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开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787122319180
《本质安全催化工程》在化工本质安全原理的基础上，结合国内外科研成果，基于化学工程理论给出了从源头上解决化工催化反应过程安全问题的七种方法，并结合具体实例进行了论述。全书共分为八章，分别为绪论、多步反应一步化安全过程、纳微尺度反应集成安全过程、替代危险反应物安全过程、膜催化组合反应安全过程、氢/氧载体组合反应安全过程、危险物安全化及转化过程、温和条件安全反应过程。
《本质安全催化工程》可供化工、安全、材料、环境领域的科研人员、工程技术人员、研究生等参考。
第1章绪论/1
1.1化工生产特点与危险性2
1.2本质安全概念提出3
1.3本质安全定义及原理4
1.3.1本质安全定义4
1.3.2本质安全原理及应用简介5
1.4本质安全指数评价法8
1.5本质安全催化工程方法11
参考文献12
第2章多步反应一步化安全过程/14
2.1苯胺一步化安全合成15
2.1.1苯胺传统生产工艺15
2.1.2传统苯胺生产过程危险性分析20
2.1.3一步化合成苯胺安全催化反应过程23
2.2苯酚一步化安全合成30
2.2.1苯酚传统生产工艺30
2.2.2传统苯酚生产过程危险性分析33
2.2.3一步化合成苯酚安全催化反应过程36
2.3DMC一步化安全合成48
2.3.1气相两步法碳酸二甲酯传统生产工艺48
2.3.2传统碳酸二甲酯生产过程危险性分析49
2.3.3一步化合成碳酸二甲酯安全催化反应过程50
2.4正丁胺一步化安全合成53
2.4.1正丁胺传统生产工艺53
2.4.2传统正丁胺生产过程危险性分析54
2.4.3一步化合成正丁胺安全催化反应过程55
2.5CPK一步化安全合成56
2.5.1环己基苯基甲酮传统生产工艺56
2.5.2传统环己基苯基甲酮生产过程危险性分析56
2.5.3一步化合成环己基苯基甲酮安全催化反应过程57
2.6TDI一步化安全合成58
2.7一步化安全反应思考60
参考文献62
第3章纳微尺度反应集成安全过程/70
3.1羟胺盐非安全中间反应物71
3.1.1羟胺盐危险性71
3.1.2直接合成环己酮肟的纳微尺度集成催化反应过程72
3.2环己酮肟非安全中间反应物82
3.2.1环己酮肟危险性82
3.2.2直接合成己内酰胺的纳微尺度集成催化反应过程82
3.3甲醇非安全中间反应物92
3.3.1甲醇危险性92
3.3.2直接制低碳烯烃的纳微尺度集成催化反应过程94
3.3.3直接制二甲醚的纳微尺度集成催化反应过程106
3.4甲醛非安全中间反应物110
3.4.1甲醛危险性110
3.4.2甲醇氧化直接制二甲氧基甲烷的纳微尺度集成催化反应过程111
3.5CO非安全中间反应物119
3.5.1CO2加氢直接制化学品的纳微尺度集成催化反应过程119
3.5.2CO2加氢制CO——逆水煤气变换反应路线及催化剂119
3.5.3CO2加氢直接制化学品的纳微尺度集成催化反应实例124
3.6光气非安全中间反应物思考125
参考文献126
第4章替代危险反应物安全过程/134
4.1碳酸二甲酯替代光气134
4.1.1光气性质、用途及危害性135
4.1.2合成甲苯二异氰酸酯136
4.1.3合成二苯基甲烷二异氰酸酯143
4.1.4合成六亚甲基二异氰酸酯163
4.1.5合成碳酸二苯酯166
4.1.6合成吡唑磺酰氨基甲酸酯168
4.1.7合成对苯二异氰酸酯168
4.2碳酸二甲酯替代硫酸二甲酯、氯甲烷169
4.2.1硫酸二甲酯、氯甲烷的性质、用途及危害性169
4.2.2合成甲基化产品170
4.3二氧化碳替代一氧化碳177
4.3.1一氧化碳的性质、用途及危害性178
4.3.2合成甲酸178
4.3.3合成乙酸180
4.3.4合成甲醇181
4.3.5合成甲烷183
4.3.6合成低碳烯烃188
4.3.7合成低碳醇191
4.3.8合成二甲醚194
