。

第二十章 反应器和非均相反应器示例练习:列举分析了系列常规反应器和非均相反应器的相关习题及解法。

第二十一章 多相反应体系:以费托合成为例展示了多相反应过程的机理和特点以及相关的动力学计算。

第二十二章 多相反应器:介绍了固定床反应器、流化床反应器的设计原理以及对反应速率的影响因素。

第二十三章 生物质-热过程和催化过程:介绍了生物质原料的化学性质、生物质热解过程、热解动力学、生物质反应器中的质量平衡和能量平衡,分析了生物油升级和二次二级过程如加氢脱氧和费托合成。

第二十四章 非理想反应器:介绍了反应器的停留时间分布和混合效应,分析了非理想反应器中的动量、质量平衡、能量平衡以及边界条件。

第二十五章 实验实践:本章举例介绍了与以上理论知识相连的实验室中均相反应、多相催化反应的相关操作、实验装置、测试系统、和反应器等的性能,以及如何采用数学软件从实验数据来建构和模拟反应动力学模型。

本书以简洁明了的方式概述了化学反应工程的相关知识,整本书分为三大部分详尽得当地阐述了反应动力学、反应器设计以及非理想和多相反应的知识要点,为理论知识在实验室中的实践应用单开一章,内容十分详细。全书编排思路清晰,语言精炼简洁,图文并茂,内容新颖广泛,示例和习题十分丰富,书末附有参考文献,便于读者进行精准的查阅与考究。该书对化学工程专业的本科生和研究生以及动力学和催化的研究生和研究人员都有很大的价值,值得参考。

 

 

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本书高校馆藏:哥伦比亚大学、麻省理工大学、普林斯顿大学