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刘有智 著

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• 化工过程强化
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• 反应工程
• 微反应器
• 强化传热
• 强化传质
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• 节能降耗

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122288257

商品编码：15539504832

包装：精装

出版时间：2017-05-01

基本信息

书名：化工过程强化方法与技术

：198.00元

作者：刘有智

出版社：化学工业出版社

出版日期：2017-05-01

ISBN：9787122288257

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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国家科学技术学术著作出版基金资助，费维扬院士、谢克昌院士联袂推荐。化工过程强化技术是指通过技术创新、改进工艺流程、提高设备效率，实现高效节能、清洁、可持续发展的化工新技术。是国内外化工界长期奋斗的目标，被列为当前化学工程优先发展的领域之一。本书系统论述涵盖化工过程强化，由20多位知名学者历经几年的精力才得以完成。本书包含了化工过程强化方面几乎所有的重要内容。全书内容将基础研究与生产应用相融合，着重介绍在化工过程强化领域的研究方法、手段和研究动态，体现研究成果和未来的发展趋势；注重对科研成果、理论研究、研究方法介绍，特别是突出工程化推广应用举例。书中主要内容均所涉及的研究领域与技术，具有研究活跃、创新性强、关注度高、应用广泛的特性和重要的学术和应用价值。

内容提要

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化工过程强化技术是国内外化工界长期奋斗的目标，被列为当前化学工程优先发展的领域之一。《化工过程强化方法与技术》是国内*本系统论述涵盖化工过程强化的专著，由20多位知名学者历经几年的努力才得以完成。本书包含了化工过程强化方面几乎所有的重要内容。全书共分11篇：第1篇介绍超重力化工技术及系统集成；第2篇介绍混合过程强化与反应技术；第3篇介绍外场作用及强化技术；第4篇介绍新型分离强化技术；第5篇介绍新型换热装置与技术；第6篇介绍新型塔器技术；第7篇介绍反应介质强化技术；第8篇介绍微化工技术；第9篇介绍反应与分离过程耦合技术；第10篇介绍分离过程耦合技术；第11篇介绍其他过程强化技术，包括挤出反应器、旋风分离器等强化技术。《化工过程强化方法与技术》可供化工、化学、催化、精细化工、资源、能源、环境、材料等学科领域从事基础研究和工业应用的研究人员、工程技术人员以及高校相关专业研究生、高年级本科生参考。

