反应工程思维导图

*   反应工程思维导图
    *   基本概念
        *   化学反应工程定义
            *   研究化学反应器设计、操作和优化的一门学科。
            *   融合化学动力学、热力学、流体力学、传热传质学等原理。
            *   目标是实现目标产物的有效生产，同时考虑经济性、安全性和环境影响。
        *   反应器作用
            *   提供反应物接触、混合和反应的场所。
            *   控制反应条件（温度、压力、浓度）。
            *   影响反应速率、选择性、收率。
        *   物质守恒定律（质量平衡）
            *   反应器设计的基础。
            *   输入 = 输出 + 消耗 + 积累。
            *   steady-state (稳态): 积累项为零。
            *   unsteady-state (非稳态): 积累项不为零，常用于间歇反应器或启动/停车过程。
        *   能量守恒定律（热平衡）
            *   非等温反应器设计和操作的关键。
            *   考虑反应热、热交换、进出物流焓变。
            *   用于预测和控制反应器温度。
        *   化学计量学
            *   反应方程式表达反应物与产物的定量关系。
            *   用于计算反应进度、产物收率、反应物转化率。
            *   是物质守恒方程建立的基础。
    *   反应速率与动力学
        *   反应速率定义
            *   单位时间、单位体积或单位质量内反应物转化或产物生成的量。
            *   受温度、压力、浓度、催化剂存在与否影响。
        *   反应速率定律
            *   表示反应速率与反应物（有时包括产物或催化剂）浓度的函数关系。
            *   动力学模型建立的核心。
            *   可能基于反应机理（基元反应）或经验关联式（非基元反应）。
        *   反应级数
            *   速率定律中浓度项的指数之和（总级数）或单一物质浓度项的指数（分级数）。
            *   由实验确定，不一定等于化学计量系数。
        *   反应分子数
            *   基元反应中碰撞并发生反应的分子数。
            *   只能是正整数，通常为一、二或三。
        *   温度对反应速率的影响
            *   Arrhenius方程：k = A exp(-Ea/RT)。
            *   k：速率常数，A：指前因子，Ea：活化能。
            *   活化能是反应发生的最低能量壁垒。
            *   通常温度升高，反应速率加快。
        *   压力对反应速率的影响
            *   主要影响气相反应，通过改变反应物浓度或分压来实现。
            *   对涉及体积变化的反应影响显著。
        *   确定速率定律的方法
            *   积分法：假设速率定律，积分后与实验数据拟合。
            *   微分法：直接对实验数据（浓度-时间曲线）求导确定速率。
            *   初速率法：改变某一反应物初始浓度，测量初始反应速率。
    *   理想反应器类型
        *   间歇反应器 (Batch Reactor, BR)
            *   操作特征：非稳态，反应物一次加入，反应完成后取出产物。
            *   优点：操作灵活，适用于小规模生产、新工艺开发、昂贵产品生产。
            *   缺点：生产效率低，单位产品能耗高，产品质量波动。
            *   设计方程：时间-转化率积分关系。
        *   全混流反应器 (Continuously Stirred Tank Reactor, CSTR)
            *   操作特征：稳态连续操作，进出料连续，反应器内物料完全混合。
            *   优点：温度易控制（等温操作），结构简单，适用于平行反应中提高选择性。
            *   缺点：转化率相对较低（出口浓度即反应器内浓度），需要较大体积。
            *   设计方程：体积-转化率代数关系 (MacCabe-Thiele图形法也可应用)。
        *   活塞流反应器 (Plug Flow Reactor, PFR)
            *   操作特征：稳态连续操作，物料沿轴向流动，无返混，径向完全混合。
            *   优点：体积效率高（相同转化率下所需体积小），适用于高转化率场合。
            *   缺点：温度控制困难（尤其强放热反应），易出现热点。
            *   设计方程：体积-转化率积分关系（微分形式的物质平衡）。
        *   填充床反应器 (Packed Bed Reactor, PBR)
            *   操作特征：PFR的一种，用于多相催化反应，反应物通过固定催化剂床层。
            *   设计考虑：压力降、传热、催化剂颗粒内/外传质阻力。
        *   三种理想反应器比较
            *   CSTR串联可以逼近PFR性能。
