具体描述
本书从实际应用的角度出发，侧重讨论了精细化学品配方设计的原理，剖析了配方生产过程中各种配方主原料、辅原料、助剂等的选择和用量的关系、方法及注意事项，并结合配方实例重点介绍经典和最新的配方设计原则、要点和思路，内容涉及皮肤用化妆用品、家用化学品、消毒杀菌剂和防菌防霉剂、金属表面处理剂、胶黏剂、日常用蜡制品等。
本书可用于高等院校应用化学、精细化工、轻化工等相关专业的选修课教材，也可作为从事化学化工相关专业的科研人员、有志开发精细化学品的爱好者阅读参考。
化学反应工程学：过程优化与放大 本书是一部深入探讨化学反应器设计、操作与优化原理的力作。它不仅涵盖了化学反应工程学的经典理论，更聚焦于现代化工生产中的关键挑战，为读者提供了从微观反应机理到宏观过程放大的系统性知识体系。本书旨在为化学工程师、工艺开发人员以及相关领域的研究者提供一套严谨而实用的理论框架和分析工具，帮助他们理解、设计、优化和放大各种化学反应过程，以实现更高效、更经济、更安全的工业生产。 核心内容与结构： 全书围绕化学反应工程学的核心概念展开，并着重于将理论与实际工程应用紧密结合。其结构设计清晰，逻辑严谨，便于读者循序渐进地掌握相关知识。 第一部分：化学反应动力学基础 本部分奠定了本书的理论基础，详细阐述了化学反应动力学的基本原理。 反应速率与机理： 深入探讨了反应速率的定义、影响因素（温度、浓度、催化剂等）以及如何通过实验手段（如初速度法、积分法、转化率法）测定反应速率。本书强调了反应机理研究的重要性，讲解了各种经典的反应机理模型，如一级反应、零级反应、二级反应、伪一级反应等，并介绍了如何根据实验数据推断反应机理。特别地，本书也触及了更复杂的自由基链式反应、催化反应机理等，为读者提供了一个更为广阔的视角。 表观反应速率与真实反应速率： 区分并详细讨论了在多相反应中，由于传质、传热等限制因素导致的表观反应速率与真实反应速率之间的差异。本书详细阐述了赫尔比许-布德尔（H-B）模型、维塔克（Whitaker）模型等，揭示了如何通过模型来量化这些限制因素的影响，并指导读者如何通过优化传质、传热条件来提高反应速率。 催化反应动力学： 鉴于催化剂在现代化工中的关键作用，本书用相当篇幅专门讨论了催化反应动力学。内容包括： 多相催化动力学： 详细讲解了表面吸附、脱附、表面反应等基本步骤，以及Langmuir-Isotherm、Freundlich-Isotherm等吸附等温线模型。在此基础上，本书深入分析了Langmuir-Hinshelwood模型、Eley-Rideal模型等描述表面反应速率的动力学模型，并提供了实际应用案例，例如在固定床催化剂中的传质与反应耦合分析。 酶催化动力学： 介绍了Michaelis-Menten动力学方程及其应用，并讨论了酶抑制与激活等现象。 多相催化剂的失活机理： 探讨了催化剂中毒、烧结、积碳等失活原因，以及相应的钝化和再生方法。 非恒定操作下的动力学： 讨论了瞬态反应动力学，包括反应器启动、停工以及周期性操作过程中的动力学行为。 第二部分：反应器设计基础 本部分将动力学理论应用于具体的反应器设计。 理想反应器模型： 系统阐述了两种基本的理想反应器模型： 间歇反应器（Batch Reactor）： 详细推导了间歇反应器的物料衡算方程，并结合不同反应级数，给出了反应时间和转化率的关系。本书也讨论了半连续操作（Semi-batch Reactor）的特点和应用。 连续流动反应器（Continuous Flow Reactors）： 连续搅拌釜反应器（CSTR）： 推导了CSTR的稳态物料衡算方程，并分析了转化率与停留时间、反应速率的关系。本书特别强调了CSTR在平行反应、竞争反应中的应用，以及多级CSTR串联以提高转化率的设计策略。 管式反应器（Plug Flow Reactor, PFR）： 推导了PFR的微分物料衡算方程，并结合恒容或恒压条件，推导了不同反应级数的PFR转化率与停留时间的关系。本书深入讨论了PFR中的轴向弥散效应，以及如何通过Thiele模数等概念来评估传质和反应的相对速率。 非理想反应器模型： 针对实际生产中反应器操作往往偏离理想状态的情况，本书详细介绍了非理想反应器的建模方法。 停留时间分布（RTD）理论： 讲解了RTD的定义、实验测定方法（脉冲法、阶跃法），以及RTD函数（E(t)或E(θ)）和累积分布函数（F(t)或F(θ)）的意义。本书提供了多种RTD模型，如完美混合模型（CSTR）、零弥散模型（PFR）、达梅林模型（Tanks-in-Series Model）、弥散模型（Dispersion Model）等，并分析了如何利用RTD曲线诊断反应器内部流动状况和混合效果。 活塞流-循环模型（PFM-CC Model）、多区域模型（Multi-zone Model）等： 介绍了更复杂的非理想反应器模型，用于描述反应器内的复杂流场和停留时间分布。 反应器传热： 强调了反应器内的传热在控制反应温度、维持反应稳定进行中的至关重要性。 传热速率与传热系数： 讨论了热量传递的基本原理，包括对流、传导、辐射，以及如何计算总传热系数。 绝热反应器与等温反应器： 分析了绝热反应器的温度变化规律（adiabtic temperature rise），以及其在放热反应中的应用和潜在的“热失控”风险。