化工廠的簡單與穩健化設計

對於當前社會及公眾關心的安全、能源和環境問題，也給出諸如本質安全、能量集成等設計方法；也講述了經濟全球化下的過程工廠生產鏈和世界級製造的設計和操作方法。

基本介紹

• 書名：化工廠的簡單與穩健化設計
• 作者：(荷蘭)J.L.A.柯侖(J.L.A.Koolen)
• 譯者：劉輝 閻建民 楊茹
• ISBN：9787122045010
• 頁數：339
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2009年3月1日
• 開本：16

內容簡介

《化工廠的簡單與穩健化設計》是一本介紹現代化工廠設計理念和方法的著作，系統講述了如何使化工廠達到安全可靠、環保節能、自動操作、經濟運行的最佳化設計方法。書中給出了大量示例，展示了設計簡單、穩健化工廠的途徑。具體包括：過程綜合與設計最佳化、過程簡化和強化、基於可靠性的過程設計、操作和控制自動化、操作最佳化。以及化工廠有效設計和持續改進的方法等。對於當前社會及公眾關心的安全、能源和環境問題，也給出諸如本質安全、能量集成等設計方法，也講述了經濟全球化下的過程工廠生產鏈和世界級製造的設計和操作方法。
《化工廠的簡單與穩健化設計》可供化工廠及相關的過程工廠的設計、建造、運行工程技術人員和管理者閱讀，也適合大專院校相關專業的師生、設計研究院的工程技術人員參考。