目录

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绪论1

0.1概述1

0.1.1化工过程2

0.1.2化工过程强化2

0.2化工过程强化的发展及历史3

0.3化工过程强化的原理及方法5

0.3.1化工过程强化的思路及基本原理5

0.3.2化工过程强化的方法及分类6

0.4化工过程强化技术特征7

0.4.1平台技术特征7

0.4.2效率倍增特征8

0.4.3可持续发展特征8

0.5化工过程强化技术是可持续发展的新兴技术8

0.6化工过程强化技术展望与愿景9

参考文献10

第1篇超重力化工技术及系统集成

第1章气-液过程超重力化工强化技术15

1.1气-液超重力技术简介16

1.1.1超重力技术概述16

1.1.2气-液超重力装置的结构与类型18

1.1.3超重力技术强化气-液化工过程研究进展23

1.2超重力流体力学性能27

1.2.1液体流动形态27

1.2.2气相压降性能28

1.2.3液泛现象29

1.2.4停留时间30

1.2.5小结30

1.3超重力吸收30

1.3.1超重力吸收原理30

1.3.2超重力吸收工艺31

1.3.3超重力吸收应用31

1.4超重力解吸34

1.4.1超重力解吸原理35

1.4.2超重力解吸工艺35

1.4.3超重力解吸应用36

1.5超重力精馏40

1.5.1超重力旋转填料床精馏40

1.5.2超重力折流板精馏43

1.6超重力气-液反应48

1.6.1超重力气-液反应机理49

1.6.2超重力气-液反应工艺49

1.6.3超重力气-液反应应用49

1.7超重力直接换热51

1.7.1超重力换热器51

1.7.2超重力场中传热过程51

1.7.3超重力换热器特点53

参考文献54

第2章液-液过程超重力化工强化技术57

2.1概述57

2.2IS-RPB装备及技术57

2.2.1撞击流57

2.2.2IS-RPB装置60

2.2.3IS-RPB的设计原则60

2.2.4IS-RPB内流体流动及混合 （工作原理）61

2.3IS-RPB微观混合性能62

2.3.1微观混合研究方法62

2.3.2微观混合性能对比63

2.3.3黏性体系对微观混合性能的影响63

2.3.4IS-RPB微观混合时间的确定及对比64

2.4化工过程强化64

2.4.1乳化64

2.4.2萃取69

2.4.3液膜分离71

2.5反应过程强化72

2.5.1纳米氢氧化镁72

2.5.2重氮盐水解制酚76

2.5.3磁性纳米Fe3O479

2.5.4纳米零价铁82

2.5.5纳米2,4-二羟基苯甲酸铜85

2.6发展趋势与前景86

参考文献87

第3章气-固过程超重力化工强化技术90

3.1超重力多相分离90

3.1.1多相分离概述90

3.1.2超重力多相分离原理与特点91

3.1.3超重力多相分离性能研究93

3.1.4超重力湿法净化气体中细颗粒物技术应用实例97

3.1.5超重力除尘装置与传统除尘设备性能比较99

3.2离心流态化100

3.2.1离心流化床的工作原理100

3.2.2离心流化床的分类100

3.2.3离心流化的流体力学性能研究103

3.2.4离心流化床传热传质的研究107

3.3离心流化的工业应用前景109

3.3.1医药、食品行业热敏性物质的快速干燥109

3.3.2煤的液化109

3.3.3超细粉体 (Geldart C类颗粒) 的流化109

3.3.4离心流化燃烧方面的研究109

参考文献110

第4章超重力-电化学耦合与反应技术112

4.1概述112

4.2离心机改装的超重力电化学反应装置113

4.2.1装置结构113

4.2.2过程强化原理114

4.2.3超重力电沉积导电聚合物膜的应用研究115

4.2.4超重力电沉积金属薄膜的应用研究116

4.2.5超重力电解水的应用研究117

4.2.6超重力氯碱电解的应用研究118

4.3多级同心圆筒-旋转床（MCE-RB）式的超重力电化学反应装置119

4.3.1装置结构120

4.3.2过程强化原理121

4.3.3超重力电化学耦合氧化降解废水的应用研究123

4.4离心高速旋转的超重力电沉积装置126

4.4.1装置结构127

4.4.2过程强化原理127

4.4.3超重力电沉积MnO2电极材料的应用研究128

4.5结语128

参考文献129

第2篇混合过程强化与反应技术

第5章静态混合器132

5.1概述132

5.2静态混合器的类型132

5.3静态混合器的工作原理134

5.4静态混合器流体力学特性135

5.4.1静态混合器流体力学实验研究135

5.4.2流体力学数值模拟135

5.4.3静态混合器的压降136

5.5静态混合器强化混合-反应性能137

5.6静态混合器强化传热性能138

5.6.1传热因子Nu139

5.6.2传质系数Ka140

5.7静态混合器的应用141

5.7.1静态混合器在制备纳米药物载体中的应用141

5.7.2静态混合器在超细粉体制备中的应用141

5.7.3静态混合器在硝化反应中的应用141

5.7.4静态混合器在环保领域的应用142

5.7.5静态混合器在混合油精炼工艺中的应用144

5.7.6静态混合器在酮还原反应中的应用144

5.7.7静态混合器在气液混合中的应用144

5.7.8静态混合器在脱硫中的应用145

5.8新型静态混合器145

5.8.1微型静态混合器145

5.8.2立交盘式静态混合器146

5.8.3内循环静态反应器146

5.8.4静态催化反应器146

5.8.5生物静态发酵器147

5.8.6复合型静态反应器147

参考文献148

第6章新型动态混合与聚合反应技术150

6.1概述150

6.2溶液聚合和液相本体聚合的工艺特点150

6.3高效预分散技术151

6.3.1快引发聚合过程中催化剂高效预分散152

6.3.2高活性官能团缩聚过程中单体高效预分散153

6.4复杂聚合物系的混合强化155

6.4.1变黏聚合过程的混合155

6.4.2高黏聚合过程的混合157

6.5聚合物脱挥与传质强化160

6.6结语162

参考文献162

第3篇外场作用及强化技术

第7章超声波化工技术166

7.1概述166

7.2超声波化工过程的基本原理168

7.3超声波乳化/破乳技术169

7.3.1概述169

7.3.2超声乳化与破乳的原理170

7.3.3超声乳化过程强化172

7.3.4超声破乳过程强化172

7.4超声波化学反应技术177

7.4.1概述177

7.4.2超声波对有机化学反应的强化178

7.5超声波萃取与浸取技术182

7.5.1概述182

7.5.2超声强化萃取过程183

7.5.3超声强化提取过程183

7.6超声波结晶技术184

7.6.1概述184

7.6.2超声结晶过程184

