二十一世纪的新化学工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 化学工程
• 化工原理
• 过程设计
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• 传热传质
• 化学工业
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初版二刷

　　二十世纪中期，化学工业急速发展，第一次能源危机后，环保意识兴起，全球经济、技术进步迅速。传统化工已发展到饱和状态，未来化工将朝向优质材枓、生命科学与生物科技等几个领域发展，需要更精密的制程与控制技术，以及清净制程的配合发展。

　　本书定位于介绍化学工程尤其是未来的发展重点，以比较多的篇幅在介绍新兴的科技产业，以及化工人所扮演的角色，例如能源、生技、光电及先进的高分子材料。本书先介绍传统但持续进步的石化产业，接着表达化工人注重环保与安全的作法，谈到清洁生产与责任照顾，接下来介绍化学工程在众多方向的近期技术与未来发展趋势，包括：

　　1. 能源领域─介绍电池以及具未来性的清洁能源两个主题，

　　2. 精密制程─除了一般性理论外，也谈到精密涂佈制作大面积超薄的薄膜技术；

　　3. 生物技术领域─包括传统的生化工程、先进的生医材料，及尖端的基因与蛋白质工程三个主题；

　　4. 尖端材料领域，包括：IC制造、光电显示科技、照明的LED、奈米材料与科技、高分子光电及复合材料等。

　　希望借由这些文章，能够让年轻的学子认识到化学工程的进步性及重要性，吸引更多人加入化学工程的行列。

作者简介
●陈宏谟 现任南亚科技（股）公司资深副总经理∕学历：台湾大学化工学士
●周更生 现任清华大学化工系教授、自强基金会执行长∕学历：Iowa State University化工博士
●赖庆智 现任工研院能环所清洁生产组副组长∕学历：清华大学化工博士
●黄炳照 现任台湾科技大学化工教授、同步辐射中心合聘研究员∕学历：成功大学化工博士
●董士平 现任台湾科技大学化工系博士生∕学历：文化大学化工学士、硕士
●徐恆文 现任工研院能环所燃烧技术组燃料应用研究室主任∕学历：清华大学化工博士
●刘大佼 现任清华大学化工系教授∕学历：美国纽约科技大学化工博士
●余政靖 现任台湾大学化工系教授、台大工学院石化中心主任、化工学会副理事长∕学历：美国Lehigh University化工硕士、博士
●吴乃立 现任台湾大学化工系教授兼化工系系主任∕学历：美国宾州州立大学化工博士
●张文星 现任台湾大学石化研究中心研究助理∕学历：台湾大学化工硕士
●蔡少伟 现任长庚大学生化与生医工程研究所教授∕学历：成功大学化学工程硕士,博士
●宋信文 现任清华大学化工系教授∕学历：美国乔治亚理工学院化工博士
●胡育诚 现任清大化工系副教授∕学历：University of Maryland化工博士
●洪昭南 现任成功大学化工系教授、成功大学微奈米压印技术与元件中心主任∕学历：美国西北大学化工博士
●郭有斌 现任成功大学微奈米压印技术与元件中心博士后研究员∕学历：成功大学化工博士
●颜溪成 现任台湾大学化工系教授、工研院能资所副所长∕学历：美国威斯康辛大学化工博士
●黄瑞雄 现任台湾大学化工学士∕学历：台湾大学化工学士
●王健源 现任晶元光电股份有限公司研发中心高级工程师∕学历：台湾大学化学所博士
●李秉杰 现任晶元光电股份有限公司总经理∕学历：清华大学化工所博士
●刘如熹 现任台湾大学化学系教授∕学历：英国剑桥大学化学博士
●吕宗昕 现任台湾大学化工系教授∕学历：日本东京工业大学无机材料博士
●何荣铭 现任清华大学化工系副教授、清华大学微机电研究所合聘副教授∕学历：美国艾克隆大学（University of Akron）高分子科学博士
●马振基 现任清华大学化工系教授、教育部科技顾问室顾问∕学历：美国北卡罗莱纳州立大学化工博士

