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页数:146

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出版时间:2009-9

价格:20.00元

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isbn号码:9787308070492

丛书系列:

图书标签:

• 化工测试
• 现代测试技术
• 分析仪器
• 过程控制
• 质量控制
• 实验室技术
• 化学工程
• 工业分析
• 在线监测
• 自动化测试

《精细化工工艺优化与过程控制》 图书简介 在当今全球化工产业面临日益严格的环保法规、能源成本上升以及市场对高附加值产品需求的背景下，精细化工领域的工艺优化与过程控制已成为企业保持竞争力的核心要素。本书《精细化工工艺优化与过程控制》正是基于这一时代背景，为化工行业的研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生精心打造的一部系统性、前沿性的专业著作。它深度聚焦于如何运用现代化的理论工具和工程技术，实现精细化工生产过程的高效化、智能化和绿色化。 本书内容涵盖了从基础理论到前沿应用的完整知识体系，旨在构建一座连接基础化学原理与复杂工业实践的桥梁。全书结构清晰，逻辑严密，理论阐述深入浅出，工程案例详实可靠。 第一部分：精细化工过程的机理分析与建模基础 (Foundation and Modeling) 本部分着重于奠定理解和优化精细化工过程所需的理论基础。 第一章：精细化工过程的特点与挑战 本章首先界定了精细化工的范畴，区别于基础大宗化学品生产。重点分析了精细化工过程的典型特征：多步骤反应、复杂分离网络、小批量多品种的生产模式、对产品纯度和异构体控制的极高要求，以及过程中涉及的催化剂的复杂活性和选择性问题。同时，探讨了当前精细化工生产面临的主要挑战，如反应收率提升的瓶颈、副产物控制的难度、以及如何实现生产过程的柔性切换。 第二章：化工过程系统集成与热力学基础 深入回顾了影响精细化工反应平衡和热力学可行性的关键参数，特别是对于非理想体系（如离子液体、超临界流体作为溶剂）的热力学性质评估方法。本章详细介绍了过程系统工程（PSE）的基本框架，强调了反应热力学与反应动力学耦合分析的重要性。内容包括Gibbs自由能最小化原理在多相平衡中的应用，以及如何利用先进的物性数据库（如DIPPR）进行精确的相态预测，为后续的工艺模拟和优化奠定基础。 第三章：反应动力学与微观过程模拟 反应动力学是过程控制和放大设计的核心。本章系统阐述了从零维到三维的反应动力学模型构建方法。针对多相催化反应，详细讨论了LHHW（Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson）模型的修正与应用，重点分析了表面扩散限制、活性位点中毒等复杂因素对宏观反应速率的影响。此外，本章引入了计算化学（DFT，密度泛函理论）在预测催化剂活性位点结构和活化能方面的应用，展示了如何利用微观信息指导催化剂设计和反应器选型。 第四章：单元操作的精细化建模与仿真 精细化工过程通常涉及高度耦合的单元操作。本章聚焦于关键单元操作的数学模型建立。对于反应器，详细分析了填充床反应器（PBR）的轴向弥散模型和径向非均一性模型；对于分离单元，重点讨论了反应精馏（Reactive Distillation）、模拟移动床（SMB）和膜分离技术的稳态与动态数学描述。