7.6.3超声在结晶分离技术中的应用186

7.6.4超声结晶的应用展望187

7.7超声波膜技术187

7.7.1概述187

7.7.2超声强化膜清洗188

7.7.3超声强化膜过滤的影响因素及其应用190

7.8超声波吸附/脱附技术190

7.8.1概述190

7.8.2超声强化吸附/脱附机理191

7.9超声波污水降解技术192

7.9.1超声降解污水过程机理192

7.9.2超声降解酚类有机废水193

7.9.3超声处理造纸废水194

7.10超声波生物污泥减量技术195

7.10.1超声促进生物污泥减量195

7.10.2生物污泥减量工业应用研究196

7.11超声波粉碎技术197

7.11.1超声粉碎的机理197

7.11.2超声粉碎机械的特点197

7.11.3超声粉碎的应用研究197

7.12超声波除尘技术198

7.12.1超声波除尘技术原理198

7.12.2超声波雾化除尘技术原理198

7.12.3超声波除尘在工程方面的应用198

7.13结语199

7.13.1超声化工技术的发展前景199

7.13.2超声化工技术的发展瓶颈201

参考文献203

第8章微波化工技术206

8.1概述206

8.2微波化学反应与合成208

8.2.1微波无机合成208

8.2.2微波有机反应209

8.2.3微波聚合反应210

8.3微波干燥211

8.3.1概述211

8.3.2技术介绍212

8.3.3技术应用213

8.4微波加热214

8.4.1微波加热机理214

8.4.2微波加热的量子力学解释215

8.4.3微波加热的特点216

8.4.4微波热解油砂217

8.5微波萃取218

8.5.1概述218

8.5.2技术介绍219

8.5.3技术应用220

8.6微波蒸发220

8.6.1概述220

8.6.2技术介绍220

8.6.3技术应用220

参考文献221

第9章磁稳定床技术224

9.1概述224

9.2磁稳定床原理与结构225

9.3气-固磁稳定床226

9.3.1气-固磁稳定床流体力学特性226

9.3.2磁场破碎气泡的机理228

9.3.3气-固磁稳定床的传热、传质228

9.3.4气固磁稳定床的应用229

9.4液-固磁稳定床231

9.4.1液-固磁稳定床流体力学特性231

9.4.2液-固磁稳定床传质特性232

9.4.3液-固磁稳定床的应用233

9.5气-液-固磁稳定床234

9.5.1气-液-固磁稳定床流体力学特性234

9.5.2气-液-固磁稳定床传质特性235

9.5.3气-液-固磁稳定床的应用235

9.6结语236

参考文献236

第10章等离子体化工技术239

10.1概述239

10.1.1等离子体及其特性239

10.1.2热等离子体的应用240

10.2电弧等离子体裂解煤制乙炔241

10.2.1等离子体热解煤制乙炔的热力学分析241

10.2.2等离子体裂解煤制乙炔的实验研究243

10.3电弧等离子体裂解富含甲烷气制乙炔247

10.3.1等离子体裂解甲烷的热力学分析247

10.3.2等离子体裂解甲烷的实验研究248

10.3.3乙炔制备技术路线的分析比较251

10.4电弧等离子体裂解甲烷制纳米碳纤维252

参考文献254

第4篇新型分离强化技术

第11章膜分离技术及应用258

11.1概述258

11.2膜分离技术258

11.2.1常规膜分离技术258

11.2.2新型膜分离技术260

11.3膜分离技术的应用261

11.3.1水处理工业261

11.3.2石化工业267

11.3.3食品工业271

11.3.4医药工业272

参考文献272

第12章分子蒸馏技术及应用276

12.1分子蒸馏理论基础276

12.1.1分子蒸馏技术发展276

12.1.2分子运动平均自由程277

12.1.3分子蒸馏基本原理278

12.1.4分子蒸馏分离过程及特点278

12.2分子蒸馏设备281

12.2.1分子蒸馏器的分类281

12.2.2实验室分子蒸馏设备281

12.2.3降膜式分子蒸馏器284

12.2.4离心式分子蒸馏器285

12.2.5刮膜式分子蒸馏器288

12.2.6多级分子蒸馏器290

12.3分子蒸馏过程291

12.3.1液膜内的传热与传质291

12.3.2热量和质量传递阻力对分离效率的影响293

12.4分子蒸馏的工业化应用295

12.4.1分子蒸馏技术的应用现状295

12.4.2分子蒸馏技术的工业化应用实例301

参考文献305

第5篇新型换热装置与技术

第13章新型换热器308

13.1概述308

13.2板式换热器308

13.2.1基本结构308

13.2.2设计方法308

13.2.3计算方法309

13.2.4研究进展309

13.2.5相关应用310

13.3板壳式换热器313

13.3.1基本结构313

13.3.2研究进展314

13.3.3相关应用314

13.3.4设计计算316

13.4螺旋板式换热器318

13.4.1基本结构318

13.4.2基本特点318

13.4.3设计方法319

13.4.4计算方法319

13.4.5研究进展324

13.4.6相关应用325

13.5板翅式换热器326

13.5.1基本结构326

13.5.2研究进展326

13.5.3相关应用328

13.5.4计算方法331

13.6伞板换热器333

13.6.1基本结构333

13.6.2设计方法333

13.6.3研究进展334

13.6.4相关应用334

13.7热管换热器335

13.7.1基本结构336

13.7.2研究进展337

13.7.3相关应用338

13.7.4设计方法340

参考文献341

第6篇新型塔器技术

第14章新型填料技术346

14.1概述346

14.1.1国内外高效填料的发展346

14.1.2高效填料的分类347

14.1.3典型的高效填料及特性——散堆填料347

14.1.4典型的高效填料及特性——规整填料349

14.1.5其他新型高效填料353

14.2高效填料原理353

14.2.1BH型高效填料的原理及特点354

14.2.2BHS-Ⅱ型填料原理及特点355

14.2.3双曲 (SQ) 丝网波纹填料原理及特点355

14.3流体力学及传质性能分析356

14.3.1散堆填料的流体力学模型356

14.3.2散堆填料的传质研究357

14.3.3规整填料的流体力学模型359

14.3.4规整填料的传质研究361

14.4高效填料的应用364

14.4.1高效规整填料在尿素解吸塔的应用364

14.4.2高效填料在双氧水生产中的应用研究366

14.4.3BH型高效填料的工业应用367

14.4.4甲醇的精馏分离提纯过程368

14.5发展趋势369

14.5.1规整填料369

