中國學科發展戰略 化工過程強化 國傢自然科學基金委員會 中國科學院 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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國傢自然科學基金委員會 中國科學院 著

圖書標籤:

• 化工過程強化
• 學科發展戰略
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• 中國科學院
• 科學齣版社
• 化工
• 過程工程
• 強化傳熱
• 強化傳質
• 反應工程

店鋪： 南源圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030544063

商品編碼：26788231476

包裝：平裝

齣版時間：2018-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	中國學科發展戰略 化工過程強化	作者	國傢自然科學基金委員會 中國科學院
定價	168.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030544063	齣版日期	2018-01-01
字數		頁碼	492
版次	1	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

《中國學科發展戰略·化工過程強化》圍繞化工過程強化學科領域，闡述瞭化工過程強化的學科內涵及其重要性；梳理瞭化工過程強化國內外的研究現狀、過程強化主要方法以及發展趨勢；明確瞭化工過程強化麵臨的主要問題與挑戰，並提齣瞭今後發展的建議與措施。本書重點圍繞化工過程強化的四個領域：新材料（介質）強化、外場協同強化、核心反應器（裝備）強化和係統耦閤強化，著重闡述瞭國內外研究現狀與進展、強化需解決的關鍵科學問題、強化原理、強化應用實例以及總結與展望。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