利用Aspen Plus、gPROMS等专业软件平台，通过实例演示如何构建包含连续相与分散相相互作用的耦合模型。 第二部分：现代过程控制与优化策略 (Modern Control and Optimization) 本部分是本书的核心，聚焦于如何将精细化工过程的机理模型转化为实际的控制与优化策略，实现智能制造。 第五章：精细化工过程的在线监测与软测量技术 由于许多关键质量指标（如产物选择性、催化剂活性）难以实时测量，本章专门探讨了软测量（Soft Sensing）技术。内容涵盖基于多元统计分析（PCA、PLS）的经典软测量模型，以及面向非线性系统的神经网络和模糊逻辑模型。此外，本章详细介绍了过程分析技术（PAT）在精细化工中的应用，包括拉曼光谱、红外光谱在线监测反应终点和杂质谱的技术细节与数据预处理方法。 第六章：先进过程控制（APC）理论与应用 本章系统介绍了超越传统PID控制的先进控制策略。重点阐述了模型预测控制（MPC）的原理、模型构建和在线优化算法（如序列二次规划SQP）。针对精细化工中常见的强耦合、大延迟和约束多的特点，设计了适用于反应精馏塔和萃取分离单元的MPC控制器设计流程。同时，探讨了鲁棒控制和自适应控制在处理催化剂失活和原料波动问题上的有效性。 第七章：精细化工过程的实时优化与调度 过程优化是实现经济效益最大化的关键。本章从动态优化的角度切入，探讨如何在考虑设备限制和产品切换时间的前提下，实现生产计划的最优调度。内容包括非线性规划（NLP）在反应条件（温度、压力、摩尔比）优化中的应用。特别引入了混合整数非线性规划（MINLP）框架，用于解决设备选型与运行模式决策的耦合优化问题，指导工厂的柔性化生产。 第八章：过程安全性、健康与环境（SHE）集成控制 精细化工过程的安全风险更高。本章将本质安全设计理念融入过程控制体系。讨论了如何利用动态风险评估模型对反应失控和热失控进行预警。内容包括安全仪表系统（SIS）的可靠性分析（SIL等级确定），以及如何将操作窗口优化与污染物排放的实时控制相结合，实现绿色生产的闭环管理。 第三部分：前沿技术与未来展望 (Frontier Technologies) 本部分探讨了新兴技术如何驱动精细化工的下一代发展。 第九章：微反应器技术与过程强化（Process Intensification） 微反应器以其优异的传热传质性能，成为高危、快速反应的理想平台。本章分析了微反应器中流体力学、传热过程的特殊性，并建立了其动态模型。重点阐述了过程强化（PI）的理念，包括如何将反应与分离操作集成（如反应萃取），以实现“小设备、大产能”的目标，并讨论了微反应器在连续流精细合成中的放大（Scale-up）挑战。 第十章：智能化与大数据驱动的化工控制 面向工业4.0，本章探讨了人工智能（AI）在化工过程中的应用。内容包括：利用深度学习技术对复杂非线性动态系统的建模，实现更精确的故障诊断和预测性维护；基于强化学习（RL）的控制策略，使控制器能够自主学习并适应环境变化，特别适用于催化剂寿命周期管理。本书以展望性的视角，讨论了数字孪生（Digital Twin）在精细化工全生命周期管理中的潜力。 总结与特色 本书的特色在于紧密结合最新的化工工程研究成果，提供了大量的工程实例和案例分析，这些案例均源自高附加值化学品（如医药中间体、特种聚合物单体、电子化学品）的实际生产挑战。读者通过阅读本书，将不仅掌握先进的控制和优化理论，更能理解如何将这些理论转化为可实施、可验证的工业解决方案，最终推动精细化工生产过程向更高水平的自动化、智能化和可持续化迈进。本书是化工过程工程师提升专业技能、把握行业前沿的必备参考书。