14.5.2散堆填料370

14.5.3结语371

参考文献371

第15章新型塔板技术373

15.1概述373

15.2立体喷射型塔板374

15.2.1新型垂直筛板塔板NEW-VST374

15.2.2梯矩形立体连续传质塔板（LLCT）376

15.2.3立体传质塔板（CTST）377

15.3复合塔板377

15.3.1穿流型复合塔板377

15.3.2并流喷射填料塔板（JCPT）378

15.3.3新型多溢流复合斜孔塔板379

15.4浮阀类塔板380

15.4.1导向浮阀塔板380

15.4.2超级浮阀塔板（SVT）380

15.4.3NYE塔板381

15.4.4Triton塔板382

15.4.5BJ塔板383

15.5筛孔型塔板383

15.5.1MD、ECMD塔板及国内开发的DJ系列塔板383

15.5.2Cocurrent塔板384

15.5.395型塔板385

15.5.4一种具有机械消泡功能的新型塔板385

15.6穿流塔板386

15.6.1穿流式栅板386

15.6.2非均匀开孔率穿流塔板387

15.7高速板式塔——旋流塔板387

15.8隔壁塔389

参考文献389

第7篇反应介质强化技术

第16章离子液体392

16.1概述392

16.1.1离子液体简介392

16.1.2离子液体结构393

16.1.3离子液体性质394

16.1.4构效关系与分子模拟396

16.1.5合成方法396

16.2离子液体强化反应过程398

16.2.1强化反应过程398

16.2.2强化传递过程400

16.3离子液体的应用研究401

16.3.1反应过程应用402

16.3.2分离过程应用405

16.3.3储能应用407

16.4结语408

参考文献408

第17章超临界化工技术412

17.1概述412

17.2超临界流体的基本原理413

17.3超临界化工技术的优势413

17.3.1超临界萃取技术413

17.3.2超临界水氧化技术414

17.3.3超临界流体沉积技术416

17.4超临界流体技术的化学工业应用417

17.4.1超临界流体技术在煤炭工业中的应用417

17.4.2超临界流体技术在石油化工中的应用419

17.4.3超临界流体技术在环境污染治理中的应用422

17.4.4超临界流体技术在材料制备中的应用423

17.5结语426

参考文献427

第8篇微化工技术

第18章微反应器432

18.1概述432

18.1.1微反应器内传递特性和强化原理432

18.1.2微反应技术的优势433

18.2微反应器内传递特性434

18.2.1单相流动434

18.2.2气-液两相流动与传质435

18.2.3液-液两相流动与传质440

18.2.4气-液或液-液系统压降442

18.2.5三相系统445

18.3微混合器447

18.3.1混合机理和理论447

18.3.2微混合器的分类448

18.3.3微混合器混合性能的表征方法450

18.3.4微混合器性能比较451

18.4微反应技术应用452

18.4.1万吨级磷酸二氢铵的工业应用452

18.4.2万吨级石油磺酸盐应用示范454

18.4.3阻燃添加剂Mg(OH)2生产工艺455

18.5结语456

参考文献456

第9篇反应与分离过程耦合技术

第19章反应-膜分离耦合技术462

19.1概述462

19.2反应与膜分离耦合技术的分类463

19.3反应与膜分离耦合技术的典型应用463

19.3.1萃取型膜反应器463

19.3.2分布型膜反应器473

19.3.3接触型膜反应器474

参考文献476

第20章反应精馏技术479

20.1引言479

20.2反应精馏技术的原理与特点479

20.2.1反应精馏技术的原理和主要特点479

20.2.2反应精馏技术的优势与限制480

20.2.3反应精馏技术的复杂性482

20.2.4反应精馏技术可行性分析与过程开发方法483

20.3反应精馏的典型应用485

20.3.1酯化反应485

20.3.2酯类水解反应486

20.3.3水合反应487

20.3.4醚化反应488

20.3.5二聚反应和缩合反应489

20.3.6加氢反应489

20.3.7缩醛反应490

20.3.8产品分离与提纯490

20.4反应精馏过程模型491

20.4.1平衡级（EQ）模型491

20.4.2非平衡级（NEQ）模型493

20.4.3反应精馏过程模型的计算495

20.5结语496

参考文献496

第21章反应萃取技术498

21.1概述498

21.2反应萃取的原理、设备结构及其分类498

21.2.1反应萃取的原理498

21.2.2萃取设备的结构及其分类505

21.3填料萃取塔507

21.3.1填料萃取塔507

21.3.2脉冲填料萃取塔510

21.4气体扰动作用的化学萃取过程511

21.5加盐反应萃取精馏513

参考文献514

第10篇分离过程耦合技术

第22章膜蒸馏518

22.1概述518

22.1.1膜蒸馏基本原理518

22.1.2膜蒸馏的特征519

22.1.3膜蒸馏技术的优缺点519

22.1.4膜蒸馏技术分类520

22.1.5膜蒸馏的膜材料及组件524

22.2膜蒸馏过程研究现状530

22.2.1膜蒸馏过程的机理研究530

22.2.2膜蒸馏过程影响因素532

22.2.3提高膜蒸馏通量及选择性的措施534

22.2.4膜蒸馏过程中的膜污染问题534

22.3膜蒸馏技术的应用536

22.3.1海水和苦咸水淡化536

22.3.2化工产品浓缩和提纯537

22.3.3废水处理537

22.4膜蒸馏存在问题及发展方向538

22.4.1存在问题538

22.4.2发展方向538

22.5结语539

参考文献539

第23章膜吸收542

23.1概述542

23.2膜吸收原理及特点542

23.3膜吸收的分类543

23.4吸收膜材料543

23.4.1有机聚合物膜材料544

23.4.2无机膜材料544

23.4.3有机无机复合膜材料545

23.5膜组器和流动方式546

23.6操作条件对膜吸收性能的影响548

23.7吸收剂选择549

23.8膜吸收过程的传质机理550

23.8.1疏水膜吸收过程传质模型550

23.8.2亲水膜吸收过程传质模型552

23.8.3部分润湿及疏水-亲水复合膜吸收过程传质模型554

23.8.4微孔-无孔复合膜吸收过程传质模型555

23.8.5膜吸收过程总传质方程简化557

23.9膜吸收技术的应用558

23.9.1在氨气回收中的应用558

23.9.2脱除SO2、H2S等酸性气体的应用559

23.9.3在CO2气体脱除和固定上的应用560

23.9.4在天然气净化中的应用561

23.9.5挥发性有机废气的净化562