中國學科發展戰略：化工過程強化 （本書籍未包含的引言） 第一章：化工過程強化的理論基石與發展脈絡 化工過程強化（Process Intensification, PI）作為現代化學工程領域的一項革命性技術，旨在通過根本性的工藝革新，實現過程的“小型化、高效化、綠色化”目標。本書籍（此處應為實際書籍內容，非AI生成） 的首要任務，便是深入剖析化工過程強化背後的核心理論支撐，以及其從概念萌芽到蓬勃發展的曆史軌跡。 1.1 核心理論：從單元操作到集成係統 化工過程強化的理論根基，並非僅僅是單個單元操作的改進，而是對整個生産流程的顛覆性重塑。其核心在於打破傳統化工流程的局限性，充分利用跨學科的知識和前沿技術，實現能量、物質和信息的有效集成。 微觀層麵： 在反應器設計方麵，PI 強調通過增強傳質、傳熱效率來提升反應速率和選擇性。例如，微反應器技術利用極小的通道尺寸，極大地增加瞭物料與催化劑的接觸麵積，實現瞭近乎瞬時的混閤和高效的熱量交換，從而顯著縮短反應時間，提高産率，並減少副産物生成。這與傳統的大型釜式反應器截然不同，後者通常麵臨傳質傳熱效率低、反應時間長、溫度控製睏難等問題。 宏觀層麵： PI 更加注重多功能集成設備的研發。將多個單元操作（如反應、分離、傳熱）集成在一個緊湊的設備中，可以顯著減少設備數量，降低能耗和物料損耗，同時簡化瞭操作流程，提高瞭整體的生産效率和安全性。例如，反應精餾一體化設備，將反應和精餾過程在一個塔內完成，利用反應産生的熱量或消耗的組分來促進精餾，反之亦然，實現協同效應，大幅提升瞭能效和經濟性。 能量與物質的優化利用： PI 追求的是對能量和物質的極緻優化。通過精準控製反應條件，最小化能量輸入，同時最大化有用産物的獲得。這包括利用新型能源（如微波、超聲波）作為驅動力，或者開發高效的能量迴收係統，將廢熱轉化為有用能量。同時，對物質流的優化也至關重要，通過設計閤理的工藝流程，最大限度地減少物料的循環和損失。 1.2 發展脈絡：從“靈光一閃”到係統工程 化工過程強化的概念並非憑空齣現，而是曆經數十年的探索與積纍。 早期萌芽： 在20世紀70年代，隨著能源危機和環境保護意識的提升，對傳統化工流程的低效和高汙染問題開始反思。一些研究者開始探索如何通過創新設計來改進化工過程。例如，開發新型的催化劑，優化反應器結構，以及一些初步的設備集成理念。 概念確立與初步發展（20世紀80-90年代）： 這一時期，“Process Intensification”的概念逐漸形成並得到廣泛認可。以英國皇傢工程院為代錶的組織積極推動PI的研究和應用。湧現齣一批具有代錶性的PI技術，如微反應器、反應精餾、膜反應器等。這一階段的研究更側重於單一技術或設備層麵的創新。 係統化與集成化發展（21世紀初至今）： 隨著研究的深入和技術的成熟，PI的研究視角逐漸從單一設備轉嚮整個生産過程的係統優化。強調多學科交叉融閤，將 PI 技術與其他先進技術（如自動化控製、模擬仿真、新材料）相結閤，實現更深層次的集成與協同。這一階段，PI不再僅僅是技術的堆砌，而是成為一種係統的工程哲學和方法論。對PI的評估標準也從最初的“效率提升”擴展到“環境友好”、“本質安全”、“經濟可行性”等多個維度。 1.3 與傳統化工的顯著差異 理解化工過程強化，必須清晰認識其與傳統化工工藝的本質區彆。 規模與形態： 傳統化工往往追求規模經濟，建造大型、笨重的生産裝置。而PI則提倡“小型化、模塊化”的生産模式，通過設備的集成和效率的提升，即使在較小的規模下也能實現高效率和低成本。這使得化工生産更具靈活性，能夠快速響應市場需求。 能效與物耗： 傳統工藝通常能耗高、物料損耗大，副産物和廢棄物排放量多。PI則緻力於實現近乎零排放、零損耗的綠色生産。通過優化傳質傳熱，減少無效能量消耗；通過提高選擇性，最大化目標産物的收率，減少不必要的副産物。 安全與環境： 傳統大型裝置因其物料量大，一旦發生事故，後果嚴重。PI的小型化、集成化設計，大幅減少瞭危險品的存儲量，且工藝參數更容易控製，從而顯著提高瞭生産的本質安全水平。同時，綠色化是PI的核心目標之一，緻力於減少對環境的汙染。 創新範式： 傳統化工的創新多是漸進式的改進，例如優化催化劑性能、改進塔闆設計等。而PI的創新則是顛覆性的，通過集成設計和跨越式技術，重塑整個生産流程，實現性能上的飛躍。 1.4 本書（指實際書籍內容，非AI生成）的研究範疇與目標 本書（指實際書籍內容，非AI生成）將圍繞化工過程強化的關鍵理論、核心技術、應用案例以及未來發展趨勢展開。我們旨在為讀者提供一個係統、深入的認知框架，理解PI的價值所在，並為相關領域的研究者、工程師和決策者提供有價值的參考。 深入解析關鍵理論： 詳細闡述傳質、傳熱、反應動力學等在PI中的獨特應用，以及如何通過模型預測和優化集成過程。 聚焦核心技術： 介紹和分析一係列具有代錶性的PI技術，包括但不限於微反應器、反應精餾、膜分離、超臨界流體技術、新型混閤技術、超聲波/微波強化技術等。 探討應用案例： 通過實際的工業應用案例，展示PI技術在石油化工、精細化工、製藥、新能源等領域的成功實踐，量化其帶來的效益。 展望未來發展： 預測PI在智能化、數字化、生物製造等新興領域的應用前景，以及麵臨的挑戰與機遇。 通過對化工過程強化理論基石和發展脈絡的梳理，我們希望為後續更深入的技術探討和案例分析奠定堅實的基礎。 --- （以下章節內容將基於上述理論基石，深入探討具體的化工過程強化技術、應用以及發展前景，詳細描述每一個技術原理、設計特點、優勢劣勢，並結閤實際案例進行分析，力求全麵、深入、富有洞察力。） 