煤化学

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出版者:冶金工业
作者:虞继舜 主编
出品人:
页数:220
译者:
出版时间:2000-8
价格:25.00元
装帧:
isbn号码:9787502425647
丛书系列:
图书标签:
  • 煤化学
  • 煤炭
  • 化学工程
  • 能源
  • 精细化工
  • 有机化学
  • 催化
  • 环境工程
  • 工业化学
  • 资源利用
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具体描述

煤化学,ISBN:9787502425647,作者:虞继舜

《工业催化:从基础理论到实际应用》 内容概要 《工业催化:从基础理论到实际应用》是一部全面深入探讨工业催化领域知识的著作。本书旨在为读者提供一个扎实的理论基础,并在此基础上详细阐述各种催化过程在现代工业中的实际应用。本书内容涵盖了催化科学的多个关键方面,从催化剂的结构、性质、机理,到工业生产中催化剂的设计、制备、性能评估以及过程优化。书中不仅深入剖析了多种重要的工业催化反应,还重点介绍了当前催化技术的发展趋势和未来挑战,为相关领域的研究人员、工程师以及高等院校的师生提供了一部不可或缺的参考指南。 第一部分:催化科学基础理论 本部分是全书的理论基石,为后续的实际应用章节奠定坚实的基础。 第一章:催化的基本概念与分类 催化的定义与重要性: 详细阐述了催化现象的本质,即催化剂如何在不改变自身质量和化学性质的情况下,改变反应速率或选择性。强调了催化在化学工业中的核心地位,几乎所有大规模化学品的生产都离不开催化剂,并列举了几个典型例子,如氨合成、石油炼制、聚合物生产等。 催化剂的分类: 依据催化剂的相态(均相催化、多相催化)、作用机理(酸碱催化、氧化还原催化、电子催化、光催化等)以及功能(加氢、脱氢、氧化、聚合、异构化等)对催化剂进行系统性分类。深入解释了不同分类方法的特点及其在理解和设计催化剂时的指导意义。 催化反应速率与选择性: 引入了反应动力学的基本概念,如反应速率方程、表观速率常数、活化能等,并详细解释了催化剂如何影响这些参数。着重阐述了催化选择性,即催化剂优先生成目标产物的能力,以及实现高选择性的重要性,例如避免副产物的生成,降低分离成本,提高原子经济性。 第二章:多相催化剂的结构与性质 催化剂的组分: 详细介绍了多相催化剂的典型组成,包括活性组分(提供催化活性位)、载体(分散活性组分,增加比表面积,提高机械强度和热稳定性)以及助剂(改善活性、选择性、稳定性)。 活性组分: 重点分析了金属、金属氧化物、金属硫化物、分子筛等常用活性组分的催化特性。例如,讨论了过渡金属在加氢脱氢反应中的作用,氧化物在氧化脱氢反应中的作用,以及分子筛在酸催化反应中的酸性位点。 载体材料: 深入探讨了氧化铝、二氧化硅、活性炭、钛氧化物、二氧化锆等常见载体的物理化学性质,如比表面积、孔结构、表面酸碱性、热稳定性等,以及这些性质如何影响催化剂的性能。 助剂的作用: 阐述了Promoter(助剂)如何通过电子效应、结构效应、界面效应等方式,提升催化剂的活性、选择性和稳定性。 第三章:多相催化剂的制备方法 沉淀法: 详细介绍了通过沉淀反应制备催化剂的方法,包括均相沉淀法和非均相沉淀法,以及不同沉淀剂和pH值对沉淀物粒径、形貌和组成的影响。 浸渍法: 阐述了将活性组分的前驱体溶液浸渍到载体孔隙中的技术,以及浸渍时间、溶液浓度、载体孔隙率等因素对活性组分分布的影响。 共沉淀法: 解释了将活性组分和载体组分的前驱体同时沉淀,以获得均匀分布的催化剂的方法。 溶胶-凝胶法: 详细介绍了通过溶胶-凝胶过程制备高比表面积、小孔径催化剂的技术,并分析了凝胶化、老化、干燥等步骤对最终催化剂性能的影响。 其他制备方法: 简要介绍了气相沉积、机械混合、喷雾干燥等其他制备技术。 催化剂的预处理: 强调了焙烧、还原、活化等预处理步骤对于获得最终催化活性的重要性。 第四章:多相催化反应机理 吸附与脱附: 深入探讨了反应物、产物以及中间体在催化剂表面的吸附(物理吸附和化学吸附)和脱附过程,以及吸附能对催化反应的影响。 表面反应: 详细分析了发生在催化剂表面的化学反应步骤,如原子转移、分子重排、键断裂与形成等。 德拜-休克尔理论与朗缪尔-欣谢尔伍德模型: 介绍了描述多相催化反应动力学的常用模型,解释了它们如何解释反应速率与反应物分压、催化剂性质等的关系。 Eley-Rideal模型: 探讨了另一种重要的反应机理模型,以及其适用条件。 催化剂的失活机理: 详细阐述了催化剂失活的常见原因,包括积碳、烧结、中毒、磨损等,并分析了相应的防护和再生措施。 