Troubleshooting Process Plant Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:N. Lieberman

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2008-12-10

价格:USD 78.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470425145

丛书系列:

图书标签:

• Process Control
• Troubleshooting
• Chemical Engineering
• Industrial Automation
• Instrumentation
• PLC
• DCS
• Process Optimization
• Reliability
• Maintenance

炼金术的秘密：现代化学反应器设计与优化 本书聚焦于化学反应器工程的深层原理与前沿应用，旨在为化学工程师、过程设计师以及研究人员提供一套严谨、全面的理论框架与实践指南。 它并非一本关于故障排除或控制系统的手册，而是深入探索如何从原子层面理解反应动力学，并将这些知识转化为高效、安全、可持续的工业反应器设计的核心著作。 第一部分：反应器基础与热力学驱动力 本书伊始，我们首先构建起理解反应器行为的基石。这部分内容详细阐述了化学热力学在反应器设计中的关键作用。我们不仅回顾了吉布斯自由能、平衡常数等经典概念，更侧重于如何利用先进的计算工具（如密度泛函理论计算结果）来预测复杂多相体系的相平衡和反应路径。 第二章：动力学建模的艺术与科学 反应动力学是反应器设计的灵魂。本章深入剖析了从零维到高维反应系统的建模方法。内容涵盖了： 微观机理建模 (Microkinetic Modeling)： 详细介绍了如何通过构建过渡态理论（TST）模型来解析催化剂表面反应步骤，特别是针对多组分异相催化反应，我们提供了构建反应机理图谱的系统方法，用以识别速率决定步骤和中间体物种的影响。 本征速率方程的推导与验证： 重点探讨了Langmuir-Hinshelwood、Eley-Rideal等机理模型的具体应用边界，以及如何通过非线性回归分析（包括非线性最小二乘法）来确定准确的动力学参数。我们特别强调了实验数据质量对模型可靠性的决定性影响。 非均相反应的传质限制分析： 深入探讨了扩散对反应速率的影响。内容包括颗粒内部的有效因子计算（使用Thiele模数分析）、宏观传质效应的量化，以及如何设计反应器以克服内/外扩散限制，实现本征动力学的充分发挥。 第二部分：核心反应器类型的精细化设计 本书的核心部分，系统性地介绍了不同类型反应器的设计哲学、数学模型及其优化策略。 第四章：理想混合反应器（CSTR）的深入剖析 虽然CSTR在概念上相对简单，但本章关注其在复杂体系中的应用限制和优化。内容包括： 多稳态现象与分岔分析： 详细分析了在快反应或高放热体系中，CSTR可能出现的温度和浓度失稳现象，并引入了相平面分析和李雅普诺夫稳定性理论来预测和避免危险工况。 搅拌效率与混合时间量化： 探讨了非理想混合对反应转化率和选择性的影响，介绍了使用示踪技术（如阻抗测量）来实验性地验证混合模型的参数。 第五章：填充床反应器（PBR）的流体力学与热管理 填充床是化工生产的主力军，其设计挑战主要在于热点控制和压降优化。 轴向分散模型（Axial Dispersion Model, ADM）： 阐述了如何通过Péclet数来修正理想塞流模型（PFR），以更准确地描述物料的轴向混合，并提供了在不同流态下选择合适分散系数的方法。 热点预测与温度控制策略： 针对高度放热反应，我们详细推导了反应器轴向和径向的能量平衡方程，引入了“最佳冷剂-反应物比”的概念，并探讨了分级进料和外套冷却的工程实现细节。 催化剂床层结构与颗粒效应： 讨论了催化剂尺寸、装填密度对压降（Ergun方程的应用）和径向温度分布的耦合影响。 第六章：流化床反应器（FB R）的复杂流态与操作窗口 流化床以其优异的温度均一性著称，但其复杂的湍动特性带来了独特的建模挑战。 气固两相流模型比较： 对泡核模型（Bubbly/Particulate Expansion）、完全湍流模型（Fully Turbulent Models）以及CFD模拟（如Euler-Euler模型）进行了详细比较，并给出了每种模型的适用场景。 颗粒返混与气泡动力学： 深入分析了颗粒返混如何影响反应选择性，并讨论了气泡尺寸分布对传质速率的影响。 第三部分：先进反应器概念与过程强化 本部分将目光投向下一代反应技术，强调如何通过创新反应器设计实现原子经济性和能源效率的最大化。 第七章：微反应器技术——从传质到传热的革命 微通道反应器（Microreactors）因其极高的比表面积和精确的温度控制能力而备受关注。 传热性能的量化分析： 详细计算了在纳升级通道中的牛顿冷却和非牛顿流体流动特性，并与传统管式反应器进行了量化对比。 快速反应与安全性的提升： 探讨了如何利用微反应器实现以往因危险性高而无法工业化的快速、高选择性反应，特别是在硝化、重氮化等高能反应中的应用案例。 第八章：反应精馏与膜分离反应器集成 过程强化的核心在于将分离与反应耦合。 反应精馏（Reactive Distillation, RD）： 详细介绍了反应与蒸馏的平衡移动原理，并提供了设计RD塔的关键图谱（如反应速率与分离因子的关系图），重点分析了酯化、醚化反应在RD中的优化路径。 膜分离反应器： 讨论了如何利用渗透膜的选择性移除反应产物或引入反应物，以克服化学平衡的限制。内容包括钯膜用于氢化反应的选择性渗透机制，以及膜材料的稳定性考量。 第九章：催化剂失活与反应器寿命管理 反应器设计必须将催化剂的自然老化纳入考量。本章研究了失活的机理，包括积碳（Coking）、烧结（Sintering）和毒化（Poisoning）。我们提供了如何通过动态床层设计（如再生循环床）来维持长期稳定生产的工程方案，并探讨了原位再生技术的反应动力学模型。 本书的特点在于其严密的数学推导、丰富的工程案例分析，以及对最新计算流体力学（CFD）和过程模拟软件（如Aspen Plus/ChemCAD）集成应用的强调。 它要求读者具备坚实的化学工程热力学和传输原理基础，旨在培养下一代能够设计出更清洁、更高效、更具竞争力的化学过程的工程师。

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