4.3.9合成液体燃料196
4.3.10合成碳酸二甲酯199
4.3.11烯烃氢甲酰化200
4.4固体酸、离子液体替代无机液体酸催化剂202
4.4.1异丁烷与烯烃烷基化安全工艺过程202
4.4.2苯与乙烯烷基化制乙苯安全反应过程206
4.4.3固体酸替代液体酸的其他重要安全催化过程208
4.5替代非安全反应物思考213
参考文献214
第5章膜催化组合反应安全过程/223
5.1氢氧混合爆炸机理224
5.2透氢膜组合反应体系224
5.2.1H2-O2-苯直接合成苯酚225
5.2.2H2-O2-苯甲酸甲酯直接合成羟基苯甲酸甲酯231
5.2.3H2-O2直接合成双氧水232
5.2.4H2-O2-丙烯直接合成环氧丙烷235
5.3混合导体透氧膜组合反应237
5.3.1控制反应物输入型膜反应器与安全性237
5.3.2甲烷部分氧化反应的安全性分析238
5.3.3甲烷部分氧化制合成气238
5.3.4甲烷氧化偶联制乙烷和乙烯241
5.3.5乙烷氧化脱氢制乙烯242
5.4封装孔道液膜催化剂思考243
参考文献244
第6章氢/氧载体组合反应安全过程/247
6.1化学储氢载体248
6.1.1环烷类储氢载体248
6.1.2氨硼烷化合物储氢载体250
6.1.3氨储氢载体251
6.1.4甲醇、乙醇储氢载体251
6.1.5肼硼烷储氢载体253
6.1.6甲醇水溶液储氢载体253
6.1.7甲酸储氢载体253
6.1.8其他储氢载体256
6.2化学储氢载体组合反应256
6.2.1甲醇-水为储氢载体的组合反应256
6.2.2乙醇-水为储氢载体的组合反应261
6.2.3四氢化萘为供氢剂的组合反应264
6.2.4甘油-水为储氢载体的甘油加氢制丙二醇的组合反应264
6.2.5甲酸铵为储氢和储氮载体的组合反应265
6.2.6甲酸为储氢和羰基载体的组合反应265
6.2.7十氢萘为储氢载体的组合反应266
6.2.8甲酸为储氢载体的加氢原位制备Cu /ZnO催化剂的组合反应267
6.2.9氨为储氢载体的CO2加氢制甲烷安全膜的组合反应267
6.3固体储氧载体组合反应268
6.3.1载氧体为氧源的化学链燃烧过程269
6.3.2载氧体为氧化剂的化学链重整制合成气271
6.3.3利用处于还原态载氧体与水反应的化学链制氢272
6.3.4载氧体与气化剂提供氧的煤化学链气化275
6.3.5以晶格氧为氧源的选择氧化合成重要化学品反应体系275
6.3.6以二氧化碳为氧源的选择氧化合成重要化学品安全反应体系285
6.4氯化铵储氢载体思考296
参考文献297
第7章危险物安全化及转化过程/302
7.1异氰酸酯安全性分析302
7.2非安全物质安全化处理303
7.3TDI的安全中间反应物305
7.4氯化铵及原位转化过程307
7.4.1氯化铵与氨、氯化氢安全性对比308
7.4.2氯化铵分解为氨和氯化物反应路线310
7.4.3氯化铵为氮源和氯源合成环己酮肟和有机氯化物安全反应路线315
7.5危险物安全化及转化思考321
参考文献321
第8章温和条件安全反应过程/323
8.1合成氨安全反应体系324
8.1.1苛刻条件下合成氨工艺及安全性分析324
8.1.2温和条件下合成氨安全催化反应体系326
8.2合成甲醇安全反应体系331
8.2.1低温液相合成甲醇两步法332
8.2.2低温液相合成甲醇一步法334
8.3低压烯烃氢甲酰化安全反应体系334
8.4渣油低压加氢安全反应体系337
8.4.1石油炼化行业加氢过程安全性分析338
8.4.2低压下渣油加氢裂化安全反应体系339
8.5外场强化安全反应体系340
8.5.1微波强化技术340
8.5.2低温等离子体强化技术346
8.5.3超声波强化技术350
8.6过程强化安全反应体系353
8.6.1微反应技术与反应过程安全性353
8.6.2微反应技术在化工安全生产中的应用354
8.6.3微反应技术应用实例356
8.6.4撞击流技术在化工过程强化中的应用361
8.6.5其他过程强化的安全反应体系362
8.7CO2温和条件转化思考364
