国外名校名著--化学反应工程原理（（美）H. 斯科特·福格勒 ）（第六版）（英文原版影印）

国外名校名著《化学反应工程原理》（第六版）是密歇根大学H. Scott Fogler教授所著的国际经典教材。本书是原著第六版的影印版，讲述了化学反应工程的基本概念、理论体系和研究方法，以推理的方式逐章拓展知识内容，涵盖了理想反应器、非均相催化、停留时间分布理论等内容。全书逻辑清晰，图文并茂，例题和习题丰富，配有内容多样的网络教学资源。著者在最新版教材的每一章末增加了化工过程安全相关内容。为适应国内教学需要，方便学生自学，本书配备了清华大学国家级一流本科课程“反应工程基础”的教学课件（扫描章首二维码查看），总结了原著的重要知识点，并补充了一些典型案例，可以帮助学生更好地预习和复习，对各高校的授课教师也是有益的教学辅助资料。本书翻译了各章章首“Overview”部分，以便读者更清晰地了解各章主要内容与脉络。	
国外名校名著《化学反应工程原理》（第六版）可作为化工类专业本科生和研究生教材，也可供有关研究人员和工程技术人员参考。

H. Scott Fogler是密歇根大学安娜堡分校（University of Michigan in Ann Arbor）化学工程专业的Ame and Catherine Vennema和Arthur F. Thurnau教授。他被公认为2020年密歇根大学杰出教授，曾任美国化学工程师协会（AIChE）主席（2009年），该协会是一个拥有50000名成员的组织。他在伊利诺伊大学（University of Illinois）获得学士学位，在科罗拉多大学（University of Colorado）获得硕士和博士学位。他还编写了《化学反应工程精选》（第二版）（Essentials of Chemical Reaction Engineering），与Steven Leblanc和Benjamin Rizzo合著了《创新性问题解决方法》（第三版）（Strategies for Creative Problem Solving）。
Fogler教授的研究领域包括多孔介质中的流动和反应、蜡和沥青质沉积、沥青质絮凝动力学、凝胶动力学、胶体现象和催化溶解。他曾担任49名博士生的导师，并在这些领域发表了250多篇论文。Fogler教授曾任ASEE化学工程部主席、美国化学工程师协会主席，并因其对化学工程教育的贡献而获得美国化学工程师协会颁发的Warren K. Lewis奖。他还获得了美国化学品制造商协会颁发的国家催化剂奖、化学研究委员会（CCR）颁发的2010年Malcom E. Pruitt奖，以及AIChE颁发的2019年Van Antwerpen奖。他被授予12项讲座学者荣誉职务，也是《能源与燃料》期刊的副主编。2016年4月15日，Scott接受了西班牙洛维拉·依维尔基里大学（Universitat Rovira i Virgili）荣誉博士学位。

Dedicated to
Janet Meadors Fogler
For her companionship, encouragement,
sense of humor, love, and support throughout the years

本书是《Elements of Chemical Reaction Engineering（第6版）》的英文影印版，是畅销全球的一本经典化学反应工程教材。 本书含有配套的在线网站，主要包括要点总结、问题解答、学习资源、软件模拟等相关知识，方面学生自学。同时网站还提供了大量的工程案例，有助于培养学生的工程思维。 本书配备了清华大学国家一 流课程“反应工程基础”的教学课件，可以帮助学生自学，也可供教师教学参考。

