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好的，这是一本不包含《基本有机化工分离工程（陈洪钫）》内容的图书简介，内容详实，旨在全面介绍另一本聚焦于化工领域，但侧重于不同核心主题的专业著作。 --- 《先进反应工程与催化剂设计：面向绿色化学的系统优化》图书简介 第一部分：全景概述与核心定位 《先进反应工程与催化剂设计：面向绿色化学的系统优化》 是一部深入探索现代化学工业核心——化学反应器设计、过程强化以及功能性催化剂研发的综合性专著。本书立足于当前全球工业界对能效提升、环境友好型生产（即绿色化学）的迫切需求，系统地整合了化学工程、材料科学、反应动力学和计算模拟等前沿学科的最新研究成果。 本书的定位并非基础单元操作的罗列，而是聚焦于反应过程本身的优化与创新。它旨在为从事精细化工、石油化工、高分子合成以及新能源材料制备的工程师、科研人员和高年级本科生/研究生提供一个从微观机理到宏观系统集成的完整知识框架。全书的脉络清晰，紧密围绕“如何设计更高效、更具选择性的反应系统”这一核心目标展开。 第二部分：深度内容解析——三大核心支柱 本书的结构被精心设计为相互支撑的三个主要部分：反应动力学与机理研究、先进反应器设计与过程强化、以及功能性催化剂的定制化合成与表征。 支柱一：反应动力学与机理的深化理解 本部分着重于超越传统宏观动力学模型的局限性，深入到反应界面的微观世界。 1. 多尺度建模与尺度放大（Scale-up）： 详细阐述了如何利用计算流体力学（CFD）与反应动力学方程（PFR/CSTR模型）耦合，实现从实验室微反应器到工业规模反应器的有效预测与放大。重点分析了传质限制和热量传递对反应选择性的影响，特别是针对非均相催化反应中扩散效应的量化分析。 2. 表面反应机理： 深入探讨了催化反应中活性位点的本质。内容涵盖了德拜模型（Debye Model）在吸附/脱附过程中的应用、Langmuir-Hinshelwood机理的精确修正，以及Eley-Rideal机理在高选择性氧化反应中的适用性。对于复杂多相体系，本书提供了解析表面覆盖率与反应速率之间非线性关系的工具箱。 3. 非稳态反应分析： 针对间歇反应器或需要快速启动/停机的过程，详细讨论了瞬态行为分析方法，如拟稳态假设的有效性边界，以及如何利用脉冲实验技术获取更精确的表面反应常数。 支柱二：先进反应器设计与过程强化（Process Intensification, PI） 本部分是本书最具前瞻性的内容之一，强调通过革命性的反应器构型实现效率的指数级提升。 1. 微反应器技术（Microreactors）： 全面剖析了微通道内流体动力学（如雷诺数、佩克莱数）对传质和传热的决定性作用。重点讨论了微反应器在处理高危、高放热反应（如硝化、叠氮化反应）中的内在安全性优势，并提供了温度控制的优化策略。 2. 反应-分离集成系统（Reactive Separation）： 深入探讨了集成反应与分离单元的新型设备，如反应精馏塔（Reactive Distillation）和反应膜分离器（Membrane Reactors）。本书提供了设计这些集成系统的热力学和动力学约束分析方法，明确了何时采用反应精馏可带来显著的能耗优势。 3. 高效混合与流态化技术： 针对气-固、液-固多相反应，对比了固定床、流化床、鼓泡床等传统反应器的优缺点。特别引入了磁流化床和旋转填充床（Rotating Packed Bed, RPB）等新兴技术，分析其如何有效克服传质瓶颈，提高气液两相接触效率。 支柱三：功能性催化剂的定制化与表征 本部分将化学工程的系统视角与材料科学的分子尺度设计相结合，指导催化剂的“按需制造”。 1. 绿色合成催化剂： 重点关注非贵金属催化剂（如Fe, Cu基催化剂）的开发。详细阐述了如何通过调控孔结构（介孔/微孔调控）、表面酸碱性以及活性位点分散度，实现对反应选择性的精确控制。例如，在选择性加氢反应中，如何通过表面修饰降低副反应的发生率。 2. 催化剂的先进表征技术： 超越传统的BET和XRD分析，本书详细介绍了现场光谱技术（In-situ Spectroscopy）在揭示反应条件下催化剂真实状态中的关键作用，包括原位XPS、DRIFTS等。同时，讨论了高通量筛选技术（High-throughput Screening）在加速新型催化剂发现中的应用流程。 3. 催化剂的失活与再生： 深入分析了催化剂失活的主要机制——积碳、烧结、中毒。并针对不同失活类型，提出了系统的再生策略，包括氧化再生、还原再生和化学浸渍再生，确保工业过程的长期稳定性。 第三部分：面向未来的应用展望 《先进反应工程与催化剂设计》的最终目标是推动化工行业向更可持续、更智能的方向发展。书中不仅提供了成熟的工程设计方法，更预留了对未来挑战的探讨空间，包括生物质转化反应器、电催化（Electrocatalysis）反应系统的耦合设计，以及人工智能在反应参数优化中的应用潜力。 本书是化学工程领域研究人员和工程师提升核心竞争力的必备工具书。它不仅传授“如何做”，更深刻阐释了“为什么这么做”，为解决复杂化工过程中的反应难题提供了系统化的理论指导和创新的工程实践路径。
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