《精细化工过程设计与优化：面向可持续发展的多尺度模拟与控制》 图书简介 本书聚焦于现代精细化工领域的前沿挑战与发展趋势，深入探讨了从分子设计到工业化生产全流程中的关键科学问题与工程实践。全书以“绿色化、智能化、集成化”为核心理念，旨在为化工工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一套系统、深入且具有前瞻性的理论框架和实用工具。 第一部分：精细化学品合成与催化新范式 本部分首先回顾了传统精细化学品合成方法的局限性，重点介绍了面向原子经济性和环境友好的新型催化体系。 第一章：绿色合成策略与可持续性评估 详细阐述了可持续化学的十二项原则在精细化工中的具体应用。内容涵盖生物催化（酶工程）、光催化、电催化在选择性氧化、还原和C-H键活化中的最新进展。特别关注了反应选择性、转化率与环境因子（E-factor）的权衡分析。引入了生命周期评估（LCA）方法论，用以量化不同合成路线对环境的综合影响。 第二章：多相与均相催化剂的分子工程 深入探讨了催化剂的设计原理。在多相催化方面，详细解析了金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）以及单原子催化剂（SACs）的构建策略及其对表面活性位点的调控。在均相催化部分，重点讨论了手性催化剂的理性设计，包括配体结构与电子效应如何影响对映选择性。通过大量的案例研究，展示了如何通过结构修饰实现催化剂的稳定性和循环使用性。 第二部分：过程强化与反应工程的革新 本部分着眼于如何通过工程手段提升反应效率、安全性和能效，是实现精细化工过程现代化的关键环节。 第三章：微反应器技术与传质传热增强 系统梳理了微反应器技术（Microreactor Technology, MRT）在处理高危、高放热反应中的优势。详细分析了微通道内部流体力学特性，如湍流触发机制、边界层行为。着重介绍了多相反应（气液、液液、固液）在微通道中的传质增强机制，以及如何通过表面功能化来控制界面行为。对比了平板式、管束式以及三维打印制造反应器的适用性。 第四章：反应器集成与过程强化（Process Intensification, PI） 超越单一单元操作的优化，本章探讨了多个反应、分离和混合单元的耦合集成。内容包括反应蒸馏（Reactive Distillation）、反应萃取（Reactive Extraction）以及膜反应器（Membrane Reactors）的设计与操作。特别分析了反应与分离耦合对平衡限制反应的突破，并探讨了如何利用过程强化技术有效减小设备体积、降低能耗和物料库存。 第三部分：数据驱动的化工过程模拟与优化 随着计算能力的飞速提升，数据科学和高级建模技术正成为指导精细化工设计和操作的核心工具。 第五章：多尺度化学过程模拟方法 从量子化学（DFT）预测反应能垒和中间体，过渡到分子动力学（MD）模拟液态混合物的性质（如溶解度、扩散系数），再到计算流体力学（CFD）对宏观反应器内部流场、温度场和浓度场的精确描述。详细介绍了如何建立不同尺度的模型并进行有效耦合（Multi-scale Modeling），以期全面理解复杂反应过程。 第六章：先进过程控制（APC）与智能调度 本章聚焦于如何利用实时数据优化过程运行。内容包括模型预测控制（MPC）在处理多变量耦合系统中的应用，如何建立精确的机理模型或数据驱动的软测量模型。此外，探讨了基于强化学习（Reinforcement Learning）的动态优化策略，用于解决批次过程的启动、稳态保持和切换阶段的优化调度问题，以最大化收率并最小化能耗波动。 第四部分：分离工程的能效革命 精细化工中分离成本高昂，本部分着重介绍非传统和高效的分离技术。 第七章：膜分离技术在复杂体系中的应用 深入探讨了有机溶剂纳滤（OSN）、气体分离膜以及渗透汽化（Pervaporation）在精细化学品提纯中的应用。重点分析了膜材料（如聚合物、陶瓷、混合基质膜）的选型标准，以及如何通过调控膜的孔径分布和表面亲和力来提高分离的选择性和通量，特别是在 Azeotrope 分离中的优势。 第八章：新型吸附与萃取技术 除了传统的塔式分离，本章介绍了变压/变温吸附（PSA/TSA）在溶剂回收和高纯度气体分离中的工程实现。在萃取方面，详细讨论了超临界流体萃取（SFE）在热敏性物质分离中的应用，并比较了离子液体作为新型萃取剂在提高选择性和降低挥发性有机物（VOCs）排放方面的表现。 总结与展望 本书的最终目标是为读者提供一套整合了绿色化学理念、先进工程技术和数据科学方法的完整工具箱，以应对未来精细化工行业对高效、安全和可持续性的严苛要求。书中强调了跨学科知识的交叉融合，鼓励读者跳出现有工艺的思维定势，探索更具颠覆性的制造范式。

