Kent and Riegel's Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Kent, James A. 编

出品人:

页数:1889

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 303.97

装帧:HRD

isbn号码:9780387278421

丛书系列:

图书标签:

• 工业化学
• 生物技术
• 化学工程
• 生物工程
• 精细化工
• 应用化学
• 工业生物学
• 化学工艺
• 生物技术应用
• 手册

《现代化学工程与过程设计：从基础原理到前沿应用》 图书简介 本书是一部面向化学工程、生物技术以及相关领域专业人士和高年级学生的综合性教材与参考手册。它旨在系统梳理现代化学过程设计与操作的核心原理，同时深入探讨当前工业界和学术界关注的前沿技术与可持续发展趋势。全书结构严谨，内容详实，力求在理论深度和工程实用性之间找到完美的平衡点。 第一部分：化学工程基础与热力学原理的深化 本部分着重于为读者打下坚实的工程基础。我们不满足于对基础概念的简单回顾，而是侧重于现代工业环境下的复杂应用和非理想体系的分析。 第一章：化学过程的热力学基础与相平衡 本章深入探讨了高级热力学概念，包括吉布斯能量的精确计算、偏摩尔性质在多组分体系中的应用，以及化学反应平衡在高温高压条件下的修正。重点分析了非理想溶液模型，如UNIQUAC、NRTL模型在复杂混合物（如含电解质或聚合物的体系）中的适用性与参数估计方法。此外，对亚临界和超临界流体的相行为进行了详细讨论，这对于新型分离技术和绿色溶剂的应用至关重要。 第二章：流体力学与反应器设计的基础 本章对流体力学部分进行了扩展，涵盖了湍流模型（如$k-epsilon$模型）在管道和复杂几何结构（如折流板换热器、填充塔内部）中的应用。在反应器设计方面，除了传统的CSTR和PFR模型，本章详细介绍了微通道反应器、固定床反应器中的热点（Hot Spot）分析、催化剂的扩散限制效应，以及多相催化反应的动力学建模，特别是针对多孔催化剂内部的有效因子计算。 第三章：传热、传质与分离过程的强化 本部分侧重于过程效率的提升。在传热方面，重点介绍了过程强化（Process Intensification）技术在换热器设计中的应用，如紧凑型换热器、反应精馏塔（Reactive Distillation）的热力学可行性和操作窗口分析。在传质与分离方面，对新型膜分离技术（如渗透蒸发、纳滤）的理论模型进行了阐述，并结合实际案例讨论了反应精馏、萃取精馏等耦合过程的设计优化策略。对Adsorption Isotherms的复杂吸附模型及其在工业脱附过程中的应用进行了深入分析。 第二部分：现代过程控制、模拟与优化 本部分聚焦于将理论转化为高效、安全、经济的工业实践所需的工具和方法。 第四章：过程系统工程与稳态模拟 本章详细介绍了使用主流流程模拟软件（如Aspen Plus, gPROMS）进行复杂流程的建模、求解与分析。重点讲解了如何建立准确的物性数据包，如何处理收敛性问题（如 Azeotrope 引起的循环计算），以及如何集成非标准单元操作（如自定义的VLE计算模块或复杂反应动力学）。对流程模拟结果的灵敏度分析和初步优化设计方法进行了实践指导。 第五章：动态模拟与过程控制策略 理解和控制过程的动态行为是现代化工生产安全和质量控制的关键。本章系统介绍了化工过程的动态建模方法，包括小扰动分析和非线性模型的建立。重点讨论了先进过程控制（APC）技术，如模型预测控制（MPC）在处理多变量耦合系统（如精馏塔的温度和组成控制）中的应用，并探讨了基于模型和数据驱动的故障检测与诊断（FDD）技术。 第六章：过程经济性评估与生命周期分析（LCA） 一个成功的化工过程必须具备经济可行性。本章提供了系统的投资估算方法（Class 3, Class 2），包括直接成本和间接成本的详细构成。重点讲解了净现值（NPV）、内部收益率（IRR）等财务指标在项目决策中的应用。此外，引入了环境影响评估的概念，教授读者如何进行初步的生命周期评估，以量化工艺选择对能源消耗和废物排放的长期影响。 第三部分：可持续化学与前沿生物技术在工程中的融合 本部分关注化工领域应对全球挑战的创新方向，特别是在绿色化学和生物过程工程方面的进展。 第七章：绿色化学与反应工程的革新 本章探讨了如何将绿色化学的十二项原则融入化工过程设计。重点分析了替代溶剂的应用，如离子液体（Ionic Liquids）和超临界二氧化碳在反应和分离中的独特优势。在催化方面，详细介绍了非均相催化和酶催化的结合，以及光催化和电化学催化在温和条件下实现复杂转化的潜力。 第八章：生物过程工程与发酵过程设计 本章系统介绍了生物反应器的设计与操作，特别是针对微生物发酵过程。内容涵盖了气体传递（氧传递系数$k_L a$的精确测定与提高）、剪切力对细胞活力的影响，以及补料分批发酵（Fed-Batch）的优化策略。此外，深入探讨了下游分离技术，如膜过滤、层析技术在生物制药纯化中的放大问题和成本控制。 第九章：新型分离技术与能源转型 本章聚焦于解决传统高能耗分离问题的创新方案。详细介绍了吸附分离（如变压吸附PSA/变温吸附TSA）在气体纯化中的应用细节，以及膜技术在水处理（如膜生物反应器MBR）和碳捕集与封存（CCS）中的最新进展。对热泵技术在工业余热回收中的集成应用进行了热力学和经济性分析。 总结与展望 全书通过大量的工程实例、计算练习和软件应用指导，确保读者不仅掌握了原理，更能将其有效地应用于实际的工业设计、操作和优化中。本书的最终目标是培养具备批判性思维和创新能力的下一代化学工程师，使其能够迎接可持续发展带来的机遇与挑战。

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