化工过程的分析与综合

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沈阳化工大学-期末复习-化工过程分析与综合

2.2 基本公式
（1）自由度计算公式：
n
d (Ci 2) (S 1) e r g i 1
n——输入流股数
e——与物料无关的能量流
Ci——第 i 个输入流股组
和压力引入的自由度
分数
r——独立反应数
S——分支输出流股数
g——几何自由度，通常=0
（2）守恒关系式（P35）
一、物料质量平衡
质量累积速率=质量流入系统速率-质量流出系统速率
分割器
闪蒸器
独立方程数 m=C+2
自由度
d=n—m=3(C+2)-(C+2)= 2(C+2)
m=2C+3
分割成 2 股物流，自由度： d=(C+2)+1 分割成 S 股物流，自由度： d=(C+2)+(S-1)
d=3(C+2)+1-（2C+3） =C+4
换热器
反应器压力变化单元
d c1 c2
第七分之二章信号流图
7/2.1 基本概念（1）信息流图：可以用结点代表方程，有向线代表在方程之间传送的变量的信息，这种有向图是一种信息流图（2）信号流图：可以用有向图中的结点代表向量，而用有向线表明变量之间的变换关系—这就构成了信号流图（3）支路：结点间的有向线称为支路. （4）传输比：每条支路均带有称为传输比的某一数值，它代表线性方程中变量前的系数。（5）始端点和末端点：一条支路两端（始端和末端）的结点，分别称为该支路的始端点和末端点。（6）输入支路和输出支路：指向和离开一个结点的支路，分别称为该结点的输入支路和输出支路。（7）自环：始端和末端为同一结点的支路，称为自环支路，或简称 “自环”。（8）源结点：只有输出支路的结点，称为源结点。（9）汇结点：只有输入支路的结点，称之为汇结点。（10）残图：经过简化只剩下源结点和汇结点的图，称为残图。

