本书是化工过程分析与合成的实用基础教程,涉及化工过程分析与合成的基本概念、模型建立、模拟求解、过程优化、系统合成等主要内容。本书兼顾课程内容的深度与广度,注重知识的理论性与实用性。全书共分为7章,每章均有大量的案例与例题,大部分案例均为作者基于Aspen
Plus、Matlab、Visual Basic、Excel开发的通用程序,极大地方便了读者对课程知识的理解及实际应用。
本书可作为化学化工类本科生化工分析与合成、化工系统工程、化工设计等课程的教材或主要参考书,也可作为研究生化工计算机应用技术的主要参考书,同时也可供化学化工科技人员作为化工模拟及优化设计的参考书籍。
本书配有全套辅助学习电子课件。电子课件可免费在www?cipedu?com?cn下载。该电子课件包括1~7章例题的程序、1~7章的多媒体课件以及本书中用到的Aspen
Plus、Matlab、Excel主要功能介绍及应用。读者可在此基础上进行二次开发,作为教师课件、学生试卷及实际应用时的素材和工具。 化工过程系统分析与合成_方利国 编_化学工业出版社_

第1章化工系统分析与合成导论001
【本章导读】001
1.1系统与化工系统001
1.1.1系统001
1.1.2化工系统002
1.1.3系统的特性004
1.2化工系统分析010
1.2.1基本定义010
1.2.2化工系统分析含义011
1.2.3化工系统分析具体案例011
1.3化工系统合成020
1.3.1化工系统合成定义020
1.3.2化工系统合成多重同心圆概念021
1.3.3化工系统合成关键023
1.3.4化工系统合成具体案例025
1.4化工系统模拟与模型033
1.4.1模拟法033
1.4.2常用模拟软件034
1.5化工系统优化035
1.5.1优化的重要性035
1.5.2基本的优化模型035
1.5.3系统优化需要的知识支撑037
本章小结及提点038
习题038
第2章化工过程系统模型化040
【本章导读】040
2.1化工单元模型分类及简化040
2.1.1模型分类040
2.1.2模型的简化049
2.1.3模型参数051
2.1.4模型建立的步骤051
2.2常见化工单元数学模型056
2.2.1混合过程建模056
2.2.2气体压缩过程建模059
2.2.3气体膨胀过程建模062
2.2.4液体加压过程建模064
2.2.5分割过程建模064
2.2.6管路压降过程建模065
2.2.7闪蒸过程建模066
2.2.8蒸馏过程建模069
2.2.9换热过程建模071
2.2.10间歇蒸馏过程建模072
2.3化工过程系统结构模型073
2.3.1有向图073
2.3.2过程矩阵(Process Matrix)RP074
2.3.3关联矩阵(Incidence Matrix)RI075
2.3.4邻接矩阵(Adjacency Matrix) RA076
2.3.5联结表077
本章小结及提点082
习题082
第3章化工系统模拟方法及策略085
【本章导读】085
3.1化工单元模拟085
3.1.1基本物性计算085
3.1.2线性方程组计算094
3.1.3非线性方程计算096
3.1.4常微分方程计算104
3.1.5偏微分方程计算110
3.2序贯模块法113
3.2.1无循环物流系统114
3.2.2有循环物流系统115
3.2.3三种类型的流程模拟116
3.3联立方程法118
3.4联立模块法119
3.5化工系统的分解122
3.5.1系统分隔123
3.5.2系统的切断126
3.6设计(独立)变量的选择130
3.6.1问题的提出130
3.6.2拓扑双层图131
3.7大型方程组的分解策略133
3.7.1指定方程组每一方程的输出
变量135
3.7.2利用方程组输出变量集,绘制方程
组信息有向图135
3.7.3利用邻接矩阵分隔系统的方法,
找出方程组信息图中的回路,确定
方程组分解策略136
本章小结及提点138
习题138
第4章化工过程系统优化基础140
【本章导读】140
4.1化工过程系统优化概述140
4.1.1优化问题的性质140
4.1.2常见的化工优化问题141
4.1.3化工优化问题的一般数学模型142
4.1.4化工优化问题的基本方法144
4.2优化的数学基础144
4.2.1凸集145
4.2.2凸函数145
4.2.3单变量函数的极值情况145
4.2.4多变量函数的极值情况147
4.2.5函数*优解的*后确定149
4.3无约束函数优化150
4.3.1单变量函数优化150
