具体描述
本书为中等职业教育化学工艺专业(三年制初中生源)国家规划教材。教材贯彻以全面素质教育为基础，以应用能力为主线，以培养创新意识和实践能力为重点的当代教育理念来构建课程体系。在选择内容时，既坚持必要而够用的理论基础，又重点面向工程实际操作，同时考虑学习者未来的发展和单元操作技术的进展。
全书共11章。内容包括绪论、流体输送、非均相物系的分离、传热、液体蒸馏、气体吸收、固体干燥、蒸发、结晶、液?液萃取、制冷和新型单元操作简介等，可供学习者根据实际选学选用。每章设有学习目标、本章小结、思考题及习题，例题为求结合实际。
本书为中等职业学校化学工艺及相关专业的教材，也可作化工操作工培训教材。
《工业流程设计与优化》 引言 在现代工业生产中，高效、安全、经济地实现物质的转化与分离是核心挑战。从石油化工、制药到食品加工，每一个环节都离不开对复杂化学过程的精细设计与持续优化。本书《工业流程设计与优化》旨在深入探讨这一领域，为读者提供一套系统性的方法论和丰富的实践指导。它不仅涵盖了设计过程的理论基础，更着重于如何通过数据分析、模拟仿真和前沿技术，将理论转化为现实生产力，实现流程的智能化与绿色化。 第一部分：工业流程设计的基础 1.1 化学反应工程基础 1.1.1 反应器类型选择与设计： 本章将详细解析不同类型反应器（如釜式反应器、管式反应器、固定床反应器、流化床反应器等）的结构特点、传热传质机理、动力学规律以及适用范围。重点阐述如何根据反应特性、操作条件和经济性要求，选择最适合的反应器形式，并进行初步的体积和传热面积估算。内容将涵盖均相和多相反应的特点，以及催化剂在反应器设计中的关键作用。 1.1.2 反应动力学与平衡： 深入研究化学反应的速率方程、活化能、温度和浓度对反应速率的影响。介绍不同反应模型的建立，如零级、一级、二级反应，以及复杂反应的动力学模型。同时，将阐述化学平衡的概念，如何计算平衡转化率，以及如何通过操作条件（如温度、压力）和反应物配比来优化平衡转化率。 1.1.3 传热与传质原理： 详细讲解在反应过程中至关重要的传热和传质过程。涵盖对流传热、传导传热、辐射传热等基本概念，以及传热系数的计算方法。在传质方面，将深入分析液-液、气-液、固-液、固-气等界面上的传质机理，介绍传质系数、推动力等概念，并探讨如何通过优化搅拌、流速等参数提高传质效率。 1.2 分离过程工程基础 1.2.1 单元分离操作概览： 本章将系统性地介绍工业生产中最常用、最基础的单元分离操作，包括蒸馏、吸收、萃取、结晶、过滤、沉淀、吸附、膜分离等。每种操作都将从其基本原理、设备类型、操作变量、影响因素及优缺点等方面进行讲解，为后续的流程设计提供基础认知。 1.2.2 气液分离： 重点讲解蒸馏和吸收过程。在蒸馏部分，将深入探讨塔式精馏、连续精馏、间歇精馏的原理，介绍相平衡关系（如VLE数据）、塔板效率、理论塔板数计算，以及不同塔型（如板式塔、填料塔）的结构与选择。在吸收部分，将讲解气液吸收的传质机理，介绍吸收剂的选择、吸收设备（如填料吸收塔、喷淋塔）的设计，以及吸收回路的设计。 1.2.3 液液分离与固液分离： 详细介绍液液萃取过程，包括溶剂选择、相平衡图的绘制与应用、萃取设备（如混合澄清槽、萃取塔）的设计。在固液分离方面，将涵盖过滤（板框过滤机、离心过滤机）、沉淀（重力沉淀、絮凝沉淀）、离心分离（离心机）等多种技术，并分析其在不同物料体系中的适用性。 1.2.4 固气分离与相变分离： 探讨旋风分离器、袋式除尘器、湿式洗涤器等固气分离设备的设计与应用。同时，将涉及结晶过程，包括结晶动力学、晶型控制、结晶设备（如冷却结晶器、蒸发结晶器）的选择与操作。 1.3 物料衡算与能量衡算 1.3.1 物料衡算的基本原理： 讲解物料衡算在流程设计中的核心地位，介绍质量守恒定律的应用。详细阐述如何建立稳态和动态物料衡算方程，处理循环物流、反应物消耗与产物生成。通过实例讲解如何求解复杂流程的物料分配。 1.3.2 能量衡算与热力学基础： 介绍能量守恒定律在化工过程中的应用。详细讲解焓、熵、吉布斯自由能等热力学参数的意义及其计算方法。阐述如何进行管道、设备（如换热器、反应器、蒸馏塔）的能量衡算，包括显热与潜热的计算，以及相变潜热的应用。探讨能量回收和优化利用的可能性。 1.3.3 过程数据的获取与处理： 强调实际操作数据对于流程设计与优化的重要性。介绍各种测量仪表（如流量计、温度计、压力计、液位计）的工作原理与选型。讲解如何对采集到的原始数据进行清洗、统计分析，识别异常值，并进行有效的数据可视化，为后续的建模和优化提供可靠基础。 第二部分：工业流程设计的方法与工具 2.1 流程模拟软件的应用 2.1.1 流程模拟软件概览： 介绍主流的化工流程模拟软件，如Aspen Plus、HYSYS、CHEMCAD等，并分析它们在模拟精度、功能覆盖、易用性等方面的特点。 