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『簡體書』化工过程强化关键技术丛书--微化工技术

書城自編碼： 3524131
分類：簡體書→大陸圖書→工業技術→化學工業
作者： 中国化工学会 组织 编写，骆广生，吕阳成，王凯 等 著
國際書號(ISBN)： 9787122361837
出版社： 化学工业出版社
出版日期： 2020-07-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开 釘裝： 精装

售價：HK$ 262.7

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編輯推薦：
微化工技术就是为实现化工过程高效、绿色、安全和可控而发展起来的新技术，是化工学科的前沿方向之一，也被认为是化工产业发展的制高点之一。清华大学微化工技术研究团队长期致力于微化工技术的基础研究和产业化技术的开发，针对多相微尺度分散、流动、传质和反应性能开展应用基础研究，选择典型复杂化工过程，开展基于微化工技术的化工过程强化和新化工过程研究，在若干典型工业过程实现了微化工技术的产业化应用。相关工作得到了学术界和产业界的关注
內容簡介：
《微化工技术》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。
微化工技术是指微米或亚微米尺度进行化学反应和化工分离过程的技术，被认为是21世纪化工产业的革命性技术。微化工设备具有多相流动有序可控、比表面积大、传递距离短、混合速度快、传递性能好、反应条件均一、反应过程安全性高等特点。这就为化工过程的高效率、低能耗、可控和安全奠定了基础。
本书系统介绍微化工的技术原理、结构特点，传热、传质、反应过程中的优点，微混合器、微换热器、微分离器、微反应器、微分析器等结构和应用，*研究成果和工业放大方法、产业化应用实例等。全书共分为9章，内容包括绪论，微尺度单相流动与混合，微尺度多相流动与分散，微尺度传递性能，微尺度反应性能，基于微设备的分离过程强化技术，基于微设备的反应过程强化技术，基于微化工过程的微纳材料可控制备，微化工设备的放大和工业应用等。
《微化工技术》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。
微化工技术是指微米或亚微米尺度进行化学反应和化工分离过程的技术，被认为是21世纪化工产业的革命性技术。微化工设备具有多相流动有序可控、比表面积大、传递距离短、混合速度快、传递性能好、反应条件均一、反应过程安全性高等特点。这就为化工过程的高效率、低能耗、可控和安全奠定了基础。
本书系统介绍微化工的技术原理、结构特点，传热、传质、反应过程中的优点，微混合器、微换热器、微分离器、微反应器、微分析器等结构和应用，*研究成果和工业放大方法、产业化应用实例等。全书共分为9章，内容包括绪论，微尺度单相流动与混合，微尺度多相流动与分散，微尺度传递性能，微尺度反应性能，基于微设备的分离过程强化技术，基于微设备的反应过程强化技术，基于微化工过程的微纳材料可控制备，微化工设备的放大和工业应用等。
《微化工技术》可供化工、化学、能源、电子、材料、环境、医药等专业领域的科研与工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业师生参考。
關於作者：
骆广生，清华大学化工系教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，教育部长江学者特聘教授，化学工程联合国家重点实验室主任。1988年和1993年先后在清华大学获学士和博士学位。1993年留校从事教学和科研工作，1995年在法国进行博士后研究工作，2001年赴美国MIT化工系进行高访研究。入选英国皇家化学会会士（FRSC）、国际溶剂萃取委员会委会、国际微反应会议学术委员会成员、国际标准化组织微气泡分委员会成员，兼任中国化工学会和中国颗粒学会常务理事、中国化工学会化工过程强化专业委员会副主任委员，担任CJChE、IECR、《中国科学－化学》、Reaction chemistry and engineering、Separation and Purification等多个杂志的执行主编或编委。先后负责和参与国家自然科学基金项目、973项目、863重点项目、教育部博士点基金、北京市科技项目以及中国石化集团和中国石油集团等企业横向合作项目。发表SCI 论文300余篇，参加完成论著2部、译著1部和萃取手册1部，获授权发明专利80余件。获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、教育部自然科学一等奖和二等奖及中国石化协会科技进步一等奖和技术发明一等奖等国家和省部级科技奖励。主要从事微化工技术、分离科学与技术、粉体材料制备等方面的研究工作。