4.3.2多变量函数优化157
4.4线性及混合整数规划165
4.4.1线性规划165
4.4.2混合整数规划177
4.5非线性规划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罚函数法(Penalty Function
Method)184
4.5.4逐次线性规划(Successive Linear
Programming)186
4.5.5逐次二次规划(Sequential Quadratic
Programming)186
4.5.6非线性规划问题matlab求解
策略187
4.6动态规划(Dynamic Programming)188
4.6.1动态规划基本概念188
4.6.2动态规划的优化原理190
4.6.3多级错流系统优化192
本章小结及提点196
习题196
第5章典型化工单元及过程模拟及优化案例199
【本章导读】199
5.1换热过程模拟及优化199
5.1.1套管式换热器动态模拟199
5.1.2单个换热器面积优化203
5.1.3串联换热器优化208
5.2流体输送管径优化211
5.2.1问题的提出211
5.2.2优化模型的建立212
5.2.3优化求解213
5.3保温层优化215
5.4多效蒸发优化217
5.4.1问题的提出217
5.4.2优化模型的建立217
5.4.3优化分析218
5.5反应精馏塔双回流比优化219
5.5.1问题的提出219
5.5.2优化模型建立220
5.5.3结果分析223
5.6石油产品运输调度优化224
5.6.1问题的提出224
5.6.2模型的建立224
5.6.3实例求解225
5.7生产过程*优选择226
5.7.1问题的提出226
5.7.2模型的建立227
5.7.3优化求解及灵敏度分析227
5.8生产配置优化228
5.8.1问题的提出228
5.8.2模型的建立229
5.8.3优化求解及分析229
5.9锅炉发电系统优化231
5.9.1问题的提出231
5.9.2模型的建立232
5.9.3模型求解233
5.9.4灵敏度分析235
5.10管式反应器*优温度分布236
5.10.1问题的提出236
5.10.2模型的建立236
5.10.3优化求解237
5.10.4结果分析239
5.11串联反应器*佳空时分析241
5.11.1问题的提出241
5.11.2模型的建立241
5.11.3模型的求解242
5.12平行理想催化反应模拟及优化
分析243
5.12.1问题的提出243
5.12.2模型的建立244
5.12.3模型的计算245
本章小结及提点246
习题246
第6章化工过程合成技术及优化249
【本章导读】249
6.1合成策略249
6.2反应过程合成253
6.2.1原料的选择253
6.2.2反应路径的选择255
6.2.3反应器类型的选择256
6.2.4反应器系统结构的选择258
6.2.5反应操作及化学组分分配试探
规则260
6.2.6独立反应数确定260
6.3分离序列合成262
6.3.1分离方法简介262
6.3.2分离方法选择266
6.3.3精馏分离的几个基本概念268
6.3.4精馏分离的经验规则及应用270
6.3.5*小总气相负荷确定法272
6.4换热网络合成277
6.4.1换热网络合成几个基本概念277
6.4.2TH(温焓)图和组合曲线279
6.4.3挟点的确定280
6.4.4无挟点“门槛”问题284
6.4.5换热网络设计284
6.4.6节能与投资的优化288
本章小结及提点289
习题289
第7章化工过程节能技术分析与评价291
【本章导读】291
7.1化工节能概述291
7.1.1能源概述291
7.1.2节能定义293
7.1.3化工节能方法与准则295
7.1.4化工节能工作中的几个基本
概念298
7.2化工节能技术经济评价302
7.2.1节能技术经济评价303
7.2.2化工节能技术生命周期评价308
7.3化工通用节能设备与技术分析311
7.3.1锅炉节能技术311
7.3.2换热器节能技术315
7.3.3泵和风机节能技术317
7.3.4热泵节能技术322
7.3.5热管节能技术323
7.4强化传热节能技术326
7.5精馏过程节能技术332
7.5.1热泵精馏技术332
7.5.2内部热集成节能技术334
7.6能源管理体系简介339
7.7能源审计简介340
7.8固定资产投资节能评估简介340
本章小结及提点341
习题341
参考文献342