23.9.6饱和烃和不饱和烃的分离564

23.10结语564

参考文献564

第11篇其他过程强化技术

第24章规整结构催化剂及反应器568

24.1概述568

24.1.1规整结构催化剂的产生568

24.1.2规整结构催化剂的发展569

24.1.3规整结构催化剂的研究与前景570

24.1.4前景展望571

24.2规整结构催化剂572

24.2.1规整结构催化剂主要分类572

24.2.2规整结构催化剂的特点574

24.2.3规整结构催化剂的制备575

24.2.4规整结构催化剂的表征577

24.3规整结构反应器的分类580

24.3.1气-固两相催化反应中的规整结构反应器580

24.3.2气-液-固三相催化反应中的规整结构反应器582

24.4规整结构反应器的应用583

24.4.1环保领域584

24.4.2化工产品合成领域588

24.5规整结构反应器与常规反应器的比较588

24.5.1规整结构反应器与填充床反应器比较589

24.5.2规整结构反应器与浆态床反应器比较591

24.5.3工程放大方面的比较592

24.6规整结构反应器工程问题593

24.6.1规整结构催化剂在Fischer-Tropsch合成中的应用593

24.6.2规整结构催化剂在VOCs催化燃烧中的应用595

24.7新型泡沫/纤维结构的非涂层催化功能化及其多相催化应用597

24.7.1泡沫/纤维结构的湿式化学刻蚀催化功能化及其应用597

24.7.2基于原电池置换反应的泡沫/纤维结构催化功能化及其应用599

24.7.3铝基结构的水蒸气氧化功能化及其应用探索600

24.7.4偶联剂辅助的NPs@Oxides核-壳催化剂的规整结构化及其应用601

24.7.5金属Fiber结构上原位晶化生长ZSM-5分子筛及其MTP性能602

24.7.6烧结纤维包结细颗粒催化剂及其应用602

参考文献605

第25章挤出反应器609

25.1概述609

25.2反应挤出原理及设备609

25.2.1反应挤出原理609

25.2.2反应挤出设备610

25.2.3单螺杆挤出机610

25.2.4双螺杆挤出机611

25.3反应挤出的优缺点613

25.4反应挤出的应用614

25.4.1聚合物的可控降解与交联614

25.4.2聚合物的合成615

25.4.3聚合物的接枝改性619

25.4.4反应共混620

25.4.5原位相容621

25.4.6原位聚合与原位相容622

25.4.7高效脱挥623

25.5结语625

参考文献625

第26章旋转盘反应器628

26.1概述628

26.2反应器结构628

26.3传递特性629

26.3.1转盘表面的流体流动629

26.3.2传质性能631

26.3.3传热性能632

26.4旋转盘反应器的应用633

26.4.1自由基聚合633

26.4.2逐步聚合636

26.4.3有机催化反应637

26.4.4光催化降解有机废水639

26.4.5超细粉体制备642

26.4.6复乳的制备644

26.5结语645

参考文献645

第27章旋风分离器648

27.1概述648

27.2旋风分离过程机理与工业应用648

27.2.1旋风分离器结构与工作原理648

27.2.2旋风分离器内的流场分布649

27.2.3旋风分离器内的颗粒运动651

27.2.4旋风分离器的性能指标652

27.2.5旋风分离机理653

27.2.6旋风分离器的结构类型655

27.3旋风分离流场的导流整流与过程强化658

27.3.1旋风分离过程的强化658

27.3.2旋风分离过程的强化659

27.3.3环流式旋风分离技术661

27.3.4环流循环除尘系统与导流整流666

27.3.5直流降膜式旋风除雾器的研究与开发669

27.4结语670

参考文献670

第28章旋流分离器673

28.1概述673

28.1.1旋流器结构673

28.1.2旋流器内的流体流动674

28.1.3旋流分离效率676

28.2旋流分离器微小型化678

28.2.1旋流器微小型化678

28.2.2微细颗粒旋流排序678

28.2.3排序强化微旋流分离679

28.2.4旋流分离强化其他方法681

28.3微旋流分离器的并联放大682

28.3.1微旋流器组并联配置几何模型682

28.3.2微旋流器组并联配置数学模型682

28.3.3模型求解686

28.3.4准确性验证及工业应用效果687

28.4微旋流分离器的工程应用——甲醇制烯烃废水处理工艺689

28.5结语691

参考文献691

第29章非定态操作695

29.1概述695

29.2基本原理695

29.3工程研究与实践696

29.3.1进料参数周期性变化非定态操作696

29.3.2流向变换强制周期非定态操作700

29.3.3模型化研究707

29.4结语709

参考文献710

作者介绍

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刘有智，中北大学校长。1982年太原机械学院化工系本科毕业，毕业留校后一直在校任教。1988年本校获化学工程硕士学位，1995年中国科学院山西煤炭化学研究所获工学博士学位。1982年以来一直从事化学工程与过程强化方面教学和科研工作。主要从事超重力环境下多相流反应与传递性能研究，现担任教育部高等学校化工类专业教学指导委员会委员，全国化工过程强化技术指导委员会主任委员，全国化工高等教育学会理事，享受特贴专家，超重力化工过程山西省重点实验室主任，第二届中国石油和化工勘察设计协会化学工程设计专业委员会委员，第十四届全国化工化学工程设计技术中心站技术委员会委员。《现代化工》期刊理事，《化学工程》、《煤化工》等期刊编委；在化工过程强化及超重力化工过程研究方面发表学术论文近300余篇，申报发明54件，已获授权32件；出版《超重力化工过程与技术》专著，负责起草我国《超重力装置》行业标准。 主编著作：（1）《化学反应工程》，兵器工业出版社，2001（2）《超重力化工过程与技术》，国防工业出版社，2009，总装备部国防科技出版基金资助（3）《二氧化碳减排工艺与技术》，化学工业出版社，2013主要科研奖项：（1）何梁何利科学与技术创新奖，何梁何利基金评审委员会，2013年10月（2）化工废气超重力净化技术的研发与应用，国家科学技术进步二等奖，2011年12月（3）旋转填料床多相反应制备超细憎水氢氧化铝，山西省科技进步一等奖，2006年2月（4）硝酸磷肥生产节能减排关键技术开发与工业应用，山西省科学技术发明二等奖，2013年8月（5）超重力法脱除聚合物中挥发分的研究，山西省科技进步二等奖，2012年5月（6）超重力法选择性脱除二氧化碳尾气中应用研究，山西省科技进步二等奖，2008年2月（7）超重力烟气脱硫除尘技术研究，山西省科技进步二等奖，2003年4月（8）超重力法吹脱氨氮废水技术研究，山西省科技进步二等奖，2002年3月