            *   对于n>0的单一反应，相同体积下PFR通常比CSTR转化率高。
            *   对于体积收缩或膨胀的反应，性能比较可能不同。
            *   反应器组合优化以达到特定目标（最高收率、最小体积）。
    *   反应器设计原理
        *   设计目标：确定反应器类型、尺寸、操作条件以达到所需转化率、收率、选择性。
        *   设计流程：确定反应动力学 -> 选择反应器类型 -> 建立物质与能量平衡方程 -> 计算反应器尺寸 -> 经济性与安全性评估。
        *   停留时间 (Space Time, τ)
            *   定义：反应器体积除以进入反应器的体积流量。
            *   物理意义：使进入反应器的物流平均停留并充满整个反应器所需的时间。
            *   是衡量反应器处理能力的重要参数。
        *   空速 (Space Velocity, SV)
            *   定义：体积流量除以反应器体积，是停留时间的倒数。
            *   衡量反应器单位体积每单位时间处理的物流体积。
            *   有 LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) 和 GHSV (Gas Hourly Space Velocity)。
        *   串联反应器设计
            *   多个相同或不同类型的反应器串联。
            *   总转化率取决于每个反应器的出料作为下一个反应器的进料。
            *   CSTR串联的优化：级数增加，性能接近PFR。
        *   并联反应器设计
            *   总进料分配到多个并联反应器。
            *   所有并联反应器具有相同的进料条件和出料转化率（或操作条件）。
            *   用于扩大处理量。
    *   非理想流动与返混
        *   实际反应器与理想模型的偏差
            *   原因：流动死区、短路、返混等导致物料在反应器内停留时间分布不均。
            *   影响：降低转化率、选择性，使温度控制复杂化。
        *   停留时间分布 (Residence Time Distribution, RTD)
            *   描述物流在反应器内停留时间长短的分布规律。
            *   测定方法：示踪剂脉冲输入法（C曲线）或阶跃输入法（F曲线）。
            *   E曲线：停留时间概率密度函数，∫ E(t) dt = 1。
            *   F曲线：累积停留时间分布函数，F(t) = ∫[0,t] E(t') dt'。
            *   平均停留时间：τ = ∫ t E(t) dt。
            *   方差：σ² = ∫ (t - τ)² E(t) dt，衡量分布的离散程度（返混程度）。
        *   非理想流动模型
            *   分散模型 (Dispersion Model)：用一个平推流反应器和一个轴向弥散系数来描述返混程度，适用于接近PFR或返混不严重的反应器。
            *   串级全混流模型 (Tanks-in-Series Model)：用n个串联的CSTR来模拟，n越大，返混越小，当n趋于无穷时接近PFR，n=1时为单个CSTR。适用于模拟各种程度的返混。
        *   基于RTD预测反应器性能
            *   隔离模型 (Segregation Model)：假设每个流体微团保持独立，按其停留时间进行间歇反应，最后将各微团的出口转化率按RTD进行平均。适用于微观非混或对反应物线性速率方程。
            *   最大返混模型 (Maximum Mixedness Model)：假设反应器内混合程度最高，适用于对反应物非线性速率方程的情况。
            *   实际反应器性能介于隔离模型和最大返混模型之间。
    *   传热与传质对反应的影响
        *   传热效应
            *   放热反应：可能导致温度升高、速率加快，甚至失控（飞温）。需要移热。
            *   吸热反应：可能导致温度降低、速率减慢。需要供热。
            *   等温操作：通过充分换热使反应温度保持恒定。
            *   绝热操作：无热量交换，温度随反应进行而变化。
            *   非等温反应器设计：需要同时考虑物质平衡和能量平衡方程。
        *   传质效应
            *   多相反应中，反应物需要从本体相扩散到相界面，再扩散到反应位点。
            *   外部传质阻力：发生在流体本体与催化剂颗粒外表面之间（或不同相之间）。
            *   内部传质阻力：发生在催化剂颗粒内部孔道中。
            *   传质速率与反应速率的相对大小决定了哪一步是限制步骤。
        *   有效因子 (Effectiveness Factor)
            *   定义：存在传质限制时的实际反应速率与不存在传质限制时（表面浓度等于本体浓度且无内扩散阻力）反应速率之比。
            *   η = (Actual reaction rate) / (Rate without mass transfer limitations).
