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第一篇 离子液体的构效关系3

第1章 离子液体氢键网络结构3

1.1 离子对间的氢键结构特点3

1.2 相互作用6

1.3 电荷分布及轨道作用10

1.4 离子簇和氢键网络结构14

1.4.1 离子簇14

1.4.2 氢键的网络结构17

第2章 离子液体分子模拟及分子设计23

2.1 离子液体的力场构建及分子动力学模拟23

2.1.1 分子力学力场23

2.1.2 离子液体的分子模拟27

2.2 离子液体气液混合体系的分子动力学模拟33

2.3 离子液体与纤维素溶液体系的分子模拟39

2.3.1 离子液体溶解纤维素的机理研究40

2.3.2 各种因素对离子液体溶解纤维素能力的影响规律41

2.4 COSMO模型在离子液体筛选与设计中的应用48

2.4.1 COSMO-SAC模型预测离子液体相平衡49

2.4.2 基于COSMO模型筛选易促进乙腈水溶液分离的离子液体51

2.4.3 基于COSMO模型设计捕集CO2气体的离子液体55

第3章 离子液体体系相平衡59

3.1 缔合立方型状态方程59

3.2 链流体状态方程62

3.2.1 缔合变阱宽方阱链流体状态方程63

3.2.2 电解质型变阱宽方阱链流体状态方程67

3.3 格子流体状态方程71

3.4 发展方向及展望75

参考文献77

第二篇 过程强化与反应传递规律91

第4章 超重力过程强化及反应传递规律91

4.1 超重力技术在电化学反应过程中的应用91

4.1.1 超重力在电解水中的应用92

4.1.2 超重力在电沉积方面的应用92

4.2 超重力强化铝电沉积过程的研究93

4.2.1 引言93

4.2.2 超重力场下AlCl3-BMIC离子液体电沉积Al的电化学研究93

4.2.3 超重力场下AlCl3-BMIC离子液体电沉积Al的形貌与结构研究98

4.3 超重力和添加剂对铝电沉积过程的协同影响研究100

4.3.1 引言100

4.3.2 超重力场下甲苯添加剂对AlCl3-BMIC离子液体电沉积Al的影响101

4.4 发展方向与展望105

第5章 微化工技术强化及反应传递规律106

5.1 常压下微通道内气-液两相流动特性106

5.1.1 Y型微通道内气-液两相流流型106

5.1.2 Y型微通道内Taylor流区域的气泡与液弹长度108

5.1.3 Y型微通道内Taylor流区域的气泡速度与产生频率111

5.2 常压下三入口枝杈型微通道内的气-液两相流动特性113

5.2.1 N2-纯水体系的两相流动特性113

5.2.2 空气-水体系的气-液两相弹状流区域气泡长度特性115

5.2.3 N2-离子液体水溶液体系的两相流动特性120

5.2.4 CO2-NaOH水溶液体系的两相流动特性123

5.3 高压下T型微通道内气-液两相流动特性125

5.3.1 高压下气-液两相流型125

5.3.2 高压下微通道内弹状流气泡生成过程129

5.4 多通道并行气-液微反应器内流动及传质特性130

5.5 微反应器内环氧丙烷与CO2反应合成碳酸丙烯酯的过程研究137

5.5.1 反应温度对PC收率及时空收率的影响137

5.5.2 停留时间对PC收率及时空收率的影响138

5.5.3 反应压力对PC收率及时空收率的影响139

5.5.4 CO2/PO摩尔比对PC收率的影响140

5.5.5 PO中HETBAB浓度对PC收率的影响141

5.6 展望142

第6章 流化床结构-传递关系理论及过程强化144

6.1 引言144

6.2 气固鼓泡流化床结构预测模型145

6.2.1 鼓泡流化床流动结构参数146

6.2.2 鼓泡流化床七个流动结构参数的求解147

6.3 气固鼓泡流化床局部流动结构与传递关系模型150

6.3.1 鼓泡流化床不均匀结构的分解-合成150

6.3.2 鼓泡流化床动量传递的曳力系数模型151

6.3.3 鼓泡流化床质量传递的传质系数模型152

6.3.4 鼓泡流化床热量传递的传热系数模型155

6.3.5 热源与热汇158

6.4 鼓泡流化床结构-传递关系模型的实验验证158

6.4.1 计算机模拟和实验的方法158