The man who has ceased to learn ought not to be allowed to wander around loose in these dangerous days.
—M. M. Coady
A. 本书的读者对象
本书从便于学生自学的角度编写，讲解直入主题，在无关紧要的细节上减少笔墨，知识获取更加直观易于接受，并且还引入了化学反应工程领域出现的新问题（如太阳能）。采用纸质版教材和线上网站（可在浏览器中搜索本书英文书名找到）交互的开创性学习方法，提供了最全面的自主学习资源?。随着Wolfram和Python中滑块的出现，学生可以通过模拟实验来探索化学反应和反应器，并写下一系列结论来描述他们的发现。
本书以及所配的线上交互资源可以作为本科生和研究生的化学反应工程教程使用。本科生的课程通常集中在第1～13章；研究生的课程内容包括扩散限制和有效因子（在第14章和第15章中讨论），非理想反应器和停留时间分布（在第16～18章讨论），以及网站上的其他素材和“专业参考书架”（Professional Reference Shelf，PRS）模块。
本版在每章末以And Now…A Word From Our Sponsor—Safety(AWFOS-S)的安全课程为结尾，来强调化学反应器的安全性。这些课程也可以在网站上找到。
B. 本书的编写目的
B.1 享受学习化学反应工程的乐趣
化学反应工程（chemical reaction engineering，CRE）是一门很棒的学科，也是化学工程学科的核心。我（本书原作者）尝试在编写时加入一些密歇根式的幽默。看看YouTube上幽默的视频（例如“Black Widow”或“Chemical Engineering Gone Wrong”），其中讲述了课本中出现的某些原理。这些视频是由阿拉巴马大学和密歇根大学化学工程专业的学生制作的。此外，我还发现学生们喜欢交互式电脑游戏，这些游戏和视频都可以从CRE网页直接访问。
B.2 建立对化学反应工程的基本认识
第二个目的是帮助读者清楚地了解化学反应工程的基本原理。本书通过提出一个框架来实现这一目的，让读者可以通过推理来解决化学反应工程问题，而不是通过背诵和回忆大量的方程式及其适用与限制条件来实现这一目的。
B.3 强化思维能力
本书的第三个目的是提高批判性和创造性思维能力。本书是如何帮助你提高批判性和创造性思维能力的呢？我们在网站的完整版前言以及解答网站上的表P-2批判性思维问题、表P-3批判性思维行动和表P-4锻炼批判性思维中讨论了相关方法。
C. 化学反应工程的架构	
C.1 构成化学反应工程基石的概念是什么？
本书的编写思路是基于化学反应工程的一些基本思想，以此来解决各种各样的问题。化学反应工程的构造模块和主要运算规则使我们能够通过逻辑而不是记忆来解决等温的化学反应工程问题。我们从摩尔衡算（第1章）讲起，然后将其他模块一个一个搭建起来，直至评估模块（第5章），这时我们已经可以解决大量的等温化学反应工程问题。研究每个模块时，我们需要确保理解该模块中的所有内容，并确保不因遗漏信息而走弯路，从而避免只是罗列一系列模块。在第1章的结尾处有一个动画，给出了一个相应的案例。
对于非等温反应，我们用“能量衡算”模块取代图I-1中的“组合”模块，因为非等温反应大多需要计算机求解。我们不需要“组合”模块，因为计算机为我们组合好了一切。从这些支柱和模块中，构建了化学反应工程的运算规则：
摩尔衡算 + 反应速率方程 + 化学计量关系 + 能量衡算 + 组合  问题的解
C.2 本书的主题顺序是什么
主题和章节的选择和顺序可以参考网站上的完整引言中的图P-3，在空白处有一些注释。这样做有两个目的：第一，这些注释在读者阅读时起到引导或回顾的作用；第二，用来确定解决化学反应工程问题的关键方程式和关系式。
D. 化学反应工程网站的组成部分
交互式的配套网站资源已被大幅更新，是本书的一个新颖和不可或缺的部分。该网站的主要目的是提供丰富的资源与纸质教材形成互动。化学反应工程网站的主页如图I-2所示。在附录I中讨论了如何以交互方式使用线上网站和纸质教材。
该网站有四个方面的目标：
（1）通过使用配套的网站和Wolfram与Python滑块，促进化学反应工程的互动学习，探索虚拟实例问题（Living Example Problems，LEP），深入了解化学反应和反应器。
（2）在补充资料和专业参考书架（PRS）中提供额外的技术资料。
（3）提供教程信息和自我评估练习，如课堂问答类问题（i>Clicker Questions）。
（4）通过交互式电脑游戏、虚拟实例问题（LEP）模拟和计算机实验使读者能够使用探究式学习（inquiry-based learning，IBL）方法来学习反应工程中的概念，从而让化学反应工程的学习变得有趣。
D.1 如何使用配套网站 
我想对一些常用内容进行扩展，即实用链接。这些链接可以通过点击主页上的章节编号来访问。在点击了第1章后，将会进入图I-3所示的界面。
我在这里想说的重要一点是，图I-3和图I-4所示的所有资源里，除了列出本章的目标外，你还会找到所有主要的热键，如虚拟实例问题选项（Living Example Problems）或COMSOL选项下，只需点击一个按钮即可对所有数值案例进行编程和读取。额外帮助（Extra Help）包括交互式总结笔记、录屏内容和辅助学习与研究的技巧。补充资料（Additional Material）和专业参考书架（Professional Reference Shelf）提供了与化学反应工程相关的扩充推导和材料。由于书的篇幅限制，这些内容最终没有放入纸质版教材中，如果学生因背包太重而感到痛苦，他们就无法集中精力学习化学反应工程。自我测试（Self Tests）和课堂问答问题（i>Clicker Questions）帮助读者衡量他们对所学内容的掌握程度。
D.2 虚拟实例问题
什么是虚拟实例问题？虚拟实例问题可以用来模拟反应器和反应器内发生的反应，在这里，你不必拘泥于作者给出的参数值，你可以通过改变参数值来观察其对反应器操作的影响。自从虚拟实例问题被发明并纳入本书的第三版（1999年出版）以来，一直是本教材的独有特色。然而，Wolfram和Python可以将虚拟实例问题提高到一个新的水平，从而实现了一个小小的思维方式转变。虚拟实例问题使用的模拟软件，可以直接下载到自己的电脑上，以便“把玩”关键变量和假设条件。使用虚拟实例探索问题并提出“如果这样……会怎么办？”的问题，为学生提供了锻炼批判性和创造性思维能力的机会。为了指导学生使用，每一章的问题都在网站上给出?。在本版中，网站上提供了80多个互动模拟（虚拟实例）。作者坚信，使用虚拟实例可以培养学生对化学反应工程的直观感觉。
标有标签Stop and Smell the Roses的模拟是全面的交互式模拟，当你花时间使用Wolfram或Python滑块来研究参数时，它会给你对反应器和反应重要的洞察力和直观感。
图I-5为第5章虚拟实例问题的截图。只需点击编程语言对应的热键（Wolfram, Python），程序就会加载，然后使用滑块来探索反应器的操作变量和物性参数。
事实表明，使用探究式学习（IBL）培养的学生比用传统方法教育的学生对信息的理解要强得多【Univers. J. Educ. Res.2(1), 37-41(2014)】??。 当涉及需要解释的问题，如“为什么温度曲线会经历一个最低点？”时，学习效果肯定会提高。每一章都有一个关于计算机模拟和实验的部分，可以指导学生练习探究式学习。学生们评论说Wolfram 虚拟实例是学习操作化学反应器的一个非常有效的方法。例如，可以进行反应器的模拟实验（13.2节中的虚拟实例问题）以研究什么条件会导致操作不安全。
在虚拟实例问题页面截图下方有列出的教程。这里有11个Polymath教程，在后面的章节中各有1个Polymath、Wolfram、Python和MATLAB虚拟实例问题教程，同时还有6个COMSOL教程。要访问Polymath、Wolfram、Python或MATLAB软件，只需点击相应的热键即可，然后在选择的对应软件中加载并运行虚拟实例问题。虚拟实例模块用到的作业问题已被添加到每一章中。虚拟实例问题滑块可使学生通过改变反应和反应器的参数来彻底理解计算机模拟问题。
D.3 额外帮助
额外帮助的组成部分如图I-6所示。
学习资源（Learning Resources）中的交互式总结笔记（Summary Notes）对每一章的内容进行了概述。这些笔记包括关键方程的按需推导、音频讲解、补充资源，如交互式电脑游戏（Interactive Computer Games，ICGs）、计算机模拟和实验、介绍化学反应工程新型应用的网络模块、作业问题、学习辅助工具、常见问题（Frequently Asked Questions，FAQs）、PPT课件，以及LearnChemE视频链接。网络模块包括一些例子，将关键的化学反应工程概念应用于标准和非标准的化学反应工程问题（例如荧光棒、利用湿地降解有毒化学品、眼镜蛇咬伤后致人死亡的动力学机理分析以及注射抗蛇毒血清后的药物代谢动力学等）。网络模块可以直接从化学反应工程网站上加载。这些资源在附录I中有描述。
D.4 补充资料
图I-7中显示的补充资料包括推导、案例和反应工程原理的新应用，这些都是建立在教材中的反应工程算法基础上的。
D.5 专业参考书架
这些资料对工程师很重要，例如工业用SO2氧化反应器和球形反应器的设计细节，以及其他通常不包括在化学反应工程课程中的资料。
D.6 计算机模拟、实验及问题
如D.2节所述，这些问题有助于引导学生理解参数和操作条件是如何影响反应和反应器的。这些问题包含在Essentials of Chemical Reaction Engineering第二版以及第六版的纸质教材中，但在第五版的纸质教材中没有涉及。
D.7 YouTube视频
在这个页面你会发现一些幽默的YouTube视频的链接，这些视频是由阿拉巴马大学Alan Lane教授化学反应工程课上的学生制作的（2008年）。还有密歇根大学2011年化学反应工程课程视频，其中包括广受欢迎的化学工程经典之作“Reaction Engineering Gone Wrong”。如果你有与反应工程相关的幽默YouTube视频，我很乐意考虑将其加入链接。
D.8 COMSOL
COMSOL Multiphysics软件是一个偏微分方程求解器，用于第13章和第18章计算并查看轴向和径向的温度和浓度曲线。对于本书的读者，COMSOL提供了一个专门的网站，包含带有详细步骤的教程以及一些案例，见第964页的图18-13，更多的细节在网站上的虚拟实例问题中给出。
E. 为什么要布置作业
做作业的过程有助于真正理解化学反应工程。在读完一章后，学生可能觉得他们对内容有了一定的了解。然而，在做作业过程中遇到新的或稍有不同的反应工程问题时，有时需要重读该章，以获得解决作业问题所需的理解水平。Polymath是一个便于使用的软件，我们推荐使用它来解决章末作业。