第五章:催化剂的性能评价 催化活性评价: 介绍了多种评价催化剂活性和转化率的实验方法,如固定床、流化床、旋转鼓式反应器等,以及如何通过测量产物浓度来计算转化率和反应速率。 催化选择性评价: 强调了选择性评价的重要性,并通过色谱、质谱等分析手段来测定产物分布,从而计算目标产物的选择性。 催化剂稳定性评价: 介绍了通过长期运行实验来评估催化剂在连续操作中的性能衰减情况,以及如何通过循环测试来研究催化剂的再生性能。 催化剂的表征技术: 详细介绍了用于表征催化剂结构、组成、表面性质等关键信息的各种现代分析技术,如X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、BET比表面积测定、孔隙度分析、程序升温脱附(TPD)等。 第二部分:工业催化实际应用 本部分将前一部分的理论知识应用于具体的工业生产过程,展现催化科学的强大生命力。 第六章:石油炼制与石化工业中的催化应用 催化裂化(FCC): 详细介绍了FCC工艺在汽油生产中的核心作用,包括催化剂(如沸石基催化剂)的组成、结构、反应机理(碳正离子机理)以及工艺优化。 催化重整: 阐述了催化重整在提高汽油辛烷值和生产芳烃(如苯、甲苯、二甲苯)方面的应用,重点介绍了铂-铼/氧化铝催化剂及其失活与再生。 加氢裂化与加氢精制: 介绍了加氢技术在去除油品中硫、氮、氧等杂质,以及将重质油品转化为轻质油品中的作用,重点介绍了贵金属(如Pd、Pt)和过渡金属硫化物(如Ni-Mo/Al2O3)催化剂。 聚烯烃聚合: 详细介绍了 Ziegler-Natta 催化剂和茂金属催化剂在聚乙烯、聚丙烯生产中的应用,包括催化剂的活性、选择性以及聚合物微观结构控制。 第七章:合成氨与化肥工业中的催化应用 氨合成: 深入探讨了 Haber-Bosch 法中铁基催化剂的组成(如Fe3O4/K2CO3/Al2O3)、结构、活化机理以及工艺条件对产量的影响。 甲醇合成: 介绍了铜基催化剂(如Cu/ZnO/Al2O3)在CO/CO2加氢合成甲醇中的作用,以及CO2加氢制甲醇的重要性。 其他化肥生产: 简要提及了尿素合成、硝酸合成等过程中涉及的催化过程。 第八章:环境催化 汽车尾气净化: 详细介绍了三元催化转化器(TWC)的工作原理,以及其在氧化CO、HC和还原NOx方面的作用,重点介绍了Pt、Pd、Rh等贵金属催化剂。 工业废气处理: 介绍了用于处理工业排放物(如SO2、NOx、VOCs)的催化剂,包括选择性催化还原(SCR)和选择性催化氧化(SCO)技术。 水处理催化: 简要介绍了催化技术在去除水中污染物方面的应用,如高级氧化工艺。 第九章:新能源与可持续发展中的催化应用 燃料电池: 介绍了燃料电池中电催化剂(如Pt基催化剂)在电化学反应中的作用,以及质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)等不同类型燃料电池的催化需求。 生物质转化: 探讨了催化技术在生物质裂解、气化、酯化等过程中的应用,以生产生物燃料和生物基化学品。 CO2捕获与利用: 介绍了催化技术在CO2加氢制化学品(如甲醇、烯烃)以及CO2电还原等方面的研究进展。 氢能生产: 阐述了催化技术在水分解制氢(电解水、光催化制氢)和天然气重整制氢中的作用。 第三部分:催化技术的未来发展 本部分展望了催化科学的前沿方向和发展趋势。 第十章:新型催化剂的设计与开发 纳米催化剂: 介绍了纳米材料在催化领域的独特优势,如高比表面积、量子尺寸效应,以及纳米颗粒的合成与形貌控制。 单原子催化剂(SACs): 深入探讨了将单个金属原子分散在载体上形成的催化剂,其原子利用率高,选择性好,是研究催化机理的理想模型。 多功能催化剂: 探讨了设计兼具多种催化功能的催化剂,以实现更复杂的化学转化。 计算催化: 介绍了密度泛函理论(DFT)等计算方法在预测催化剂性质、设计催化剂和理解反应机理中的应用。 第十一章:催化过程的创新与优化 微反应器技术: 介绍了微反应器在强化传质传热、提高反应效率、保障安全生产方面的优势。 反应器设计与放大: 探讨了如何根据催化反应的特点,设计和放大工业反应器,以实现高效、经济的生产。 过程集成与耦合: 介绍了将多个催化反应或分离过程进行耦合,以提高整体效率和原子经济性。 智能化催化: 展望了人工智能和大数据在催化剂设计、工艺优化和过程控制中的应用前景。 《工业催化:从基础理论到实际应用》以其严谨的学术态度、丰富的案例以及前瞻性的视角,为读者构建了一个立体而完整的工业催化知识体系。本书不仅适用于从事催化研究的科研人员,也对化学工程师、化工企业技术人员以及对催化科学感兴趣的社会各界人士具有重要的参考价值,有助于推动催化技术在现代工业和社会发展中发挥更大的作用。

