化工過程系統分析與合成

出版信息

化工過程系統分析與合成

作者：方利國 編著

出版日期：2013年11月

書號：978-7-122-18020-9

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：1版1次

頁數：343頁

內容簡介

全書共分為7章，每章均有大量的案例與例題，大部分案例均為作者基於Aspen Plus、Matlab、Visual Basic、Excel開發的通用程式。

本書可作為化學化工類本科生化工分析與合成、化工系統工程、化工設計等課程的教材或主要參考書，也可作為研究生化工計算機套用技術的主要參考書，同時也可供化學化工科技人員作為化工模擬及最佳化設計的參考書籍。

目錄

第1章化工系統分析與合成導論001

【本章導讀】001

11系統與化工系統001

111系統001

112化工系統002

113系統的特性004

12化工系統分析010

121基本定義010

122化工系統分析含義011

123化工系統分析具體案例011

13化工系統合成020

131化工系統合成定義020

132化工系統合成多重同心圓概念021

133化工系統合成關鍵023

134化工系統合成具體案例025

14化工系統模擬與模型033

141模擬法033

142常用模擬軟體034

15化工系統最佳化035

151最佳化的重要性035

152基本的最佳化模型035

153系統最佳化需要的知識支撐037

本章小結及提點038

習題038

第2章化工過程系統模型化040

【本章導讀】040

21化工單元模型分類及簡化040

211模型分類040

212模型的簡化049

213模型參數051

214模型建立的步驟051

22常見化工單元數學模型056

221混合過程建模056

222氣體壓縮過程建模059

223氣體膨脹過程建模062

224液體加壓過程建模064

225分割過程建模064

226管路壓降過程建模065

227閃蒸過程建模066

228蒸餾過程建模069

229換熱過程建模071

2210間歇蒸餾過程建模072

23化工過程系統結構模型073

231有向圖073

232過程矩陣（Process Matrix）RP074

233關聯矩陣（Incidence Matrix）RI075

234鄰接矩陣（Adjacency Matrix） RA076

235聯結表077

本章小結及提點082

習題082

第3章化工系統模擬方法及策略085

【本章導讀】085

31化工單元模擬085

311基本物性計算085

312線性方程組計算094

313非線性方程計算096

314常微分方程計算104

315偏微分方程計算110

32序貫模組法113

321無循環物流系統114

322有循環物流系統115

323三種類型的流程模擬116

33聯立方程法118

34聯立模組法119

35化工系統的分解122

351系統分隔123

352系統的切斷126

36設計（獨立）變數的選擇130

361問題的提出130

362拓撲雙層圖131

37大型方程組的分解策略133

371指定方程組每一方程的輸出

變數135

372利用方程組輸出變數集，繪製方程

組信息有向圖135

373利用鄰接矩陣分隔系統的方法，

找出方程組信息圖中的迴路，確定

方程組分解策略136

本章小結及提點138

習題138

第4章化工過程系統最佳化基礎140

【本章導讀】140

41化工過程系統最佳化概述140

411最佳化問題的性質140

412常見的化工最佳化問題141

413化工最佳化問題的一般數學模型142

414化工最佳化問題的基本方法144

42最佳化的數學基礎144

421凸集145

422凸函式145

423單變數函式的極值情況145

424多變數函式的極值情況147

425函式最優解的最後確定149

43無約束函式最佳化150

431單變數函式最佳化150

432多變數函式最佳化157

44線性及混合整數規劃165

441線性規劃165

442混合整數規劃177

45非線性規劃178

451消元法180

452拉格朗日乘子法（Lagrange

Multiplier Method） 181

453罰函式法（Penalty Function

Method）184

454逐次線性規劃（Successive Linear

Programming）186

455逐次二次規劃（Sequential Quadratic

Programming）186

456非線性規劃問題matlab求解

策略187

46動態規劃（Dynamic Programming）188

461動態規劃基本概念188

462動態規劃的最佳化原理190

463多級錯流系統最佳化192

本章小結及提點196

習題196

第5章典型化工單元及過程模擬及最佳化案例199

【本章導讀】199

51換熱過程模擬及最佳化199

511套管式換熱器動態模擬199

512單個換熱器面積最佳化203

513串聯換熱器最佳化208

52流體輸送管徑最佳化211

521問題的提出211

522最佳化模型的建立212

523最佳化求解213

53保溫層最佳化215

54多效蒸發最佳化217

541問題的提出217

542最佳化模型的建立217

543最佳化分析218

55反應精餾塔雙回流比最佳化219

551問題的提出219

552最佳化模型建立220

553結果分析223

56石油產品運輸調度最佳化224

561問題的提出224

562模型的建立224

563實例求解225

57生產過程最優選擇226

571問題的提出226

572模型的建立227

573最佳化求解及靈敏度分析227

58生產配置最佳化228

581問題的提出228

582模型的建立229

583最佳化求解及分析229

59鍋爐發電系統最佳化231

591問題的提出231

592模型的建立232

593模型求解233

594靈敏度分析235

510管式反應器最優溫度分布236

5101問題的提出236

5102模型的建立236

5103最佳化求解237

5104結果分析239

511串聯反應器最佳空時分析241

5111問題的提出241

5112模型的建立241

5113模型的求解242

512平行理想催化反應模擬及最佳化

分析243

5121問題的提出243

5122模型的建立244

5123模型的計算245

本章小結及提點246

習題246

第6章化工過程合成技術及最佳化249

【本章導讀】249

61合成策略249

62反應過程合成253

621原料的選擇253

622反應路徑的選擇255

623反應器類型的選擇256

624反應器系統結構的選擇258

625反應操作及化學組分分配試探

規則260

626獨立反應數確定260

63分離序列合成262

631分離方法簡介262

632分離方法選擇266

633精餾分離的幾個基本概念268

634精餾分離的經驗規則及套用270

635最小總氣相負荷確定法272

64換熱網路合成277

641換熱網路合成幾個基本概念277

642TH（溫焓）圖和組合曲線279

643挾點的確定280

644無挾點“門檻”問題284

645換熱網路設計284

646節能與投資的最佳化288

本章小結及提點289

習題289

第7章化工過程節能技術分析與評價291

【本章導讀】291

71化工節能概述291

711能源概述291

712節能定義293

713化工節能方法與準則295

714化工節能工作中的幾個基本

概念298

72化工節能技術經濟評價302

721節能技術經濟評價303

722化工節能技術生命周期評價308

73化工通用節能設備與技術分析311

731鍋爐節能技術311

732換熱器節能技術315

733泵和風機節能技術317

734熱泵節能技術322

735熱管節能技術323

74強化傳熱節能技術326

75精餾過程節能技術332

751熱泵精餾技術332

752內部熱集成節能技術334

76能源管理體系簡介339

77能源審計簡介340

78固定資產投資節能評估簡介340

本章小結及提點341

習題341

參考文獻342