化工系統工程

化工系統工程

《化工系統工程》包括過程系統工程的基本概念、化工物性計算方法、單元過程模擬、過程系統模擬、化工系統優化、化工系統綜合、化工系統安全分析、化工系統技術經濟分析、過程系統模擬等。《化工系統工程》以化工系統工程理論為主線，以數學建模、計算機輔助技術、圖形化方法為工具，靈活運用化學工程和系統工程等相關知識解決化工問題，形成了從理論到應用的知識和方法體系。《化工系統工程》兼顧知識的深度與廣度，注重理論與應用的結合，方便讀者了解化工系統工程的基本思想與方法。

1緒論1

【本章學習要點】1

1.1過程系統工程的發展歷程與發展趨勢1

1.1.1系統工程的發展歷程1

1.1.2過程系統工程的發展歷程2

1.1.3過程系統工程的發展趨勢2

1.2基本概念3

1.2.1系統工程3

1.2.2過程工程4

1.2.3過程系統工程4

1.3過程系統工程的主要內容6

1.3.1過程系統分析6

1.3.2過程系統設計6

1.3.3過程系統優化6

1.3.4過程系統綜合7

1.3.5過程系統控制7

1.3.6過程系統模擬7

1.4過程系統模擬工具7

1.4.1流程模擬軟體7

1.4.2數學計算軟體11

1.4.3過程模擬軟體12

1.4.4過程系統軟體開發工具12

【本章習題】13

2化工物性計算方法14

【本章學習要點】14

2.1化工物性數據14

2.1.1化工物性數據的分類14

2.1.2化工物性數據的來源14

2.1.3Aspen Plus物性資料庫15

2.2物性方法15

2.2.1熱力學模型16

2.2.2Aspen Plus物性方法19

2.3物性分析22

2.3.1純組分的物性分析22

2.3.2多元體系的物性分析29

2.4物性估算34

2.4.1物性估算常用方法34

2.4.2Aspen Plus物性估算35

2.5物性數據回歸38

【本章習題】41

3單元過程模擬42

【本章學習要點】42

3.1單元過程模型概述與分類42

3.2單元過程模擬方法44

3.2.1穩態模擬與動態模擬44

3.2.2模擬步驟45

3.3穩態過程模擬48

3.3.1單元過程穩態模型及模塊概述48

3.3.2混合器49

3.3.3分流器52

3.3.4泵與壓縮機54

3.3.5通用分離器59

3.3.6閃蒸器62

3.3.7精餾塔67

3.3.8換熱器78

3.3.9反應器80

3.3.10反應精餾89

3.4動態過程模擬94

3.4.1動態模擬的作用94

3.4.2過程動態模型95

3.4.3攪拌槽動態過程模擬95

3.4.4攪拌釜傳熱過程模擬97

3.4.5精餾動態過程模擬98

3.4.6反應過程動態模擬112

【本章習題】113

4過程系統模擬115

【本章學習要點】115

4.1過程系統模擬概論115

4.1.1過程系統模擬的基本方法115

4.1.2過程系統的結構表達116

4.1.3過程系統的自由度分析118

4.2序貫模塊法118

4.2.1序貫模塊法的基本思想118

4.2.2過程系統的分解118

4.2.3不可再分塊的迭代121

4.2.4含循環物流系統的模擬122

4.3聯立方程法133

4.3.1聯立方程法的基本原理133

4.3.2降維求解法134

4.3.3擬線性方程組法137

4.3.4含循環物流系統的模擬138

4.4聯立模塊法139

4.4.1聯立模塊法的基本思想139

4.4.2過程單元簡化模型139

4.4.3過程系統簡化模型140

【本章習題】143

5化工系統優化145

【本章學習要點】145

5.1化工系統優化目的和任務145

5.2化工系統優化問題的類型146

5.2.1系統參數優化146

5.2.2系統管理優化146

5.3化工系統優化問題的數學模型147

5.3.1最優化問題的數學表達147

5.3.2系統優化的基本要素147

5.3.3最優化數學模型求解方法149

5.3.4化工系統優化問題數學建模實例151

5.4單元設備的優化153

5.4.1精餾塔的優化153

5.4.2Aspen Plus單元過程優化157

5.5分佈參數系統的優化162

【本章習題】164

6化工系統綜合166

【本章學習要點】166

6.1概述166

6.2反應系統合成167

6.2.1反應路徑合成概述168

6.2.2反應路徑合成案例168

6.2.3反應器網路合成概述171

6.2.4反應器網路合成案例171

6.3分離序列合成178

6.3.1分離序列組合問題的提出與簡化179

6.3.2分離序列的候選方案評價182

6.3.3分離序列合成的單元組合規則182

6.3.4分離序列合成的單元優化設計186

6.4換熱網路合成189

6.4.1溫-焓圖和複合曲線189

6.4.2換熱網路的夾點191

6.4.3換熱網路的設計目標197

6.4.4換熱網路的設計方法201

6.4.5Aspen Energy Analyzer軟體使用介紹206

6.5用水網路合成216

6.5.1用水網路合成的基本概念217

6.5.2用水單元模型與極限曲線218

6.5.3水夾點提出與確定方法220

6.5.4直接回用網路合成223

6.5.5再生回用與再生循環網路合成227

6.6資源回收網路合成231

6.7生態工業園234

【本章習題】237

7化工系統安全分析239

【本章學習要點】239

7.1概述239

7.1.1化工系統安全工程239

7.1.2化工系統安全分析的特點240

7.1.3安全評價程序241

7.2危險、有害因素辨識241

7.3危險性定性分析242

7.3.1安全檢查表242

7.3.2預先危險性分析法243

7.3.3危險可操作性研究分析法245

7.4危險性定量分析247

7.4.1作業條件危險性分析法247

7.4.2道化學火災、爆炸危險指數分析法249

7.4.3故障樹分析法259

7.4.4事件樹分析法266

【本章習題】269

8化工系統技術經濟分析271

【本章學習要點】271

8.1技術經濟學271

8.1.1基本原理271

8.1.2技術經濟分析的一般步驟273

8.2化工系統技術經濟分析274

8.2.1確定性分析方法274

8.2.2不確定性分析方法278

8.3乙苯-苯乙烯分離過程的經濟分析280

【本章習題】291

9過程系統模擬293

【本章學習要點】293

9.1計算機模擬293

9.1.1計算機模擬的概念與特點293

9.1.2模擬模型294

9.2過程系統模擬294

9.2.1過程模擬模型294

9.2.2過程模擬系統295

9.2.3過程模擬的一般步驟295

9.2.4虛擬模擬工廠的設計296

9.3電解錳過程模擬297

9.3.1電解錳原理298

9.3.2模擬系統的結構298

9.3.3三維模型的建立298

9.3.4過程模擬300

【本章習題】303

參考文獻304