化工系統(tǒng)工程（王帥）

1緒論1
【本章學習要點】1
1.1過程系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程與發(fā)展趨勢1
1.1.1系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程1
1.1.2過程系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程2
1.1.3過程系統(tǒng)工程的發(fā)展趨勢2
1.2基本概念3
1.2.1系統(tǒng)工程3
1.2.2過程工程4
1.2.3過程系統(tǒng)工程4
1.3過程系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容6
1.3.1過程系統(tǒng)分析6
1.3.2過程系統(tǒng)設(shè)計6
1.3.3過程系統(tǒng)優(yōu)化6
1.3.4過程系統(tǒng)綜合7
1.3.5過程系統(tǒng)控制7
1.3.6過程系統(tǒng)仿真7
1.4過程系統(tǒng)模擬工具7
1.4.1流程模擬軟件7
1.4.2數(shù)學計算軟件11
1.4.3過程仿真軟件12
1.4.4過程系統(tǒng)軟件開發(fā)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(shù)據(jù)14
2.1.1化工物性數(shù)據(jù)的分類14
2.1.2化工物性數(shù)據(jù)的來源14
2.1.3Aspen Plus物性數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wěn)態(tài)模擬與動態(tài)模擬44
3.2.2模擬步驟45
3.3穩(wěn)態(tài)過程模擬48
3.3.1單元過程穩(wěn)態(tài)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(yīng)器80
3.3.10反應(yīng)精餾89
3.4動態(tài)過程模擬94
3.4.1動態(tài)模擬的作用94
3.4.2過程動態(tài)模型95
3.4.3攪拌槽動態(tài)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(tài)過程模擬98
3.4.6反應(yīng)過程動態(tài)模擬112
【本章習題】113

4過程系統(tǒng)模擬115
【本章學習要點】115
4.1過程系統(tǒng)模擬概論115
4.1.1過程系統(tǒng)模擬的基本方法115
4.1.2過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)表達116
4.1.3過程系統(tǒng)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(tǒng)的分解118
4.2.3不可再分塊的迭代121
4.2.4含循環(huán)物流系統(tǒng)的模擬122
4.3聯(lián)立方程法133
4.3.1聯(lián)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(huán)物流系統(tǒng)的模擬138
4.4聯(lián)立模塊法139
4.4.1聯(lián)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(tǒng)簡化模型140
【本章習題】143

5化工系統(tǒng)優(yōu)化145
【本章學習要點】145
5.1化工系統(tǒng)優(yōu)化目的和任務(wù)145
5.2化工系統(tǒng)優(yōu)化問題的類型146
5.2.1系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化146
5.2.2系統(tǒng)管理優(yōu)化146
5.3化工系統(tǒng)優(yōu)化問題的數(shù)學模型147
5.3.1最優(yōu)化問題的數(shù)學表達147
5.3.2系統(tǒng)優(yōu)化的基本要素147
5.3.3最優(yōu)化數(shù)學模型求解方法149
5.3.4化工系統(tǒng)優(yōu)化問題數(shù)學建模實例151
5.4單元設(shè)備的優(yōu)化153
5.4.1精餾塔的優(yōu)化153
5.4.2Aspen Plus單元過程優(yōu)化157
5.5分布參數(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化162
【本章習題】164

6化工系統(tǒng)綜合166
【本章學習要點】166
6.1概述166
6.2反應(yīng)系統(tǒng)合成167
6.2.1反應(yīng)路徑合成概述168
6.2.2反應(yīng)路徑合成案例168
6.2.3反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)合成概述171
6.2.4反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)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(guī)則182
6.3.4分離序列合成的單元優(yōu)化設(shè)計186
6.4換熱網(wǎng)絡(luò)合成189
6.4.1溫-焓圖和復合曲線189
6.4.2換熱網(wǎng)絡(luò)的夾點191
6.4.3換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標197
6.4.4換熱網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方法201
6.4.5Aspen Energy Analyzer軟件使用介紹206
6.5用水網(wǎng)絡(luò)合成216
6.5.1用水網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)合成223
6.5.5再生回用與再生循環(huán)網(wǎng)絡(luò)合成227
6.6資源回收網(wǎng)絡(luò)合成231
6.7生態(tài)工業(yè)園234
【本章習題】237

7化工系統(tǒng)安全分析239
【本章學習要點】239
7.1概述239
7.1.1化工系統(tǒng)安全工程239
7.1.2化工系統(tǒng)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(yè)條件危險性分析法247
7.4.2道化學火災、爆炸危險指數(shù)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(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟分析271
【本章學習要點】271
8.1技術(shù)經(jīng)濟學271
8.1.1基本原理271
8.1.2技術(shù)經(jīng)濟分析的一般步驟273
8.2化工系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)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(jīng)濟分析280
【本章習題】291

9過程系統(tǒng)仿真293
【本章學習要點】293
9.1計算機仿真293
9.1.1計算機仿真的概念與特點293
9.1.2仿真模型294
9.2過程系統(tǒng)仿真294
9.2.1過程仿真模型294
9.2.2過程仿真系統(tǒng)295
9.2.3過程仿真的一般步驟295
9.2.4虛擬仿真工廠的設(shè)計296
9.3電解錳過程仿真297
9.3.1電解錳原理298
9.3.2仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)298
9.3.3三維模型的建立298
9.3.4過程仿真300
【本章習題】303

參考文獻304