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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Khan, Shoaib

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 197.69

装帧:HRD

isbn号码:9780824724436

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 工业电力
• 电力供应
• 电气工程
• 配电系统
• 电力质量
• 可靠性
• 自动化
• 能源管理
• 电机控制

好的，这是一本关于精细化工工艺优化与过程控制的图书简介，旨在深入探讨现代化学工业中提升效率、确保安全和实现可持续发展的关键技术。 --- 图书名称：精细化工过程的智能调控与绿色制造前沿技术 图书简介 本书聚焦于当代精细化工领域面临的复杂挑战——如何在保证产品高选择性和高收率的同时，实现能耗的最小化与环境影响的最小化。本书打破了传统化工过程描述的局限，引入了多学科交叉的前沿视角，全面覆盖了从反应机理理解到工业级生产线智能优化的全链条技术体系。 本书的撰写基于对全球先进精细化工企业和前沿科研机构的深度调研与实践经验总结，旨在为化工工程师、工艺设计师、过程控制专家以及高年级本科生和研究生提供一本既具理论深度又富于工程实践指导的参考手册。 第一部分：精细化工过程的本质与复杂性 本部分首先建立了对现代精细化工过程的系统认知。我们探讨了与大宗化学品生产截然不同的精细化学品（如医药中间体、电子化学品、高性能聚合物添加剂等）的特点：多步骤反应序列、严格的杂质控制要求、以及对操作条件微小变化的极端敏感性。 1. 反应动力学与多相反应工程的挑战： 详细分析了影响精细反应选择性的微观因素，包括催化剂孔道扩散限制、界面传质速率与化学反应速率之间的耦合关系。特别关注了非均相催化体系中活性位点的有效利用和快速失活机制。 2. 热力学与相平衡的精细控制： 深入探讨了在多组分、高浓度体系中，如何精确预测和控制相转变行为，如共晶点、沸点聚合、以及在非理想溶剂条件下的活度系数模型选择。强调了在结晶和分离过程中，热力学驱动力对产品晶型和纯度的决定性影响。 3. 反应器设计的新范式： 批判性地审视了传统釜式反应器（CSTR/Batch Reactor）在应对快速、高放热反应时的局限性。重点介绍了微反应器技术（Microreactor Technology）在精确温度控制、混合强化以及提高安全性方面的革命性作用，并阐述了如何从实验室微反应器数据外推至工业规模（Scale-up）的工程准则。 第二部分：先进过程控制（APC）与系统辨识 本书的核心技术部分在于如何利用现代信息技术和控制理论，将复杂的精细化工过程转化为可预测、可操作的智能系统。 1. 高维模型的建立与简化： 阐述了如何利用第一性原理（基于化学、物理定律）建立集总参数模型（Lumped Parameter Models）和分布参数模型（Distributed Parameter Models）。更重要的是，详细介绍了如何结合系统辨识（System Identification）技术，利用历史操作数据对这些模型进行参数估计和在线修正，以适应催化剂老化、进料变化等动态环境。 2. 模型预测控制（MPC）的精细化应用： 详细讲解了MPC算法在多变量、带约束优化控制中的实施细节。重点在于如何为精细化工过程中的关键质量属性（CQAs）建立可靠的预测模型，并将其集成到优化目标函数中，实现对反应温度、进料配比、以及停留时间的实时、前瞻性调整。书中包含了针对非线性动力学系统的线性化策略和迭代优化求解器的应用案例。 3. 传感器技术与数据融合： 讨论了过程分析技术（PAT）在精细化工中的关键地位。涵盖了近红外光谱（NIR）、拉曼光谱、以及在线色谱（HPLC/GC）如何被集成到反馈控制回路中。重点分析了如何通过卡尔曼滤波（Kalman Filtering）等数据融合算法，整合高频的软测量数据与低频的实验室分析数据，为控制系统提供“看得见”的质量指标。 第三部分：过程强化（Process Intensification, PI）与绿色制造 本部分探讨了面向未来化工可持续发展的技术方向，核心在于如何用更少的资源、更小的设备体积实现更高的生产效率。 1. 反应与分离的集成技术： 深入分析了反应精馏（Reactive Distillation）、反应萃取（Reactive Extraction）等耦合技术。展示了这些技术如何通过消除中间分离步骤，显著降低整体流程的能耗和设备占地。书中通过案例研究，对比了传统间歇式分离与集成化反应分离在经济性和环保性上的优势。 2. 新型反应介质与催化剂： 详细介绍了绿色溶剂如超临界流体（尤其$ ext{CO}_2$）在精细合成中的应用，以及其对反应选择性和后处理简化的影响。同时，探讨了固定化酶催化剂和单原子催化剂等高效率催化体系在温和条件下实现复杂转化的潜力。 3. 数字化孪生（Digital Twin）与安全管理： 将过程控制提升到更高维度，讲解了如何为关键生产单元构建高保真度的数字化孪生体。该孪生体不仅用于性能优化，更重要的是，它作为高风险工况（如失控反应、异常压力波动）的实时模拟平台，用于安全预警和应急预案的演练，从而极大地提升了复杂精细化工厂的安全冗余度。 本书特色： 案例驱动： 每一个理论章节后均附有详细的、基于真实工业数据的仿真与实际操作案例分析。 软硬件结合： 理论深度覆盖了控制算法，实践层面指导了传感器选型与PLC/DCS系统的接口配置。 面向未来： 强调了人工智能（如强化学习）在寻找最优操作窗口方面的潜力，为下一代智能工厂的建设提供技术蓝图。 通过对上述前沿技术和工程实践的系统梳理，《精细化工过程的智能调控与绿色制造前沿技术》致力于推动精细化工行业从经验驱动向数据与智能驱动的范式转变。

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