我想指出的是，研究表明【J. Exp. Psychol. Learn. Mem. Cogn., 40, 106-114 （2014）】，如果带着与内容相关的问题去阅读，会使得学习过程更加专注高效。因此，每章的第一个问题是关于该章内容的问题。第1章的问题是：“生成项G是摩尔衡算中唯一对每种类型的反应器都有变化的项吗？”紧接着如问题Q1-2A和Q1-3A也都是定性的问题，以此类推。
在继续处理其他问题之前，建议学生先学习使用MATLAB、Python和Wolfram软件模拟问题。每个问题编号后的下标字母（A、B、C或D）表示该问题的难度，即A=简单，D=困难。A级和B级问题应在做本章更具挑战性的课后作业之前完成。
F. 是否有其他网站资源
化学反应工程网站的所有教育资源和使用方法都可以在附录I中找到。
在过去两年中，我们为所有化学工程核心课程开发了一个安全网站。在每一章的末尾都有一个名为“And Now...A Word From Our Sponsor—Safety”（AWFOS-S）的部分，这部分内容来源于安全网站中的教程。T2实验室事件和孟山都事件模块都可以在安全网站上找到。这两个模块中都包含了一个安全演算法。
网站上有什么娱乐项目
A. YouTube视频。这些幽默的视频是化学反应工程网站的组成部分，已经在D节中说明过。
B. 交互式电脑游戏。学生们发现交互式电脑游戏既有趣，又对复习重要的概念非常有用，可以将它们以一种独特而有趣的方式应用到实际问题中。以下交互式游戏可在网站上找到：
 ·Quiz Show Ⅰ（Ch. 1） 		 · The Great Race（Ch. 8）
 · Reactor Staging（Ch. 2）   	 · Enzyme Man（Ch. 9）
 ·Quiz Show Ⅱ（Ch. 4）    	 ·Catalysis（Ch. 10）
 · Murder Mystery（Ch. 5）   	 ·Heat Effects Ⅰ（Ch. 12）
 ·Tic Tac（Ch. 5）        	 ·Heat Effects Ⅱ（Ch. 12）
 · Ecology（Ch. 7）
在你玩这些游戏时，你会被问到一些与教材中相应内容有关的问题。交互式电脑游戏会记录所有的正确答案，并在游戏结束时显示一个编码好的成绩来反映你对课本中内容的掌握程度。教师们有一本手册来解码成绩。
G. 如何提高一个人的批判性思维和创造性思维能力
本书的第三个目的是提高批判性和创造性思维能力。一个人如何提高他的批判性思维能力？答案是：通过学习网站上表P-2如何提出批判性思维的问题，并采取表P-3所示的批判性思维行动。进一步的讨论见网站上的完整版前言。
通过使用一些不同程度的开放性问题来实现提高创造性思维能力的目标。有了这些问题，学生可以通过探索每一章课后作业问题开头所列举的示例问题，以及利用网站上表P-4中的建议来自己创造和解决一个问题，进而锻炼创造性思维能力。
本科教学阶段的主要目标之一是使学生具有能够解决复杂反应问题的能力，如带有热效应的复合反应问题。然后提出“如果这样……会怎么办？”的问题，并寻找最佳操作条件和不安全操作条件。以下这个问题的解决过程体现了这一目标：苯乙烯的制造（第12章，问题P12-26C）。这个问题特别有趣，因为有两个反应是吸热的，一个是放热的。
（1）乙苯 → 苯乙烯 + 氢气　（吸热）
（2）乙苯 → 苯 + 乙烯　（吸热）
（3）乙苯 + 氢气 → 甲苯 + 甲烷　（放热）
学生可以通过在任何一个章末作业问题中增加以下练习来进一步锻炼批判性和创造性思维能力：
（1）如何使这个问题变得更容易？或是更困难？
（2）写一个批判性思维问题来批判你的答案。
（3）描述处理这个问题的两种可能错误方式。
H. 本版有什么新内容
这种教材和网站的交互学习是主动学习的一个小型转变典范，通过这种方式让学生对反应及反应器有一个直观的感受。学生可以使用Wolfram、Python、MATLAB和Polymath软件包来探索反应和反应器。此外，本版保持了Elements of Chemical Reaction Engineering前几版的优势，采用运算规则，使学生能够通过逻辑思维来学习化学反应工程，而不是死记硬背。图I-8显示了与第1章内容相关的额外帮助页面。
该网站资源已经被大大拓展，通过交互式总结笔记、课堂问答问题和交互式电脑游戏来实现Felder/Solomon的不同学习风格清单。
正如附录Ⅰ中所讨论的，全球的学习者都可以从总结笔记中获得本章内容的概述。顺序学习者可以使用所有的课堂问答问题和 热键，而主动学习者可以与交互式电脑游戏互动，并使用总结笔记中的 热键。
新版本的网站提供了用到Polymath、Wolfram、Python和MATLAB的全面交互式案例。这些软件包用于对反应器及化学反应进行模拟实验，然后得出一套揭示实验结果的结论。此外，在每一章的末尾都有一个安全部分，该部分链接到安全网站。
与之前的版本一样，为化学反应工程网站上的4个案例提供了Aspen教程。
而最重要的是，我们必须永远记住这一点：
我们所强调的所有的规律或者准则往往都有例外。对于非常重要的概念，我们需要采用负责任的、有条理的方式给出陈述。实质上，所有的规律或者准则在本质上都是对自然现象的理解和认知。广泛观察到的现象经过实验的检验凝练成为规律。
I. 致谢
许多同事和学生为本书做出了贡献，以至于我需要另起一节来感谢他们。再次感谢我所有的朋友、学生和同事，感谢他们对《化学反应工程原理》（Elements of Chemical Reaction Engineering）（第六版）的贡献。我想要特别感谢以下人士。
首先，我感谢Ame和Catherine Vennema家族，他们给予的讲座教授席位极大地促进了本项目的完成。我的同事Nihat Gürmen博士在Elements of Chemical Reaction Engineering第四版时参与了制作网站素材。他一直是一位出色的同事。我还想感谢密歇根大学化学工程系的本科生，他们在早期担任了化学反应工程网站的管理员。他们是Arthur Shih, Maria Quigley, Brendan Kirchner和Ben Griessmann。最近，CSE的学生，Jun Kyungjun Kim, Elsa Wang，Wen He，Kiran Thwardas，Tony Hanchi Zhang，Arav Agarwal，Lisa Ju和Young Kim参与了化学反应工程网站和安全网站的工作。
Polymath的共同作者Michael B. Cutlip不仅提供了建议并对第一版进行纠错，最重要的是在本项目的整个过程中提供了持续的支持和鼓励。Chau-Chyun Chen教授提供了两个AspenTech的案例。COMSOL Multiphysics的Ed Fontes不仅提供了鼓励，而且还提供了COMSOL网站，其中包含带有化学反应工程实例的教程。Julie Nahil是培生公司的高级内容制作人，负责我所有的图书项目，她在整个过程中都表现得非常出色。整个过程中她给予了我们鼓励，对细节的关注以及幽默感都是我非常欣赏的。印度理工学院（IIT）-古瓦哈提化学工程学院的毕业生Mayur Tikmani为本书按时出版做出了巨大贡献。他提供了所有虚拟实例问题的Wolfram编码，检查并纠正了化学反应工程网站上所有Polymath、Wolfram、Python和MATLAB教程，还帮助校对了所有章节。一些暑期实习生帮助准备了该书的补充内容，特别是安全网站，以及相关内容。Kaushik Nagaraj开发并提供了3.5节中的MATLAB代码，Jakub Wlodarczyk（华沙科技大学，波兰）检查了所有的课堂问答问题（i>Clicker Questions）和对应答案。来自孟买印度理工学院的学生，为每一章结尾的AWFOS-S做出了贡献，他们包括Kaushik Nagaraj, Triesha Singh, Reshma Kalyan Sundaram, Kshitiz Parihar, Manan Agarwal, Kushal Mittal和Sahil Kulkarni。来自德里理工学院的Vaibav Jain编写了答案手册（Solutions Manual）。来自密歇根大学的Kara Steshetz, Alec Driesenga, Maeve Gillis 和 Lydia Peters也参与编写了安全内容。
由于各种不同的原因，我想感谢以下人士：
Waheed Al-Masry, David Bogle, Lee Brown, Hank Browning, Thorwald Brun, John Chen, Stu Churchill, Dave Clough, Jim Duderstadt, Tom Edgar, John Falconer, Claudio Vilas Boas Favero, Rich Felder, Asterios Gavriilidis, Sharon Glotzer, Joe Goddard, Robert Hesketh, Mark Hoefner, Jay Jorgenson, Lloyd Kemp, Kartic Khilar, Costas Kravaris, Steve LeBlanc, Charlie Little, Kasper Lund, the Magnuson family, Joe Martin, Susan Montgomery, Guiseppe Parravano, Max Peters, Sid Sapakie, Phil Savage, Jerry Schultz, Johannes Schwank, Mordechai Shacham, Nirala Singh（对这一版本进行了测试），Michael Stamatakis, Klaus Timmerhaus，我的好朋友Jim Wilkes, June Wispelwey，我的孙子Max和Joe（又名“Jofo”）Fogler, Sophia和Nicolas Bellini，我的孩子们Peter, Rob 和 Kristi，我的父母，周五午餐教员小组，以及普利茅斯路购物中心星巴克的工作人员，本书的大部分编辑工作是在这里完成的。
Laura Bracken是本书的重要一员。我很感谢她出色的对公式和潦草字迹的破译能力，她的组织力，对错误和不一致内容的发现力，以及她在校对时对细节的关注力。贯穿这一切的是她始终如一的美好品性。谢谢你，Laura！！
最后，向我的妻子Janet表示爱和感谢。她不仅亲自敲入了这本书的第一版——你能相信是用皇家精选打字机打的吗？她也为本版中许多事情提出了建议。她总是愿意在措辞和句子结构方面提供帮助。例如，我经常问她，“这个短语或词用在这里正确吗？”或“我应该在这里提到Jofostan吗？”。Janet还使我了解到，创造力应包括知道什么是可以省略的内容。如果没有她的巨大帮助和支持，这个项目永远不会成为可能。

