中国学科发展战略·化工过程强化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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国家自然科学基金委员会 中国科学院 著

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• 化工过程强化
• 过程工程
• 学科发展
• 战略研究
• 化工技术
• 传热传质
• 反应工程
• 分离工程
• 绿色化工
• 工业催化

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030544063

商品编码：28718268866

包装：平装-胶订

出版时间：2018-01-01

图书基本信息
图书名称	中国学科发展战略·化工过程强化
作者	国家自然科学基金委员会 中国科学院
定价	168.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030544063
出版日期	2018-01-01
字数
页码	492
版次	1
装帧	平装-胶订
开本	128开
商品重量	0.4Kg

内容简介

《中国学科发展战略·化工过程强化》围绕化工过程强化学科领域，阐述了化工过程强化的学科内涵及其重要性；梳理了化工过程强化外的研究现状、过程强化主要方法以及发展趋势；明确了化工过程强化面临的主要问题与挑战，并提出了今后发展的建议与措施。本书重点围绕化工过程强化的四个领域：新材料（介质）强化、外场协同强化、核心反应器（装备）强化和系统耦合强化，着重阐述了外研究现状与进展、强化需解决的关键科学问题、强化原理、强化应用实例以及总结与展望。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

洞悉化工未来：以微观之力驱动宏观变革 本书并非直接论述“中国学科发展战略·化工过程强化”这一特定书名所涵盖的具体内容，而是致力于深入探讨化工领域在当前及未来发展中所面临的关键挑战，以及如何通过前沿技术和创新思维，实现过程的精细化、高效化、绿色化和智能化，从而为中国乃至全球的化工产业发展提供战略性的洞见与实践指南。我们将聚焦于那些能够驱动化工行业实现跨越式发展的核心科学问题、技术瓶颈以及发展方向，力求展现一个更加广阔、更具前瞻性的化工未来图景。 第一章：化工过程强化的时代呼唤与战略意义 当前，全球经济发展进入新常态，资源环境约束日益严峻，技术竞争日趋激烈。传统的化工生产模式，往往伴随着高能耗、高排放、资源浪费等问题，已难以适应可持续发展的要求。在此背景下，化工过程强化（Process Intensification, PI）应运而生，成为推动化工行业转型升级、实现高质量发展的关键驱动力。 时代呼唤： 能源危机与碳中和目标： 化工行业是能源消耗和碳排放的重要领域。实现碳中和目标，迫切需要开发更节能、低碳的生产技术。过程强化技术能够显著降低反应能耗，提高能源利用效率，是实现绿色化工的必由之路。 资源短缺与循环经济： 随着不可再生资源的日益枯竭，发展循环经济，提高资源利用效率，变废为宝，成为必然选择。过程强化技术可以通过催化、分离等手段，实现物质的高效转化和循环利用，是构建资源节约型、环境友好型社会的重要支撑。 市场竞争与效率提升： 全球化竞争使得企业必须不断降低生产成本，提高产品质量和生产效率。过程强化技术通过缩短反应时间、提高转化率、减少设备体积，能够显著提升生产效率，降低运营成本，增强企业的国际竞争力。 安全环保要求提升： 严峻的安全环保形势要求化工生产过程更加安全、可靠、环保。过程强化技术往往采用更小的设备体积，更低的反应压力和温度，减少了危险物质的储存量，从源头上降低了安全风险，并减少了污染物排放。 战略意义： 提升国家核心竞争力： 掌握先进的化工过程强化技术，意味着在化工生产领域拥有了核心竞争力，能够支撑国家在高端化工材料、新能源、生物医药等战略性新兴产业的发展，从而提升国家整体科技实力和经济实力。 引领产业结构优化升级： 过程强化技术的推广应用，将带动传统化工产业的改造升级，催生新的化工工艺和产品，推动化工产业向高端化、精细化、智能化方向发展，优化产业结构。 支撑绿色发展与可持续发展： 过程强化技术是实现化工行业绿色发展和可持续发展的重要技术支撑。