6.4.2 B类物料的实验与模拟结果对比158

6.4.3 A类物料的实验与模拟结果对比161

6.4.4 C类物料的实验与模拟结果对比162

6.5 快速流化床结构预测模型167

6.5.1 快速流化床的局部结构167

6.5.2 快速流化床的局部结构预测模型167

6.6 快速流化床局部流动结构与传递关系模型173

6.6.1 快速流化床不均匀结构的分解与合成173

6.6.2 快速流化床动量传递的曳力系数模型174

6.6.3 快速流化床质量传递的传质系数模型175

6.6.4 快速流化床热量传递的给热系数模型176

6.7 快速流化床结构-传递关系模型的实验验证176

6.7.1 计算机模拟和文献实验数据的对比176

6.7.2 计算机模拟和本研究实验数据的对比180

6.8 磁场强化流化床传质与反应过程183

6.8.1 强化流化床传质与反应过程的途径183

6.8.2 磁场强化流化床传质与反应过程183

第7章 离子液体体系流动及传递规律186

7.1 单气泡流体动力学实验研究186

7.1.1 实验数据计算方法187

7.1.2 离子液体中气泡形状188

7.1.3 离子液体中气泡变形关联式193

7.1.4 气泡上升速度196

7.1.5 离子液体中气泡运动的曳力系数关联式199

7.2 多气泡流体动力学实验研究204

7.2.1 气泡平均直径的计算204

7.2.2 ［Bmim］［BF4］中气泡平均直径205

7.2.3 气泡平均直径关联208

参考文献209

第三篇 反应-分离多单元耦合节能219

第8章 反应-反应，反应-分离耦合过程的节能原理分析：以碳酸酯制备为例219

8.1 反应吸收耦合过程制备碳酸乙烯酯219

8.1.1 氨气在磷酸溶液中鼓泡吸收过程的多场协同分析220

8.1.2 数值模拟结果与讨论221

8.2 反应器与精馏塔外耦合法制备碳酸二乙酯223

8.2.1 气液相平衡计算223

8.2.2 实验装置及操作224

8.2.3 结果与讨论224

8.3 过程的能耗分析228

8.3.1 尿素醇解法制备DEC的能耗229

8.3.2 反应分离耦合过程制备DEC的能耗230

第9章 反应分离耦合的非线性特征分析233

9.1 反应精馏的多场协同233

9.1.1 场协同理论的热力学基础233

9.1.2 反应精馏过程的场协同分析234

9.1.3 强化传递过程的场协同效应238

9.1.4 基于场协同分析的反应精馏非平衡级模型239

9.1.5 实验验证244

9.1.6 结果与讨论247

9.2 基于超熵产生理论的反应精馏系统多稳态分析251

9.2.1 引言251

9.2.2 反应精馏系统的热力学模型及定态稳定性判据252

9.2.3 结果与讨论257

9.3 反应精馏过程的多尺度分析259

9.3.1 多尺度模型的建立260

9.3.2 多尺度模型的求解263

9.3.3 结果与讨论266

第10章 多单元耦合的典型装置分析275

10.1 研究现状与进展275

10.2 鼓泡塔流体力学模型277

10.2.1 气含率与气泡特性277

10.2.2 气液两相流型282

10.3 双气泡模型284

10.3.1 能耗分解反稳定条件284

10.3.2 预测流型过渡287

10.3.3 黏度和表面张力对流型的影响291

10.3.4 两种气泡对气液体系的控制作用293

10.4 DBS模型与CFD耦合299

10.4.1 计算流体力学模型299

10.4.2 传统的曳力模型300

10.4.3 DBS曳力模型304

10.5 鼓泡塔内传质反应的模拟307

10.5.1 模型概述307

10.5.2 不同单气泡和双气泡模型的对比309

10.5.3 双气泡理想反应器模型与DBS模型耦合319

第11章 分离过程耦合节能原理与方法324

11.1 多效精馏324

11.1.1 多效精馏原理324

11.1.2 多效精馏应用遵循原则327

11.1.3 多效精馏流程328

11.1.4 多效精馏应用实例330

11.1.5 多效精馏的控制系统333

11.2 热耦精馏334

11.2.1 热耦精馏简介334

11.2.2 热耦合精馏塔的热力学分析336