H. Scott Fogler
密歇根州安娜堡市
2020年5月

更新信息、常见问题、网络模块、虚拟实例问题、新应用和排版错误都可以从配套网站上获得。

第1章	MOLE BALANCES
摩尔衡算	1
1.1	The Rate of Reaction，－rA
反应速率 －rA 4
1.2	The General Mole Balance Equation (GMBE)
通用摩尔衡算方程（GMBE） 8
1.3	Batch Reactors (BRs)
间歇反应器（BRs） 10
1.4	Continuous-Flow Reactors
连续流动反应器 12
1.4.1　Continuous-Stirred Tank Reactor (CSTR)
全混釜（CSTR） 12
1.4.2　Tubular Reactor
管式反应器 14
1.4.3　Packed-Bed Reactor (PBR)
填充床反应器（PBR） 　18
1.4.4　Well-Mixed “Fluidized” Catalytic Bed Reactor
全混“流化”催化反应器 20
1.5	Industrial Reactors
工业反应器 24
1.6	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety1 (AWFOS-S1 Safety)
安全案例1——学习过程安全的重要性 25
1.6.1　What Is Chemical Process Safety
什么是化学过程安全 25
1.6.2　Why Study Process Safety
为什么研究过程安全 25

第2章	CONVERSION AND REACTOR SIZING
转化率和反应器尺寸	35
2.1	Definition of Conversion
转化率的定义 36
2.2	Batch Reactor Design Equations
间歇反应器设计方程 36
2.3	Design Equations for Flow Reactors
流动反应器设计方程 39
2.3.1　CSTR (Also Known as a Backmix Reactor or a Vat)
全混釜（CSTR，一种返混或釜式反应器） 40
2.3.2　Tubular Flow Reactor (PFR)
管式反应器（PFR） 　40
2.3.3　Packed-Bed Reactor (PBR)
填充床反应器（PBR） 41
2.4	Sizing Continuous-Flow Reactors
确定连续流动反应器尺寸 42
2.5	Reactors in Series
反应器串联 51
2.5.1　CSTRs in Series
全混釜串联 52
2.5.2　PFRs in Series
平推流反应器串联 56
2.5.3　Combinations of CSTRs and PFRs in Series
全混釜和平推流反应器串联 57
2.5.4　Comparing the CSTR and PFR Volumes and Reactor Sequencing
比较全混釜和平推流反应器的尺寸以及反应器顺序 61
2.6	Some Further Definitions
其他定义 62
2.6.1　Space Time
空时 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标签 66

第3章	RATE LAWS
速率方程	75
3.1	Basic Definitions
基本定义 76
3.1.1　Relative Rates of Reaction
相对反应速率 77
3.2	The Rate Law
速率方程 78
3.2.1　Power Law Models and Elementary Rate Laws
幂函数模型和基元反应速率方程 79
3.2.2　Nonelementary Rate Laws
非基元反应速率方程 82
3.2.3　Reversible Reactions
可逆反应 86
3.3	The Reaction-Rate Constant
反应速率常数 89
3.3.1　The Rate Constant k and Its Temperature Dependence
速率常数k和温度效应 89
3.3.2　Interpretation of the Activation Energy
活化能的解释 90
3.3.3　The Arrhenius Plot
阿伦尼乌斯公式 96
3.4	Molecular Simulations
分子模拟 100
3.4.1　Historical Perspective
历史回顾 100
3.4.2　Stochastic Modeling of Reactions
反应的随机模型 101
3.5	Present Status of Our Approach to Reactor Sizing and Design
反应器尺寸计算和设计的方法 103
3.6	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 3(AWFOS-S3 The GHS Diamond)
安全案例3——GHS标签 104