            *   衡量传质限制对反应速率的影响程度。有效因子越小，传质阻力越大。
            *   影响因素：Thiele模数、催化剂几何形状、反应级数。
        *   催化剂的扩散与反应
            *   描述反应物在多孔催化剂内部扩散并发生反应的过程。
            *   涉及扩散方程和反应速率方程的耦合求解。
            *   常常用Thiele模数 (φ) 来衡量内部扩散速率与反应速率的相对大小。φ² = (Intrinsic reaction rate) / (Diffusion rate).
    *   催化反应工程
        *   催化作用原理
            *   催化剂通过改变反应途径、降低活化能来加快反应速率，自身在反应前后不消耗。
            *   不改变反应的平衡点，只影响达到平衡的速度。
        *   催化剂类型
            *   均相催化：催化剂与反应物处于同一相（液相或气相）。
            *   多相催化：催化剂与反应物处于不同相（常用固体催化剂，反应物为气相或液相）。
            *   酶催化：生物催化剂，具有高度的选择性和活性，通常在温和条件下反应。
        *   固体催化剂性质
            *   活性：催化剂加速反应的能力。
            *   选择性：催化剂促进目标反应、抑制副反应的能力。
            *   稳定性：催化剂在反应条件下保持活性和选择性的能力。
            *   机械强度：抵抗磨损、压碎的能力。
            *   物理性质：比表面积、孔容、孔径分布、颗粒形状和尺寸。
        *   催化剂失活 (Deactivation)
            *   积炭 (Coking)：反应物或产物在催化剂表面沉积形成碳质物。
            *   中毒 (Poisoning)：反应体系中杂质与催化剂活性位点反应或吸附，使其失去活性。
            *   烧结 (Sintering)：高温导致催化剂载体或活性组分晶粒长大，比表面积减小。
            *   机械损耗：磨损、破碎。
        *   催化反应器类型
            *   固定床反应器 (Fixed Bed Reactor, FBR)：最常用，催化剂固定不动，流体通过。设计需考虑压力降和径向/轴向温度分布。
            *   流化床反应器 (Fluidized Bed Reactor, FBR)：催化剂颗粒被流体吹起呈流化状态。优点：温度均匀，易于连续加卸料。缺点：返混严重，催化剂磨损。
            *   浆液床反应器 (Slurry Reactor)：固体催化剂悬浮在液相反应物中，气相反应物鼓入。复杂的多相反应器。
            *   滴流床反应器 (Trickle Bed Reactor)：气液并流向下通过固体催化剂床层。用于气液固多相反应。
    *   反应过程安全与环境
        *   反应安全
            *   危险性评估：识别潜在危险（放热失控、爆炸、火灾、毒性）。
            *   放热失控 (Runaway Reaction)：热量生成速率远大于移走速率，温度急剧升高，可能导致爆炸。
            *   爆炸极限 (Explosive Limits)：可燃物在空气中发生爆炸的浓度范围。
            *   安全设计：反应器类型选择、冷却系统设计、紧急放压系统 (Relief System)、抑制剂添加、安全联锁系统。
            *   工艺危害分析 (Process Hazard Analysis, PHA)。
        *   环境考量
            *   废物最小化：优化反应条件，提高选择性，减少副产物生成。
            *   绿色化学原则：使用环境友好的溶剂、反应物，开发低能耗、低排放的工艺。
            *   污染物控制：处理尾气、废水、固体废弃物。
            *   反应器设计中整合环境因素：例如，设计更高效的反应器以减少能耗和排放。
    *   反应过程控制与优化
        *   过程控制
            *   监测关键工艺参数：温度、压力、流量、液位、浓度。
            *   控制回路设计： feedback, feedforward control。
            *   控制策略：PID控制、先进控制策略。
            *   目的是维持反应器在最佳或安全的操作点。
