Chemical Engineering PE Problems and Solutions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Das, Dilip K./ Prabhudesai, Rajaram K.

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2007-12

价格:356.00元

装帧:

isbn号码:9781427761262

丛书系列:

图书标签:

• Chemical Engineering
• PE Exam
• Review
• Problem Solving
• Solutions
• Chemical Reactions
• Fluid Mechanics
• Heat Transfer
• Mass Transfer
• Process Design
• Thermodynamics

深入解析化学过程设计与优化：前沿案例与实践指南 本书聚焦于现代化学工程领域的核心挑战与前沿解决方案，旨在为工程师、研究人员以及高年级学生提供一个全面、深入且极具实践指导性的参考手册。 传统的化工设计范式正面临能源效率、环境可持续性以及操作安全性的多重压力，本书正是为了应对这些复杂的现代需求而精心编撰。 本书的内容结构围绕四大关键支柱展开：高级反应工程、过程强化与集成、可持续性与环境控制、以及数字化与智能制造。每一部分都不仅仅是理论的复述，而是通过详尽的案例分析、最新的研究成果引用以及实际工业数据的对照，展示如何将复杂的理论转化为高效可行的工程方案。 --- 第一部分：高级反应工程与催化剂设计 本部分彻底超越了基础的反应动力学范畴，深入探讨了在极端条件下（如超临界流体、微反应器）的反应特性与放大效应。 1.1 复杂多相催化剂的结构-性能关联性分析： 我们详细剖析了纳米结构催化剂的制备技术（如原子层沉积ALD、模板法）如何影响活性位点的分布、孔隙结构的连通性以及传质阻力。书中通过计算流体力学（CFD）模拟，展示了不同催化剂床层（固定床、流化床、旋转床）中存在的“热点”现象和浓度梯度，并提出了基于多尺度建模的优化策略。 1.2 非均相反应器的动态优化： 针对精细化工和制药领域常见的分批操作（Batch Operation），本书提供了先进的反馈控制策略，如模型预测控制（MPC）在反应温度和组分摩尔比的实时调控中的应用。重点讨论了如何利用在线光谱技术（如拉曼、FTIR）进行实时反应监测，以实现对产品分布的精确控制，最大化目标产物的选择性。 1.3 生物催化与酶反应工程： 鉴于生物过程在绿色化学中的重要性，本章深入探讨了酶固定化技术、生物反应器（如膜生物反应器MBR）的设计原则，以及如何利用定向进化技术来提升工业酶的稳定性和活性。重点分析了底物抑制和产物毒化对大规模发酵过程放大（Scale-up）带来的挑战及解决方案。 --- 第二部分：过程强化（Process Intensification, PI）与系统集成 过程强化是实现设备小型化、能耗降低和本质安全的关键路径。本书将过程强化技术置于系统集成的宏观视角下进行审视。 2.1 微反应器技术的设计与放大： 深入研究了在微通道反应器（MCRs）中实现瞬时混合与高效传热的机理。本书对比了连续流化学（Flow Chemistry）与传统釜式反应的安全性、经济性优势，并详细介绍了如何通过模块化设计（Numbering-up）替代传统的放大（Scale-up）方法。 2.2 集成式分离与反应（Reactive Separation）： 重点分析了反应精馏（Reactive Distillation）、反应萃取和膜反应器（Membrane Reactors）在平衡限制反应中的应用。书中提供了详细的平衡解离常数与反应动力学耦合的软件建模流程，指导工程师如何确定最佳的操作压力和回流比，以打破传统热力学限制。 2.3 旋转设备与新型传质强化： 探讨了剪切力在混合与乳化过程中的作用，例如使用高剪切乳化机和静态混合器在超分散体系中的应用。针对高效传质，解析了旋片式吸收器（Rotary Film Contactors）在处理高粘度或易聚合体系时的优势，并给出了传质系数的经验性计算方法。 --- 第三部分：可持续性、环境工程与资源循环 本部分面向“零排放”和“碳中和”目标，关注化学工业的生命周期评估（LCA）和资源高效利用。 3.1 碳捕集、利用与封存（CCUS）的工程挑战： 详细对比了胺吸收法、膜分离法和变压吸附（PSA）技术在不同烟气成分下的捕集效率与再生能耗。更重要的是，本书引入了将捕集的 $ ext{CO}_2$ 作为 $ ext{C}_1$ 资源进行催化转化的前沿技术，如 $ ext{CO}_2$ 与环氧化物合成环状碳酸酯的工艺包设计。 3.2 高级氧化工艺（AOPs）在难降解污染物处理中的应用： 探讨了臭氧催化氧化、芬顿反应（Fenton/Photo-Fenton）以及电化学氧化技术在处理制药废水和持久性有机污染物（POPs）中的机理与工程控制。书中强调了自由基生成速率与污染物浓度、$ ext{pH}$ 值的精确匹配。 3.3 水资源循环与零液体排放（ZLD）系统设计： 针对化工园区的高盐废水处理，本书提供了多效蒸发、机械蒸汽再压缩（MVR）以及先进膜技术（如正渗透 $ ext{FO}$）的集成方案。内容侧重于结垢控制、防腐蚀材料的选择以及盐的综合回收策略。 --- 第四部分：数字化转型与过程安全管理 现代化工生产依赖于数据驱动的决策和对潜在风险的预见性管理。本部分着重于数字化工具的实际应用。 4.1 工厂级能源系统优化（Utility System Optimization）： 利用全局优化算法（如遗传算法、模拟退火）对蒸汽、冷却水和电力网络的实时负荷进行匹配。书中提供了基于流程模拟软件（如 Aspen Plus/HYSYS）的宏模型建立方法，用以识别能源系统中的冗余和瓶颈，实现全厂能源效率的百分比提升。 4.2 基于风险的检测与维护（RBI/RBM）： 详细阐述了如何结合失效模式与影响分析（FMEA）和概率风险评估（PRA）来制定设备（如压力容器、热交换器）的检测计划。内容聚焦于腐蚀预测模型、疲劳分析，并将其与物联网（IoT）传感器数据结合，实现从定期维护到预测性维护的转变。 4.3 过程安全信息学（Process Safety Informatics）： 探讨了如何利用大数据分析和机器学习方法从历史操作日志、报警数据中挖掘潜在的安全隐患。书中提供了针对复杂连锁保护系统（SIS）可靠性分析（LOPA）的计算框架，确保安全仪表功能的有效性与冗余度设计符合国际标准。 --- 总结而言，本书并非一本基础教科书的重复，而是对当前工业界和学术界交叉领域的热点问题进行的深度剖析。它侧重于“如何解决”而不是“是什么”，强调跨学科知识的融合，是化工工程师迈向高级设计、优化和智能运营的必备参考资料。

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