第4章	STOICHIOMETRY
化学计量关系	117
4.1	Batch Reactors (BRs)
间歇反应器（BRs） 119
4.1.1　Batch Concentrations for the Generic Reaction, Equation (2-2)
常见反应的浓度关系式（2-2） 121
4.2	Flow Systems
流动系统 125
4.2.1　Equations for Concentrations in Flow Systems
流动系统浓度方程 126
4.2.2　Liquid-Phase Concentrations
液相浓度 126
4.2.3　Gas-Phase Concentrations
气相浓度 127
4.3	Reversible Reactions and Equilibrium Conversion
可逆反应和平衡转化率 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
等温反应器设计：转化率	155
5.1	Design Structure for Isothermal Reactors
等温反应器的设计架构 156
5.2	Batch Reactors (BRs) 
间歇反应器（BRs） 160
5.2.1　Batch Reaction Times
间歇反应器反应时间 161
5.3	Continuous-Stirred Tank Reactors (CSTRs)
全混釜（CSTRs） 168
5.3.1　A Single CSTR
单个全混釜 168
5.3.2　CSTRs in Series
全混釜串联 171
5.4	Tubular Reactors
管式反应器 178
5.4.1　Liquid-Phase Reactions in a PFR υ = υ0
平推流反应器中的液相反应υ = υ0 179
5.4.2　Gas-Phase Reactions in a PFR 【υ = υ0 (1 + εX) (T/T0)(P0/P)】
平推流反应器中的气相反应 【υ = υ0 (1 + εX) (T/T0)(P0/P)】 　180
5.4.3　Effect of ε on Conversion
ε对转化率的影响 180
5.5	Pressure Drop in Reactors
反应器中的压降 185
5.5.1　Pressure Drop and the Rate Law
压降和速率方程 185
5.5.2　Flow Through a Packed Bed
填充床中的流动 187
5.5.3　Pressure Drop in Pipes
管道中的压降 191
5.5.4　Analytical Solution for Reaction with Pressure Drop
考虑压降的化学反应的解析解 194
5.5.5　Robert the Worrier Wonders： What If…
Robert想知道，如果条件改变会发生什么 198
5.6	Synthesizing the Design of a Chemical Plant
化工厂设计 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
等温反应器设计：物质的量和摩尔流率	229
6.1	The Moles and Molar Flow Rate Balance Algorithms
基于物质的量和摩尔流率的衡算方法 230
6.2	Mole Balances on CSTRs, PFRs, PBRs, and Batch Reactors
全混釜、平推流、填充床和间歇反应器的摩尔衡算 230
6.2.1　Liquid Phase
液相 230
6.2.2　Gas Phase
气相 232
6.3	Application of the PFR Molar Flow Rate Algorithm to a Microreactor
应用于微反应器的平推流反应器摩尔流率算法 234
6.4	Membrane Reactors
膜反应器 239
6.5	Unsteady-State Operation of Stirred Reactors 
搅拌釜反应器的非稳态操作 248
6.6	Semibatch Reactors
半间歇反应器 249
6.6.1　Motivation for Using a Semibatch Reactor
使用半间歇反应器的目的 249
6.6.2　Semibatch Reactor Mole Balances
半间歇反应器的摩尔衡算 249
6.6.3　Equilibrium Conversion
平衡转化率 255
6.7	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 6 (AWFOS-S6 The BowTie Diagram)
安全案例6——领结图 256

第7章	COLLECTION AND ANALYSIS OF RATE DATA
反应速率数据的收集和分析	269
7.1	The Algorithm for Data Analysis
数据分析算法 270
7.2	Determining the Reaction Order for Each of Two Reactants Using the Method of Excess
使用过量方法确定两个反应物的反应级数 272
7.3	Integral Method
积分方法 273
7.4	Differential Method of Analysis
微分方法 277
7.4.1　Graphical Differentiation Method
图示微分方法 278
7.4.2　Numerical Method
数值方法 278
7.4.3　Finding the Rate-Law Parameters
确定速率方程参数 279
7.5	Nonlinear Regression
非线性拟合 284
7.5.1　Concentration-Time Data
浓度-时间数据 287
7.5.2　Model Discrimination
模型辨别 290
7.6	Reaction-Rate Data from Differential Reactors
基于微分反应器的反应速率数据 290
7.7	Experimental Planning
实验计划 297
7.8	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 7 (AWFOS-S7 Laboratory Safety)
安全案例7——实验室安全 298

第8章	MULTIPLE REACTIONS
复合反应	309
8.1	Definitions
定义 310
8.1.1　Types of Reactions
反应类型 310
8.1.2　Selectivity
选择性 311
8.1.3　Yield 
收率 312
8.1.4　Conversion
转化率 313
8.2	Algorithm for Multiple Reactions
复合反应的算法 313
8.2.1　Modifications to the Chapter 6 CRE Algorithm for Multiple Reactions
对第6章CRE算法的修正 314
8.3	Parallel Reactions
平行反应 316
8.3.1　Selectivity
选择性 316
8.3.2　Maximizing the Desired Product for One Reactant
单一反应物体系目标产物最大化 316
8.3.3　Reactor Selection and Operating Conditions
反应器选型和操作条件 322
8.4	Reactions in Series
连串反应 325
8.5	Complex Reactions
复杂反应 335
8.5.1　Complex Gas-Phase Reactions in a PBR
填充床反应器中的复杂气相反应 335
8.5.2　Complex Liquid-Phase Reactions in a CSTR
全混釜中的复杂液相反应 339
8.5.3　Complex Liquid-Phase Reactions in a Semibatch Reactor
半间歇反应器中的复杂液相反应 341
8.6	Membrane Reactors to Improve Selectivity in Multiple Reactions
利用膜反应器提高复合反应的选择性 343
8.7	Sorting It All Out 
解决问题 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
定义一些重要的术语 350
8.9.3　Ways to Prevent Fires
预防火灾的方法 350
8.9.4　Ways to Protect from Fires
火灾防护方法 351