            *   关键控制变量：反应温度（影响速率和选择性），反应物进料速率与配比，压力。
        *   过程优化
            *   优化目标：最大化收率、选择性，最小化成本（反应器体积、能耗、原材料消耗），最大化利润。
            *   优化变量：反应温度、压力、停留时间、催化剂用量、进料配比、反应器类型组合。
            *   优化技术：数学规划（线性规划、非线性规划）、模拟退火、遗传算法等。
            *   工艺模拟软件应用：Aspen Plus, HYSYS等，用于模拟和优化复杂反应系统。
            *   实验优化：通过实验设计 (Design of Experiments, DOE) 来确定最佳操作条件。

反应工程思维导图
- 基本概念
  - 化学反应工程定义
    - 研究化学反应器设计、操作和优化的一门学科。
    - 融合化学动力学、热力学、流体力学、传热传质学等原理。
    - 目标是实现目标产物的有效生产，同时考虑经济性、安全性和环境影响。
  - 反应器作用
    - 提供反应物接触、混合和反应的场所。
    - 控制反应条件（温度、压力、浓度）。
    - 影响反应速率、选择性、收率。
  - 物质守恒定律（质量平衡）
    - 反应器设计的基础。
    - 输入 = 输出 + 消耗 + 积累。
    - steady-state (稳态): 积累项为零。
    - unsteady-state (非稳态): 积累项不为零，常用于间歇反应器或启动/停车过程。
  - 能量守恒定律（热平衡）
    - 非等温反应器设计和操作的关键。
    - 考虑反应热、热交换、进出物流焓变。
    - 用于预测和控制反应器温度。
  - 化学计量学
    - 反应方程式表达反应物与产物的定量关系。
    - 用于计算反应进度、产物收率、反应物转化率。
    - 是物质守恒方程建立的基础。
- 反应速率与动力学
  - 反应速率定义
    - 单位时间、单位体积或单位质量内反应物转化或产物生成的量。
    - 受温度、压力、浓度、催化剂存在与否影响。
  - 反应速率定律
    - 表示反应速率与反应物（有时包括产物或催化剂）浓度的函数关系。
    - 动力学模型建立的核心。
    - 可能基于反应机理（基元反应）或经验关联式（非基元反应）。
  - 反应级数
    - 速率定律中浓度项的指数之和（总级数）或单一物质浓度项的指数（分级数）。
    - 由实验确定，不一定等于化学计量系数。
  - 反应分子数
    - 基元反应中碰撞并发生反应的分子数。
    - 只能是正整数，通常为一、二或三。
  - 温度对反应速率的影响
    - Arrhenius方程：k = A exp(-Ea/RT)。
    - k：速率常数，A：指前因子，Ea：活化能。
    - 活化能是反应发生的最低能量壁垒。
    - 通常温度升高，反应速率加快。
  - 压力对反应速率的影响
    - 主要影响气相反应，通过改变反应物浓度或分压来实现。
    - 对涉及体积变化的反应影响显著。
  - 确定速率定律的方法
    - 积分法：假设速率定律，积分后与实验数据拟合。
    - 微分法：直接对实验数据（浓度-时间曲线）求导确定速率。
    - 初速率法：改变某一反应物初始浓度，测量初始反应速率。
- 理想反应器类型
  - 间歇反应器 (Batch Reactor, BR)
    - 操作特征：非稳态，反应物一次加入，反应完成后取出产物。
    - 优点：操作灵活，适用于小规模生产、新工艺开发、昂贵产品生产。
    - 缺点：生产效率低，单位产品能耗高，产品质量波动。
    - 设计方程：时间-转化率积分关系。
  - 全混流反应器 (Continuously Stirred Tank Reactor, CSTR)
    - 操作特征：稳态连续操作，进出料连续，反应器内物料完全混合。
    - 优点：温度易控制（等温操作），结构简单，适用于平行反应中提高选择性。
    - 缺点：转化率相对较低（出口浓度即反应器内浓度），需要较大体积。
    - 设计方程：体积-转化率代数关系 (MacCabe-Thiele图形法也可应用)。
  - 活塞流反应器 (Plug Flow Reactor, PFR)
    - 操作特征：稳态连续操作，物料沿轴向流动，无返混，径向完全混合。
    - 优点：体积效率高（相同转化率下所需体积小），适用于高转化率场合。
    - 缺点：温度控制困难（尤其强放热反应），易出现热点。
    - 设计方程：体积-转化率积分关系（微分形式的物质平衡）。