8.7.1CO2活化方法364
8.7.2载体分子反应活化CO2概念365
参考文献367
化学工业自出现以来，为人类创造了巨大财富。但是，往往涉及易燃、易爆、有毒、有害等非安全化学品的生产、储存、运输和使用，且有些反应在高温、高压等危险条件下进行，故而存在巨大的安全隐患。从化学工业追求目标的角度，可将其发展历程分为三个阶段：阶段为早期的单一技术经济指标，第二阶段为现今的以技术经济和环境友好为重点的双重指标，第三阶段则应是今后的以技术经济、环境友好及过程安全等多重并重的发展目标。开发化工过程的安全工艺和技术当是化学工业的重要发展方向。
针对化工过程安全问题，以往的方法主要是以防护为主，包括预防设施、控制设施及减少与消除危害的设施。这些防护设施并没有从根本上解决化工过程存在的安全问题。1977年，英国化学工程师Kletz早提出化工工艺和设备本质安全的概念。本质安全就是从源头上减少或消除风险，包括危害物质的小化、高危物质的替代化、剧烈反应的温和化以及过程工艺的简单化。催化反应过程是化学工业的核心，本质安全的催化反应工艺和技术对于从源头上解决化学工业存在的安全问题具有重要的科学意义和应用价值。
本书在本质安全概念、原理的基础上，结合国内外科研成果，基于化学工程理论给出了从源头上解决化工催化反应过程安全问题的七种方法：①去除非安全中间反应物合成和使用的多步反应一步化催化反应过程；②纳微尺度多功能催化活性相上非安全中间反应物及时完全转化的集成催化反应过程；③替代非安全反应物的新催化反应过程；④避免易爆炸反应物均相混合并在微反应相及时完全转化的膜组合催化反应过程；⑤化学储氢（氧）载体安全反应物可控释放氢（氧）及其及时完全转化的组合催化反应过程；⑥在使用时易于分解为原非安全物质或原位分解转化的相对安全中间物参与的催化反应过程；⑦通过高效催化剂设计、外场促进和过程强化，实现条件温和的催化反应过程。
本书对多种安全催化反应过程进行了论述，包括：合成苯胺、苯酚以及碳酸二甲酯等一步化安全催化反应过程；环己酮、氨和双氧水直接合成环己酮肟，环己酮和羟胺盐直接合成己内酰胺，合成气直接制取低碳烯烃，合成气直接制二甲醚以及甲醇选择氧化直接合成二甲氧基甲烷等的纳微尺度集成催化反应过程；碳酸二甲酯替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷，二氧化碳替代一氧化碳以及固体酸、离子液体替代无机液体酸催化剂的安全催化反应体系；氢气和氧气参与的透氢膜组合反应体系，氧气参与的混合导体透氧膜组合反应体系；化学储氢载体可控释放及其完全转化的安全组合催化反应系统，固体化学储氧载体及其在安全催化反应中的应用以及以二氧化碳为氧源的选择氧化合成重要化学品安全反应体系；非安全活泼物质安全化处理——封闭型异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯（TDI）的相对安全中间反应物质——甲苯二氨基甲酸酯直接催化合成以及氯化氢、氨的相对安全中间物质——氯化铵及其原位转化催化过程；温和条件下合成氨、合成甲醇及外场促进和过程强化实例。
本书由王延吉、李志会、王淑芳编著，主要内容源自于编著者及其团队在本质安全催化工程领域多年来的研究成果和国内外同行近年来的相关研究工作。本书第1～4章由王延吉编写，第5、6章由李志会编写，第7、8章由王淑芳编写。在成书过程中，赵新强、王桂荣、王桂赟、张东升、高丽雅、安华良、丁晓墅、赵茜、李芳、薛伟、张艳华、贾爱忠、程庆彦、邬长城、谭朝阳、金长青等老师，以及徐元媛、王彤、任小亮、闫亚辉、王停停、马雪晴、王晓曼等研究生做了大量工作，付出了辛勤的汗水，在此向他们表示衷心感谢。
衷心感谢中国工程院院士袁渭康教授为本书作序。
感谢国家自然科学基金的资助（21236001）。
我们力图使该书达到高质量，对读者有所裨益，但由于水平有限，书中难免存在疏漏，恳请读者批评指正。
王延吉 李志会 王淑芳
2018年7月于成语典故之都——邯郸
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