化工过程分析与综合习题答案

化工过程分析与综合习题答案
Q1.分析原料氧化铝的工艺：
A.将原料氧化铝通过氧化物催化剂在氧气中加热，实现氧化反应，生成氧化铝和水蒸气。

Q2.化工过程中分子筛的使用：
A.分子筛是一种广泛应用于精细化工制造的物料，用于过滤污染物，除去杂质，或用于分级、萃取和精制的过程。

Q3.用化学药品控制水质：
A.一般使用氯化，钙离子添加剂或碱性物质来控制水质，使水质符合饮用标准，并确保水中没有有害有机物，抗生素等。

Q4.分析化工中热反应器的作用：
A.热反应器是在固定温度、压力和时间内将物质反应，转变为新的物质的装置，它可以将物质分解、结晶、混合和催化。

Q5.分析化工中活性炭的作用：
A.活性炭可以将有毒物质从水或其他溶液中净化出来，同时也可以去除水中可溶性有机物，保护水质。

Q6.分析化工中烘干的工艺：
A.烘干是一种化学处理过程，利用加热溶剂将水份直接从物料中移除的方法，常用于一些物料的熔融、均质和蒸发处理等。

Q7.分析化工中冷冷凝的工艺：
A.冷凝是一种化工过程，用于精细提纯液体溶剂，是一种经济的分离方法，可以从液体中获得高纯度的成分。

Q8.分析化工中熔融加工的工艺：。

化工流动过程综合实验

化工流动过程综合实验化工流动过程是指化学反应在流动介质中进行的一种反应方式。

它具有反应速度快、传质效果好等特点，能够实现高效的物质转化和分离纯化。

为了进一步探究化工流动过程的特点和应用，本文将介绍一种化工流动过程综合实验。

实验目的：1.了解化工流动过程的基本原理和特点；2.通过实验观察，掌握流动反应器的操作过程和条件；3.学习利用流动反应器进行物质转化和分离纯化的方法。

实验原理：本实验以酯化反应为例进行流动反应实验。

酯化反应是一种常见的化学反应，常用于香料、合成材料、染料等的制备。

实验中选择一种合适的催化剂，通过流动反应器将醇和酸废液进行反应，得到相应的酯化产物。

实验步骤：1.制备反应液：称取一定量的酸废液和醇溶液，按照一定的摩尔比混合。

添加适量的催化剂，摇匀，待用。

2.调整流动反应器：先将反应器内部清洗干净，然后调整流量计和压力计，使其保持稳定的流量和压力。

3.实验操作：将制备好的反应液缓慢加入反应器中，同时开始计时。

4.收取产物：根据反应液的组成和总的流量，通过收集样品的方式，定期取出产物进行分析。

5.观察和记录：在整个实验过程中，观察反应的进行状态，记录反应时间、温度、压力等关键参数。

实验结果：通过实验观察和分析，可以得到酯化反应的转化率、选择性、产物纯度等关键数据，判断反应条件的优化和反应过程的改进。

实验注意事项：1.实验操作时要严格遵守安全操作规程，避免触及腐蚀性物质。

2.在实验过程中保持仪器和反应条件的稳定性，确保实验数据的准确性。

3.合理利用实验时间，做好实验记录和资料整理工作。

实验总结：通过本次实验，我对化工流动过程的基本原理和特点有了更深入的理解。

流动反应器作为一种高效的反应装置，在化学反应和分离纯化过程中具有重要的应用价值。

通过实验操作和数据分析，我们可以研究流动反应过程的优化、探究反应机理等问题。

希望通过今后的学习和实践，能更好地应用化工流动过程于实际生产中，为化学工程领域的发展做出贡献。

化工过程分析与合成-3

化工过程分析与合成-31. 引言化工过程分析与合成是化学工程领域的重要分支，涉及到化学反应、原料处理、能量转换等方面的内容。

本文将介绍化工过程分析与合成的基本概念，以及常见的分析方法和合成技术。

2. 化工过程分析2.1 分析方法化工过程分析旨在确定化工过程中物质的组成、浓度、质量流动、能量转化等参数。

常用的分析方法包括：•质谱法：通过物质的质谱图谱扫描，确定物质的组成和相对分子质量。

•红外光谱法：通过物质对红外辐射的吸收特性，确定物质的官能团和化学键。

•核磁共振法：通过物质在磁场中的特殊核磁共振现象，确定物质的结构和组成。

•气相色谱法：通过物质在气相色谱柱中的分离和检测，确定物质的组分和浓度。

•液相色谱法：通过物质在液相色谱柱中的分离和检测，确定物质的组分和浓度。

2.2 过程分析的重要性化工过程分析是化工工艺改进和优化的基础，通过对化工过程的分析，可以确定问题所在，找到改进和优化的方向。

同时，过程分析还可以帮助实现化工过程的控制和监测，确保产品的质量和安全。

3. 化工合成技术化工合成技术是化学工程的核心内容之一，涉及到化学反应、反应器设计、反应条件控制等方面的内容。

常见的化工合成技术包括：3.1 催化剂催化剂在化工合成过程中起到重要的作用，可以加快反应速率、提高产率和选择性。

常见的催化剂有金属催化剂、酶催化剂和固体催化剂等。

3.2 反应器设计反应器是化工合成过程中的关键设备，其设计要考虑反应物料的性质、反应条件和反应速率等因素。

常见的反应器设计包括批量反应器、连续流式反应器和固定床反应器等。

3.3 反应条件控制反应条件控制是化工合成过程中的关键环节，可以通过控制温度、压力、反应物料配比等参数，实现反应的高效进行和产物的优化。

4. 实例分析4.1 乙烯制备过程分析乙烯是化工工业中重要的原料之一，其制备过程复杂，涉及到多个反应和分离步骤。

通过化工过程分析，可以确定乙烯制备过程中的关键问题，找到优化的方向，提高乙烯的产率和质量。

化工过程分析与综合习题答案

绘该流股，试举例说明。
∆H Q C W T T
W=1 Ts=10 Cp=10
若 Cp 不随 T 变化 ∆H 10 T 10
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
若C 10 0.05T 则∆H 0.05T 9.5T 100
可见，若 Cp 不随 T 变化，图形为一直线; 若 Cp 随 T 增大，图形
进料变量数 c+2
合计
c+N+M+5
Nau 串级单元数 4
回流分配器 4
侧线采出单元数 1
传热单元数 4
合计
10
Nvu= c+N+M+5+10= c+N+M+15
d= c+N+M+15
2-5
2-6
2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95
Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤 Reboiler：1.8 公斤最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
（2）1，（2,3,4,6），9,1-----（1，（2,3,4,6），9）
（3）（1，（2,3,4,6），9），8,3-----（1，（2,（3,4,8），6），9）
在（1,2,3,4,6,8,9）中有 3 个回路分别是（1,2,9），（3,4,8），（2,3,4,6）
（4）5 不在任何回路中，可首先计算。

