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