반응공학은 반응기를 합리적으로 설계하고, 안전하게 운전하는 데 필요한 지식을 체계화한 학문이다. 구체적으로 반응공학은 몰수지(얼마나 많은 원료를 취급하고 얼마나 생산할 것인가?), 반응속도(얼마나 빨리 생산할 것인가?), 화학양론(반응조건에 따른 원료의 전화율, 생성물의 수율, 생성물 간의 선택도는 어떤가?), 그리고 에너지수지(최적 반응온도는 무엇인가? 온도에 따른 반응속도는? 안전하게 운전할 수 있는가?), 열역학(우리가 도달할 수 있는 한계는 어디까지인가?) 등을 결합하여 반응공학문제를 공학적 접근을 통하여 해결하는 학문이다.
주요 반응공학문제로는 화학반응을 동반하는 반응기의 형태와 크기 결정, 반응기의 배열, 반응시간의 예측, 반응 실험 자료의 확보 및 해석, 복수반응에서의 선택도와 수율의 최대화, 비정상상태 반응기 운전, 비기초반응의 속도식 결정과 반응메커니즘의 예측, 고체 촉매 반응에서의 속도식 결정과 속도제한단계의 분석, 반응과 물질전달, 반응기 내에서의 압력강하, 최적의 반응온도 결정, 비등온반응에서의 열교환 능력의 결정, 단열 반응기의 안전성 해석 등이 있다.
이러한 반응공학문제를 해결하는 능력을 키우기 위하여 이 교재에서는 회분식반응기(batch reactor), 연속교반탱크 반응기(CSTR), 플러그흐름반응기(PFR), 충전층반응기(PBR), 유동층 CSTR, 미분반응기(differential reactor), 반회분식반응기(semi-batch reactor), 멤브레인반응기, 반응증류장치 등과 같은 이상적인 반응기(ideal reactor)를 대상으로 하여 반응기 설계 알고리즘을 따라서 여러 가지 문제를 논리적으로 접근하며 해결할 수 있도록 하였다. 이 교재에서는 CRE 웹사이트와 웹모듈을 통하여 다양한 소프트웨어를 설치하고 이들을 이용하여 반응조건에 따른 반응기 거동을 관찰하도록 하여, 학생들은 자연스럽게 반응공정, 분리공정, 공정제어를 포함하는 전체 화학공정을 최적화하는 방법을 배우게 된다.