第１章　石化与民生（陈宏谟、周更生）

1.石油与石化工业
2.各种油品
3.轻油裂解
4.石化工业与经济发展
5.石化产业与衣食住行
6.结　语

第２章　制程减废与清洁生产（赖庆智）

1.清洁生产的发展历程
2.清洁生产的定义
3.国际清洁生产宣言
4.清洁生产与工业减废
5.清洁生产评鑑方法
6.推动清洁生产技术的方法
7.清洁生产推动案例
8.结　论

第３章　责任照顾制下的化学工业安全（周更生）

1.前　言
2.污染与化灾
3.危害通识规则与生命週期
4.预知危险与安全文化
5.安全技术
6.制程安全设计与管理
7.紧急应变
8.责任照顾制
9.结　语

第４章　电池与人生（黄炳照、董士平）

1.简　介
2.化学工程在电池的角色

第５章　清洁能源（徐恆文）

1.前　言
2.传统能源污染防治
3.再生能源
4.气化技术
5.氢能源
6.远　景

第６章　精密涂佈技术（刘大佼）

1.前　言
2.涂佈技术的介绍与分析
3.湿式涂佈量产技术之介绍
4.精密涂佈技术发展的现状与未来
5.精密涂佈技术发展所需的知识及化学工程师的角色

第７章　绿色化学程序技术（余政靖、吴乃立、张文星）

1.产业现况及面临挑战
2.研究方向
3.成果与展望
4.结　论

第８章　生化工程简介（蔡少伟）

1.前　言
2.以酵素为触媒生产高果糖浆
3.以微生物酦酵生产盘尼西林
4.未来展望

第９章　生医材料（宋信文）

1.前　言
2.现　况
3.高分子材料
4.聚酯类高分子
5.生物组织材料
6.远　景

第10章　基因与蛋白质工程（胡育诚）

1.序　言
2.生命的黄金分子──去氧核糖核酸（DNA）
3.何谓基因工程
4.基因工程的应用
5.生物科技与化学工程
6.结　语

第11章　IC科技与产业（洪昭南、郭有斌）

1.IC科技
2.电晶体元件与积体电路之发展

第12章　光电平面显示技术（颜溪成、黄瑞雄）

1.光电平面显示器介绍
2.光电平面显示器种类及其特性
3.薄膜电晶体液晶显示器（TFT-LCD）的制造流程
4.结　语

第13章　半导体照明世代之材料工程（王健源、李秉杰、刘如熹）

1.LED的作用原理
2.发光二极体的特性
3.LED的应用实例
4.白光LED的开发
5.白光发光二极体的作用原理
6.钇铝石榴石型萤光粉之介绍
7.萤光粉的制程与特性分析
8.白光发光二极体未来发展
9.发光二极体封装结构及技术