第9章	REACTION MECHANISMS, PATHWAYS, BIOREACTIONS, AND BIOREACTORS
反应机理、路径，生物反应和生物反应器	367
9.1	Active Intermediates and Nonelementary Rate Laws
活性中间体和非基元反应速率方程 368
9.1.1　Pseudo-Steady-State Hypothesis (PSSH)
拟稳态假设（PSSH） 369
9.1.2　If Two Molecules Must Collide, How Can the Rate Law Be First Order
如果两个分子必须碰撞，如何使得速率方程级数为一级 372
9.1.3　Searching for a Mechanism
寻找机理 373
9.1.4　Chain Reactions
链反应 377
9.2	Enzymatic Reaction Fundamentals
酶反应基础 377
9.2.1　Enzyme-Substrate Complex
酶-底物复合物 378
9.2.2　Mechanisms
机理 380
9.2.3　Michaelis-Menten Equation
米氏方程 383
9.2.4　Batch Reactor Calculations for Enzyme Reactions
酶反应的间歇反应器计算 389
9.3	Inhibition of Enzyme Reactions
酶反应的抑制 391
9.3.1　Competitive Inhibition 
竞争性抑制 392
9.3.2　Uncompetitive Inhibition
反竞争性抑制 394
9.3.3　Noncompetitive Inhibition (Mixed Inhibition)
非竞争性抑制（混合抑制） 396
9.3.4　Substrate Inhibition
底物抑制 398
9.4	Bioreactors and Biosynthesis
生物反应器和生物合成 399
9.4.1　Cell Growth
细胞生长 403
9.4.2　Rate Laws
速率方程 404
9.4.3　Stoichiometry
化学计量关系 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
全混釜生物反应器操作 418
9.4.7　Washout
细胞洗脱 419
9.5	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 9 (AWFOS-S9 Process Safety Triangle)
安全案例9——过程安全三角形 422
9.5.1　Levels of the Process Safety Triangle
过程安全三角形的水平 422
9.5.2　Application to Process Safety
过程安全的应用 423
9.5.3　Examples of Process Safety Triangle
过程安全三角形的案例 424

第10章	CATALYSIS AND CATALYTIC REACTORS
催化和催化反应器	441
10.1	Catalysts
催化剂 441
10.1.1　Definitions
定义 442
10.1.2　Catalyst Properties
催化剂的性质 443
10.1.3　Catalytic Gas-Solid Interactions
气固相催化 445
10.1.4　Classification of Catalysts
催化剂的分类 446
10.2	Steps in a Catalytic Reaction
催化反应步骤 447
10.2.1　Mass Transfer Step 1： Diffusion from the Bulk to the External Surface of the Catalyst—An Overview
传质第一步：从主体相向催化剂外表面的扩散——概述 450
10.2.2　Mass Transfer Step 2： Internal Diffusion—An Overview
传质第二步：内扩散——概述 451
10.2.3　Adsorption Isotherms
吸附等温线 452
10.2.4　Surface Reaction
表面反应 458
10.2.5　Desorption
脱附 460
10.2.6　The Rate-Limiting Step
速率控制步骤 461
10.3	Synthesizing a Rate Law, Mechanism, and Rate-Limiting Step
速率方程、机理和速率控制步综合分析 463
10.3.1　Is the Adsorption of Cumene Rate-Limiting
异丙基苯吸附是速率控制步 466
10.3.2　Is the Surface Reaction Rate-Limiting
表面反应是速率控制步 470
10.3.3　Is the Desorption of Benzene the Rate-Limiting Step (RLS)
苯脱附是速率控制步 471
10.3.4　Summary of the Cumene Decomposition
异丙基苯分解总结 473
10.3.5　Reforming Catalysts
催化剂重整 474
10.3.6　Rate Laws Derived from the Pseudo-Steady-State Hypothesis (PSSH)
基于拟稳态假设（PSSH）的速率方程 478
10.3.7　Temperature Dependence of the Rate Law
速率方程的温度效应 479
10.4	Heterogeneous Data Analysis for Reactor Design
反应器设计的非均相数据分析 479
10.4.1　Deducing a Rate Law from the Experimental Data 
基于实验数据推导速率方程 481
10.4.2　Finding a Mechanism Consistent with Experimental Observations
探寻与实验现象一致的机理 482
10.4.3　Evaluation of the Rate-Law Parameters
速率方程参数评价 484
10.4.4　Reactor Design
反应器设计 486
10.5	Reaction Engineering in Microelectronic Fabrication
微电子制造中的反应工程 490
10.5.1　Overview
概述 490
10.5.2　Chemical Vapor Deposition (CVD)
化学气相沉积（CVD） 490
10.6	Model Discrimination
模型辨别 493
10.7	Catalyst Deactivation
催化剂失活 496
10.7.1　Types of Catalyst Deactivation
催化剂失活的类型 498
10.7.2　Decay in Packed-Bed Reactors
填充床反应器中的失活 505
10.8	Reactors That Can Be Used to Help Offset Catalyst Decay
补偿催化剂失活效应的反应器 507
10.8.1　Temperature-Time Trajectories
温度-时间轨迹 508
10.8.2　Moving-Bed Reactors
移动床反应器 510
10.8.3　Straight-Through Transport Reactors (STTR)
直通输送反应器（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——埃克森美孚托伦斯直通输送反应器引发的炼油厂爆炸 519

第11章	NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN： THE STEADY-STATE ENERGY BALANCE AND ADIABATIC PFR APPLICATIONS
非等温反应器设计：稳态能量衡算和绝热平推流反应器应用	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
热力学第一定律 543
11.2.2　Evaluating the Work Term
评价做功项 544
11.2.3　Overview of Energy Balances
能量衡算概述 546
11.3	The User-Friendly Energy Balance Equations
用户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
解析稳态摩尔流率获得反应热的方法 551
11.3.2　Dissecting the Enthalpies
解析焓 553
11.3.3　Relating ?HRx (T), ?H°Rx (TR), and ?CP
关联?HRx (T)、?H°Rx (TR)和?CP 554
11.4	Adiabatic Operation = 0
绝热操作 = 0 557
11.4.1　Adiabatic Energy Balance 
绝热能量衡算 557
11.4.2　Adiabatic Tubular Reactor
绝热管式反应器 558
11.5	Adiabatic Equilibrium Conversion
绝热平衡转化率 566
11.5.1　Equilibrium Conversion
平衡转化率 566
11.6	Reactor Staging with Interstage Cooling or Heating
带有级间冷却或加热的多级反应器 571
11.6.1　Exothermic Reactions
放热反应 571
11.6.2　Endothermic Reactions
吸热反应 571
11.7	Optimum Feed Temperature
最优进料温度 575
11.8	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 11(AWFOS-S11 Acronyms)
安全案例11——事故报告中的常见缩略词 579