同时，详细介绍了等温反应器（如夹套反应器、盘管反应器）的设计原则，以及如何通过高效的传热介质来维持恒定的反应温度。 反应器热失控的判据与控制： 探讨了反应器热失控的机理，并提出了相应的安全设计与操作准则，包括过载保护、紧急冷却系统等。 反应器放大效应（Scale-up）： 这是一个贯穿全书的重要主题，本书在反应器设计部分就引入了相关的考量。 第三部分：多相反应器设计与操作 本部分聚焦于更为复杂和普遍存在的多相反应体系。 气-液反应器： 鼓泡塔、填料塔、板式塔： 详细介绍了这些常用气液接触设备的结构、操作原理、传质特性（如气相传质系数kGa、液相传质系数kLa、总传质系数KLa）以及它们在吸收、解吸、气相催化反应等过程中的应用。本书着重于传质速率与反应速率的耦合分析。 文丘里喷射反应器、喷雾塔： 介绍了这些设备在快速气液反应中的优势。 液-液反应器： 混合槽、萃取塔： 讨论了液液两相的混合与传质，以及在萃取、液相反应等过程中的应用。 微反应器在液液反应中的应用： 探讨了微通道反应器在强化传质、提高传质效率方面的独特优势。 固-液反应器： 固定床反应器： 详细分析了固定床反应器的传质、传热和反应耦合问题。本书着重讨论了床层压降、催化剂颗粒的尺寸效应、床层内的径向和轴向传质与传热。 流化床反应器： 介绍了流化床反应器的特点（良好的传热、传质、混合性），包括颗粒的流化条件、压降、传热系数等，以及其在催化裂化、气化等过程中的广泛应用。 浆态床反应器： 讨论了催化剂悬浮在液相中进行反应的特点，以及搅拌强度、催化剂粒径对传质和反应速率的影响。 固-气反应器： 固定床、流化床、移动床反应器： 结合固-气相特点，深入分析了不同反应器类型的优缺点，以及它们在燃烧、气化、焙烧等过程中的应用。 催化反应器： 综合了前述动力学和多相反应器的内容，深入探讨了各种催化反应器（固定床、流化床、担载型催化剂反应器等）的设计和操作要点。特别是催化剂床层的压降、传热、反应速率控制等问题。 第四部分：反应器优化与放大 本部分将理论与实践相结合，重点关注如何实现最优的反应器性能和成功的工业放大。 反应器操作优化： 转化率与选择性的优化： 探讨了如何通过调整操作条件（温度、压力、停留时间、进料比等）来最大化目标产物的转化率和选择性，同时最小化副产物的生成。本书深入分析了平行反应、串联反应、平行串联反应等复杂反应体系的最优控制策略。 反应器选择准则： 基于反应动力学、传质传热特性、操作成本、安全性等因素，指导读者如何选择最适合特定反应过程的反应器类型。 多变量优化方法： 介绍了利用实验设计（DOE）、响应面法（RSM）等统计学方法进行反应器操作优化。 反应器放大（Scale-up）策略： 相似性准则（Similarity Criteria）： 详细讲解了在反应器放大过程中需要遵循的相似性准则，包括几何相似性、运动相似性、动力学相似性、传质相似性、传热相似性等。 放大过程中的挑战： 深入分析了放大过程中可能遇到的传质、传热、混合效率下降，以及催化剂床层压降、流体动力学变化等问题。 工程放大方法： 介绍了几种常用的放大方法，如基于相似性准则的经验方法、基于数学模型的模拟放大方法。本书强调了理解和控制放大过程中的关键工程参数的重要性。 连续放大与分批放大： 讨论了不同放大策略的适用性。 反应器安全设计与风险评估： 工艺危险性分析（PHA）： 介绍了 HAZOP (Hazard and Operability Study)、FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) 等风险评估工具在反应器设计中的应用。 反应器安全联锁与保护系统： 讨论了安全泄压装置、紧急停机系统、温度/压力监测与报警系统等的设计。 反应器防爆与防火设计。 新技术与展望： 简要介绍了微反应器、膜反应器、光催化反应器等新兴反应器技术，以及它们在提高反应效率、过程强化、绿色化学等方面的应用前景。 本书的特色与优势： 理论与实践深度融合： 本书不仅提供了扎实的理论基础，更通过大量的工程实例和案例分析，将理论知识转化为解决实际工程问题的工具。 系统性与全面性： 从反应动力学到反应器设计，再到优化与放大，本书构建了一个完整的化学反应工程学知识体系，确保读者能够全面掌握相关内容。 强调工程应用： 关注实际化工生产中的关键问题，如传质传热限制、非理想流动、放大效应、工艺安全等，为工程师提供切实可行的解决方案。 数学建模与模拟： 鼓励读者运用数学建模和模拟工具来分析和优化反应器性能，提升解决复杂问题的能力。 前沿性： 适当引入了近年来发展迅速的新技术，为读者指明了未来的发展方向。 目标读者： 本书适用于化学工程、化学、材料科学、环境工程等专业的本科生、研究生，以及从事化学工艺开发、反应器设计、生产操作与优化的工程师、科研人员。尤其适合需要深入理解化学反应器工作原理、掌握反应器设计与放大方法、提升工艺过程效率和安全性的专业人士。 本书将帮助读者建立起对化学反应工程学深刻而全面的认识，掌握设计、操作和优化各类化学反应器的关键技能，为他们在现代化工行业中取得成功奠定坚实的基础。
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