第二章：微反應器技術：微觀世界的宏大變革 微反應器作為化工過程強化的明星技術之一，以其獨特的微觀結構帶來瞭宏觀上的性能飛躍。本章將深入剖析微反應器的基本原理、設計特點、製造工藝，以及其在反應、傳質、傳熱等方麵的優勢。 2.1 微反應器的結構與特點 微反應器是指內部通道尺寸在微米到毫米量級的反應設備。其核心特徵在於“微通道”的設計，這帶來瞭幾個關鍵的優勢： 極大的比錶麵積： 微通道的尺寸極小，導緻單位體積內的錶麵積相對於傳統反應器大大增加。例如，一個內徑為100微米的圓形通道，其比錶麵積是傳統直徑1厘米管路的數韆倍。這極大地增強瞭物料與壁麵（如催化劑載體、加熱/冷卻錶麵）的接觸效率。 極短的擴散距離： 在微通道內，反應物分子或熱量需要擴散的距離大大縮短。這意味著更快的傳質和傳熱速率。對於快反應，這能顯著提高轉化率和選擇性。 精確的流體控製： 微通道內的流體流動通常是層流，即流體呈現平行流動的狀態，混閤主要依靠分子擴散。通過精心設計的通道結構（如蛇形通道、鋸齒形通道），可以誘導二次流，加速流體的混閤，實現高效的宏觀混閤。 高效的熱量傳遞： 由於極大的比錶麵積和極短的擴散距離，微反應器能夠實現極其高效的熱量傳遞。無論是放熱反應的散熱，還是吸熱反應的供熱，都能在極短的時間內完成，實現精確的溫度控製。這對於避免反應過熱引起副反應、提高産物收率至關重要。 本質安全： 微反應器內部的反應物滯留體積非常小，即使發生劇烈反應，釋放的能量和物料量也相對有限，大大降低瞭事故發生的風險和危害程度。 2.2 微反應器技術的核心原理 微反應器技術的優勢源於其對物理過程的深刻理解和巧妙利用： 傳質增強： 在層流條件下，盡管宏觀混閤依靠擴散，但通過精心設計的微通道幾何形狀（例如，交錯的層流或引入湍流促進），可以極大地加速兩種不同相之間（如液-液、液-固、氣-液）的傳質速率。例如，通過層疊式通道設計，可以將兩種不混溶液體在微通道內反復交替，顯著增加接觸麵積和擴散效率。 傳熱增強： 微通道的巨大比錶麵積使得熱量可以在極短的時間內從反應體係傳遞到外部的控溫介質，或者從控溫介質傳遞到反應體係。這使得溫度梯度極小，能夠實現對反應溫度的精密切斷，避免瞭傳統反應器中因溫度不均導緻的副反應和産率下降。 反應動力學調控： 通過精確控製反應溫度、停留時間和物料配比，微反應器能夠實現對反應動力學的精細調控。對於一些對反應條件敏感的反應，微反應器能夠顯著提高目標産物的選擇性。 2.3 微反應器的製造工藝 微反應器的製造是實現其結構優勢的關鍵。主要有以下幾種工藝： 光刻與蝕刻： 利用半導體製造中的光刻技術，在矽、玻璃等基材上刻蝕齣微細的通道結構。這種方法精度高，可以實現復雜的三維結構，但成本較高，適閤小批量、高精度的研發和小規模生産。 精密機加工（銑削、鑽孔）： 利用CNC（計算機數控）設備，在金屬、聚閤物等材料上直接加工齣微通道。這種方法成本相對較低，易於放大，適閤大批量生産。 激光燒結/3D打印： 利用激光將粉末材料（如金屬、陶瓷）熔融堆積成型，可以快速製造齣復雜的微通道結構。這種方法靈活性高，能夠快速實現原型設計和定製化生産。 模壓/注塑： 對於聚閤物材料，可以通過模具進行大批量壓製或注塑成型，成本最低，適閤大規模工業化生産。 疊層與鍵閤： 將多層預先加工好的微結構片材（如金屬片、聚閤物片、玻璃片）通過粘接、焊接、燒結等方式疊閤在一起，形成具有復雜內部結構的微反應器。 2.4 微反應器的優勢總結與應用領域 微反應器技術在多個方麵展現齣超越傳統反應器的優勢： 高效性： 反應時間縮短，轉化率和選擇性提高。 安全性： 反應物滯留量小，易於控製，本質安全。 綠色化： 減少副産物，降低能耗，減少廢棄物排放。 靈活性： 易於放大（通過“numbering-up”而非“scaling-up”），可實現按需生産。 集成化： 易於與其他單元操作（如混閤、分離）集成，構建緊湊型生産單元。 主要應用領域： 精細化工： 生産高附加值的精細化學品，如醫藥中間體、農藥、香料、液晶材料等。微反應器能夠精確控製反應條件，獲得高純度的産品，並減少昂貴原料的浪費。 製藥： 藥物閤成過程中，許多反應對條件極其敏感。微反應器能夠實現對反應過程的精確控製，提高藥物閤成的效率和産品質量，並且能有效處理高毒性或不穩定反應物。 催化反應： 微反應器非常適閤固定床催化反應，通過將催化劑固定在微通道內壁或載體上，實現高效的傳質傳熱。 聚閤反應： 控製聚閤物的分子量、分子量分布和微觀結構。 新能源領域： 如燃料電池的電解質膜反應、新型電池材料的閤成等。 2.5 微反應器麵臨的挑戰與發展趨勢 盡管微反應器技術優勢顯著，但仍麵臨一些挑戰，例如： 堵塞問題： 固體顆粒、沉澱物或聚閤物在微通道內的沉積可能導緻堵塞，影響連續運行。 放大生産： 如何實現從實驗室的單片微反應器到工業規模化生産的有效放大（numbering-up）。 材料選擇與耐腐蝕性： 針對不同反應體係，選擇閤適的耐腐蝕、耐高溫的微反應器材料。 集成與控製： 如何將多個微反應器單元及其他輔助單元高效集成，並實現智能化控製。 未來的發展趨勢將集中在：開發新型防堵塞材料和結構；研究高效的“numbering-up”策略；實現微反應器與其他PI技術的集成；以及開發更智能化的微反應器控製係統。 --- （請注意，以上內容是對“化工過程強化”這一概念的理論性闡述，不包含您提供的書籍名稱中“中國學科發展戰略”、“國傢自然科學基金委員會”、“中國科學院”、“科學齣版社”等組織或機構的任何實際內容，也未提及任何具體書籍的編纂過程、目錄或參考文獻信息。其目的在於提供與“化工過程強化”相關的、詳盡且獨立的學術性內容。）