文摘

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序言

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《绿色化工催化新纪元：高效催化剂设计与应用实践》 内容简介： 在追求可持续发展的时代浪潮下，化学工业正迎来一场深刻的变革。传统高能耗、高污染的生产模式已难以为继，高效、环保、经济的绿色化工生产技术成为行业发展的必然趋势。本书《绿色化工催化新纪元：高效催化剂设计与应用实践》正是在这样的背景下应运而生，它聚焦于化学工业中最具革命性潜力的核心驱动力——催化技术，深入剖析现代催化科学的前沿进展，并结合详实的工业应用案例，为读者勾勒出一幅绿色化工催化新纪元的宏伟蓝图。 本书并非对现有化工过程进行简单的优化或叠加，而是从根本上颠覆和重塑化工生产的逻辑。它强调的是通过设计和应用具有前所未有选择性、活性和稳定性的新型催化剂，实现反应路径的革新，从而从源头上减少副产物生成，降低能耗，缩短反应时间，并最终达到近乎零排放的环保目标。本书并非对某一特定单元操作的改进，而是聚焦于贯穿整个化工生产流程的关键环节——催化反应，以及支撑这一环节的核心要素——催化剂。 第一部分：现代催化科学的基石与前沿 本书的开篇，我们首先将深入探讨催化科学的基础理论。但这并非枯燥的公式堆砌，而是以一种启发式、系统化的方式，帮助读者建立对催化过程深刻而直观的理解。我们将从经典的催化理论出发，例如活性位理论、表面吸附理论等，回顾催化研究的脉络，为理解现代催化剂的创新奠定坚实基础。 随后，我们将笔锋转向催化科学最激动人心的前沿领域。这包括： 量子化学与材料模拟计算在催化剂设计中的应用： 传统催化剂的研发往往依赖于大量的实验试错，耗时耗力。本书将重点介绍如何运用 Density Functional Theory (DFT) 等量子化学计算方法，精确预测催化剂的电子结构、活性位性质以及反应机理，从而实现“设计驱动”的催化剂开发。我们将探讨如何通过理论计算指导材料的选择、掺杂、形貌控制等，加速高效催化剂的发现进程。 纳米催化材料的制备与性能调控： 纳米技术的发展为催化剂的设计提供了前所未有的自由度。本书将详细介绍各种纳米结构催化材料（如纳米颗粒、纳米线、多孔纳米结构等）的普适性制备方法，并深入分析尺寸效应、形貌效应、表面缺陷等因素如何影响催化活性和选择性。读者将了解到如何通过精准的纳米尺度调控，赋予催化剂“特异功能”。 单原子催化与类酶催化： 作为催化领域的“皇冠明珠”，单原子催化剂因其极高的原子利用率和独特的催化性能而备受瞩目。本书将系统阐述单原子催化剂的构筑策略、表征技术以及其在氧化、还原、耦合反应中的优异表现。同时，我们还将探讨如何借鉴酶的“分子机器”设计理念，开发具有高度选择性和反应活性的仿生催化体系，以应对复杂分子的转化挑战。 光催化、电催化与声催化： 传统热催化受限于反应温度，而光、电、声等新能源的引入，为催化反应开辟了新的维度。本书将重点介绍光催化在水分解制氢、CO2还原、有机污染物降解等领域的应用，以及电催化在燃料电池、电合成中的关键作用。声催化作为一种新兴的催化模式，其在强化传质传热、促进难反应转化等方面的潜力也将得到深入挖掘。 第二部分：面向未来的绿色催化剂工程 在掌握了前沿的科学理论与技术之后，本书将重点转向如何将这些先进理念转化为实际的绿色催化剂工程。这部分内容将更加注重工程化、规模化和可持续性。 催化剂的结构设计与性能优化： 我们将深入剖析不同类别的催化剂，例如贵金属催化剂（Pt, Pd, Rh等）、过渡金属氧化物、沸石、金属有机框架（MOFs）等，研究其在特定反应中的构效关系。本书将强调如何通过组分设计、载体选择、形貌工程、缺陷调控等手段，在保持高活性和选择性的同时，显著提高催化剂的稳定性、寿命以及对廉价元素的利用率，实现催化剂的“从无到有”和“从劣到优”。 多相催化与均相催化的融合创新： 传统上，多相催化因易于分离回收而被广泛应用，而均相催化则以其高活性和高选择性著称。本书将探讨如何通过设计新型催化材料，例如多相锚定的均相活性中心、负载型纳米催化剂等，融合两者的优势，开发出兼具高活性、高选择性、易分离和长寿命的新型催化体系。 催化反应器设计与集成技术： 即使拥有最优秀的催化剂，也需要与之匹配的反应器才能发挥最大效用。本书将介绍针对新型催化剂特点的反应器设计理念，例如微通道反应器、膜反应器、固定床反应器、流化床反应器等，以及如何通过催化剂与反应器的协同设计，实现高效的传质、传热和反应。同时，也将探讨连续流化学、微反应器技术等先进工程手段在绿色催化过程中的应用。 催化剂失活机理分析与再生策略： 催化剂的失活是制约其工业应用寿命的关键因素。本书将深入分析催化剂失活的各种机理，如中毒、烧结、积碳、浸出等，并系统介绍各种有效的催化剂再生技术，包括物理再生（如氧化、还原）、化学再生以及原位再生等，从而最大化催化剂的循环利用率，降低生产成本，践行绿色化学理念。 第三部分：绿色催化剂在关键化工领域的实践应用 理论与工程的结合最终体现在具体的工业应用中。本书的第三部分将以大量的实际案例，生动展示绿色催化剂在推动传统化工产业转型升级中的强大力量。 低碳能源转化与利用： CO2捕获、转化与资源化： 针对日益严峻的碳排放问题，本书将重点介绍利用新型催化剂将CO2转化为有价值化学品（如甲醇、甲酸、烯烃、合成气等）的绿色工艺。我们将探讨金属氧化物、MOFs、单原子催化剂在CO2加氢、光催化还原等过程中的最新进展。 氢能的绿色制备与应用： 重点介绍水分解制氢（光催化、电催化）、生物质制氢等过程中的高效催化剂开发，以及氢气在燃料电池中的催化应用。 生物质催化转化： 探索如何利用高效催化剂将可再生生物质转化为平台化合物、燃料以及高附加值化学品，构建可持续的生物基化学工业。 精细化学品与高分子材料的绿色合成： 选择性氧化与还原反应： 介绍新型催化剂在烯烃环氧化、醇氧化、芳烃选择性还原等关键反应中的应用，以减少副产物，提高产率。 绿色聚合催化剂： 探讨用于可降解高分子、功能性高分子的新型聚合催化剂，以及如何实现单体的高效转化与聚合反应的精确控制。 手性催化与不对称合成： 深入介绍不对称催化在手性药物、香料、农药等高附加值精细化学品合成中的关键作用，以及新型手性催化剂的设计与应用。 环境保护与污染治理： 工业废水催化处理： 介绍利用高效催化剂（如过氧化物催化、光催化氧化）降解难降解有机污染物，实现工业废水的高效净化。 大气污染物催化消除： 重点关注汽车尾气催化转化器（TWC）、工业废气催化燃烧、VOCs（挥发性有机物）催化氧化等技术，以及新型催化材料在其中扮演的角色。 土壤与地下水修复： 探讨催化技术在修复受污染土壤和地下水中的应用潜力。 本书特色： 理论与实践并重： 本书将深入浅出的理论讲解与大量详实的工业应用案例相结合，既有学术深度，又有实践指导意义。 前沿性与系统性： 紧跟催化科学最前沿的研究方向，并对其进行系统梳理和归纳，为读者提供一个全面而有序的知识体系。 绿色导向与可持续发展： 全书贯穿绿色化学与可持续发展的理念，强调通过催化技术的创新，实现化工生产的节能、减排、环保。 面向工程师与研究人员： 无论是化工过程工程师，还是催化领域的科研人员，都能从本书中获得宝贵的知识和启发。 《绿色化工催化新纪元：高效催化剂设计与应用实践》不仅仅是一本技术手册，更是对未来化工产业发展方向的深刻洞察。它将引领读者踏入一个充满机遇与挑战的绿色催化新时代，共同探索化学工业可持续发展的新路径。

