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出版者:

作者:Smith, Cecil

出品人:

页数:346

译者:

出版时间:2009-6

价格:723.00元

装帧:

isbn号码:9780470380246

丛书系列:

图书标签:

• Process Measurement
• Instrumentation
• Control Systems
• Chemical Engineering
• Industrial Automation
• Sensors
• Data Acquisition
• Process Control
• Measurement Technology
• Engineering

《精炼化工：原理与应用》 这本书深入探讨了精炼化工领域的核心原理及其广泛的实际应用。我们将从构成现代化学工业基石的物质转化过程入手，逐步剖析各类关键的化工单元操作。 第一部分：基础化工原理 我们首先会建立坚实的理论基础。这包括对热力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增原理）的深刻理解，它们是预测和控制化学反应能量变化的关键。在此基础上，我们将探讨化学反应动力学，研究反应速率、反应机理以及影响反应速率的因素（如温度、压力、催化剂等），为优化反应条件提供理论指导。物质传递的概念，包括扩散和对流，将作为理解单元操作运作的基础，为后续对传质过程的学习打下坚实基础。流体流动理论，涵盖层流与湍流的特性、压降计算以及各种流体输送设备的设计原理，是化工生产中不可或缺的知识。 第二部分：单元操作详解 本部分将详细介绍精炼化工中最常见且关键的单元操作。 流体输送与混合： 深入解析泵、压缩机、风机等设备的工作原理、选型依据及操作要点。同时，探讨搅拌器、混合器等设备在实现均匀混合过程中的作用，以及不同混合方式的优缺点。 传热操作： 覆盖了热交换器的设计与选型，包括壳管式、板式等常见类型。我们将详细讲解传热机理，如导热、对流和辐射，并研究影响传热效率的因素。蒸发、冷凝等相变过程的原理与应用也将被详尽阐述。 分离操作： 这是精炼化工的核心环节。 蒸馏与精馏： 我们将深入讲解气液平衡关系、相图分析，以及塔设备（如板式塔、填料塔）的设计与操作。从简单的简单蒸馏到复杂的连续精馏，再到特殊的分离技术如萃取精馏、共沸精馏，都将一一剖析，旨在实现目标产物的高纯度分离。 吸收与解吸： 聚焦于气体混合物中特定组分的分离，或从液体中去除溶解气体的过程。我们将研究吸收剂的选择、传质原理以及吸收塔的设计。 萃取： 探讨利用溶剂选择性溶解目标组分来实现分离的原理。液液萃取的过程、设备（如萃取塔、混合澄清槽）以及溶剂回收技术都将是研究重点。 结晶： 介绍从溶液中获得高纯度固体产品的原理和方法。我们将讨论成核、生长过程，以及不同类型的结晶器（如蒸发结晶器、冷却结晶器）的设计与操作。 过滤与离心： 针对固液分离，我们将详细介绍各种过滤设备（如板框过滤机、真空过滤机）和离心机的工作原理、应用范围及操作注意事项。 固体处理操作： 粉碎与研磨： 阐述减小物料粒度的设备（如颚式破碎机、球磨机）及其在化工生产中的作用，以及粒度控制的重要性。 筛分： 研究利用筛孔尺寸分离不同粒度固体颗粒的原理和设备。 干燥： 深入探讨去除物料中水分或其他溶剂的各种干燥技术，包括烘箱、带式干燥机、气流干燥机等，并分析其适用条件。 第三部分：过程控制与优化 一个成功的精炼过程离不开有效的控制。本部分将介绍基本的自动化控制概念，包括传感器、执行器和控制器。我们将探讨比例-积分-微分（PID）控制器的原理及其在化工过程中的应用，以实现温度、压力、流量和液位等关键参数的稳定控制。此外，还将初步介绍过程优化方法，通过调整操作参数以提高收率、降低能耗、减少排放，从而实现经济效益和环境效益的双赢。 第四部分：典型精炼化工过程案例分析 为了将理论与实践相结合，本书将选取几个典型的精炼化工过程进行深入案例分析。例如，我们将研究石油炼制中的分馏过程，了解原油如何被分离成各种有用的产品；分析合成氨生产中的合成气制备与氨合成过程，揭示大型化工联合体的运作模式；或者剖析高分子材料生产中的聚合与后处理环节，展示如何从单体转化为高价值的聚合物。这些案例将帮助读者更直观地理解前面所学的原理和单元操作是如何在实际生产中协同工作的。 第五部分：安全与环保 化工生产的安全与环保是至关重要的议题。本部分将强调在化工设计和操作中必须考虑的安全因素，如危险品管理、防爆措施、个体防护等。同时，我们将讨论环境保护的重要性，包括废水、废气和固体废弃物的处理方法，以及绿色化学的理念在降低环境影响方面的应用。 目标读者： 本书适合化学工程、化学、材料科学等相关专业的本科生、研究生，以及在精炼化工行业工作的工程师、技术人员。通过学习本书，读者将能够掌握精炼化工的核心原理，理解主要单元操作的工作机制，并具备初步分析和解决化工生产问题的能力，为在实际工作中应对复杂挑战奠定坚实的知识基础。

