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出版者:化学工业出版社

作者:杨祖荣 编

出品人:

页数:138

译者:

出版时间:2004-5

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787502554187

丛书系列:

图书标签:

• 化工原理
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• 应用化学

化工原理实验：理论与实践的桥梁 图书名称： 化工原理实验 内容概述： 本书并非《化工原理实验》的学习材料，而是旨在拓展读者对化工领域更广阔图景的认知，深入探讨化工生产过程中的非实验性理论前沿、设计规范、安全管理、经济评估以及面向未来的技术发展方向。本书内容覆盖了从宏观的工厂规划到微观的分子设计，从传统的单元操作到尖端的智能制造，力求为化工工程师、研究人员及高年级学生提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识参考框架。 --- 第一部分：化工过程设计与优化（超越基础实验的宏观视野） 第一章：工艺流程的系统集成与仿真 本章侧重于描述大型化工装置从概念到实际运行的完整设计流程，强调系统工程在化工领域的应用。内容涵盖： 1. 流程模拟软件的高级应用： 不仅限于基础的物流平衡和能量平衡计算，更深入探讨 Aspen Plus, gPROMS 等软件在非理想体系（如共沸、反应精馏）中的高级建模技术，以及如何利用动态模拟进行过程的启停优化和故障响应分析。 2. P&ID 图的深度解读与设计规范： 详细解析流程图与管道及仪表图（P&ID）之间的信息传递机制，重点介绍国际标准（如 ISA 标准）在仪表选型、控制回路设计中的应用，以及如何通过 P&ID 实现设计意图的精确传达。 3. 过程的集成化思维（Process Integration）： 介绍热集成网络设计（Pinch Analysis）的最新发展，包括如何将反应热、冷却需求进行最优化匹配，减少外部公用工程的消耗。同时讨论物料集成（Material Integration）在溶剂回收和副产物利用中的潜力。 第二章：反应工程与催化剂的系统设计 本书将反应过程的视角从实验室规模的反应动力学研究，提升到工业反应器的选择与放大： 1. 工业反应器选型与放大效应： 深入分析管式反应器（PFR）、连续搅拌釜反应器（CSTR）以及流化床反应器（FBR）的适用性边界。重点讨论从实验室小试数据到中试放大过程中，传热、传质限制如何改变反应选择性和产率，以及如何通过计算流体力学（CFD）预测放大效应。 2. 多相催化剂的制备与性能评估： 探讨负载型催化剂、单原子催化剂等前沿催化剂的结构设计原理，以及如何通过 BET、TEM、XPS 等表征手段，将材料结构与宏观催化性能（活性、选择性、寿命）建立联系，而非仅停留在实验中对现有催化剂活性的测定。 3. 反应安全性评估： 介绍反应热失控的预测模型，包括反应量热仪（RC1, ARC）的应用，以及如何根据反应的潜在危险性来设计安全泄压系统和紧急冷却措施。 --- 第二部分：化工安全、环保与法规遵从（保障可持续发展的基石） 第三章：过程安全管理（PSM）与风险评估 本章完全聚焦于化工生产的本质安全，这是所有操作层面的前提： 1. 