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《工业化学工艺原理与实践》 内容简介 本书全面、系统地阐述了现代化学工业生产中至关重要的核心理论、关键单元操作的工程化实现，以及最新的工艺优化与安全控制技术。它旨在为化学工程、应用化学、材料科学等相关专业的学生、工程师以及科研人员提供一本既具扎实理论基础，又紧密结合实际生产需求的参考手册。 全书结构清晰，逻辑严密，内容涵盖了从基础的热力学与反应动力学到复杂的流体输送、传热传质、分离工程等多个核心领域。不同于侧重单一溶剂体系的专业手册，《工业化学工艺原理与实践》立足于整个化工系统的宏观视角，深入剖析了各种典型工业流程的内在机制与优化策略。 第一部分：化学过程的基石——热力学与反应工程 本部分聚焦于化学过程的能量转化与化学反应的内在规律。 第一章：化工过程热力学基础 详细回顾了相平衡、化学平衡的理论基础，重点阐述了非理想体系（如高压、多组分混合物）下的逸度和活度概念的应用。特别引入了反应热的精确计算方法，并结合实际案例讨论了如何利用热力学数据指导反应条件的初步设计，例如确定反应的理论最大转化率和最佳操作温度窗口。讨论了化学计量学在物料平衡中的严格应用，并引入了能量平衡的复杂应用，如热集成网络的初步设计思路。 第二章：化学反应工程 深入探讨了反应动力学在工业放大中的挑战。从基础的反应速率方程建立，到催化剂的有效性因子分析，本书详述了均相、多相催化反应的建模方法。重点分析了反应器设计中的关键问题：如混合效应、热量传递对反应选择性的影响。书中详细介绍了CSTR（连续搅拌釜式反应器）、PFR（管式反应器）及多管式反应器的优缺点比较，并针对复杂反应（如串联反应、平行反应）提供了先进的停留时间分布（RTD）分析及其在反应器优化中的应用。此外，书中还包含了新兴的微反应器技术在精密化学品合成中的潜力分析。 第二部分：单元操作的工程化实现 本部分是本书的核心，详细阐述了化学工程中实现物质转化和分离的物理过程。 第三章：流体流动与输送 本章不再局限于理想流体的流动，而是深入分析了真实流体在管道、设备内部的复杂流动行为。详细讨论了湍流、层流的判定标准（雷诺数），以及摩擦阻力、局部阻力（弯头、阀门等）的精确计算。对于高粘度流体和非牛顿流体的输送特性进行了专门的章节论述。重点介绍了工业上常用的泵、压缩机、鼓风机的选型原则、性能曲线解读及其在整个管网中的能量分配优化。 第四章：热量传递与热交换器设计 系统梳理了导热、对流、辐射三种基本传热方式，并结合化工设备进行了工程化阐释。着重分析了管式换热器、板式换热器等多种类型换热器的结构特点、设计计算流程（LMTD法与$epsilon-NTU$法），以及防垢、清洗和热集成技术。书中还探讨了在真空条件下或相变过程中（如冷凝、蒸发）的复杂传热问题，并提供了提高传热效率的结构优化方案。 第五章：质量传递与分离工程 这是本书篇幅最长的部分，聚焦于如何高效地分离混合物。 气液分离： 详细解析了精馏的理论基础（拉乌尔定律、相对挥发度），并对塔板效率、回流比的优化进行了深入讨论。重点讲解了适用于难分离体系的特殊精馏技术，如萃取精馏、反应精馏，并对吸收与解吸过程的传质阻力分析给出了详尽的计算步骤。 液液分离： 探讨了萃取的理论模型，包括萃因子、三角形图的使用，并对比了LLE（液-液萃取）与SVE（溶剂萃取）在不同物系中的适用性。 固液分离： 系统介绍了过滤、沉降、离心分离的原理与设备选型。特别针对结晶过程，分析了成核与晶体生长动力学，及其对产品粒度分布的控制意义。 膜分离技术： 介绍了超滤、纳滤、反渗透等现代分离技术在化工脱盐、气体分离中的前沿应用及其渗透模型。 第三部分：过程控制、安全与优化 本部分将理论知识提升到工业运行与管理层面。 第六章：过程控制系统 阐述了反馈控制、前馈控制、串级控制等经典控制策略。重点分析了调节变量的选择、控制回路的整定（如Ziegler-Nichols方法），以及如何使用PID控制器应对具有大延迟或逆敏特性的化工过程。书中包含了对分布式控制系统（DCS）和先进过程控制（APC）在大型联合装置中应用的概述。 第七章：化工过程的HSE管理 强调了安全、健康与环境（HSE）在现代化工生产中的核心地位。详细介绍了危险与可操作性分析（HAZOP）、保护层分析（LOPA）等风险评估方法。讨论了安全仪表系统（SIS）的设计标准，以及有毒有害物质的泄漏应急响应预案的制定。此外，还涵盖了废水、废气处理的工程化技术，强调绿色化学原则在工艺设计中的渗透。 第八章：过程模拟与优化 本书介绍了使用成熟的商业软件（如 Aspen Plus 或 HYSYS）进行稳态和动态模拟的基本流程。重点在于如何利用模拟平台构建精确的工艺模型，进行灵敏度分析，并探索多目标优化（如最小化能耗、最大化收率）的数学方法，指导现有装置的节能改造和新工艺的开发。 总结 《工业化学工艺原理与实践》的独特之处在于它成功地架起了基础科学理论与复杂工业装置之间的桥梁。全书案例丰富，侧重于从工程角度解决实际生产中遇到的物料平衡、能量平衡、传热传质效率低下、分离能耗高等核心挑战，是化工领域不可或缺的深度参考书。
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