目錄：
第一章　绪论 1
第一节　微化工技术发展历程 1
第二节　微化工技术基本原理和特点 6
第三节　微化工设备分类 13
第四节　微化工技术发展趋势和应用展望 14
参考文献 18
第二章　微尺度单相流动与混合 26
第一节　概述 26
第二节　微混合器 27
第三节　微尺度混合性能表征方法 29
一、可视化表征方法 30
二、化学分子探针的表征方法 33
第四节　微尺度混合性能及其强化 34
一、微混合器混合性能 34
二、高黏、大流量比体系微尺度混合性能强化 42
参考文献 54
第三章　微尺度多相流动与分散 59
第一节　微尺度下作用力和无量纲特征数 60
一、微尺度下气液作用力分析和无量纲特征数 61
二、微尺度下液液作用力分析和无量纲特征数 63
第二节　微通道设备和微分散方法及流型 64
一、微通道设备 64
二、微分散方法和分散机理 65
三、微通道内气液、液液两相流型 71
第三节　气液微分散基本规律和数学模型 77
一、T形微通道内错流剪切气液微分散规律 77
二、T形微通道内垂直流剪切气液微分散规律 81
三、十字形微通道内垂直流剪切气液微分散规律 85
四、相间传质对于气液微分散的影响规律 86
五、微筛孔通道内微气泡的分散规律 90
第四节　液液微分散基本规律和数学模型 94
一、微通道表面性质影响和微液滴的单分散性 94
二、微筛孔分散基本规律和模型 97
三、T形微通道内液液分散规律 102
四、T形微通道内喷射流分散规律 109
第五节　气液液、液液液等多相微分散过程 115
一、液液液等多相微分散过程 115
二、气液液等多相微分散过程 116
参考文献 121
第四章　微尺度传递性能 126
第一节　微尺度传热性能 127
一、概述 127
二、微分散体系内的液液相间换热 128
第二节　微尺度气液传质性能 132
一、概述 132
二、气液传质系数在线测定方法 134
三、气泡运动阶段传质规律 139
四、气泡生成阶段传质规律 141
五、气泡流传质系数预测模型 144
六、气柱流传质性能 146
七、气柱流传质系数预测模型 148
八、微气泡群气液传质性能 149
第三节　微尺度液液传质性能 152
一、概述 152
二、基于原位相分离的液液传质研究方法 154
三、液滴运动阶段传质行为 157
四、液滴生成阶段传质行为 159
五、液滴生成阶段传质模型 162
六、微分散液滴群传质性能 167
七、极端相比下的液液传质性能 171
八、气相强化液液传质过程 172
参考文献 174
第五章　微尺度反应性能 179
第一节　均相微反应 180
一、重氮乙酸乙酯合成反应 180
二、二氯丙醇环化反应 188
三、丙烯酸聚合反应 190
第二节　气液非均相微反应 198
一、CO2吸收反应 199
二、蒽醌加氢反应 211
第三节　液液非均相微反应 215
一、发烟硫酸与六氢苯甲酸的反应 216
二、硫酸烷基化反应 227
第四节　气液固多相微反应 231
一、纳米碳酸钙制备反应 231
二、聚乙烯醇缩丁醛制备反应 237
参考文献 245
第六章　基于微设备的分离过程强化技术 252
第一节　微设备内分离过程强化的理论基础 252
一、微分散体系的传质行为 252
二、微分散体系传质过程的模型化 255
第二节　基于微设备的吸收工艺和过程强化 263
第三节　基于微设备的萃取分离工艺和过程强化 267
第四节　基于微设备的反应萃取工艺和过程强化 273
一、反应萃取过程的模型化 275
二、反应萃取过程的动力学特性 277
三、反应萃取过程的选择性 280
四、基于微设备的磷酸二氢钾萃取法生产工艺 283
参考文献 284
第七章　基于微设备的反应过程强化技术 286