  - 填充床反应器 (Packed Bed Reactor, PBR)
    - 操作特征：PFR的一种，用于多相催化反应，反应物通过固定催化剂床层。
    - 设计考虑：压力降、传热、催化剂颗粒内/外传质阻力。
  - 三种理想反应器比较
    - CSTR串联可以逼近PFR性能。
    - 对于n>0的单一反应，相同体积下PFR通常比CSTR转化率高。
    - 对于体积收缩或膨胀的反应，性能比较可能不同。
    - 反应器组合优化以达到特定目标（最高收率、最小体积）。
- 反应器设计原理
  - 设计目标：确定反应器类型、尺寸、操作条件以达到所需转化率、收率、选择性。
  - 设计流程：确定反应动力学 -> 选择反应器类型 -> 建立物质与能量平衡方程 -> 计算反应器尺寸 -> 经济性与安全性评估。
  - 停留时间 (Space Time, τ)
    - 定义：反应器体积除以进入反应器的体积流量。
    - 物理意义：使进入反应器的物流平均停留并充满整个反应器所需的时间。
    - 是衡量反应器处理能力的重要参数。
  - 空速 (Space Velocity, SV)
    - 定义：体积流量除以反应器体积，是停留时间的倒数。
    - 衡量反应器单位体积每单位时间处理的物流体积。
    - 有 LHSV (Liquid Hourly Space Velocity) 和 GHSV (Gas Hourly Space Velocity)。
  - 串联反应器设计
    - 多个相同或不同类型的反应器串联。
    - 总转化率取决于每个反应器的出料作为下一个反应器的进料。
    - CSTR串联的优化：级数增加，性能接近PFR。
  - 并联反应器设计
    - 总进料分配到多个并联反应器。
    - 所有并联反应器具有相同的进料条件和出料转化率（或操作条件）。
    - 用于扩大处理量。
- 非理想流动与返混
  - 实际反应器与理想模型的偏差
    - 原因：流动死区、短路、返混等导致物料在反应器内停留时间分布不均。
    - 影响：降低转化率、选择性，使温度控制复杂化。
  - 停留时间分布 (Residence Time Distribution, RTD)
    - 描述物流在反应器内停留时间长短的分布规律。
    - 测定方法：示踪剂脉冲输入法（C曲线）或阶跃输入法（F曲线）。
    - E曲线：停留时间概率密度函数，∫ E(t) dt = 1。
    - F曲线：累积停留时间分布函数，F(t) = ∫[0,t] E(t') dt'。
    - 平均停留时间：τ = ∫ t E(t) dt。
    - 方差：σ² = ∫ (t - τ)² E(t) dt，衡量分布的离散程度（返混程度）。
  - 非理想流动模型
    - 分散模型 (Dispersion Model)：用一个平推流反应器和一个轴向弥散系数来描述返混程度，适用于接近PFR或返混不严重的反应器。
    - 串级全混流模型 (Tanks-in-Series Model)：用n个串联的CSTR来模拟，n越大，返混越小，当n趋于无穷时接近PFR，n=1时为单个CSTR。适用于模拟各种程度的返混。
  - 基于RTD预测反应器性能
    - 隔离模型 (Segregation Model)：假设每个流体微团保持独立，按其停留时间进行间歇反应，最后将各微团的出口转化率按RTD进行平均。适用于微观非混或对反应物线性速率方程。
    - 最大返混模型 (Maximum Mixedness Model)：假设反应器内混合程度最高，适用于对反应物非线性速率方程的情况。
    - 实际反应器性能介于隔离模型和最大返混模型之间。
- 传热与传质对反应的影响
  - 传热效应
    - 放热反应：可能导致温度升高、速率加快，甚至失控（飞温）。需要移热。
    - 吸热反应：可能导致温度降低、速率减慢。需要供热。
    - 等温操作：通过充分换热使反应温度保持恒定。
    - 绝热操作：无热量交换，温度随反应进行而变化。
    - 非等温反应器设计：需要同时考虑物质平衡和能量平衡方程。
  - 传质效应
    - 多相反应中，反应物需要从本体相扩散到相界面，再扩散到反应位点。
    - 外部传质阻力：发生在流体本体与催化剂颗粒外表面之间（或不同相之间）。
    - 内部传质阻力：发生在催化剂颗粒内部孔道中。
    - 传质速率与反应速率的相对大小决定了哪一步是限制步骤。
  - 有效因子 (Effectiveness Factor)
    - 定义：存在传质限制时的实际反应速率与不存在传质限制时（表面浓度等于本体浓度且无内扩散阻力）反应速率之比。
    - η = (Actual reaction rate) / (Rate without mass transfer limitations).
