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出版者:哈尔滨工程大学出版社

作者:唐伦成

出品人:

页数:117

译者:

出版时间:2004-1

价格:11.0

装帧:简裝本

isbn号码:9787810736749

丛书系列:

图书标签:

• 化工原理
• 课程设计
• 化工工程
• 流程模拟
• 传热
• 传质
• 化学反应工程
• 分离工程
• MATLAB
• 化工计算

深度解析与前沿探索：化工过程的优化与创新 书籍名称： 化工过程优化与前沿技术应用：从理论到实践的综合指南 图书简介 第一部分：化工过程的系统化建模与仿真 本书深入探讨了现代化工生产过程中至关重要的系统化建模与仿真技术。区别于传统的经验性设计方法，本书聚焦于如何利用先进的数学工具和计算科学手段，构建高精度的过程模型。内容涵盖了从基本的物料衡算、能量衡算到复杂的反应动力学、相平衡计算的完整流程。 1.1 过程建模基础与软件应用： 详细阐述了集总参数模型（Lumped Parameter Models）和分布式参数模型（Distributed Parameter Models）的建立原则。重点介绍了如何选择合适的软件平台（如 Aspen Plus, gPROMS, COMSOL Multiphysics）来执行动态和稳态模拟。书中提供了大量实际案例，演示了如何将复杂的化工单元操作——如精馏塔、反应器、换热网络——转化为可供计算的数学框架。特别关注了如何处理非理想溶液和多相流体系中的复杂热力学性质预测。 1.2 CFD在反应器设计中的应用： 引入了计算流体力学（CFD）在优化反应器内部流场和传质传热效率中的前沿应用。内容包括湍流模型（如 $k-epsilon$ 模型）的选择、网格划分的策略，以及如何通过CFD模拟来预测催化剂床层的压降和反应物/产物的空间分布，从而指导反应器的几何优化，避免“死区”和局部过热现象的产生。 第二部分：过程优化理论与先进控制策略 本部分着眼于如何将理论优化方法应用于提升化工生产的经济效益、安全性和环境友好性。 2.1 多目标优化与经济性分析： 阐述了化工过程设计中常见的多个相互冲突的目标（如最小化能耗、最大化转化率、最小化投资成本）。本书详细介绍了线性规划、非线性规划（NLP）以及启发式算法（如遗传算法、模拟退火）在求解这些多目标优化问题中的应用。通过案例分析，展示了如何利用灵敏度分析来识别过程中的关键变量，并确定最佳操作窗口。 2.2 过程强鲁棒性控制（Robust Control）： 针对化工过程固有的时滞、非线性和扰动性，本书深入探讨了先进过程控制（APC）技术。重点讲解了模型预测控制（MPC）的原理、辨识模型的建立、约束处理机制以及其在复杂套用（如多组分精馏和高压聚合反应）中的实际部署。此外，也涉及了基于$H_{infty}$范数的鲁棒控制设计，以确保过程在模型不确定性下仍能保持稳定和性能。 2.3 智能运维与数字化转型： 探讨了如何利用大数据分析和机器学习技术赋能化工生产。内容覆盖了基于历史数据的故障预测与健康管理（PHM），利用神经网络模型进行实时过程软测量，以及如何集成物联网（IoT）传感器数据流，构建透明化、自适应的智能工厂框架。 第三部分：绿色化工与可持续反应工程 本书将可持续发展理念融入化工过程设计与操作的每一个环节，重点关注环境影响的最小化和资源的高效利用。 3.1 反应介质的革新： 详细分析了超临界流体（尤其是超临界 $ ext{CO}_2$）作为绿色溶剂在萃取、反应和分离中的应用潜力。同时，探讨了离子液体在催化和分离过程中的独特优势，包括其低挥发性和可设计性。 3.2 反应器强化技术（Process Intensification）： 介绍了多功能反应器和集成化分离技术的最新进展。内容包括微通道反应器（Microreactors）在实现高传质传热效率和精确温度控制方面的突破，以及反应精馏、反应萃取等集成化操作，如何显著缩减设备体积和操作步骤，提高原子经济性。 3.3 碳捕集、利用与封存（CCUS）的新工艺： 针对当前全球能源转型的核心挑战，本书系统梳理了胺吸收法、膜分离技术、变压吸附（PSA）等关键 $ ext{CO}_2$ 捕集技术。并前瞻性地介绍了将捕集的 $ ext{CO}_2$ 通过催化转化转化为高价值化学品（如甲醇、尿素）的最新催化剂体系与反应路径。 第四部分：安全、可靠性工程与生命周期评估 过程安全是化工行业不可动摇的基石。本部分提供了从设计初期到运行维护的全生命周期安全管理方法。 4.1 过程危险性分析（PHA）的深度工具： 除了传统的HAZOP分析，本书重点介绍了故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）在量化事故概率中的应用。结合实际工业事故案例，详细剖析了如何通过这些工具识别潜在的连锁反应风险，并设计有效的保护层（LOPA）。 4.2 设备完整性管理与腐蚀控制： 探讨了关键动、静设备（如压力容器、泵、阀门）的可靠性设计标准。内容涵盖了材料选择、应力腐蚀开裂（SCC）的预防措施，以及在线监测技术在预测设备失效方面的应用，确保长周期安全稳定运行。 4.3 全生命周期评估（LCA）的应用： 教授如何对一个化工产品或过程从“摇篮到坟墓”的各个阶段进行系统的环境负荷评估，包括原料开采、生产、使用和废弃处理。LCA结果如何反哺早期设计决策，实现真正的环境友好型化工生产。 本书特点： 本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合。它不仅是化工专业高年级本科生和研究生深入学习的优秀教材，也是致力于工艺改进、数字化转型和安全升级的工程师案头的必备参考工具书。全书通过大量来自全球领先化工企业的实际案例和最新研究成果，构建了一个面向未来化工生产的知识图谱。读者通过本书的学习，将能够掌握从宏观过程设计到微观单元操作优化的全方位能力，以应对复杂多变的工业挑战。

