精细化学品的现代分离与分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:张卫红

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:2000-6-1

价格:28.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502526535

丛书系列:

图书标签:

• 精细化学品
• 分离技术
• 分析化学
• 现代分析
• 化学工程
• 色谱分析
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• 质量分析
• 化学工业
• 分析方法

化学工程的基石：化工过程的优化与控制 本书聚焦于化工生产的核心环节——过程的优化与控制，旨在为化学工程领域的专业人士、研究人员及高年级学生提供一套全面而深入的理论框架与实践指导。在当前对效率、安全和环境可持续性要求日益严苛的工业背景下，掌握先进的过程控制策略和优化技术已成为确保化工企业核心竞争力的关键。 本书系统地涵盖了化工过程控制的各个层面，从基础的数学模型建立到复杂的、非线性的系统控制，再到前沿的先进过程控制（APC）技术。我们摒弃了对纯粹分离技术（如蒸馏、萃取、吸附等）的详尽阐述，转而将重点放在如何动态地管理和调控涉及这些单元操作的整个生产流程。 第一部分：过程建模与动态特性分析（Foundations of Process Modeling and Dynamic Analysis） 本部分奠定了理解和控制化工过程的理论基础。化工过程的本质在于其动态变化特性，任何有效的控制都必须基于精确的数学描述。 1. 化工过程的机理建模： 详细阐述了如何利用质量守恒、能量守恒和组分守恒定律，结合流体力学和热力学原理，建立描述典型反应器、换热器和储罐等基本单元操作的微分代数方程组（DAE）。重点讨论了在建立模型时如何处理相平衡、反应动力学（包括复杂的多相反应）以及非理想流体行为对动态响应的影响。我们着重分析了模型简化过程中应遵循的原则，例如准稳态假设的适用性边界。 2. 线性时不变（LTI）系统的动态特性： 深入探讨了线性化技术在线性系统分析中的应用。读者将学习如何对非线性过程模型进行泰勒级数展开，获取局部线性模型。随后，通过拉普拉斯变换，系统地分析了系统的固有动态特性，包括一阶、二阶系统的响应特性，时间常数、阻尼系数和固有频率的物理意义。对于高阶系统，本书侧重于“主导极点”理论的应用，即如何识别影响系统动态响应的关键环节。 3. 过程的辨识与参数估计： 在实际工程中，精确的机理模型往往难以获取或参数未知。本章详细介绍了基于工业现场数据的过程辨识方法。内容包括激发信号的设计（如阶跃、脉冲和伪随机二进制序列 PBRS），以及参数估计的统计学基础，如最小二乘法（LS）及其对噪声和模型误差的鲁棒性分析。我们还探讨了基于卡尔曼滤波器的在线参数跟踪技术。 第二部分：经典控制理论与回路设计（Classical Control Theory and Loop Implementation） 此部分是过程控制的基石，专注于单回路（SISO）和简单多回路（MIMO）系统的设计与实现。 1. PID 控制器的设计与整定： PID控制器因其简单性和有效性，仍是工业界应用最广泛的控制算法。本书提供了多种PID整定方法，包括基于经典频率响应分析的Ziegler-Nichols法，以及基于过程模型（如二阶加纯过程延迟模型）的内模控制（IMC）整定法。特别强调了在存在过程延迟（Dead Time）情况下，如何优化积分项以避免过度超调和振荡。 2. 频率响应分析与稳定性判据： 详细讲解了波德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot）的应用。