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这本书最大的亮点在于它对“现代”测试技术的关注，这一点在书名中就体现得很明显。它并没有停留在传统的化学分析方法上，而是积极引入了许多前沿的测试手段。我对于书中关于模拟仿真和虚拟测试的部分特别感兴趣。它介绍了一些先进的计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）软件如何应用于化工设备的性能评估和故障诊断。这意味着，在实际建造和测试之前，就可以通过计算机模拟来预测设备的行为，优化设计，甚至预测可能出现的风险。这不仅大大缩短了研发周期，还节约了大量的物力和财力。书中还提到了人工智能和机器学习在数据分析和故障预测中的应用，这让我看到了未来化工测试技术的发展方向。它展现了一个更加智能化、数字化的测试场景，这对于我这样希望了解行业前沿动态的读者来说，是非常宝贵的。

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这本书给我的整体感受是，它在化工测试技术的广度和深度上都做得相当出色。它不仅仅关注某一类测试方法，而是涵盖了从基础的物性参数测量到复杂的在线过程监测，再到先进的故障诊断和预测。我特别喜欢书中对于不同测试技术之间的比较和选择的指导。它会分析各种方法的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。例如，在测量液体粘度时，它会详细介绍不同类型的粘度计，以及它们各自的适用范围和精度。这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，让我能够根据实际需求，做出更明智的测试方案选择。书中还穿插了一些案例研究，通过具体的工业问题来展示如何运用这些测试技术来解决实际生产中的难题，这些案例非常有启发性，也让我对这本书的实用价值有了更深的体会。

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这本书我看了有一阵子了，最近总算能抽出时间来写写我的感受。首先，我得说，这本书在理论深度上确实下了功夫，对于一些基础性的化工原理，例如物质的量、化学平衡、热力学定律等等，都有非常详尽的阐述。作者没有回避那些复杂的数学推导，而是循序渐进地引导读者去理解，这对于我这种需要巩固理论基础的人来说，简直是及时雨。我特别喜欢它在讲解某个概念时，会引用实际的化工生产过程作为例子，这样一来，抽象的理论就变得生动起来，不再是枯燥的公式堆砌。比如，在讲到相平衡时，书中就详细分析了分馏塔的工作原理，从最基本的相律到实际操作中的温度、压力控制，都解释得条条是道。这种理论与实践相结合的写法，让我觉得学到的知识是可以落地的，能够真正应用于解决实际问题。而且，书中对一些经典实验的原理和操作流程也有详细的介绍，虽然我暂时还没有机会去实际操作，但光是阅读，就能感受到那种严谨和专业。它让我对化工领域的严谨性有了更深的认识，也更加敬佩那些在这个领域辛勤付出的科研人员和工程师。

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这本书给我的感觉是，它更像是一本“工具箱”，而不是一本“教科书”。它并没有从头开始教你什么是化学，什么是工程，而是假设你已经具备了基本的化工知识，然后告诉你如何在实际的测试过程中，运用各种先进的技术和方法来解决问题。我尤其对书中关于过程控制和自动化测试的部分印象深刻。它详细介绍了各种传感器的工作原理，以及如何根据不同的工艺参数选择合适的传感器。更重要的是，它讲解了如何利用这些传感器采集到的数据，构建复杂的控制系统，实现生产过程的优化和自动化。书中还涉及了一些现代数据分析的方法，比如多元统计过程控制（MSPC），这对于我来说是一个全新的领域，让我看到了如何利用大数据来提高生产效率和产品质量。它不仅仅是告诉你“怎么测”，更重要的是告诉你“为什么这么测”，以及“测出来的结果意味着什么”。这种宏观的视角，让我对整个化工生产流程有了更全面的理解，也认识到测试技术在其中扮演着多么关键的角色。

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说实话，这本书的阅读门槛确实不低，但一旦你克服了最初的挑战，就会发现它能带来的价值是巨大的。我被书中对于各种分析仪器的原理讲解所吸引，尤其是那些用于在线监测的设备。例如，书中对色谱仪、光谱仪的工作原理、结构以及在化工生产中的应用都做了深入的剖析。它不仅仅是简单地介绍这些仪器，而是深入到光路设计、电子线路、信号处理等细节，这对于我这样对仪器本身充满好奇心的人来说，是非常有吸引力的。我喜欢它那种刨根问底的精神，不放过任何一个可能影响测试结果的因素。此外，书中还提到了许多关于仪器校准、维护以及不确定度评定的方法，这些都是保证测试数据准确性和可靠性的关键。读完这部分，我感觉自己对仪器的认识提升了一个档次，不再是简单的“使用”，而是能够更深刻地理解它们的工作机制，并能对测试结果进行更专业的评估。

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