化工过程分析与综合论文

化工过程分析与综合论文引言：化工过程是指通过物理、化学或生物的方法将原料转化为有用的产品或中间体的过程。

化工过程分析与综合是对化工过程进行全面研究和评估，以确定其效益、可行性和优化方案。

本文将对化工过程分析与综合进行探讨，并结合实际案例进行具体分析。

一、化工过程分析1.1过程流程分析1.2能量与物质平衡分析在化工过程中，能量和物质平衡是非常重要的。

能量平衡分析可以确定能源的消耗和回收情况，通过改进能源利用效率和减少能源消耗来提高过程经济性。

物质平衡分析可以确定原料和产物的转化率、损耗和废物产生情况，以便采取措施减少资源浪费。

1.3反应动力学与机理分析反应动力学和机理分析可以帮助我们深入了解化工过程中的反应过程和速率。

通过实验和数学模型的应用，可以确定适当的反应条件和催化剂选择，以提高反应速率和选择性。

二、化工过程综合2.1工艺方案评估在确定了化工过程的基本特征后，可以进行不同工艺方案的评估。

评估包括经济性、可行性、环境影响和可持续性等因素的综合考虑。

评估的目标是选择最佳的工艺方案，以实现经济效益和环境友好的化工过程。

2.2优化设计通过优化设计，可以进一步改进化工过程的性能。

优化设计可以包括改进反应条件、改变催化剂组合、优化中间产品分离步骤等。

通过选择合适的优化策略，可以提高产品质量、降低能源消耗和减少废物产生。

2.3安全性评估在化工过程综合中，安全性评估是一个必不可少的环节。

通过对潜在的危险性和风险进行评估，可以采取相应的措施来确保操作人员的安全和环境的健康。

安全性评估还包括可燃性、爆炸性和有毒物质的处理等方面。

结论：化工过程分析与综合是化工工程中的重要环节。

通过对化工过程的全面分析和综合评估，可以实现优化设计和经济效益的提高。

然而，化工过程的分析与综合需要综合考虑多个因素，包括经济性、可行性、环境影响和安全性等。

只有综合考虑这些因素，我们才能设计出更加高效、环境友好和安全的化工过程。

《化工过程分析与综合》教学大纲

《化工过程分析与综合》教学大纲课程编号：课程名称：化工过程分析与综合/Analysis and Synthesis for Process Engineering学时/学分：32/2先修课程：化工热力学，传质与单元操作，化工数学，化学反应工程，分离工程适用专业：应用化学，化学工艺，化学工程开课学院：化学工程学院，化工系一、课程的性质与任务《化工过程分析与合成》是化学工程与工艺专业的核心专业基础课程之一，它是应用系统工程的观点和方法来研究化工过程系统的开发、设计、最优操作与控制的一门课程。

本门课程的任务是使学生能运用系统工程的观点和方法来分析和合成化工过程，使化工过程系统在开发、设计、操作、管理等各个层面上达到最优化。

二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1．绪论介绍化工过程系统工程的基本内容，基本概念。

包括：过程系统稳态模拟与分析，过程系统动态模拟与分析，过程系统的优化，过程操作优化，间歇过程，反应路径合成，反应器网络合成，换热网络合成，质量交换网络合成，水网络合成，分离塔序列的综合，虚拟企业，供应链等概念。

2．过程系统稳态模拟与分析内容包括：过程系统模拟的序贯模块法，面向方程法和联立模块法。

3．过程系统的优化内容包括：线性规划，非线性规划，混合整数非线性规划。

4．生产过程操作优化内容包括：序贯实验优化方法，统计分析，模式识别和可视化技术。

5．间歇过程内容包含：过程动态模型及模拟，间歇过程的最优时间表，多产品间歇过程的设备设计与优化，间歇过程的控制模型。

6．换热网络合成内容包含：换热网络合成--夹点技术，夹点法设计能量最优的换热网络，换热网络的调优。

7．分离塔序列的综合内容包含：直观推断法，数学规划法，分离序列能量集成。

（二）基本要求掌握序贯模块法的基本原理，对一个较简单的工艺流程，能够确定单元模块的计算顺序，并在计算机上进行模拟分析。

掌握建立最优化数学模型的一般步骤和方法，对有约束的非线性规划问题，能够应用罚函数法转化为无约束问题，并用改进的随机搜索法求解。

化工过程分析与合成

化工过程分析与合成集散系统吸取了分散系统和集中系统两者的优点，集是集中管理，操作、控制这三方面的集中，散是指功能的分散，负荷分散和危险分散这就是克服了分散系统难于实现全局系统控制的缺点也克服了集中系统的危险集中。