风险识别与量化方法： 详细介绍 HAZOP（危险与可操作性研究）、LOPA（保护层分析）等定性和定量风险评估工具的实施步骤。重点在于如何构建系统故障树（FTA）和事件树（ETA）模型，以评估特定事故场景的发生概率和后果严重程度。 2. 爆炸与火灾预防工程： 探讨化学品的可燃性、爆炸极限的测定及其在设计中的应用。内容包括惰化系统的设计、静电累积的控制措施（接地与粘接），以及防火墙、隔爆墙等被动安全设施的规范要求。 3. 安全仪表系统（SIS）的设计与验证： 讲解根据 LOPA 结果确定安全完整性等级（SIL），并介绍符合 IEC 61511 标准的 SIS 独立性设计、软件验证和定期检验要求。 第四章：环保工程与“三废”的源头削减 本部分关注化工生产对环境的影响控制，从末端治理转向源头预防： 1. 废气污染控制的高级技术： 深入分析催化氧化、吸附浓缩与脱附（RTO/RCO）等技术在处理挥发性有机物（VOCs）中的效率优化，以及酸性气体（如 SOx, NOx）的湿法吸收与再生技术。 2. 废水深度处理与零排放（ZLD）： 介绍膜分离技术（如纳滤、反渗透）在化工废水处理中的应用，以及蒸发结晶技术在实现废水近零排放中的工艺选择和防垢措施。 3. 绿色化学与原子经济性： 探讨如何从反应路径选择上，最大化地将原料原子转化到目标产品中，减少副产物和废弃物的生成，这是超越传统“三废”治理的根本策略。 --- 第三部分：设备工程、材料与智能制造（效率与可靠性的保障） 第五章：化工设备选型与可靠性工程 本书将设备视为复杂的工程系统，而非简单的物理容器： 1. 传热设备的高效设计： 讨论管式换热器、板式换热器、填料塔等主要传热设备的几何优化，并引入传热系数的在线监测与故障诊断方法，以应对结垢和堵塞带来的效率下降问题。 2. 分离设备的动态操作： 聚焦于塔器的精馏、吸收、萃取过程的动态特性，如何通过先进控制策略（如模型预测控制 MPC）来维持塔顶产品质量的稳定，应对进料扰动。 3. 腐蚀控制与材料选择： 详细分析酸、碱、氯离子等腐蚀介质对碳钢、不锈钢及特种合金（如哈氏合金、钛材）的腐蚀机理。介绍缓蚀剂的筛选、阴极保护等主动防护措施，确保设备在苛刻环境下的长期服役寿命。 第六章：数字化转型与智能工厂（化工 4.0 展望） 本章面向未来，探讨信息技术如何重塑化工生产： 1. 过程数据基础设施建设： 介绍分布式控制系统（DCS）与安全仪表系统（SIS）的集成架构，以及如何通过数据采集与监视控制系统（SCADA）构建统一的数据平台。 2. 先进过程控制（APC）的应用： 阐述多变量控制模型（如软测量、模型预测控制）在复杂耦合单元操作中的应用案例，以实现超越 PID 控制器的优化目标（如能耗最小化、产品质量波动最小化）。 3. 工业物联网（IIoT）与预测性维护： 探讨通过在关键设备（泵、压缩机、反应器）上部署传感器网络，利用大数据分析和机器学习算法，实现设备故障的提前预警（Predictive Maintenance），从而大幅减少非计划停车时间。 --- 结语： 本书力求构建一座连接严谨化工理论与复杂工程实践之间的坚固桥梁。它提供的知识体系，旨在培养具备系统思维、注重安全合规、并能驾驭前沿数字化工具的复合型化工人才。读者在掌握了基础实验技能之后，将能通过本书内容，理解现代化工企业是如何从设计、建造到运行和优化的全生命周期进行科学管理的。