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我最近在项目实施中遇到了一些关于数据采集和总线协议兼容性的麻烦，抱着试试看的心态翻阅了这本书中关于“数字信号处理与接口标准”的部分，没想到获得了意想不到的启发。这本书对Modbus RTU、HART甚至是一些早期的现场总线协议的底层数据帧结构分析得非常透彻，它不光介绍了这些协议的“是什么”，更重要的是解释了“为什么”它们会以那种方式设计，以及在实际噪声环境下，如何通过配置奇偶校验或CRC校验来保证数据传输的完整性。这比单纯阅读协议规范文档要直观得多，因为作者巧妙地将协议的抽象概念嵌入到了实际的电气噪声干扰场景中进行讨论。特别是在阐述模数转换器（ADC）的选择时，书中对分辨率、采样率与输入带宽之间的权衡关系进行了深入的数学推导，并结合实际的系统带宽限制，为我们优化了数据采样的策略，成功避免了因过度采样而带来的不必要的计算负担。这本书的优点在于，它将硬件层面的物理现象与软件层面的数字处理完美地结合在了一起，展示了现代过程控制系统中，测量信号如何从一个连续的模拟波形，一步步转化为可被计算和决策的数字信息，这种系统性的视角是很多只关注单一环节的专业书籍所缺乏的。

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对于有一定工程背景的专业人士而言，这本书的价值并不在于提供最新的前沿研究成果，而在于它对基础理论的深度挖掘和系统性的梳理。我发现它在处理“测量不确定度分析”这一核心内容时，展现了惊人的严谨性。它没有停留在简单的误差范围陈述上，而是详尽地阐述了如何运用统计学工具——比如高斯误差传播公式——来量化和最小化系统误差和随机误差的综合影响。书中提供了多个真实的工业案例，详细展示了从数据采集到最终报告撰写过程中，每一个环节如何影响最终测量值的可靠性，这对于需要进行严格质量控制的场合极其有用。更令人称道的是，它对校准流程的描述非常详尽且具有操作指导性。它不仅告诉我们“需要校准”，还深入讲解了不同等级的校准标准、溯源路径的重要性，以及如何选择合适的传递标准器来确保现场测量的准确性符合法规要求。对于负责维护和验证仪表完整性的技术团队来说，这部分内容简直是操作手册级别的参考资料。虽然这本书的出版时间不算最新，但其对物理测量原理的阐述却是跨越时代的，那些关于热力学、流体力学在测量中的应用，至今依然是所有现场仪表工程师必须掌握的硬核知识。

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这本书简直是为那些刚刚踏入工业自动化领域的新手量身打造的入门宝典，它的叙述方式非常平易近人，即便是对传感器和信号处理一窍不通的读者也能轻松跟上。作者没有一开始就抛出复杂的数学公式和晦涩的行业术语，而是采用了大量的比喻和生活中的例子来解释诸如“零点漂移”和“迟滞现象”这些看似高深的测量概念。比如，书中解释传感器响应时间时，用了一个非常形象的比喻：就像你往一个大水池里倒水，水面上升的速度，而不是水龙头打开的瞬间水位立刻达到最高点。这种教学方法极大地降低了初学者的学习门槛，让人感觉测量学并非遥不可及的科学。此外，插图质量极高，那些流程图和设备剖面图清晰得令人赞叹，每一条管线、每一个阀门的位置都标注得一清二楚，这对于构建一个系统的、整体的理解框架至关重要。我特别欣赏它对不同类型传感器的比较分析，它不仅仅罗列了它们的优缺点，还深入探讨了在特定工况下，比如高温、高压或存在强腐蚀性介质的环境中，选择哪种测量原理更具鲁棒性和经济性。这本书的结构安排也很有条理，从最基本的物理量到复杂的信号调理，层层递进，确保读者在进入下一章节前，已经牢牢掌握了前一章的基础知识。可以说，它成功地将一门原本可能显得枯燥的技术学科，变成了一场引人入胜的探索之旅。

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我发现这本书的另一大亮点在于其对“过程分析技术”（PAT）的初步介绍，虽然篇幅不长，但足以让人建立起一个对光谱学、色谱法等在线分析技术在质量控制中作用的基本认知。作者清晰地指出了，传统的温度、压力测量只能反映过程的“状态”，而过程分析技术则能直接洞察到过程的“化学本质”。书中以制药行业的晶体生长过程为例，展示了如何利用近红外（NIR）探头进行实时的浓度监测，以及这种监测如何反作用于反应釜的加料速率，从而实现批次间的高度一致性。这种前瞻性的视角，使得这本书的内容跨越了简单的“测量值获取”的范畴，触及到了“基于测量的过程优化”这一更高级的目标。更重要的是，它强调了数据采集的频率、取样点的代表性对于PAT成功实施的关键性，提醒读者，一个设计不良的取样系统，即便拥有最先进的分析仪，也只能得到“准确的错误信息”。总而言之，这本书以扎实的基础知识为基石，成功地为读者构建了一个从基础仪表到尖端过程分析的完整知识阶梯。

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坦白说，最初拿到这本书的时候，我有点担心它的内容会过于偏重于传统的、基于机械或热力学的测量方法，毕竟现在谈论“测量”似乎总是绕不开先进的激光技术或者纳米级传感器。然而，这本书给我带来了一个惊喜：它用一种极其务实的态度，将那些看似“老旧”的差压变送器、热电偶等经典仪表的工作原理，用现代的眼光重新审视了一遍。它不仅详细分析了这些仪表的结构和误差来源，更重要的是，它将这些经典测量工具置于现代控制架构（如DCS/PLC系统）中进行评估。书中有一章专门讨论了如何对老旧的模拟仪表进行“现代化升级改造”，比如如何加装隔离器或智能头，使其能够输出标准的数字信号，从而融入现代控制系统。这种强调“持续改进”而非“推倒重来”的理念非常符合工业现场的实际情况，因为替换所有现有仪表往往是不切实际的。这种对设备生命周期和经济效益的考量，使得这本书的建议具有极高的可操作性和实用价值，它不只是学术性的探讨，更是对工厂工程师日常决策的有力支撑。

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