其节能、减排、资源高效利用的特性，与国家‘绿水青山就是金山银山’的发展理念高度契合。 促进区域协调发展： 通过推广先进的化工过程强化技术，可以帮助欠发达地区克服技术和资源瓶颈，发展特色化工产业，促进区域经济的协调发展。 第二章：过程强化技术的核心理念与关键领域 化工过程强化并非单一技术，而是一系列旨在通过创新设计和技术集成，实现化学过程在体积、能量、物质和信息效率方面的显著提升的理念和方法的集合。其核心在于“微观尺度的精细调控”与“宏观尺度的系统优化”。 核心理念： 多功能集成（Combining Unit Operations）： 将传统的多个单元操作（如反应、分离、传热、传质等）集成到单一设备或模块中，减少设备数量，简化流程，降低能耗和投资。 微反应器与微化工（Microreactors and Microfluidics）： 利用微通道内的传热传质特性，实现高效、精确的反应控制。微反应器具有传热传质速率高、反应选择性好、安全性强等优点，适用于高危反应、快速反应和精密合成。 新型传质与传热技术（Novel Mass and Heat Transfer Technologies）： 开发和应用高效的传质与传热技术，如膜技术、超临界流体技术、声化学、微波化学等，以提升反应速率和分离效率。 催化剂的创新与应用（Catalyst Innovation and Application）： 发展高效、高选择性、长寿命的新型催化剂，并将其与反应器设计相结合，实现催化反应过程的强化。多相催化、固定床催化、流化床催化等在过程强化中扮演着重要角色。 过程控制与智能化（Process Control and Intelligence）： 结合先进的在线监测技术、数据分析和人工智能，实现对化工过程的实时优化控制，提高过程的稳定性和效率，并最终实现智能化生产。 关键领域： 反应强化： 提高反应速率、选择性、转化率，降低反应能耗。例如，微通道反应器、超声/微波辅助反应、催化蒸馏等。 分离强化： 提高分离效率、降低能耗，实现高纯度产品的获取。例如，膜分离技术（纳滤、反渗透、气体分离）、响应性分离、响应性萃取等。 传热强化： 提高传热效率，减小设备体积。例如，微通道换热器、强化传热表面、热管技术等。 混合强化： 提高混合效率，加速传质过程。例如，静态混合器、微混合器等。 过程集成： 将多个单元操作有机结合，实现流程的简化和效率的提升。例如，反应-分离耦合设备、蒸馏-反应耦合设备等。 第三章：关键过程强化技术前沿与应用案例 本章将选取几种具有代表性的过程强化技术，深入剖析其科学原理、技术特点，并结合实际应用案例，展现其在化工领域的巨大潜力。 微反应器技术： 原理： 基于微通道的几何尺寸，极大地缩短了物质和能量的扩散距离，从而实现极高的传热传质系数，精确控制反应条件。 特点： 传热传质效率高、反应选择性好、反应时间短、安全性高、易于放大（通过“数并法”实现模块化集成）。 应用： 精细化学品合成（医药中间体、农药、香料）、高危反应（硝化、氟化）、聚合反应、催化反应的实验室研究与工业化生产。例如，某药物活性成分的合成，通过微通道反应器，反应时间缩短了90%，收率提高了15%，且副产物显著减少。 膜分离技术： 原理： 利用具有选择性透过能力的膜材料，在驱动力（如压力、浓度梯度）的作用下，实现不同组分的分离。 特点： 能耗低、分离效率高、环境友好、可连续操作。 应用： 水处理与回用（海水淡化、废水净化）、气体分离（CO2捕集、空气分离）、溶剂回收、生物医药分离（蛋白质分离、病毒去除）。例如，某工厂采用膜技术回收工艺废水中的有机溶剂，回收率高达95%，每年可节约大量成本并减少环境污染。 超声/微波辅助化学： 原理： 利用超声波的空化效应或微波的偶极旋转效应，在反应体系中产生高温高压的微环境或诱导分子极化，从而加速反应速率，提高反应效率。 特点： 反应时间短、能耗低、反应条件温和、选择性提高。 应用： 催化反应、有机合成、物质提取、聚合反应。例如，利用微波辅助合成某种催化剂，反应时间从数小时缩短至数十分钟，且催化剂的活性和稳定性得到显著提升。 反应-分离耦合技术（例如，催化蒸馏）： 原理： 将化学反应和蒸馏分离在一个设备中同时进行，利用反应平衡的移动来提高反应转化率，同时通过蒸馏将产物分离，避免产物分解或副反应的发生。 特点： 显著提高反应转化率，减少设备投资和能耗，简化工艺流程。 应用： 酯化反应、醚化反应、烯烃脱氢反应等。