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这本《化工原理实验》的教材，实在让人爱不释手。首先，从装帧设计上看，它就透露着一种严谨又不失活泼的气息。封面的色彩搭配非常专业，那种深邃的蓝色和明亮的橙色交织在一起，让人立刻感受到化学工业的厚重与活力。内页的纸张质量也是上乘，光滑却不反光，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，教材的编排逻辑清晰得令人称奇。它不像有些实验手册那样堆砌公式和步骤，而是非常注重理论与实践的结合。每一章的引入都巧妙地从实际化工生产中的某个关键环节切入，让读者在动手操作之前，就能对实验目的和背景有一个宏观的认识。例如，在讲述流体力学实验时，作者没有直接抛出复杂的伯努利方程，而是先描述了管道中液体传输效率的优化问题，这使得抽象的物理定律变得具体可感，极大地激发了读者的学习兴趣。这种叙事性的引导方式，让原本枯燥的实验准备阶段变得充满探索的乐趣。对于初次接触化工实验的学生来说，这样的设计无疑是一剂强心针，能帮助他们更快地建立起实验思维，而不是死记硬背操作规程。

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我花了大量时间翻阅了这本书，其内容深度和广度都超出了我的预期，尤其是对实验误差分析和数据处理这一块的阐述，简直是教科书级别的典范。很多化工实验教材往往只是简单提及“注意误差”，但这本书却细致入微地将各种误差来源进行了分类：系统误差、随机误差、人为误差，每一种都配有详尽的案例说明如何识别和量化。它甚至引入了更高级的统计学工具，比如贝叶斯推断在实验数据修正中的应用，这对于那些想在科研领域深造的学生来说，简直是宝藏。我们都知道，在真实的工业放大过程中，实验数据的可靠性是决定项目成败的关键。这本书在这方面的投入，体现了作者团队深厚的工程实践经验。我特别欣赏其中关于“不确定度传播”的章节，它用非常直观的图示和计算流程，把原本让人头疼的数学推导变得一目了然。读完这部分内容，我感觉自己对实验结果的信心度都提升了一个档次，不再是简单地报告一个数值，而是能够有理有据地阐述这个数值的“可靠区间”。这不仅仅是一本实验指导书，更像是一本“如何科学地思考和验证”的思维训练手册。

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这本书的语言风格，我个人非常喜欢，它既保持了科学文献应有的严谨性，又融入了一种非常人性化的关怀。在描述复杂的仪器操作步骤时，它总是采用一种清晰、分步走的叙述方式，并且适时地加入一些“过来人”的忠告。比如，在操作高温高压反应釜时，书中会特意用一个醒目的方框提示：“**警告：此步骤涉及的密封件更换，务必在设备完全冷却并惰性气体置换后进行，切勿心存侥幸！**” 这种直接的、带着经验教训的提醒，远比冷冰冰的安全条例有效得多。此外，书中对实验仪器的选型和维护也有独到的见解。它不仅仅告诉我们“怎么用”，还解释了“为什么选用这个型号的传感器”以及“如何进行日常的预防性维护”，这对于实验课的组织者和未来的设备工程师而言，都具有极高的参考价值。通过这样的叙述，读者能够真切感受到作者是在手把手地教导我们如何成为一个负责任、精通设备的工程师，而不是仅仅完成一份实验报告的“打工人”。

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阅读体验上，这本书在细节处理上达到了近乎苛刻的程度，这一点从它丰富的附录和索引设计中就能看出来。我尤其喜欢它对常用化工单位、常用化学品安全数据表（MSDS）摘要以及常见实验故障排查的集中归纳。这些信息分散在不同的教材或手册中，但在这里，它们被系统地整理在一个方便查阅的附件中，极大地提高了实验准备和应急处理的效率。我记得有一次实验中，某个搅拌器的转速指示突然出现异常波动，我们赶紧翻阅了书后的故障排除列表，迅速定位到可能是传感器连接松动的问题，避免了整个下午的实验时间浪费。此外，书中的图示质量也是一流的，那些流程图、设备结构图都采用了清晰的等轴测投影或剖面图，配合精细的标注，即便是最复杂的反应器结构也能一眼洞悉其内部构造和物流走向。总而言之，这本书不仅仅是一本指导实验操作的书籍，它更像是一本为化工学习者量身定制的、集理论参考、安全指导、故障排除于一体的“工具箱”，其详尽程度和实用性，绝对是同类教材中的翘楚。

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从内容结构上来看，这本《化工原理实验》的编排体现了极高的教育前瞻性。它没有完全沉溺于传统的经典实验，而是大胆地融入了许多紧跟时代前沿的技术内容。例如，在涉及分离工程的部分，它不仅仅包括传统的精馏塔操作，还专门开辟了章节介绍**膜分离技术**在化工过程中的应用案例，并且提供了相关的微型膜分离实验装置的搭建和操作指南。这对于我们这些身处信息爆炸时代的学习者来说，至关重要，它确保了我们所学的知识不会很快过时。再者，这本书对于“过程控制与自动化”的结合也做得非常出色。很多实验步骤都设计了集成数据采集系统的接口要求，甚至附带了基础的PID控制参数调整的入门指导。这使得学生在完成基础的物理量测定后，还能进一步探索如何利用现代控制手段优化操作条件，真正将理论学习无缝衔接到现代化的工业控制环境。这种“过去经典 + 未来趋势”的平衡感，让整本书的价值得到了几何级的提升。

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