第12章	STEADY-STATE NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN： 
FLOW REACTORS WITH HEAT EXCHANGE
稳态非等温反应器设计：带有换热的流动反应器	591
12.1	Steady-State Tubular Reactor with Heat Exchange
带有换热的稳态管式反应器 592
12.1.1　Deriving the Energy Balance for a PFR
推导平推流反应器的能量衡算方程 592
12.1.2　Applying the Algorithm to Flow Reactors with Heat Exchange 
应用算法解析带有换热的流动反应器 594
12.2	Balance on the Heat-Transfer Fluid
换热流体能量衡算 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
带有热效应的平推流/填充床反应器算法案例 598
12.3.1　Applying the Algorithm to an Exothermic Reaction
应用算法解析放热反应 603
12.3.2　Applying the Algorithm to an Endothermic Reaction
应用算法解析吸热反应 610
12.4	CSTR with Heat Effects
带有热效应的全混釜（CSTR） 619
12.4.1　Heat Added to the Reactor 
加入反应器的热量 　620
12.5	Multiple Steady States (MSS)
多稳态（MSS） 630
12.5.1　Heat-Removed Term R (T)
热量移除项R (T) 632
12.5.2　Heat-Generated Term G (T)
热量产生项G (T) 633
12.5.3　Ignition-Extinction Curve
点火-熄火曲线 634
12.6	Nonisothermal Multiple Chemical Reactions
非等温复合反应 637
12.6.1　Energy Balance for Multiple Reactions in Plug-Flow Reactors
平推流反应器中复合反应的能量衡算 637
12.6.2　Energy Balance for Multiple Reactions in a CSTR
全混釜反应器中复合反应的能量衡算 642
12.6.3　Series Reactions in a CSTR
全混釜反应器中的连串反应 642
12.6.4　Complex Reactions in a PFR
平推流反应器中的复杂反应 645
12.7	Radial and Axial Temperature Variations in a Tubular Reactor
管式反应器中的径向和轴向温度变化 652
12.8	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 12(AWFOS-S12 Safety Statistics)
安全案例12——安全统计 652
12.8.1	The Process Safety Across the Chemical Engineering Curriculum Web site
与化学工程课程相关的过程安全 652
12.8.2	Safety Statistics
安全统计 653
12.8.3	Additional Resources CCPS and SAChE
其他资源CCPS和SAChE 654

第13章	UNSTEADY-STATE NONISOTHERMAL REACTOR DESIGN
非稳态非等温反应器设计	681
13.1	The Unsteady-State Energy Balance
非稳态能量衡算 682
13.2	Energy Balance on Batch Reactors (BRs)
间歇反应器的能量衡算 684
13.2.1　Adiabatic Operation of a Batch Reactor
间歇反应器的绝热操作 686
13.2.2	Case History of a Batch Reactor with Interrupted Isothermal Operation Causing a Runaway Reaction
中断等温操作产生失控反应的间歇反应器的案例历史 693
13.3	Batch and Semibatch Reactors with a Heat Exchanger
带有换热器的间歇和半间歇反应器 700
13.3.1	Startup of a CSTR
全混釜（CSTR）的启动 702
13.3.2	Semibatch Operation
半间歇操作 707
13.4	Nonisothermal Multiple Reactions
非等温复合反应 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实验室事故的安全分析 723

第14章	MASS TRANSFER LIMITATIONS IN REACTING SYSTEMS
反应系统的传质限制	739
14.1	Diffusion Fundamentals
扩散基础 740
14.1.1	Definitions
定义 741
14.1.2	Molar Flux WA
摩尔通量WA 742
14.1.3	Fick’s First Law
费克第一定律 743
14.2	Binary Diffusion
二元扩散 744
14.2.1	Evaluating the Molar Flux
评价摩尔通量 744
14.2.2	Diffusion and Convective Transport
扩散和对流输运 744
14.2.3	Boundary Conditions
边界条件 746
14.2.4	Temperature and Pressure Dependence of DAB
DAB的温度、压力效应 746
14.3	Modeling Diffusion with Chemical Reaction
带有化学反应的扩散模型 748
14.3.1　Diffusion through a Stagnant Film to a Particle
通过颗粒表面静止薄膜的扩散 748
14.4	The Mass Transfer Coefficient
传质系数 750
14.5	Mass Transfer to a Single Particle
向单一颗粒的传质 752
14.5.1　First-Order Rate Laws
一级速率方程 752
14.5.2　Limiting Regimes
限制方式 754
14.6	The Shrinking Core Model
缩核模型 758
14.6.1　Dust Explosions, Particle Dissolution, and Catalyst Regeneration
粉尘爆炸、颗粒溶解及催化剂再生 758
14.7	Mass Transfer-Limited Reactions in Packed Beds
填充床中的传质受限反应 763
14.8	Robert the Worrier
忧虑者Robert 766
14.9	What If …? (Parameter Sensitivity)
如果……会发生什么（参数敏感性） 770
14.10	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 14(AWFOS-S14 Sugar Dust Explosion)
安全案例14——糖粉尘爆炸 778

第15章	DIFFUSION AND REACTION
扩散和反应	791
15.1	Diffusion and Reactions in Homogeneous Systems
均相体系中的扩散和反应 792
15.2	Diffusion and Reactions in Spherical Catalyst Pellets
球形催化剂颗粒中的扩散和反应 793
15.2.1　Effective Diffusivity
有效扩散系数 793
15.2.2　Derivation of the Differential Equation Describing Diffusion and Reaction in a Single Spherical Catalyst Pellet
描述单个球形催化剂颗粒内扩散和反应的微分方程 795
15.2.3　Writing the Diffusion with the Catalytic Reaction Equation in Dimensionless Form
以无量纲形式表达催化反应方程的扩散 798
15.2.4　Solution to the Differential Equation for a First-Order Reaction
一级反应微分方程的解 801
15.3	The Internal Effectiveness Factor
内部效率因子 802
15.3.1　Isothermal First-Order Catalytic Reactions
等温一级催化反应 802
15.3.2　Effectiveness Factors with Volume Change with Reaction
存在体积变化的化学反应的效率因子 806
15.3.3　Internal-Diffusion-Limited Reactions Other Than First Order
非一级反应的内扩散控制 806
15.3.4　Weisz-Prater Criterion for Internal Diffusion Limitations
内扩散控制的Weisz-Prater准则 807
15.4	Falsified Kinetics
伪动力学 809
15.5	Overall Effectiveness Factor
总效率因子 811
15.6	Estimation of Diffusion- and Reaction-Limited Regimes
扩散-反应控制机理分析 816
15.6.1　Mears Criterion for External Diffusion Limitations
外扩散控制的Mears准则 816
15.7	Mass Transfer and Reaction in a Packed Bed
填充床中的传质和反应 817
15.8	Determination of Limiting Situations from Reaction-Rate Data
基于反应速率数据判断限制情况 823
15.9	Multiphase Reactors in the Professional Reference Shelf
专业参考书中的多相反应器 824
15.9.1　Slurry Reactors
浆态床反应器 825
15.9.2　Trickle Bed Reactors
滴流床反应器 826
15.10	Fluidized Bed Reactors
流化床反应器 826
15.11	Chemical Vapor Deposition (CVD)
化学气相沉积（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——安全中的批判性问题 826