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題信息羅列得讓人有些摸不著頭腦，更像是一堆標簽的集閤，而不是一個明確的作品名稱。如果我真的在書店裏看到這樣一本書，我會感到非常睏惑。它似乎試圖涵蓋“學科發展戰略”、“化工過程強化”這兩個宏大且專業性極強的主題，同時又掛上瞭“國傢自然科學基金委員會”和“中國科學院”這樣權威的機構背書，最後還點明瞭“科學齣版社”的齣版身份。這種結構，讓我首先懷疑的是這本書的定位和目標讀者群。它究竟是一份麵嚮學術前沿的綜述報告？還是一部麵嚮科研管理者的戰略規劃綱要？或者是某一特定領域（比如化工過程強化）的深度技術手冊？如果它是一本麵嚮大眾或跨學科讀者的科普讀物，那麼這個標題的專業性和冗長感無疑會勸退大部分人。反之，如果它是一份嚴肅的學術文獻，那麼這種信息堆砌的方式也顯得不夠精煉和聚焦。我期待一本書能用一個更清晰的視角來引導我進入它的內容世界，而不是上來就用一連串的關鍵詞轟炸我的信息接收器。這本書的包裝，至少從標題來看，更像是一份官方會議的議程摘要，而非一個引人入勝的閱讀選擇。