第14章　奈米科技与奈米材料（吕宗昕）

1.奈米世界
2.奈米科技与现代工业
3.奈米材料
4.奈米陶瓷
5.奈米科技的挑战

第15章　高分子的光电应用（何荣铭）

1.前　言
2.软性材料的时代
3.导电高分子的发现
4.导电高分子的光电应用
5.高分子电晶体
6.可挠曲式显示器
7.太阳能光生伏电池
8.结　语

第16章　高分子复合材料（马振基）

1.复合材料的发展历史与演进
2.复合材料之定义
3.高分子复合材料分类
4.复合材料之主要成分与功能
5.复合材料的特性
6.应　用

评分☆☆☆☆☆

**评价二** 坦白说，我一开始抱着试读的心态来翻阅这本书，毕竟“二十一世纪的新化学工程”这个书名听起来有些过于宏大，我担心内容会比较枯燥或者晦涩难懂。然而，这本书却给了我一个大大的惊喜。作者的写作风格非常务实，他没有过多的理论堆砌，而是深入浅出地解释了许多关键性的化学工程概念。我印象最深刻的是关于“过程强化”的部分，作者列举了几个实际的工业案例，说明了如何通过创新的方法提高生产效率、降低能耗。这些案例都非常具体，让我能够真切地感受到化学工程在实际应用中的力量。书中还探讨了“智能化制造”在化学工程领域的应用，比如利用大数据和人工智能来优化生产流程、预测设备故障等，这让我看到了传统工业与现代科技的完美融合。我特别欣赏作者在介绍新技术时，还会追溯其发展历程，并分析其潜在的挑战和机遇。这种宏观的视角让我能够更全面地理解这个学科的发展脉络。读这本书的过程中，我不断地在思考，化学工程是如何深刻地改变我们的生活，从我们每天使用的塑料制品，到我们呼吸的清洁空气，都离不开化学工程师的贡献。这本书让我对“工程师”这个职业有了全新的认识，他们不仅是技术专家，更是解决问题、推动社会进步的重要力量。我还会再次细读书中的一些重点章节，以便更好地理解其中的技术细节，并尝试将其应用到我自己的工作领域，虽然我的工作与化学工程并不直接相关，但很多管理和优化的理念是共通的。

评分☆☆☆☆☆

**评价三** 这本书的开篇就让我耳目一新，作者用一种非常亲切的口吻，仿佛在与读者进行一次面对面的交流。他没有使用那些令人生畏的专业术语，而是用通俗易懂的语言，将复杂的化学工程原理娓娓道来。我特别喜欢书中关于“可持续发展”在化学工程中的实践部分，作者详细介绍了如何利用生物技术和可再生资源来开发新型材料和能源，这让我看到了化学工程在应对环境挑战方面的巨大潜力。书中还提到了“分子工程”的概念，作者将其比喻为“在原子和分子层面设计和制造物质”，这让我觉得非常神奇，也充满了科学的魅力。我还在思考，如果未来我们能够精确地控制物质的构成，那么我们能够创造出多少不可思议的东西？书中的一些案例研究非常精彩，比如如何通过化学工程来解决水资源短缺问题，如何开发更高效的药物输送系统等等，这些都让我对化学工程的社会价值有了更深刻的认识。我还会把这本书推荐给我的朋友们，他们大多对科学技术的发展很感兴趣，我相信这本书一定会让他们受益匪浅，甚至激发他们对化学工程的兴趣，让他们重新审视这个看似遥远的领域。

评分☆☆☆☆☆

**评价五** 这是一本非常有分量的著作，它不仅仅是一本关于化学工程的书，更是一本关于创新和未来的书。作者的知识储备非常渊博，他能够将极其复杂的技术概念，用一种非常清晰、有条理的方式呈现给读者。我印象最深刻的是关于“能源化工”的部分，作者详细介绍了如何利用化学工程技术来开发更高效、更清洁的能源，比如太阳能、风能、生物质能等等。这些技术的发展对于应对全球气候变化、实现可持续发展具有至关重要的意义。书中还提到了“过程控制与优化”的重要性，作者用大量的实例说明了如何通过先进的控制技术来提高生产效率、降低能耗、减少排放。这让我看到了化学工程在实际生产中的精细化和智能化发展趋势。我还被书中关于“化工安全与风险管理”的探讨所吸引，作者强调了安全在化学工程中的首要地位，并介绍了如何通过科学的管理和技术手段来预防和应对潜在的风险。这本书让我对化学工程这个行业有了更全面的认识，也让我更加敬佩那些在这个领域默默耕耘的工程师们。我还会把这本书推荐给我的同事们，让他们也能感受到化学工程的魅力和重要性。