第16章	RESIDENCE TIME DISTRIBUTIONS OF CHEMICAL REACTORS
化学反应器的停留时间分布	843
16.1	General Considerations
总则 844
16.1.1　Residence Time Distribution (RTD) Function
停留时间分布（RTD）函数 845
16.2	Measurement of the RTD 
RTD测量 846
16.2.1　Pulse Input Experiment
脉冲注入实验 847
16.2.2　Step Tracer Experiment
阶跃注入实验 852
16.3	Characteristics of the RTD 
RTD的性质 853
16.3.1　Integral Relationships
积分关系 853
16.3.2　Mean Residence Time 
平均停留时间 854
16.3.3　Other Moments of the RTD 
RTD的其他阶矩估计 855
16.3.4　Normalized RTD Function E(?)
归一化的RTD函数E(?) 859
16.3.5　Internal-Age Distribution I(?)
内部年龄分布I(?) 859
16.4	RTD in Ideal Reactors
理想反应器的RTD 860
16.4.1　RTDs in Batch and Plug-Flow Reactors
间歇和平推流反应器中的RTD 860
16.4.2　Single-CSTR RTD
单个CSTR的RTD 861
16.4.3　Laminar-Flow Reactor (LFR)
层流反应器（LFR） 863
16.5	PFR/CSTR Series RTD
平推流/全混釜反应器串联的RTD 866
16.6	Diagnostics and Troubleshooting
诊断和调试 869
16.6.1　General Comments
一般性评价 869
16.6.2　Simple Diagnostics and Troubleshooting Using the RTD for Ideal Reactors
使用RTD对理想反应器进行简单的诊断和调试 870
16.7	And Now… A Word from Our Sponsor—Safety 16 (AWFOS-S16 Critical Thinking Actions)
安全案例16——批判性思维的执行 876

第17章	PREDICTING CONVERSION DIRECTLY FROM THE RESIDENCE TIME DISTRIBUTION
用RTD直接预测转化率	887
17.1	Modeling Nonideal Reactors Using the RTD
基于RTD建立非理想反应器模型 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 
无可调参数模型 890
17.2.1　Segregation Model
离析流模型 890
17.2.2　Maximum Mixedness Model
最大混合模型 900
17.3	Using Software Packages Such as Polymath to Find Maximum Mixedness Conversion
使用Polymath软件包计算最大混合模型的转化率 907
17.3.1　Comparing Segregation and Maximum Mixedness Predictions
比较离析流模型和最大混合模型 909
17.4	Tanks-in-Series One Parameter Model n
多釜串联单参数模型n 910
17.4.1　Find the Number of T-I-S to Model the Real Reactor
用多釜串联个数建立实际反应器模型 911
17.4.2　Calculating Conversion for the T-I-S Model
计算多釜串联模型的转化率 912
17.4.3　Tanks-in-Series versus Segregation for a First-Order Reaction
对比一级反应的多釜串联和离析流模型 912
17.5	RTD and Multiple Reactions
RTD和复合反应 912
17.5.1　Segregation Model
离析流模型 912
17.5.2　Maximum Mixedness
最大混合 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——空气预热器的简要案例历史 917

第18章	MODELS FOR NONIDEAL REACTORS
非理想反应器模型	929
18.1	Some Guidelines for Developing Models
建模的规则 930
18.1.1　One-Parameter Models
单参数模型 932
18.1.2　Two-Parameter Models
双参数模型 932
18.2	Flow and Axial Dispersion of Inert Tracers in Isothermal Reactors
等温反应器中惰性示踪剂的流动和轴向扩散 933
18.2.1　Balances on Inert Tracers
惰性示踪剂物料衡算 933
18.2.2　Boundary Conditions for Flow and Reaction
流动和反应的边界条件 935
18.3	Flow, Reaction, and Axial Dispersion
流动、反应和轴向扩散 937
18.3.1　Balance Equations
衡算方程 937
18.3.2　Solution for a Closed-Closed System
封闭系统的解 938
18.4	Flow, Reaction, and Axial Dispersion in Isothermal Laminar-Flow Reactors and Finding Meno
等温层流反应器内的流动、反应和轴向扩散，寻找 Meno 941
18.4.1　Determine the Dispersion Coefficient (Da) and the Péclet Number (Per)
确定扩散系数（Da）和佩克莱数（Per） 941
18.4.2　Correlations for Da
Da的关联式 944
18.4.3　Dispersion in Packed Beds
填充床内的扩散 944
18.4.4　Experimental Determination of Da
实验方法测定Da 944
18.5	Tanks-in-Series Model versus Dispersion Model
比较多釜串联模型和扩散模型 951
18.6	Numerical Solutions to Flows with Dispersion and Reaction
带有扩散和反应的流动过程的数值解 952
18.7	Nonisothermal Flow with Radial and Axial Variations in a Tubular Reactor
管式反应器中带有径向、轴向变化的非等温流动 956
18.7.1　Molar Flux
摩尔通量 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
双参数模型——集成理想反应器的实际反应器模型 964
18.8.1　Real CSTR Modeled Using Bypassing and Dead Space
考虑短路和死区的实际连续搅拌釜反应器模型 965
18.8.2　Real CSTR Modeled as Two CSTRs with Interchange 
带有交换的两个CSTR模拟实际连续搅拌釜反应器模型 968
18.8.3　Other Models of Nonideal Reactors Using CSTRs and PFRs
使用CSTR和PFR模拟实际反应器的其他案例 972
18.8.4　Applications to Pharmacokinetic Modeling
制药过程模型化的应用 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——变更管理算法（MoC） 974

APPENDIX
附录	991
附录A	NUMERICAL TECHNIQUES
数值技术 991
A.1	Useful Integrals in Chemical Reactor Design
化学反应器设计中的积分公式 991
A.2	Equal-Area Graphical Differentiation
等面积图示微分 992
A.3	Solutions to Differential Equations
微分方程的解 994
A.4	Numerical Evaluation of Integrals
积分的数值评价 995
A.5	Semi-Log Graphs
半对数图 997
A.6	Software Packages
软件包 997
附录B	IDEAL GAS CONSTANT AND CONVERSION FACTORS
理想气体常数和转化因子 998
附录C	THERMODYNAMIC RELATIONSHIPS INVOLVING THE EQUILIBRIUM CONSTANT
涉及平衡常数的热力学关系 1001
附录D	SOFTWARE PACKAGES
软件包 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
设备的可视化百科全书——反应器部分 1011
D.9	Reactor Lab 1011
附录E	RATE-LAW DATA 
反应速率方程数据 1012
附录F	NOMENCLATURE
符号表 1013
附录G	OPEN-ENDED PROBLEMS
开放性问题 1016
G.1	Chem-E Car 1016
G.2	Effective Lubricant Design
有效润滑油设计 1016
G.3	Peach Bottom Nuclear Reactor
桃花谷核反应器 1016
G.4	Underground Wet Oxidation
地下湿式氧化 1017
G.5	Hydrodesulfurization Reactor Design
加氢脱硫反应器设计 1017
G.6	Continuous Bioprocessing
连续生物过程 1017
G.7	Methanol Synthesis
甲醇合成 1017
G.8	Cajun Seafood Gumbo 
Cajun海鲜浓汤 1017
G.9	Alcohol Metabolism
酒精代谢 1018
G.10	Methanol Poisoning
甲醇中毒 1019
G.11	Safety
安全 1019
附录H	USE OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY SOFTWARE PACKAGES
计算化学软件包的使用 1020
H.1	Computational Chemical Reaction Engineering
计算化学反应工程 1020
附录I	HOW TO USE THE CRE WEB RESOURCES
如何使用CRE网络资源 1021

INDEX
电子索引