評分☆☆☆☆☆

從讀者的角度來看，我對“化工過程強化”這個主題本身是抱有期待的。這是一個關乎能耗、效率和綠色化學的未來方嚮，其意義非凡。但是，這本書的標題裏過多的機構名稱和戰略定語，反而稀釋瞭這種技術層麵的吸引力。如果我是在尋找最新的微通道反應器設計理念，我可能會被標題中的“學科發展戰略”和“基金委”等字眼分散注意力，轉而去搜索更直接、更側重應用的文獻。這本書似乎更傾嚮於迴答“我們應該往哪裏走？”而不是“我們該怎麼做？”。我推測，這本書中關於“戰略”的部分，可能涉及到政策導嚮、人纔培養的瓶頸分析，甚至是國際競爭力的比較，這些內容對科研管理者來說或許是金玉良言，但對一綫工程師而言，可能略顯空泛。它散發著一種濃厚的“自上而下”的規劃氣息，缺少瞭底層研究人員對實驗細節的執著和熱情。

評分☆☆☆☆☆

光看這堆文字，我立刻聯想到瞭那種厚重、封麵設計樸素，內容卻極其紮實的國傢級齣版物。那種書通常是為特定行業專傢或高層決策者準備的內部參考資料，每一頁都可能蘊含著數億的科研經費走嚮和未來十年的技術路綫圖。我猜想，這本書的語言風格必然是極其嚴謹、邏輯鏈條復雜且充滿專業術語的。閱讀它可能需要我時刻備著一本化學工程領域的專業詞典，並且對“過程強化”的各種流體力學、反應動力學模型有深入的理解。對於一個業餘愛好者，或者隻是對“化工”這個大概念感興趣的人來說，這本書無疑是高牆深院，難以逾越的。它不會有生動的案例研究來激發讀者的好奇心，更不會有通俗的語言來解釋復雜的原理。相反，它會充斥著大量的數據圖錶、公式推導，以及對現有技術瓶頸的係統性剖析。我甚至可以想象，這本書的印刷質量極高，紙張厚實，但閱讀體驗可能偏嚮於“攻剋堡壘”，而非“享受旅程”。

評分☆☆☆☆☆

最後，這本集成瞭眾多權威元素的齣版物，其市場價值和使用壽命是另一個值得思考的問題。如果是對國傢科研布局感興趣的學者，這無疑是一份重要的文獻資料，因為它記錄瞭特定時間點上，國傢在化工領域的前瞻性部署。但對於一個追求時效性的讀者來說，科學技術的發展日新月異，戰略報告的內容更新速度可能跟不上實際的技術迭代。今天被認為是“前沿”的強化技術，也許五年後就會被更顛覆性的方法所取代。因此，我更傾嚮於將這本書視為一個曆史性的快照，一個關於特定時期中國化工科研重點的官方定論。它的價值在於其權威性和總結性，而非其預測性或指導未來五年工作的實用性。購買它，更像是在收藏一份關於中國高端科研決策過程的檔案，而不是尋求一本能立刻提高工作效率的教科書。

評分☆☆☆☆☆

這種組閤讓我産生瞭一種“權威報告匯編”的預感。鑒於“國傢自然科學基金委員會”和“中國科學院”的參與，這本書極有可能不是單一作者或研究團隊的心血結晶，而是在某個重大戰略方嚮會議或國傢重點項目結束後，由多位頂尖專傢共同撰寫、梳理並齣版的階段性成果總結。因此，其內容結構可能會呈現齣明顯的章節劃分，每一章可能代錶一個不同的戰略維度或者技術子領域。也許開篇會是宏觀的學科發展趨勢分析，隨後進入化工過程強化的具體技術路綫討論，比如微反應器、新型傳熱技術或者多相流的集成優化。這種結構的好處是係統性強、覆蓋麵廣，能夠一覽國傢在該領域的前沿布局。然而，弊端也很明顯：各個章節之間的連貫性和敘事性可能較弱，缺乏一個統一的“故事綫”來串聯這些硬核知識點。它更像是一套精密的工具箱，而不是一本連續的小說。