第一节　反应过程强化原理 286
一、混合速度快 286
二、优异的传热传质性能 287
三、停留时间和温度高度可控 288
第二节　均相反应过程强化 290
第三节　气液非均相反应过程强化 295
一、氢蒽醌的氧化反应 295
二、模拟空气氧化THEAQH2的反应性能 297
三、氧气氧化THEAQH2的反应性能 300
四、反应过程分析及模型建立 302
第四节　液液非均相反应过程强化 306
一、重排反应中的液液微分散性能和传质性能 308
二、液液微分散体系中重排反应动力学 311
三、微化工系统内贝克曼重排反应性能研究 314
四、基于微化工系统的重排新工艺 317
五、气体扰动强化液液微分散体系重排反应过程 318
第五节　液固非均相反应过程强化 322
一、微反应器内的液滴群分散尺寸和传质性能 322
二、微尺度下液液固非均相氨肟化反应的可行性分析 324
三、微化工系统中液液固非均相氨肟化反应性能 325
四、微化工系统中反应性能与现有工艺的对比 328
参考文献 329
第八章　基于微化工过程的纳微材料可控制备 334
第一节　材料制备过程强化的基本原理 335
一、纳米材料的可控制备 335
二、微米材料的可控制备 340
第二节　纳米材料可控制备技术 344
一、混合性能与纳米材料成核-生长的理论基础 344
二、均相流体系合成纳米材料 347
三、非均相体系合成纳米材料 353
第三节　纳微米纤维材料的制备 366
一、纳米纤维材料的可控制备 367
二、多相微流控技术制备微米纤维材料 373
第四节　微球及含特殊结构的微颗粒材料制备技术 380
一、微球颗粒制备 381
二、无机纳米颗粒聚合物微球复合材料 384
三、Janus型液滴及材料 386
四、核壳结构微米颗粒材料 389
五、多核心结构微球 394
参考文献 397
第九章　微化工设备的放大和工业应用 401
第一节　微化工设备的放大 401
第二节　膜分散微混合器的研究和应用 403
一、混合器的模型与结构设计 403
二、混合性能 406
三、相间传质性能 408
四、微设备内的流场 411
五、膜分散微混合器在不同萃取体系中的应用 413
六、膜分散微混合器的放大及其工程应用 418
第三节　微筛孔设备的研究和应用 420
一、反应器的模型与结构设计 420
二、微筛孔阵列微设备的工程应用 421
第四节　微槽反应器的研究和应用 423
一、微槽通道的模型与结构设计 423
二、微槽通道的流动性能 424
三、微槽通道的传质性能 429
四、微槽通道与商用微通道的对比 433
参考文献 435
索引 438
內容試閱：
化学工业在世界经济活动中有着举足轻重的地位，也是我国国民经济的支柱产业。近百年来，在规模效益思想的指导下，化工生产装置都以大型化方式进行发展建设，这种思路一方面使得化学工业快速发展，创造了巨大的经济效益，另一方面也产生了装备投资大、环境污染大、能耗高、安全性不好等亟待解决的难题。面对化学工业发展的严峻挑战，借鉴微型化在精密制造、电子信息、生物技术和新材料等领域的成功经验，20世纪90年代提出微化工技术的概念，以期望通过化工装备的微（小）型化来实现化工过程的安全、高效和绿色。这一全新的发展理念，为化学工程学科的基础研究提出了全新的方向，也为化工产业发展提供了新的模式，微化工技术已成为化工学科的前沿方向和化工产业发展的制高点之一。世界著名研究机构和大型跨国化工公司纷纷开展相关研究，如欧盟推出了F3（Fast， Future and Flexible Factor）计划，日本推出了微纳空间反应研究计划，已有研究工作充分展示了微化工技术是化学品绿色、安全和智能制造的关键技术，是化工过程强化的重要手段之一。