评分☆☆☆☆☆

**评价一** 这本书的封面设计就充满了未来感，淡蓝色的背景搭配着银色的文字，让我想起了实验室里闪烁的精密仪器。当我翻开第一页，就被那股严谨又充满探索精神的学术氛围所吸引。虽然我并不是化学工程专业的科班出身，但我一直对这个领域充满了好奇，尤其是看到“二十一世纪”这个词，就知道这本书一定涵盖了最新的科技发展和前沿的理念。书中的一些图表和示意图非常直观，即使是复杂的化学反应过程，也能通过它们变得易于理解。作者在阐述一些概念时，用了不少类比，比如将催化剂比作“化学反应的催化剂”，让人更容易抓住核心要义。我特别喜欢其中关于绿色化学的章节，提到了如何减少污染，如何利用可再生能源，这让我觉得化学工程不仅仅是生产制造，更是关乎我们星球的未来。书中还穿插了一些历史故事，讲述了化学工程发展过程中那些伟大的发明家和他们的故事，这让我对这个学科有了更深的敬意。我还在想，如果我年轻十岁，一定会选择化学工程作为我的专业，因为它的发展空间实在太大了，从新材料到新能源，再到生物医药，几乎无所不包。这本书无疑为我打开了一扇新的窗户，让我看到了一个充满无限可能的世界。我还会把这本书推荐给我的姪子，他现在正在读高中，对科学很有兴趣，我相信这本书一定会激发他对化学工程更浓厚的兴趣，甚至可能改变他的人生选择。

评分☆☆☆☆☆

**评价九** 拿到这本书的那一刻，我就被它沉甸甸的知识分量所震撼。作者的专业知识功底深厚，他能够将复杂的化学工程原理，用清晰易懂的语言呈现出来。我印象最深刻的是关于“化工过程的自动化与智能化”的章节。作者详细介绍了如何利用先进的控制系统、大数据分析和人工智能技术，来实现化工过程的自动化生产、智能决策和预测性维护。这让我看到了化学工程与信息技术的深度融合。我还被书中关于“新能源与新材料的开发”的探讨所吸引。作者描绘了一个更加美好的未来：利用化学工程技术来开发高效的太阳能电池、储能设备，以及具有特殊性能的新型材料，这些都将为人类社会的可持续发展提供强大的动力。书中还穿插了一些前沿的研究成果和技术突破，这让我感受到了化学工程领域的勃勃生机。我还会将这本书作为我个人学习和研究的重要参考，以便更好地把握化学工程领域未来的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

**评价六** 读完这本书，我感觉自己仿佛经历了一场思想的盛宴。作者的视角非常宏观，他不仅仅关注技术本身，更关注技术如何影响人类社会的发展。我特别喜欢书中关于“生物化工”的章节，作者详细介绍了如何利用生物技术来开发新型药物、疫苗、食品添加剂等等。这些技术的发展对于提高人类健康水平、改善生活质量具有重要的意义。书中还提到了“催化剂设计与应用”的重要性，作者用大量的案例说明了催化剂在现代化学工业中的核心地位，以及如何通过精密的催化剂设计来提高反应效率、降低能耗、减少污染。我还被书中关于“过程模拟与设计”的介绍所吸引，作者强调了利用计算机技术来模拟和优化化工过程的重要性，这能够大大缩短研发周期、降低生产成本。这本书让我对化学工程有了更深的理解，也让我对未来充满了信心。我还会再次阅读书中的一些关键章节，以便更深入地学习其中的知识，并尝试将其应用到我自己的学习和工作中。