通过分析开环系统的频率响应，读者可以直观地评估闭环系统的相对稳定性，确定增益裕度（Gain Margin）和相位裕度（Phase Margin）。这对于评估现有控制回路在面对不同频率扰动时的鲁棒性至关重要。 3. 过程的交互性与解耦控制： 针对具有多个相互影响变量的MIMO系统，如精馏塔的塔顶和塔底组分与回流比、加热量之间的耦合，本书介绍了处理耦合问题的基本策略。重点讲解了相对增益数组（RGA）的计算及其在选择最佳反馈结构中的作用。在此基础上，深入探讨了反馈解耦器的设计，包括前馈解耦和反馈解耦矩阵的构建，旨在将一个复杂的MIMO问题转化为一组更易于控制的SISO问题。 第三部分：先进过程控制（APC）策略（Advanced Process Control Strategies） 随着计算能力的提升，APC技术已成为现代大型化工装置实现最优操作的关键。本书将APC视为对经典控制的扩展和深化。 1. 模型预测控制（MPC）： MPC是当前工业应用中最成功的先进控制技术。本书详细拆解了MPC的核心原理：利用系统的动态模型，在每一步采样时，对未来一段时间的操作进行优化求解，并仅执行第一步的控制动作。内容涵盖： 核心优化问题： 如何构建包含输入/输出约束、软约束和目标函数的二次规划（QP）或线性规划（LP）问题。 约束处理： 重点讨论了如何通过松弛变量（Slack Variables）和惩罚项，在确保操作安全（例如，设备运行限度）的同时，灵活地处理不希望违反的约束。 模型失配与鲁棒性： 讨论了当实际过程偏离预测模型时，MPC性能下降的问题，并介绍了模型误差补偿和自适应MPC的初步概念。 2. 过程优化与控制的集成： 先进控制的终极目标是实现过程的经济性优化。本章阐述了如何将实时优化（RTO）的结果无缝集成到APC框架中。RTO确定了系统的经济最优设定点（如目标温度、目标转化率），而APC则负责在保证操作约束的前提下，将这些设定点精确地维持住。这需要理解优化目标函数（如最小化能耗或最大化利润）在控制空间中的表达。 3. 间歇过程（Batch Process）的控制挑战： 与连续过程不同，间歇过程具有明确的阶段转换和时间依赖性。本书介绍了专用于间歇过程的控制方法，如轨迹跟踪控制（Trajectory Following Control），其中控制器的任务是使过程变量的轨迹严格遵循预先确定的时间曲线。这对于制药、精细化工等需要严格批次一致性的领域至关重要。 第四部分：安全与可靠性分析（Safety and Reliability in Process Control） 过程控制的设计必须以安全为前提。本部分探讨了如何通过控制系统增强工厂的固有安全性。 1. 安全仪表系统（SIS）与控制系统的区分： 明确区分了基本过程控制系统（BPCS）和安全仪表系统（SIS）的功能、设计标准（如IEC 61511）和独立性要求。强调了控制层面的优化不应以牺牲安全冗余为代价。 2. 故障检测与诊断（FDD）： 介绍了几种检测传感器或执行器故障的常用技术，包括基于残差的检测方法、基于观测器的故障隔离，以及利用统计过程控制（SPC）工具（如Shewhart图和CUSUM图）来监控过程漂移和异常事件。 3. 冗余与容错控制： 探讨了传感器和执行器冗余配置（如2oo3投票系统）在提高控制可靠性方面的作用。此外，还简要介绍了在传感器或执行器发生部分失效时，如何通过切换到降低复杂度的控制模式（如降级控制）来维持基本稳定运行的策略。 总结： 本书通过严谨的数学推导和贴近工业实际的案例分析（涵盖了化工、石油炼制和聚合物生产的典型场景），为读者提供了一个从基础到前沿的、完整的化工过程优化与控制技术路线图。它强调的是“如何让一个给定的化学反应或分离过程在经济、安全和环境约束下，以最佳动态性能运行”，而非单纯地分离或分析化学品本身。