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读后感

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用户评价

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坦率地说,这本书的排版和插图设计,如果放在今天的出版市场上,可能略显保守,但这种朴素反而衬托了内容的厚重。我关注的重点在于它对“催化剂”在煤转化过程中的作用的论述。作者对不同催化体系的活性、选择性和稳定性进行了详尽的对比分析,数据详实得让人心惊。我尤其欣赏其中对费托合成中碳链增长机理的细致剖析,那些关于反应中间体的猜测和实验验证的描述,极具说服力。对于工程应用层面,书中对反应器设计如何影响产物分布的讨论,也提供了非常实用的参考价值。总的来说,这本书对于希望深入了解煤炭高效清洁利用路径的研究人员而言,绝对是案头必备的参考资料,它的价值在于其数据的可靠性和论证的无懈可击。

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这本书带给我一种“全局观”的震撼。在当前全球都在谈论“后化石能源时代”的背景下,我们很容易把煤炭简单地视为历史遗物。然而,这本书却展示了煤炭在未来几种关键战略材料生产中的不可替代性。作者的论述非常具有前瞻性,比如探讨了如何利用煤基原料制备高附加值的精细化学品,以及在碳捕集与封存(CCS)技术中,煤化学如何提供创新的解决方案。这种“立足当下,面向未来”的视角,让阅读体验变得极其充实。它迫使我跳出狭隘的“燃烧能源”概念,去思考煤炭作为一种复杂的碳资源库,其蕴含的巨大潜力。这本书的结尾部分对于行业未来十年可能出现的技术突破的预测,更是激发了我极大的兴趣,让人对这个古老又常新的领域充满了期待。

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这本书真的出乎我的意料,我本来以为会是一本枯燥的学术专著,没想到它的叙述方式如此引人入胜。作者在开篇就构建了一个宏大的历史背景,把煤炭这种看似普通的物质,放在了工业革命乃至现代文明演进的关键节点上进行剖析。阅读过程中,我仿佛置身于十九世纪的欧洲,亲眼见证了焦化技术的突破如何重塑了城市的面貌和工业的格局。书中对不同时期技术演进的描述,细节丰富到令人惊叹,比如对早期的气化炉设计缺陷和后续改进的精妙分析,让人明白每一个化学反应的背后,都凝聚着无数工程师和科学家的心血。更难得的是,作者并没有止步于纯粹的技术层面,而是巧妙地融入了经济学和社会学视角,探讨了能源转型对社会结构的影响,这使得整本书的深度和广度都得到了极大的提升。读完后,我对煤炭的认识彻底被颠覆了,它不再是一个简单的燃料,而是一部浓缩的工业文明史。

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我得说,这本书的理论深度绝对是顶级的,但它最让我欣赏的地方在于其严谨的逻辑和清晰的结构。对于初次接触这个领域的读者来说,可能会觉得某些章节的公式推导和反应机理分析有些挑战性,但请相信我,只要你耐下心来仔细研读那些图表和方程式,你会发现作者的思路是多么的流畅和连贯。特别是关于煤质分析和热解过程的章节,作者用图文并茂的方式,将那些复杂的分子级别的变化可视化了,这极大地帮助我理解了为什么不同的煤种会产生截然不同的副产品。我特别喜欢作者在关键概念引入时所采用的类比手法,它们精准而形象,仿佛有一位经验极其丰富的教授在你耳边亲自讲解,确保每一个概念都能被准确地吸收。这本书与其说是一本书,不如说是一套精心设计的学习工具箱,它为你提供了理解现代能源化学的全部基石。

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这本书的文字风格非常“老派”,带着一种老教授特有的沉稳和幽默感,读起来非常舒服。它没有现在很多科普书那种浮夸的宣传口号,而是用一种娓娓道来的方式,引导你进入煤化学的世界。我特别喜欢作者在描述那些经典实验家时所流露出的敬意,那不仅仅是历史的记录,更像是一种跨越时空的对话。书中穿插的许多历史轶事,比如早期化学家们如何在简陋的实验室条件下,通过不断的试错摸索出关键工艺,这些故事让冰冷的化学反应充满了人性的光辉。读这本书时,我常常会停下来,思考一下,在那个时代,面对如此巨大的技术鸿沟,他们是如何保持探索的热情和科学的严谨的。这不仅仅是一本关于“煤”的书,它更是一部关于“探索精神”的赞歌。

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