评分☆☆☆☆☆

**评价四** 这本《二十一世纪的新化学工程》绝对是一本值得反复品读的佳作。作者的笔触细腻而深刻，他不仅在技术层面进行了深入的探讨，更在人文关怀和未来展望方面，给予了读者极大的启发。我尤其被书中关于“材料科学与化学工程的交叉融合”那一章节所吸引。作者详细介绍了如何通过化学工程的手段，设计和制造出具有特殊性能的新型材料，比如超导材料、生物可降解材料等等。这些材料的应用前景广阔，能够极大地推动航空航天、医疗健康、环境保护等各个领域的发展。我还被书中关于“微流控技术”的介绍所打动，作者将其比喻为“在微观尺度上控制流体的艺术”，这让我看到了化学工程在精密制造和生物技术领域的无限可能。书中还穿插了一些历史性的突破性进展，以及对未来科技趋势的预测，这让我感觉自己仿佛站在了科技发展的最前沿。我还在思考，当“智能制造”和“数字化转型”席卷而来，化学工程领域将会迎来怎样的变革？这本书让我对这个问题有了更清晰的认识，也让我对未来充满了期待。我打算将这本书作为我个人学习的参考资料，以便更好地理解和把握化学工程领域未来的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

**评价十** 《二十一世纪的新化学工程》这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我踏入了一个充满机遇和挑战的科学领域。作者的叙述风格非常具有感染力，他能够将抽象的概念具象化，让读者能够轻松理解。我特别喜欢书中关于“环境工程与化学工程的协同发展”的论述。作者强调了化学工程在解决环境问题中的核心作用，例如开发更有效的污水处理技术、空气净化技术，以及污染物的资源化利用等等。这让我看到了化学工程在推动绿色发展、建设美丽中国中的重要贡献。我还被书中关于“生物医学工程与化学工程的交叉融合”的介绍所吸引。作者描绘了如何利用化学工程的原理和技术，来开发新型药物递送系统、生物传感器、组织工程支架等等，这为人类健康带来了新的希望。书中还对未来化学工程的发展方向进行了深刻的洞察，让我对这个领域充满了期待。我还会把这本书推荐给我的家人和朋友，让他们也能感受到化学工程的魅力和重要性，并从中获得启发。

评分☆☆☆☆☆

**评价七** 我一直对科技发展保持着高度的关注，而这本书无疑满足了我对“二十一世纪新化学工程”的期待。作者的论述严谨而不失趣味，他能够将一些看似艰深的技术原理，用生动形象的语言进行解读。我印象特别深刻的是关于“化工新材料”的章节。书中详细介绍了如何通过化学工程的手段，开发出具有颠覆性性能的新型材料，例如高强度轻质合金、智能高分子材料、纳米材料等等。这些材料的应用不仅能够推动传统产业的升级，更能够催生全新的产业。我还被书中关于“绿色化学与可持续发展”的探讨所深深吸引。作者强调了化学工程在环境保护、资源节约方面的重要作用，并列举了许多成功的案例，比如利用生物降解塑料替代传统塑料，开发低碳排放的化工工艺等等。这让我看到了化学工程在构建可持续未来中的关键地位。这本书不仅拓展了我的知识边界，更让我对化学工程师这个职业充满了敬意。我还会将这本书推荐给我的学生们，希望他们也能从中汲取智慧，并勇敢地投身于科技创新的浪潮。

评分☆☆☆☆☆

**评价八** 这本书的书名就足够吸引人，《二十一世纪的新化学工程》仿佛打开了一扇通往未来的大门。作者的文笔流畅，逻辑清晰，将看似庞杂的化学工程知识梳理得井井有条。我尤其对书中关于“过程工程与设备”的论述赞不绝口。作者详细介绍了各种先进的化工设备，以及如何通过优化设备设计和操作来提高生产效率、降低能耗、减少污染。这些内容对于理解现代化工生产的运行机制至关重要。我还被书中关于“生物技术在化学工程中的应用”的介绍所打动。作者描绘了一幅图景：利用生物工程技术来生产药物、制造生物燃料、处理工业废水等等，这让我看到了化学工程与生物科学融合所带来的无限可能性。书中还穿插了一些历史性的技术革新，以及对未来发展趋势的展望，这让我对这个领域充满了期待。我还会再次细读书中的一些重点章节，以便更深入地理解其中的技术细节，并尝试将其应用到我自己的思考和实践中。