目錄

概述1

1.1 新的變革1

1.2 21世紀的過程工廠：簡單和穩健3

1.3 設計理念6

1.3.1 精簡設備及管線6

1.3.2 除非有經濟或安全方面的原因，否則就面向可靠、穩健的單一元件進行設計6

1.3.3 最佳化設計6

1.3.4 巧妙的過程集成6

1.3.5 減少人工干預7

1.3.6 通過操作最佳化賺錢7

1.3.7 準時制生產（JIP）7

1.3.8 面向全面質量控制（TQC）的設計8

1.3.9 本質安全的設計9

1.3.1 0環境友好的設計9

1.4 過程綜合和設計最佳化9

1.5 過程簡化和強化技術10

1.6 基於可靠性的設計10

1.7 聯合體的最佳化及其脆弱性評估11

1.8 儀表、自動化及控制設計11

1.9 操作最佳化12

1.10 高質量過程工廠的有效設計和操作12

1.11 過程設計的概覽性示例13

1.12 小結15

參考文獻16

2 簡單、穩健工廠的設計17

2.1 何謂“簡單”？17

2.2 複雜性程度18

2.3 何以更加可靠？22

2.4 什麼是穩健？23

2.4.1 機械穩健性23

2.4.2 控制穩健性24

2.4.3 操作穩健性24

2.5 小結25

參考文獻25

3 設計理念26

3.1 特性數據26

3.2 模型化26

3.2.1 過程模型化是改進過程的途徑27

3.3 設計理念28

3.3.1 利潤28

3.3.2 長效性29

3.3.3 將設備、管路和儀表減到最少29

3.3.4 面向可靠、穩健的單一元件進行設計32

3.3.5 最佳化設計33

3.3.6 巧妙的過程集成35

3.3.7 減少人工干預36

3.3.8 通過操作最佳化賺錢39

3.3.9 準時制生產（JIP）40

3.3.10 面向全面質量管理（TQC）的設計41

3.3.11 本質安全的設計44

3.3.12 環境友好的設計46

3.4 各種設計理念的統一48

參考文獻49

4 過程綜合和設計最佳化51

4.1 過程綜合52

4.1.1 概念設計的層級結構53

4.1.2 過程綜合的約束條件57

4.1.3 過程綜合的研究範圍60

4.1.4 經濟核算61

4.1.5 最佳化方法62

4.1.6 創造性67

4.2 過程綜合方法68

4.2.1 反應68

4.2.2 分離76

4.2.3 過程集成86

4.2.4 可控性分析101

4.2.5 流程的最佳化103

4.2.6 後勤與現場集成103

參考文獻105

5 過程簡化與過程強化108

5.1 引言108

5.2 過程功能的避免與消除109

5.2.1 儲罐與容器109

5.2.2 流體輸送110

5.2.3 回收系統111

5.3 過程功能的耦合111

5.3.1 反應112

5.3.2 精餾115

5.3.3 萃取、蒸發和擠出121

5.3.4 加熱爐122

5.4 過程裝置的集成123

5.5 過程功能的強化126

5.5.1 構築更緊湊的單元127

5.5.2 強化傳熱、傳質與脈衝128

5.5.3 藉助離心力場的“超重力”131

5.6 總體過程簡化132

5.6.1 總體過程設計的改進133

5.6.2 單套設備的設計138

5.6.3 供應與儲存方面的策略140

5.6.4 單一元件設計策略140

5.7 各單元操作的簡化與分級142

5.7.1 反應器143

5.7.2 精餾與吸收149

5.7.3 液?液萃取153

5.7.4 吸附與化學吸附153

5.7.5 熱交換154

5.7.6 流體輸送155

5.7.7 管路155

5.7.8 儀表157

5.8 簡化與集成設計之間有無衝突？159

參考文獻161

6 基於可靠性的過程設計164

6.1 引言164

6.1.1 邁向更優設計的可靠性工程165

6.2 可靠性的基本理論166

6.2.1 可用性和不可用性169

6.2.2 可靠性數據及分布170

6.2.3 失效參數估值172

6.2.4 可靠性的模型化173

6.3 用於過程工廠設計的可靠性工程技術方法176

6.4 過程和公用工廠的可靠性研究179

6.4.1 連續過程工廠的可靠性研究179

6.4.2 公用蒸汽工廠的可靠性研究181

6.5 可靠性、可用性及可維護性（RAM）標準184

6.6 小結185

6.7 定義186

參考文獻187

7 集成的過程工廠聯合體的最佳化及其脆弱性評估189

7.1 引言189

7.2 化學聯合體190

7.2.1 基於氮的聯合體190

7.2.2 基於烴的聯合體190

7.2.3 基於氯的聯合體191

7.2.4 煉廠聯合體191

7.2.5 集群聯合體191

7.3 集成聯合體的設計理念191

7.4 現場的選擇192

7.5 集成聯合體的最佳化193

7.5.1 現場流程193

7.5.2 現場公用工程集成195

7.6 儲存能力的最佳化200

7.6.1 工廠失效200

7.6.2 儲罐201

7.6.3 模擬及結果202

7.6.4 生產過程鏈205

7.7 現場的脆弱性207

7.8 小結212

參考文獻213

8 操作/控制儀表和自動化215

8.1 引言215

8.2 儀表216

8.2.1 儀表216

8.2.2 儀表系統218

8.2.3 儀表設計218

8.2.4 安全儀表系統（SIS）222

8.3 操作自動化224

8.3.1 儀表選型（模擬輸入、輸出和數字輸入、輸出）225

8.3.2 基於操作策略的操作自動化225

8.3.3 儀表安全防護系統234

8.3.4 聯鎖239

8.3.5 監測239

8.3.6 儀表自動化系統241

8.3.7 概述：操作自動化242

8.4 控制設計244

8.4.1 基本控制層的策略設計245

8.4.2 控制目標界定246

8.4.3 評估開環穩定性247

8.4.4 過程分解為獨立工段247

8.4.5 確定自由度247

8.4.6 確定受控變數、操作變數、待測變數和擾動變數248

8.4.7 工廠和單元範圍控制中可行配對方案選取250

8.4.8 評估配對備選方案中的靜態相互作用258

8.4.9 評估減少後選定配對方案中的動態相互作用259

8.4.1 0建立最終配對並設計控制器260

8.4.1 1採用動態模擬開發並測試控制性能260

8.4.1 2基本控制層上的模型控制261

8.5 小結263

參考文獻264

9 操作最佳化266

9.1 引言266

9.2 發展歷史266

9.3 連續過程的廣義操作最佳化268

9.3.1 動機268

9.3.2 連續過程269

9.4 性能（績效）計量271

9.4.1 性能計量的設計272

9.5 閉環定態最佳化274

9.5.1 最佳化技術274

9.5.2 最佳化循環279

9.6 操作最佳化的項目方法287

9.6.1 可行性研究：步驟0287

9.6.2 範圍界定：步驟1291

9.6.3 開發、安裝性能測量並開始跟蹤過程性能：步驟2292

9.6.4 開發含CVS，MVS和DOFS的控制結構：步驟3292

9.6.5 面向定態檢測和性能計量構建執行器並執行數據分析：步驟4296

9.6.6 開發並驗證反應器模型：步驟5M297

9.6.7 開發含反應器模型和最佳化器的過程模型298

9.6.8 依據過程條件及價格測試過程模型的穩健性298

9.6.9 針對選定的數據執行數據分析並評估定態工況：步驟9299

9.6.10 執行數據協調：步驟10299

9.6.11 執行同時的數據協調和參數估值（DR和PE）：步驟11299

9.6.12 驗證模型：步驟12299

9.6.13 執行CLO：步驟13302

9.6.14 評估項目並構建維護結構302

9.6.15 其他類型的最佳化303

9.7 操作最佳化的實用方法305

9.8 附錄：基於Lagrange乘子法以及測量與模型化協調結果分析的最佳化技術308

參考文獻310

10 從組織角度進行高質量過程工廠的有效設計和持續改進312

10.1 引言312

10.2 高質量工廠的持續改進312

10.2.1 過程能力313

10.2.2 過程可靠性和可用性313

10.2.3 操作質量314

10.2.4 最優操作315

10.2.5 設計改進的機遇316

10.3 高質量工廠的設計316

10.3.1 工作過程317

10.3.2 設計的質量方面：VIPs322

參考文獻333

11 綜述：簡單、穩健的過程工廠的設計335

11.1 設計理念335

11.2 實現簡單、穩健的過程工廠的設計理念335

11.3 過程綜合和設計最佳化335

11.4 過程簡化和強化336

11.4.1 避免或消除功能336

11.4.2 功能的耦合336

11.4.3 功能的強化336

11.4.4 總體過程簡化337

11.4.5 簡單單元設計的排序337

11.5 基於可靠性的過程設計337

11.6 過程工廠集成聯合體的最佳化及其脆弱性評估337

11.7 儀表，操作/自動化及控制338

11.8 操作最佳化338

11.9 高質量過程工廠的有效設計和持續改進339

譯後記340