化工过程分析主要分析过程系统的运行机、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数。

化工过程系统合成包括有：反应路径合、换热网络合成、分离序列合成、过程控制系统合成特别是主要解决由各个单元过程合成总体过程的系统任务。

稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中不包括时间参数，即是把过程中的各种因素都看成是不随时间而变化的。

过程系统模拟的三类问题1、过程系统模拟分析2、过程系统设计3、过程系统参数优化过程系统模拟的基本方法可归纳为三类：序贯模块法、面向方程法、联立模块法。

序贯模块法的基础是单元模块（子程序）序贯模块法的基本思想是：从系统入口物料开始，经过接受该物流变量的单元模块的计算得到输出物流变量，这个输出物流变量就是下一个相邻单元的输入物流变量。

依此逐个计算过程系统的各个单元，最终计算出系统物流。

最佳断裂准则1、断裂的物流数最少2、断裂物流变量数最少3、断裂物流权重因子之和最少4、断裂回路总次数最少简单回路：那种包含两个以上的流股，且其中的任何单元只被通过一次，称作简单回路一个不可分割的子系统可以包括若干个简单回路。

能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂流股组称为有效断裂组。

方程的稀疏性可以用稀疏比来衡量：输出变量指定方法的步骤是，选事件矩阵中元素最少的行和元素最少的列的交点处元素对应的变量，作为优先指定的输出变量，然后从事件矩阵中删去该输出变量对应的行和列重复上述过程直至矩阵中所有的行和列都被删除。

第三章模型化是现代化学工程方法论的重要组成部分，尤其是过程动态学的核心根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方法，一般可以把数学模型分为集中参数模型、分布参数模型、和多级集中参数模型。

化工过程综合与分析考试题库

2 / 39
①
过程系统模拟方法有
、
和
。
②
化工过程系统分解可分为
及
。
③
试判断图 a 中换热匹配可行性 1 , 2 , 3 ,4 。
④
在过程系统夹点分析中，随着夹点上方热物流的热负荷提高，则Ｑｈｍｉｎ将随之，
系统热回收ＱＲｍａｘ则随之
。
⑤
精馏塔与系统热集成,如图 b 所示，则在总组合曲线中，塔 T-102 的合理位置
法和
法；
4 一个含有 C 组分的独立流股具有
个自由度；
5 当一过程系统只需要一种公用工程物流，这样的系统不存在夹点，称为
问题；
6 过程系统的总组合曲线就是过程系统中
的分布在 T—H 图上的标绘；
7 分离序列综合的主要目的是选择
和确定
；
8 动态规划的最优化原理为：作为整个过程的最优策略具有这样的性质，即无论前面的状
一
二
三
四
作业论文总分
标准 25
10
15
10
10
30
100
分
一、基本概念（25 分）
（1）名词解释（10 分）
①
过程系统综合
②
夹点的意义
③
过程用能一致性原则
④
过程系统自由度
⑤
过程系统模拟
（2）判断以下问题是非（N，Y）（4 分）
（）1. 对于冷热流股换热系统，传热量一定的前提下，传热温差愈小，过程不可逆程度愈
S4
S1
S2
S3
1
2
S5 3
S8 4
S9
S10
5
6
S7

名词解释—化工过程分析与合成

名词解释夹点的意义1.T min ），系统用能瓶颈位置。

夹点处热流量为（夹点处，系统的传热温差最小（等于Δ 0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；）2、夹点技术夹点技术是以热力学为基础，从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统用能的“瓶颈”所在，并给与解瓶颈的方法。

夹点设计法三条原则：（1）应该避免有热流量穿过夹点（2）夹点上方应该尽量避免引入公用工程冷却物流（3）夹点下方应该尽量避免引入公用工程加热物流夹点匹配的可行性规则及经验规则3、过程系统能量集成过程系统综合是以合理利用能量为目标的全系统能量综合问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及系统结构，操作参数的调优处理，已达到全过程系统能量的优化综合。

（以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合）设备在系统中的合理放置：（1）分离器与过程系统热集成时，分离器穿越夹点是无效的热集成；（2）分离器完全在夹点上方或完全在夹点下方均是有效的热集成。