例如，在MTBE（甲基叔丁基醚）的合成中，催化蒸馏技术能够高效地实现反应和分离，显著提高产品收率和经济效益。 第四章：智能化与过程强化：协同发展的新范式 信息技术、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，为化工过程强化注入了新的活力，催生了智能化过程强化（Intelligent Process Intensification, IPI）的新范式。 智能感知与在线监测： 利用先进的传感器技术（如光谱、色谱、质谱、电化学传感器）实现对反应物、产物、催化剂状态、温度、压力等关键参数的实时、在线、高精度监测，为过程控制和优化提供数据基础。 大数据分析与模型构建： 收集海量的过程数据，运用统计学、机器学习、深度学习等方法，构建高精度的过程模型，预测过程行为，识别潜在问题，并进行优化。 人工智能驱动的优化控制： 利用AI算法，如强化学习、神经网络等，实现对复杂化工过程的智能决策和自适应控制，动态调整操作参数，以达到最佳的运行状态，进一步提升过程的效率、安全性和稳定性。 数字孪生技术（Digital Twin）： 构建化工过程的虚拟模型，将实时数据输入虚拟模型，实现对物理过程的实时映射和模拟，用于过程的监控、优化、故障诊断和预测性维护。 案例： 某精细化工企业，将微反应器与AI控制系统相结合，通过在线监测和智能算法，实时调控微反应器的进料速率、温度、压力等参数，实现了产品收率的恒定高位，并大大降低了人为操作的失误率。 第五章：挑战与展望：面向未来的化工过程强化 尽管过程强化技术已经取得了显著的进展，但在实际推广应用过程中仍然面临一些挑战，同时也蕴含着巨大的发展潜力。 挑战： 技术标准化与规模化： 一些先进的过程强化技术仍处于实验室或小试阶段，缺乏成熟的工业化设计和制造标准，难以实现大规模推广应用。 投资回报周期： 部分过程强化设备的初期投资较高，投资回报周期需要更充分的论证和评估。 人才队伍建设： 掌握过程强化技术需要跨学科的知识背景，包括化学工程、材料科学、机械工程、自动化控制等，需要加强相关人才的培养。 对传统工艺的替代与整合： 如何有效地将新的过程强化技术融入现有的化工生产体系，并逐步替代落后工艺，需要周密的规划和实施。 安全性评估与风险管理： 新型过程强化技术可能带来新的安全风险，需要进行充分的风险评估和有效的风险管理。 展望： 协同创新与跨学科融合： 未来，过程强化技术的发展将更加依赖于化学工程、材料科学、物理学、信息科学等学科的深度融合与协同创新。 绿色化与可持续化： 过程强化技术将继续在降低能耗、减少排放、实现资源循环利用等方面发挥核心作用，成为推动化工行业实现绿色可持续发展的关键驱动力。 智能化与数字化转型： AI、大数据、数字孪生等技术将深度赋能过程强化，催生更智能、更自适应、更高效的化工生产模式。 模块化与即插即用： 模块化的过程强化设备将有助于降低投资成本，缩短建设周期，并实现生产的柔性化和定制化。 面向新兴领域的应用： 过程强化技术将在新能源（如储能材料、氢能制备）、生物制造、先进材料（如纳米材料、3D打印材料）等新兴领域展现出更广阔的应用前景。 结语： 化工过程强化，是以微观的力量触及宏观的世界，以创新的思维引领产业的未来。本书的探讨，旨在抛砖引玉，激发更多关于化工行业发展战略的思考与实践。我们相信，通过持续的技术创新、跨学科的协同合作以及前瞻性的战略部署，中国的化工产业必将在过程强化的浪潮中，迎来更加辉煌的明天，为实现国家富强、人民幸福和可持续发展贡献磅礴力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度在同类出版物中是极为罕见的，它成功地在两个看似矛盾的领域之间搭建起了坚实的桥梁：一方面，它保持了对基础科学原理的坚守和尊重，每一个论断都有着扎实的数理基础支撑；另一方面，它又展现出对产业化应用场景的极度敏感和关注。这种“根基稳固、视野开阔”的写作风格，使得它既能满足高校研究生进行深度理论学习的需求，又能为企业高层提供战略层面的参考。我个人认为，本书的真正价值在于它建立了一个思考的“框架”——一个如何看待、如何分析、如何解决复杂工程问题的通用模型。这种模型化的思维方式，一旦被读者内化，即便未来出现全新的技术变种，读者也能迅速利用这个框架去解构和应对新的挑战。它教会我的不是‘是什么’，而是‘如何思考’，这份对思维方法的塑造，才是它最宝贵、最持久的财富。