11.2.3 热耦合节能蒸馏技术338

11.2.4 热耦合精馏塔的应用349

11.3 差压热耦合蒸馏技术353

11.3.1 差压热耦合蒸馏技术的基本原理353

11.3.2 差压热耦合精馏过程的改进354

11.3.3 差压热耦合精馏技术的设计与评价355

参考文献360

第四篇 典型节能工艺与技术分析371

第12章 乙二醇／碳酸酯节能新过程371

12.1 乙二醇和碳酸二甲酯概述371

12.1.1 乙二醇供需现状371

12.1.2 乙二醇生产技术现状373

12.2 反应的基本原理377

12.2.1 环氧乙烷（EO）与二氧化碳（CO2）反应的基本原理377

12.2.2 碳酸乙烯酯水解和醇解基本原理378

12.3 工艺创新380

12.3.1 水解工艺381

12.3.2 醇解工艺401

第13章 氧化铝／电解铝节能新过程425

13.1 铝酸钠溶液节能分解理论基础425

13.1.1 拜耳法氧化铝生产过程中铝酸钠溶液分解过程效率低下425

13.1.2 铝酸钠溶液分解过程强化进展426

13.1.3 介质强化铝酸钠溶液分解新方法的提出427

13.1.4 甲醇介质强化铝酸钠溶液分解的热力学基础427

13.1.5 甲醇介质与铝酸钠溶液相互作用的反应热力学429

13.2 介质强化分解铝酸钠溶液节能新过程430

13.2.1 甲醇用量对醇解过程的影响431

13.2.2 分解时间对分解率的影响432

13.2.3 分解温度对醇解过程的影响432

13.2.4 铝酸钠溶液初始氧化钠浓度对醇解过程的影响434

13.2.5 铝酸钠溶液初始MR对醇解过程的影响435

13.2.6 搅拌速度对醇解过程的影响436

13.2.7 硅量指数对醇解过程的影响437

13.2.8 甲醇滴加速度对醇解过程的影响439

13.2.9 甲醇加料方式对醇解过程的影响439

13.2.10 溶析剂甲醇浓度对醇解过程的影响440

13.2.11 甲醇强化铝酸钠溶液分解节能新过程的综合优化验证442

13.3 铝冶金工业研究现状443

13.4 离子液体低温电解铝新过程444

13.4.1 离子液体电解质及其物理化学性质444

13.4.2 离子液体低温电解铝电极过程454

13.4.3 铝电解理论能耗与节能分析466

第14章 流化床冶金节能过程471

14.1 引言471

14.2 流化床冶金节能原理472

14.2.1 氧化铁还原本征动力学472

14.2.2 流态化过程强化478

14.2.3 未反应气体利用485

14.2.4 固体显热利用486

14.3 攀西钛精矿流化床氧化还原焙烧过程节能487

14.4 复杂难选铁矿流化床磁化焙烧过程节能490

第15章 炼油分离填料、设备及过程节能494

15.1 炼油梯级蒸馏494

15.1.1 炼油常减压蒸馏常规三塔优化流程495

15.1.2 梯级蒸馏节能四塔流程501

15.1.3 梯级蒸馏节能五塔流程502

15.1.4 各流程能耗及经济评价508

15.2 减压深拔工艺511

15.2.1 原油相容性511

15.2.2 减压深拔技术进展524

15.2.3 强化汽化减压深拔技术528

15.3 炼油设备大型化与节能542

15.3.1 节能填料542

15.3.2 节能塔板544

15.3.3 其他大型塔内件545

15.3.4 大型塔内件强度核算547

15.3.5 工业应用实例552

第16章 高温热泵／低温发电余热利用技术556

16.1 研究背景556

16.1.1 低温热能现状556

16.1.2 低温热利用技术557

16.2 高温热泵余热利用技术558

16.2.1 高温热泵简介558

16.2.2 高温工质的理论分析560

16.2.3 高温热泵的实验研究563

16.2.4 工程应用566

16.3 低温发电余热利用技术576

16.3.1 低温发电余热技术特点576

16.3.2 技术特征及水平576

16.3.3 低温发电技术的理论体系578

16.3.4 低温发电技术的理论基础578

16.3.5 工程应用（低温余热发电与精馏系统的联合运行试验）581

参考文献585

附录 化工符号表599