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从写作风格来看，这本书的语气非常正式，缺乏与读者的互动感。它更像是作者向同行做的一份陈述报告，而不是一本旨在教育和启迪后进的专业教材。整本书的行文都保持着一种高冷的学术姿态，几乎没有使用任何生动的比喻或者实际工作场景中的小故事来帮助读者理解那些枯燥的化学现象。例如，在讨论分离过程中的“死体积”对效率的影响时，如果能结合一个实际的泵流不均导致的峰展宽案例来解释，效果一定会比一堆密集的公式推导要好得多。我期望看到的是一种能够激发学习热情的、富有洞察力的叙述方式，而不是冷冰冰的知识堆砌。这种过度的书面化和缺乏情感的表达，使得即便是那些原本很有价值的分析方法描述，读起来也变得索然无味，难以在脑海中形成深刻的印象和联想。

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这本书在讨论“精细化学品”的实际应用案例时，给人的感觉是比较陈旧和表面化。精细化学品种类繁多，涵盖了医药中间体、高分子助剂、电子化学品等多个高附加值领域，它们对纯度和杂质控制的要求极其严苛。我非常期待书中能有关于这些前沿领域中，分离与分析技术如何突破瓶颈的深度探讨，比如如何处理手性药物的对映体分离、如何应对OLED材料中的极微量金属离子污染等。然而，书中提供的案例似乎大多停留在基础有机物的分离纯化阶段，缺乏对现代高技术产业中“超高纯度”和“复杂结构解析”的针对性分析。读完后，我感觉自己对理论知识的理解有所加深，但对于如何将这些知识有效地应用于当前最前沿、最具挑战性的精细化工产品分析中，这本书并没有给出太多有价值的指引或启发，更像是一本停留在上一个时代的技术总结，而非引领未来的“现代”指南。

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这本书的封面设计倒是挺吸引眼球的，那种深邃的蓝色背景配上银色的字体，透着一股科技感和专业范儿。我一开始还挺期待里面能有什么令人耳目一新的内容，毕竟“精细化学品”这个领域本身就充满了挑战和机遇。然而，当我翻开内页，首先映入眼帘的是一连串复杂的图表和数据，感觉就像是直接跳进了一个高深的数学课堂，而不是一本试图阐述“现代分离与分析”技术的工具书。那些关于色谱柱的材质选择、流动相配比的微调、乃至质谱仪的离子化参数设定，简直是到了吹毛求疵的地步。我本以为能找到一些关于如何优化实验流程、提高分析效率的实用技巧，或者至少是能用通俗易懂的方式解释一些核心原理的图解。结果呢？更多的似乎是教科书式的严谨和刻板，很多地方的描述都过于抽象，缺乏实际操作中的那些“小窍门”和“经验之谈”。对于一个初学者或者需要快速上手解决实际问题的技术人员来说，这本书的门槛似乎设置得有点高，让人感觉它更像是一份深奥的学术报告汇编，而不是一本能够指导实践的“现代指南”。

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这本书的排版和插图设计实在是有些令人沮丧。要知道，化学分析和分离过程，尤其是涉及到微观层面或复杂仪器结构时，清晰的示意图和流程图是多么重要！遗憾的是，书中的很多插图都显得模糊不清，线条的粗细不均，有些图例的标注也难以辨认，这极大地影响了阅读体验。我花了相当长的时间试图理解一个关于多维色谱分离的示意图，结果因为图形本身的质量问题，最终不得不放弃，转而寻求网络上的其他资源来辅助理解。再者，本书的索引和术语表做得也不够人性化。当你需要快速定位某个特定术语或方法时，常常需要来回翻阅好几页才能找到对应的章节，这对于需要快速查阅资料的技术人员来说，无疑是低效的。一本专业的参考书，其组织结构和视觉呈现质量，应该和它所承载的知识深度一样重要，但在这方面，这本书明显欠缺火候，给人一种匆忙上架的仓促感。

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翻阅过程中，我注意到这本书对一些基础理论的阐述非常详尽，几乎可以说是面面俱到，从热力学平衡到动力学过程，每一个环节都进行了深入的挖掘。然而，这种详尽似乎也带来了另一个问题：结构上的松散和重点的不突出。读起来总有一种“抓不住重点”的感觉，很多章节的逻辑推进显得有些跳跃，不像是一个训练有素的工程师精心设计的产品流程。比如，它花了大量篇幅去讨论一些非常小众的分离技术，却对目前工业界应用最为广泛、效率最高的几种方法着墨不多，或者只是简单地提及，没有给出足够的案例分析来支撑其理论的有效性。我特别想了解在处理那些高纯度要求、痕量分析的复杂基质样品时，现代分析仪器如何做到快速、准确地识别和定量，但书中更多的篇幅似乎还是停留在对传统技术的微调和改进上，对于新一代的智能化、高通量分析手段的介绍显得有些保守和滞后。这让我不禁怀疑，这本书的编写者是否能跟上行业技术迭代的步伐。

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