评分☆☆☆☆☆

我花了好几天时间仔细阅读了这本关于现代工程理念的探讨性著作，它给我的最大感受是其思想的穿透力极强，作者似乎拥有洞察事物本质的“手术刀”。书中对于宏观趋势的把握，那种站在未来视角审视当下技术瓶颈的能力，实在令人叹服。比如，其中关于系统集成化与小型化趋势的论述，不仅仅停留在技术参数的罗列，而是深入剖析了这种转变对整个行业生态链可能产生的颠覆性影响，甚至触及到了经济学和社会学的范畴。作者在阐述复杂概念时，惯用一种抽丝剥茧、层层递进的逻辑链条，保证了即便是初涉该领域的读者，在经过一番思考后也能跟上其思维的步伐。我尤其欣赏书中对“效率边界”的探讨，它没有给出简单的答案，而是引导读者去思考，在既定的资源约束下，如何通过创新性的思维模式去寻找新的最优解，这种启发式的写作手法，远比直接灌输知识来得更有价值，它激发了我主动去连接不同知识点、构建个人知识体系的欲望。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我留下了非常深刻的印象，封面色彩搭配沉稳又不失现代感，选用了一种深邃的蓝色调，配上简洁有力的白色字体，一眼就能看出其专业性和严谨性。触摸封面的材质，能够感受到一种细腻的磨砂质感，这让我想起那些经典的研究报告，散发着一种久经考验的可靠感。内页的纸张选择也相当考究，米白色的纸张有效缓解了长时间阅读带来的视觉疲劳，字体的排版更是体现了编辑团队的专业水准——行距适中，段落划分清晰，即便是复杂的公式和图表也能被清晰地呈现出来。我特别留意了目录页的设计，它结构清晰，层级分明，让人能迅速把握全书的脉络，对于需要快速查阅特定主题的读者来说，这种布局简直是福音。拿到手里，这本书的分量感也恰到好处，既有内容的厚重感，又没有到让人难以携带的程度，仿佛每一页都凝聚着作者深厚的学识与心血，让人忍不住想要立刻翻开，探究其中蕴含的智慧结晶。整体而言，从物理层面上讲，这本著作无论是在视觉美学还是触觉体验上，都达到了一个非常高的水准，成功地为读者建立了一种尊重知识、珍视阅读的仪式感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格展现出一种罕见的、优雅的理性主义色彩，读起来简直像是在聆听一位资深教授在进行一场准备充分、内容翔实的学术讲座，但其魅力在于，这位“教授”的表达绝不枯燥。他巧妙地运用了大量的类比和历史回顾来支撑自己的论点，使得那些原本可能显得高深莫测的技术概念，瞬间变得生动具体起来。比如说，书中对比了几种不同历史时期解决类似工程挑战的路径差异，这种跨时空的参照，极大地增强了论述的说服力和历史厚重感。我注意到作者在引用他人的研究成果时，总是能准确地找到最精炼的表述，使得整本书的阅读节奏非常流畅，几乎没有感受到任何晦涩难懂的“阅读堵点”。此外，书中偶尔穿插的那些富含哲理的短句，像是点缀在专业论述中的珍珠，让人在专注于技术细节之余，还能品味到一丝对科学精神的赞颂。这种文笔上的张弛有度，让原本可能偏向硬核的技术书籍，多了一份人文关怀和阅读的愉悦性。

评分☆☆☆☆☆

从实用性的角度来看，这本书的价值体现得淋漓尽致，它更像是一份为行业精英量身定制的“行动指南”，而非单纯的理论参考手册。书中对于前沿技术路线的梳理和评估部分，简直是教科书级别的案例分析。作者没有止步于罗列现有技术的优劣，而是用一套自洽的评估体系，对未来五年到十年内最有潜力的技术方向进行了深入的量化分析和风险预判。这种前瞻性的指导对于企业战略规划部门而言，无疑是极具参考价值的决策支持材料。我特别欣赏其中关于“技术融合点”的探讨，它清晰地指出了不同技术领域交叉融合时可能产生“化学反应”的那些关键节点，这对于那些希望进行跨界创新或寻求技术升级转型的工程师和管理者来说，简直是提供了清晰的地图。它鼓励的不是盲目追随潮流，而是基于严谨分析后的精准投入，这体现了作者对工程实践的深刻理解和高度的责任感。