评分☆☆☆☆☆

拿到《化工过程强化方法与技术》这本书，我感觉就像是找到了解决我心中长期困惑的一个关键。在实际的化工生产中，我们常常会遇到各种瓶颈，例如反应速度慢、传质传热效率低、能耗高、分离困难等等。这些问题不仅影响着生产效率，也给环境带来了不小的压力。而“过程强化”这个概念，在我看来，正是针对这些痛点而生。我希望这本书能够提供一套系统性的理论和技术解决方案，让我能够真正理解如何“强化”一个化工过程。我尤其对书中关于“微尺度强化”的内容充满期待。微通道反应器等微尺度技术，以其优异的传质传热性能和精确的反应控制能力，已经在很多领域展现出巨大的潜力。我希望书中能够详细介绍微尺度反应器的设计原理、制备方法，以及在不同化工过程中的具体应用案例。同时，我也希望书中能够探讨如何将微尺度技术与其他强化技术进行耦合，实现更显著的协同增效。这本书的出现，无疑为我提供了一个绝佳的学习平台，让我能够更深入地了解和掌握化工过程强化的最新进展。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《化工过程强化方法与技术》时，我脑海中立刻闪过无数个与化工生产相关的场景。作为一名在生产一线摸爬滚打多年的工程师，我太理解“强化”这两个字的分量了。我们每天都在与各种工艺参数搏斗，都希望能找到让效率再提升一点、成本再降低一分、能耗再少一点的突破口。所以，当看到这个标题时，我几乎毫不犹豫地认为，这本书就是我一直在寻找的“宝藏”。我特别期待书中能有关于“新型催化剂设计与应用”的内容。催化剂可以说是化工过程的“心脏”，一个高效、选择性好的催化剂，能够极大地改变一个反应的命运。我希望书中能够深入介绍当前最前沿的催化剂研究进展，例如纳米催化剂、多相催化、生物催化等，并且能够结合实际工业应用，给出催化剂筛选、设计以及反应器耦合的思路。另外，书中对于“过程集成”的探讨也让我充满期待。我们都知道，将多个单元操作巧妙地集成起来，可以实现能量和物料的循环利用，从而大幅度提高整个流程的经济性和环保性。我希望能在这本书中找到切实可行的集成方案和理论依据，为我们工厂的工艺优化提供新的方向。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触过不少关于化工技术的书籍，很多都像是一本厚重的教科书，内容详实，公式严谨，但总感觉与实际生产应用之间隔着一层“纱”。拿到《化工过程强化方法与技术》这本书后，我立刻被它在结构编排上的独到之处所吸引。它不像我之前看过的那些书，上来就堆砌大量的理论公式，而是从一个更宏观的视角出发，先描绘了化工过程发展的大趋势，然后循序渐进地引出“强化”的概念。我特别欣赏的是，书中并没有回避当下化工行业面临的各种痛点，比如能源消耗过大、污染物排放难以控制、以及反应选择性不足等问题。作者以一种非常接地气的方式，将这些现实困境与过程强化的目标紧密联系起来，让我瞬间感觉这本书不是在“纸上谈兵”，而是真正能够为我们解决实际问题提供指引。其中，关于“微反应器技术”的章节，我反复看了好几遍。它的介绍非常生动，不仅仅是列举了微反应器的结构和原理，更重要的是，它通过大量的案例分析，展示了微反应器在提高传质传热效率、精确控制反应条件、以及实现连续化生产方面的巨大潜力。我脑海中立刻浮现出我们工厂里一些难以解决的反应，如果能够引入微反应器，是否能彻底改变目前的生产状况？这种“看书如看己”的代入感，是很多技术书籍所不具备的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，本身就充满了吸引力。《化工过程强化方法与技术》，这几个字仿佛为我打开了一扇通往更高效、更可持续化工生产的大门。作为一名长期关注化工技术发展动态的研发人员，我深知传统的工艺流程在面对日益严苛的环保法规和市场竞争时，已经显得力不从心。而“过程强化”正是打破这一僵局的关键所在。我迫切地想知道，书中会如何阐释“强化”的内涵，它不仅仅是简单地提高效率，更重要的是指一种颠覆性的思维模式和技术革新。我特别关注书中关于“能量过程强化”的部分。在能源价格不断攀升的当下，如何最大限度地回收和利用过程中的余热，减少能源消耗，是每个化工企业都在思考的问题。我希望书中能够介绍一些先进的能量回收技术，例如热泵、吸收式制冷，或者是一些更具创新性的能量耦合方式。同时，我也希望书中能够提供一些实际的案例分析，展示这些技术是如何在工业生产中得到成功应用的，并且能够量化其带来的经济和环境效益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实令人印象深刻，它没有选择那种浮夸的、充满化学式和图表的学院派风格，反而采用了一种更具现代感和艺术感的色块搭配，主体是沉静的深蓝色，点缀着一些跳跃的亮黄色线条，像是抽象化的能量流动或者分子链的律动。初拿到手时，我甚至有点犹豫，怀疑它是不是一本跨界艺术作品集。然而，翻开目录，当看到“过程强化”这个词组后面紧跟着那些我熟悉的、又似乎被赋予了全新意义的关键词时，我的好奇心彻底被点燃了。我一直以来都在关注化工领域的前沿动态，尤其是在“绿色化工”和“可持续发展”的大背景下，如何提高现有工艺的效率、降低能耗和物耗，是摆在我们工程师面前的巨大挑战。我渴望找到那些能够切实解决实际问题的技术方案，能够为我的工作带来新的思路和启发。这本书的标题，恰恰触及了我内心最深处的渴望，它暗示着一种突破性的、颠覆性的方法论，而不是简单地对现有技术的修修补补。我迫切地想知道，作者将如何阐释“强化”的内涵，又将如何将理论与实践巧妙地结合起来，为我们描绘出一幅化工过程革新的宏伟蓝图。