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坦率地说，这本书的开篇引言部分处理得非常到位，它并没有直接跳入复杂的数学公式或理论推导，而是用了一种非常贴近实际工程应用的叙事方式，勾勒出了化工设计这个领域的核心挑战和乐趣。作者似乎很懂得如何平衡理论深度与工程实践之间的关系，通过一些精炼的案例描述，迅速将读者的兴趣拉入到“如何将化学反应转化为可量产的产品”这一核心问题上。这种叙述策略非常高明，它没有让人在开始阶段就被密密麻麻的符号吓退，反而让人感觉到，这本书提供的是一套解决实际问题的思维框架，而不是单纯的知识堆砌。读完前几页，我立刻觉得，这不仅仅是本教程，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地传授他的“看家本领”。

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这本书的包装设计真是让人眼前一亮，封面那种略带磨砂质感的深蓝色调，搭配着清晰、有力的白色字体，透露出一种严谨又不失现代气息的专业感。我刚拿到手的时候，那种厚实感和纸张的触感就让人觉得内容一定很扎实。尤其喜欢它在章节标题的处理上，那种简约而有条理的排版风格，让人一眼就能抓住重点。虽然我还没有深入阅读具体内容，但仅凭第一印象，这本书的装帧质量和整体设计风格，已经让我对它充满了期待，感觉它不像那种干巴巴的教科书，更像是一本精心打磨的工具书，让人愿意随时翻开它来查阅。整体来看，它在视觉上传达出的专业性和实用性，完全符合我对一本优秀化工原理参考书的期望，很适合放在案头随时备用。

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我对这本书的图表质量和清晰度印象特别深刻。在涉及到流体力学和传热传质这些抽象概念时，很多教材往往依赖于模糊不清或过于简化的示意图，但这本书在这方面做得极为出色。那些工艺流程图（PFD）和设备剖面图，线条的粗细、符号的规范性都达到了工业标准，即便是初学者，也能通过这些图清晰地理解物质的流动方向和能量的转化过程。更难能可贵的是，那些辅助理解的辅助图形，比如流型示意图或者相平衡图，都做了精细的着色和标注，使得原本晦涩难懂的物理现象变得直观可感。这套图示系统无疑是本书的一大亮点，极大地降低了理解复杂系统的认知门槛。

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从章节安排上看，这本书的逻辑递进非常顺畅，它似乎遵循着一个从宏观到微观，再到系统集成的完整设计流程来组织内容的。它不像有些书那样，把基础理论和应用设计割裂开来，而是将理论知识点巧妙地嵌入到每一个设计步骤的讲解之中。比如，在讲解一个单元操作的设计环节时，作者会先回顾相关的热力学或动量传递理论，然后立即展示如何在设计计算中应用这些理论，最后甚至会涉及到设备的选型和操作条件的优化。这种环环相扣的结构，培养的不是死记硬背的读者，而是具备系统性设计能力的工程师。这种注重“设计思维”的编排方式，对于即将步入工作岗位的学生来说，价值无可估量。

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这本书的语言风格给我的感觉是极其凝练和高效的，完全没有不必要的冗余和学术上的故作高深。作者的用词精准，力求用最少的文字解释清楚最复杂的原理。这在阅读过程中带来了一种极大的效率感——你感觉每读过一页，都有实实在在的知识点被吸收了。特别是那些关键的定义和定理部分，都被框定在清晰的“核心概念”区域内，便于快速回顾和记忆。对于那些时间有限、需要快速掌握核心技能的读者来说，这种“刀法纯熟”的文字处理方式无疑是莫大的福音。它更像是一本“速查手册”与“深度教材”的完美结合体，既能提供深度挖掘的入口，也能满足即时查询的需求。

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