微化工技术是以微结构元件为核心，在微米或毫米受限空间内进行化工反应和分离过程的技术，它通过减小体系的分散尺度强化物质混合与传递，提高过程可控性和效率，以数量放大为基本准则，进行微设备的集成和放大，将实验室成果快速运用于工业过程，实现大规模生产。微化工设备最显著的特征是具有较小的三维尺寸，典型的微化工设备的元件内部体积在1mL到几毫升，由微结构元件可组成微混合器、微换热器、微分离器、微反应器、微检测器等。以多个微型化工设备或者微化工设备与常规设备组成的化工系统称为微化工系统。由于特征尺寸在微米到亚毫米量级，在微设备内的流动过程主要受黏性力和界（表）面力控制，因此具有多相流动有序可控、比表面积大、传递距离短、混合速度快、传递性能好、反应条件均一、反应过程安全性高等特点。与常规设备相比，在微结构化工设备内流体的混合和分散尺度要小1～2个数量级，热质传递系数高2～3个数量级，混合时间降低1个数量级，空速高1～2个数量级，这就为化工过程的高效率、低能耗、可控和安全奠定了基础。由于普遍采用微通道、微管道等连续流反应装置，微反应过程可以严格控制反应时间，并且十分适合反应与反应或者反应与分离过程的耦合与集成。另外，由于采用平行数目放大的方法和装备尺寸明显减小，可将研究成果快速低成本转化为生产力，微型设备在实际工业运行中还具有快速开停车、过程响应快以及可实现柔性生产和分布移动式生产等优点。
自20世纪90年代以来，微化工技术一方面作为化工过程强化的重要手段广泛应用于化工分离和反应过程中，另一方面成为新化学合成的重要方法，如高温高压条件、剧毒和强腐蚀反应物进行的反应，易爆原料和易爆中间体参与的反应等。微化工技术得到了学术界和产业界的广泛认可，其基础研究和工业应用均取得了长足的进步，国际上微化工技术的专著也开始出现，但在我国除2004年化学工业出版社出版的译著《微反应器》外，还没有一本全面介绍微化工基础知识和微化工系统工业应用的专著。因此，为推动我国微化工技术的发展，使广大科研人员和产业技术人员全面了解微化工技术的基本原理及其最新进展，撰写一本《微化工技术》专著，对于引导微化工技术的研发和新技术的产业化应用，促进我国化学工业的节能减排和绿色发展具有重要的意义。
本书由清华大学骆广生教授、吕阳成教授和王凯副教授共同草拟编写框架，由骆广生教授统稿。本书共分为9章，对微化工技术进行全面的介绍和论述，为读者勾勒出微化工技术的整体面貌，以启发研究思路，帮助研究人员更加科学地选择和判断技术路线。第一章绪论，由骆广生教授和邓建博士共同撰写，重点论述微化工技术的发展历程、基本原理、特点和优势、发展趋势和应用展望；第二章微尺度单相流动与混合，由张吉松博士撰写，重点论述微尺度单相流动基本规律、微尺度混合过程及其性能和微尺度混合性能强化；第三章微尺度多相流动与分散，由骆广生教授撰写，重点论述气液微分散设备和分散规律、液液微分散设备和分散规律以及气液液等多相微分散过程；第四章和第五章分别是微尺度传递性能和微尺度反应性能，由王凯副教授撰写，重点论述微尺度传热性能、气液微尺度传质性能、液液微尺度传质性能、均相微尺度反应和非均相微尺度反应；第六章基于微设备的分离过程强化技术，由吕阳成教授撰写，重点论述吸收过程强化技术和萃取过程强化技术；第七章基于微设备的反应过程强化技术，由张吉松博士撰写，重点论述反应过程强化原理、均相反应过程强化和非均相反应过程强化；第八章基于微化工过程的纳微材料可控制备，由骆广生教授、北京化工大学杜乐副教授和清华大学王玉军教授共同撰写，重点论述材料制备过程强化基本原理、纳米材料制备技术、纤维材料制备技术和特殊结构材料制备技术；第九章微化工设备的放大和工业应用，由吕阳成教授撰写，重点论述微化工设备放大方法、气液吸收微化工设备及其工业应用、液液萃取微化工设备及其工业应用、气液微反应器及其工业应用和液液微反应器及其工业应用。田佳鑫、韩春黎、许鹏等参与了本书部分文字和图表的校对工作。
四川大学褚良银教授对书稿进行了审读，提出了不少建议，在此表示衷心感谢！在此也特别感谢化学工业出版社相关编辑为本书出版所付出的辛勤劳动。本书的大部分内容是清华大学微化工技术课题组近20年来在国家自然科学基金委员会杰出青年基金项目、优秀青年基金项目、自然科学基金重点项目、科技部重点实验室专项课题等支持下完成的研究成果，部分成果还获得国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、中国优秀专利奖等奖励。在此衷心感谢国家自然科学基金委员会和科技部的大力资助。
本书力求内容较为全面和系统、理论与实践紧密结合，既有微化工技术基础理论的系统论述，又有微化工技术产业化应用效果的生动展示，还有微化工技术的发展动向分析。但限于著者的学识和理解，书中可能存在诸多不妥和不足，恳请有关专家和读者不吝指正。
著者
2020年1月

 

 

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