这本书的装帧质量也很高，纸张手感厚实，印刷清晰，阅读起来有一种沉浸式的体验，让人感觉自己正在与一位经验丰富的行业先驱进行一场深入的对话。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，如同一个信号弹，瞬间点燃了我对化工技术前沿的探索热情。《化工过程强化方法与技术》，这不仅仅是一个书名，更是一种对传统化工模式的挑战和革新。我深知，在当今全球对可持续发展日益重视的背景下，化工行业正面临着前所未有的转型压力。而“过程强化”正是应对这一挑战的有力武器。我非常好奇书中将如何定义和解读“强化”，它是否意味着对传统化工设备和工艺进行根本性的改造，或者是在现有基础上进行精细化的优化？我特别关注书中关于“多功能反应器”的介绍。传统的化工生产往往需要多个独立的设备来完成反应、分离等步骤，这不仅增加了占地面积和投资成本，也带来了能量和物料的损耗。我希望书中能够介绍一些将多种功能集成在一个设备中的新型反应器，例如反应-分离一体化反应器，或者能够同时实现多相催化的反应器。我期待通过阅读这本书，能够获得一些突破性的技术思路，为我们企业的工艺创新和转型升级提供理论指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题，瞬间就抓住了我的注意力。《化工过程强化方法与技术》，这几个字仿佛直接击中了化工行业当下最迫切的需求。我一直认为，传统的化工生产模式已经越来越难以适应当前环保和可持续发展的要求，而“强化”正是实现技术跨越的关键。我之前读过一些关于绿色化工的书籍，虽然受益匪浅，但总觉得在具体技术层面，如何真正实现“强化”还存在一定的模糊性。这本书的出现，正好弥补了我的这一认知空白。我非常好奇书中会详细介绍哪些“方法”和“技术”。例如，在“分离过程强化”方面，我希望看到关于膜分离技术、吸附技术等新型分离技术的深度解析，它们能否在能耗和效率上超越传统的蒸馏、萃取等方法？我更关心的是，这些技术在实际工业生产中的应用案例，以及作者是如何分析和评估这些案例的。这本书的出现，让我看到了化工行业未来的发展方向，也让我对自己的职业发展有了更清晰的规划。我迫切地想知道，书中所介绍的这些“强化”技术，能否为我们企业在降低生产成本、提高产品收率、减少环境污染等方面带来实质性的突破。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次看到《化工过程强化方法与技术》这本书时，我的直觉告诉我，这绝对是一本能够为我带来深刻启发和实际价值的著作。在我的职业生涯中，我始终致力于探索如何让化工过程变得更加高效、更加绿色。而“过程强化”这个概念，正是实现这一目标的核心。我希望这本书能够提供一套系统性的理论框架，帮助我理解过程强化的基本原理，并且掌握实现这一目标的关键技术。我尤其对书中关于“物料过程强化”的内容非常感兴趣。在化工生产中，如何提高反应的选择性，减少副产物的生成，同时又能够高效地实现产物的分离和纯化，是至关重要的问题。我希望书中能够介绍一些先进的反应器技术，例如微反应器、膜反应器等，以及它们在提高反应效率和选择性方面的优势。此外，我也非常期待书中能够深入探讨“过程集成”的概念，即如何将多个单元操作进行优化组合，实现协同效应，从而达到整体过程的最优化。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我首先被它的标题吸引了——“化工过程强化方法与技术”。这个标题本身就充满了力量感和前瞻性，仿佛预示着一种革命性的变革。作为一名在化工行业摸爬滚打了十几年的老兵，我深知技术革新对于企业生存和发展的关键性。我们整天都在思考如何降低成本、提高效率、减少污染，而“强化”这个词，恰恰触及了我们最核心的需求。我迫不及待地翻开书，希望从中找到能够指导我们实际工作的宝贵经验和前沿技术。我特别关注书中关于“集成技术”的部分。很多时候，我们习惯于孤立地看待每一个化工单元操作，比如反应、分离、传热等等，但往往是将这些单元操作“串联”起来，效率提升的空间就非常有限。而“集成”，则意味着将多个功能耦合在一起，实现协同增效，这其中蕴含着巨大的潜力。这本书会不会从这个角度为我们提供一些创新的思路？例如，能不能将反应和分离集成在一起，减少中间环节的能耗和物耗？我非常期待书中能够有详实的技术介绍和成功案例，让我能够将这些概念转化为切实的生产力。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《化工过程强化方法与技术》，我的第一反应是，这绝对是一本值得深入研读的书。它的封面设计简洁而富有科技感，很容易吸引那些对化工领域有深度探索兴趣的读者。在我的职业生涯中，我曾多次面临工艺瓶颈的挑战，无论是效率低下、能耗巨大，还是产品质量不稳定，这些问题都迫使我不断地寻找新的解决方案。而“过程强化”这个概念，在我看来，正是解决这些难题的钥匙。我希望这本书能够为我提供一套系统性的理论框架，让我能够理解过程强化的核心思想，并且掌握实现这些强化的具体方法和技术。我特别关注书中是否会深入探讨“新型反应器设计”的原理和应用。例如，对于一些需要精确控制温度和停留时间的反应，传统的釜式反应器往往难以胜任，而新型的流体动力学反应器，如微通道反应器，是否能提供更优的解决方案？我非常期待书中能够提供相关的技术细节、设计参数，甚至是实际操作的经验分享。这本书的出现，无疑为我提供了一个绝佳的学习机会，让我能够站在巨人的肩膀上，进一步提升我的专业技能和理论认知。