Advances in Chemical Engineering, Volume 31 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:Guy B. Marin

出品人:

页数:418

译者:

出版时间:2006-12

价格:165

装帧:HRD

isbn号码:9780120085316

丛书系列:

图书标签:

• 化学工程
• 化工
• 工程学
• 化学反应工程
• 过程控制
• 分离工程
• 催化
• 传热传质
• 流体流动
• 工业化学

精细化学品制造与过程强化：驱动可持续未来的新范式 书籍名称： 精细化学品制造与过程强化：驱动可持续未来的新范式 作者/编者： [此处可插入特定领域权威专家的姓名，例如：Prof. Dr. Elara Vance & Dr. Kenji Tanaka] 出版社： [此处可插入专业学术出版社名称，例如：Wiley-VCH 或 Elsevier] --- 内容简介 在二十一世纪，全球对高性能、高附加值化学品的需求正以前所未有的速度增长。从新型药物分子到先进的电子材料，再到环保催化剂，精细化学品（Fine Chemicals）构成了现代工业和高科技创新的基石。然而，传统的精细化学品合成路径往往伴随着高能耗、高废物排放以及对苛刻反应条件的依赖，这与当前全球对可持续发展和绿色化学的迫切要求形成了尖锐的矛盾。 本书《精细化学品制造与过程强化：驱动可持续未来的新范式》，聚焦于解决这一核心挑战，深入探讨了驱动下一代精细化学品生产的革命性技术和理念。它不是对既有化学工程原理的简单回顾，而是对化工领域前沿交叉学科的系统性整合与深度剖析，旨在为化学工程师、过程设计师以及研发科学家提供一套实现高效、环保、经济型制造的全新工具箱。 本书的核心论点在于：过程强化（Process Intensification, PI）是实现精细化学品领域可持续转型的唯一可行路径。我们不再满足于渐进式的改进，而是寻求通过根本性的技术变革，将传统的多步骤、大体积反应釜操作转变为高度集成的、连续化的、能源高效的微反应系统。 全书内容结构严谨，分为六个相互关联的宏观模块，涵盖了从基础理论到工业应用的完整链条： 第一部分：可持续化学的理论基石与挑战（Foundations and Challenges） 本部分首先界定了现代精细化学品制造面临的环境、经济和技术瓶颈。它详细分析了传统间歇式批次反应器在传质、传热效率上的固有局限性，特别是对于快速、强放热反应的危险性。随后，引入了绿色化学十二原则在精细合成中的具体应用案例，强调了原子经济性（Atom Economy）和溶剂选择的战略重要性。本部分的关键章节探讨了数字孪生（Digital Twins）概念在早期过程设计中的应用潜力，为后续的建模与模拟奠定理论基础。 第二部分：微反应器技术：连续流合成的核心驱动力（Microreactor Technology: The Engine of Continuous Synthesis） 过程强化理念的物质载体正是微反应器。本模块对不同几何形态的微反应器进行了详尽的比较分析，包括微通道、微泡塔和静态混合器。重点突出了微流控技术在实现亚毫米尺度上精确的温度和浓度控制的能力。我们深入探讨了以下关键科学问题： 1. 传热性能的极限超越： 阐述了如何利用极高的比表面积（>10,000 m²/m³）在毫秒级时间尺度内有效地移除反应热，从而安全地驾驭高能化学反应，如硝化、叠氮化或自由基聚合。 2. 新型传质机制： 分析了在微尺度下，由于扩散路径的缩短，如何实现气-液或液-液体系中传质速率的显著提升，这对于多相催化反应至关重要。 3. 安全性与可扩展性： 讨论了从实验室规模（mL/min）到中试规模（kg/h）的“编号放大”（Numbering-Up）策略，而非传统的“尺寸放大”（Scaling-Up），这是保障连续流过程安全性和质量一致性的核心。 第三部分：先进催化与异相反应的集成（Advanced Catalysis and Heterogeneous Integration） 精细化学品的效率与选择性在很大程度上依赖于催化剂的性能。本部分聚焦于将高性能催化剂与过程强化设备进行无缝集成。内容包括： 固定化酶与生物催化剂的微通道封装： 探讨了如何设计结构化的固定化床反应器，以最小化反应物在酶活性位点的传质阻力。 微通道反应器中的多相催化： 详细分析了负载型金属催化剂在微流控系统中的流体力学行为，特别是如何避免催化剂床层的压降增大和堵塞问题。 光催化与电化学合成的融合： 介绍了光致化学反应和电化学氧化还原反应在微反应器中实现的潜力。通过优化光程长度和电极结构，实现对光子或电子的精准调控，从而实现传统热力学难以达成的选择性转化。 第四部分：集成单元操作与模块化工厂设计（Integrated Unit Operations and Modular Plant Design） 过程强化不仅仅是反应器的强化，更是将分离、混合、反应等多个单元操作进行串联和集成。本书详细阐述了如何构建“反应-分离集成”的模块化流程： 反应与萃取集成： 探讨了在微流控平台上同步进行的反应-液-液萃取过程，用于即时移除产物或副产物，从而驱动反应平衡向有利方向移动。 反应与结晶集成（Reactive Crystallization）： 介绍了如何利用精确控制的过饱和度，在连续流中直接生成具有特定晶型和粒径分布的目标产物，取代耗时的后处理步骤。 模块化与分散式制造（Modular and Distributed Manufacturing）： 论证了小型、高效率、易于部署的模块化工厂如何适应精细化学品市场对“按需生产”的需求，降低供应链风险。 第五部分：数据科学、控制与智能制造（Data Science, Control, and Smart Manufacturing） 在连续流高通量系统中，实时反馈和精确控制是维持稳定运行的关键。本模块着眼于工业4.0技术在精细化工中的应用： 在线分析技术（PAT）的整合： 探讨了如何将拉曼光谱、红外光谱或质谱仪直接耦合到微反应器出口，实现对反应转化率、杂质生成速率的实时、非侵入式监测。 先进过程控制（APC）： 介绍了基于模型的预测控制（MPC）如何处理微反应器系统的快速动力学特性，确保系统在面对原料波动或温度扰动时，仍能保持在最佳操作窗口内。 机器学习在故障诊断中的应用： 利用历史操作数据，构建异常检测模型，预测微通道堵塞或催化剂失活的早期迹象。 第六部分：案例研究与工业前瞻（Case Studies and Industrial Outlook） 本书的最后一部分通过详尽的工业案例，验证了过程强化在实际生产中的可行性和经济效益。具体案例包括： 1. 新型农用化学品的连续合成案例分析：展示了如何将五步批次合成路线缩短为两步连续流过程，并将溶剂消耗降低了80%。 2. 高活性药物中间体（API Intermediate）的微反应器安全生产：详细记录了如何通过过程强化实现高危险性反应（如重氮化反应）的“本征安全”化。 3. 经济评估与生命周期分析（LCA）：对传统与强化过程进行了全面的经济性与环境影响对比，量化了流程强化的净现值（NPV）优势和碳足迹削减潜力。 总结而言， 本书为读者描绘了一幅精细化学品制造的未来蓝图——一个更安全、更清洁、更灵活、更高效的制造生态系统。它要求读者跨越传统化学工程的界限，拥抱跨学科的解决方案，掌握从分子设计到工厂自动化集成的全流程优化能力。对于致力于推动精细化工行业向“零排放、零事故”目标迈进的专业人士而言，本书是不可或缺的战略指南和技术参考手册。

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