    - 衡量传质限制对反应速率的影响程度。有效因子越小，传质阻力越大。
    - 影响因素：Thiele模数、催化剂几何形状、反应级数。
  - 催化剂的扩散与反应
    - 描述反应物在多孔催化剂内部扩散并发生反应的过程。
    - 涉及扩散方程和反应速率方程的耦合求解。
    - 常常用Thiele模数 (φ) 来衡量内部扩散速率与反应速率的相对大小。φ² = (Intrinsic reaction rate) / (Diffusion rate).
- 催化反应工程
  - 催化作用原理
    - 催化剂通过改变反应途径、降低活化能来加快反应速率，自身在反应前后不消耗。
    - 不改变反应的平衡点，只影响达到平衡的速度。
  - 催化剂类型
    - 均相催化：催化剂与反应物处于同一相（液相或气相）。
    - 多相催化：催化剂与反应物处于不同相（常用固体催化剂，反应物为气相或液相）。
    - 酶催化：生物催化剂，具有高度的选择性和活性，通常在温和条件下反应。
  - 固体催化剂性质
    - 活性：催化剂加速反应的能力。
    - 选择性：催化剂促进目标反应、抑制副反应的能力。
    - 稳定性：催化剂在反应条件下保持活性和选择性的能力。
    - 机械强度：抵抗磨损、压碎的能力。
    - 物理性质：比表面积、孔容、孔径分布、颗粒形状和尺寸。
  - 催化剂失活 (Deactivation)
    - 积炭 (Coking)：反应物或产物在催化剂表面沉积形成碳质物。
    - 中毒 (Poisoning)：反应体系中杂质与催化剂活性位点反应或吸附，使其失去活性。
    - 烧结 (Sintering)：高温导致催化剂载体或活性组分晶粒长大，比表面积减小。
    - 机械损耗：磨损、破碎。
  - 催化反应器类型
    - 固定床反应器 (Fixed Bed Reactor, FBR)：最常用，催化剂固定不动，流体通过。设计需考虑压力降和径向/轴向温度分布。
    - 流化床反应器 (Fluidized Bed Reactor, FBR)：催化剂颗粒被流体吹起呈流化状态。优点：温度均匀，易于连续加卸料。缺点：返混严重，催化剂磨损。
    - 浆液床反应器 (Slurry Reactor)：固体催化剂悬浮在液相反应物中，气相反应物鼓入。复杂的多相反应器。
    - 滴流床反应器 (Trickle Bed Reactor)：气液并流向下通过固体催化剂床层。用于气液固多相反应。
- 反应过程安全与环境
  - 反应安全
    - 危险性评估：识别潜在危险（放热失控、爆炸、火灾、毒性）。
    - 放热失控 (Runaway Reaction)：热量生成速率远大于移走速率，温度急剧升高，可能导致爆炸。
    - 爆炸极限 (Explosive Limits)：可燃物在空气中发生爆炸的浓度范围。
    - 安全设计：反应器类型选择、冷却系统设计、紧急放压系统 (Relief System)、抑制剂添加、安全联锁系统。
    - 工艺危害分析 (Process Hazard Analysis, PHA)。
  - 环境考量
    - 废物最小化：优化反应条件，提高选择性，减少副产物生成。
    - 绿色化学原则：使用环境友好的溶剂、反应物，开发低能耗、低排放的工艺。
    - 污染物控制：处理尾气、废水、固体废弃物。
    - 反应器设计中整合环境因素：例如，设计更高效的反应器以减少能耗和排放。
- 反应过程控制与优化
  - 过程控制
    - 监测关键工艺参数：温度、压力、流量、液位、浓度。
    - 控制回路设计： feedback, feedforward control。
    - 控制策略：PID控制、先进控制策略。
    - 目的是维持反应器在最佳或安全的操作点。
    - 关键控制变量：反应温度（影响速率和选择性），反应物进料速率与配比，压力。
  - 过程优化
    - 优化目标：最大化收率、选择性，最小化成本（反应器体积、能耗、原材料消耗），最大化利润。
    - 优化变量：反应温度、压力、停留时间、催化剂用量、进料配比、反应器类型组合。
    - 优化技术：数学规划（线性规划、非线性规划）、模拟退火、遗传算法等。
    - 工艺模拟软件应用：Aspen Plus, HYSYS等，用于模拟和优化复杂反应系统。
    - 实验优化：通过实验设计 (Design of Experiments, DOE) 来确定最佳操作条件。

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