2.1.2 建立稳态流程模型： 详细讲解如何在模拟软件中输入物性参数、选择热力学模型、搭建工艺流程图（PFD），并设置各单元操作的设备参数。演示如何进行稳态质量和能量衡算，检查模型的收敛性，并对模拟结果进行初步分析。 2.1.3 动态流程模拟： 讲解动态模拟在研究过程启动、停机、扰动响应、安全裕度分析等方面的优势。阐述如何构建动态模型，设置初始条件、控制策略和外边界条件，并运行动态仿真，观察系统在不同工况下的瞬态行为。 2.2 过程优化技术 2.2.1 优化目标与约束： 明确工艺过程优化的目标，通常包括提高收率、降低能耗、减少物耗、提高产品质量、延长设备寿命、提升安全性等。同时，识别并量化优化过程中必须遵守的约束条件，如设备产能限制、操作温度压力范围、物料纯度要求等。 2.2.2 优化算法介绍： 介绍常用的优化算法，如梯度下降法、牛顿法、共轭梯度法、遗传算法、模拟退火算法等，并分析它们在化工优化问题中的适用性。 2.2.3 基于模拟的优化： 重点阐述如何将流程模拟软件与优化算法结合，实现对工艺过程的自动化优化。讲解如何定义优化变量、目标函数和约束条件，并启动优化求解器，寻找最优的操作参数组合。 2.3 新型分离技术与装备 2.3.1 膜分离技术： 深入介绍微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗透汽化等膜分离技术在化工领域的应用。分析不同膜材料、膜结构对分离性能的影响，以及膜组件的设计与操作。 2.3.2 吸附与色谱分离： 探讨固体吸附剂（如活性炭、分子筛、离子交换树脂）在气体净化、液体脱色、痕量物质去除等方面的应用。介绍吸附等温线、吸附动力学，以及固定床吸附器的设计与再生。简要介绍工业色谱分离的原理与应用。 2.3.3 超临界流体萃取（SFE）： 讲解超临界流体（如CO2）作为绿色溶剂在萃取过程中的优势，包括高溶解度、易于分离、环境友好等。介绍SFE设备组成与操作流程。 第三部分：工业流程的实际应用与优化 3.1 石油化工流程设计实例 3.1.1 原油炼制与产品分离： 以原油炼制为例，讲解常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化等核心单元操作的设计与组合。分析不同馏分的性质及其分离策略。 3.1.2 烯烃与芳烃生产： 深入分析乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯等基础化工原料的生产工艺，如蒸汽裂解、催化重整、芳烃抽提等。探讨反应器设计、产物分离以及副产物处理。 3.2 精细化工与制药流程设计实例 3.2.1 农药与染料合成： 以典型农药或染料的合成路线为例，讲解反应器选择、溶剂回收、产品精制等关键环节。强调反应条件控制与杂质分离的重要性。 3.2.2 药物中间体与原料药生产： 聚焦药物生产流程，如多步合成、结晶、过滤、干燥等单元操作。讨论GMP（药品生产质量管理规范）对流程设计的严格要求，以及如何实现痕量杂质的控制。 3.3 绿色化学与可持续发展 3.3.1 溶剂选择与回收： 强调选择环境友好型溶剂的重要性，如水、超临界CO2、离子液体等。详细介绍溶剂回收技术，如膜分离、蒸馏、吸附，以降低成本和环境影响。 3.3.2 过程强化技术： 介绍反应-分离耦合、微反应器技术、超声波/微波辅助反应等过程强化手段，如何在减小设备体积、提高效率、降低能耗的同时，实现绿色生产。 3.3.3 能源集成与余热利用： 深入讲解如何通过Pinch分析等方法，对工艺流程中的热负荷进行系统优化，最大化能量回收，实现跨流程的热量匹配，显著降低整体能耗。 3.4 安全与风险管理 3.4.1 工艺危险性分析（PHA）： 介绍HAZOP（危险与可操作性分析）、FMEA（失效模式与影响分析）等风险评估方法，识别潜在的工艺危险源，如易燃易爆、有毒有害物质泄漏、失控反应等。 3.4.2 安全仪表系统（SIS）： 阐述安全仪表系统在防止事故发生、减轻事故后果方面的作用。讲解SIL（安全完整性等级）的确定，以及SIS的设计原则与配置。 3.4.3 应急响应与事故处理： 探讨在发生工艺事故时，如何进行有效的应急响应，包括人员疏散、火灾扑救、泄漏控制、环境监测等。 结论 《工业流程设计与优化》不仅仅是一本技术手册，更是一套思维框架。它引导读者从宏观的流程构建到微观的参数调整，从理论的根基到实践的应用，全面掌握设计和优化现代化工生产流程的关键技能。通过对本书的学习，读者将能够更自信地应对复杂的工业挑战，设计出更高效、更安全、更具经济性和可持续性的化工流程。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有