（3）热机不穿越夹点的设置，是有效的热集成。

（4）热泵穿越夹点的设置是有效热集成。

4、过程用能一致性原则利用热力学原理，把反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度统一起来，把全过程系统能量综合问题转化为有约束的化热网络综合问题。

5、利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则：设法增大夹点上方总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷；设法减少夹点下方总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。

即所谓的“加减原理”。

6、化工过程系统模拟采用一反映研究对象本质和内在联系，与原型具有客观一致性，可再现原型发生的本质过程和特性的模型，来进行设计和研究原型过程的方法。

（对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律）三种基本方法：序贯模块法、联立方程法、联立模块法7、过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。

《化工过程分析与综合》复习题及习题期末试卷

行非零。 S3，A行非零。其余列中无与S2同行
的非零的元素，则判别出 S1， S3相对于S2不
独立。表示为： S1， S3 S2。 S5， S6
S4。
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
R
A 0 1 100 0 00
2
B 0 0 000 0 11
2
C 1 1 010 0 00 3
D 0 0 0 11 1 10 4
10 2 0 0 10

4 2 0 0

4

用该方向搜索新点x(1),
1
x

x0

h0 P0
将x(1)代入原函数进行一维搜索
h
• f(x1)= 1.10249 • f(x2)= 1.5246
f1= 1.10249 f2=1.5246
-2
-0.09 1.09
3
• f(x1)= 0.9219< f(x2)=1.5246 • a= -2, b = 1.09017
• x1=b- λ(b- a)=1.090170.618034*(1.09017
2
4
S8
在Lee – Rudd 法中，首先分析信息流图，再用环路矩阵表示出来.
分析：在这个信息流程图中有 8个流股：S1，S2， …,S8。五个节点：1，2，3，4，5。构成了A，B，C，D四个环路。
1
S1
3
S5
S3 A S2 C 5
S4
D
S7
2B
4
S8 S6
1
S1
3
S5
S3 A S2 C 5
•
< f(x1=-

化工过程分析与合成作业

化工过程分析与合成作业1. 简介化工过程分析与合成是化工工程中的重要环节，它涉及了化工工艺的设计、优化、改进等方面。

本文将介绍化工过程分析与合成的基本概念和方法，并通过具体案例分析来进一步说明其应用。

2. 化工过程分析化工过程分析是指对化工过程进行系统的分析和评估，了解化工过程中的流程、反应、能耗等因素，并优化工艺条件以提高产品质量和产能。

化工过程分析包括以下几个方面：•流程分析：对化工过程中的物料流动、能量流动、传热传质等进行分析，找出可能存在的问题并提出改进建议。

•反应分析：对化工过程中的反应进行分析，包括反应动力学、反应器设计等方面。

•能耗分析：对化工过程中的能耗进行分析，找出能耗高的环节，并提出相应的改进措施。

•设备分析：对化工过程中使用的设备进行分析，包括设备选型、设备性能评估等。

化工过程分析需要运用多种工程技术和工具，如流程模拟软件、能量平衡分析工具等。

3. 化工过程合成化工过程合成是指根据需求，设计出满足要求的化工过程。

一个化工过程合成涉及到多个环节：•需求分析：明确化工产品的要求和目标，包括产品质量、产能、经济性等。

•工艺设计：根据需求，设计出合适的工艺流程，选择适当的反应器、分离装置和控制系统。

•优化：通过模拟和分析，对工艺进行优化，提高产品质量和产能，降低能耗和成本。

•安全性分析：对工艺进行安全性评估，确保操作安全和环境保护。

化工过程合成需要综合考虑技术、经济、环境等因素，并运用现代化工工程技术进行设计。

4. 案例分析：甲醇合成工艺4.1 工艺概述甲醇合成是一种重要的化工过程，其产能和质量直接影响到甲醇生产的经济效益。

甲醇合成工艺主要包括气相合成和液相合成两种方式，本案例将以液相合成为例进行分析。

液相甲醇合成工艺的主要步骤包括气化、合成气净化、甲醇合成和甲醇精制等。

4.2 过程分析在甲醇合成过程中，流程分析和反应分析是非常重要的。

对于气化过程，需要分析物料流动和能量流动情况，找出可能存在的瓶颈并提出改进措施。

化工过程分析与综合课程设计

化工过程分析与综合课程设计背景介绍化工过程分析与综合课程旨在通过实例讲解的方式，深入浅出地介绍化工过程的分析、设计及综合应用。

本课程将化工过程的基础理论与实际操作相结合，让学生在理论与实践中获得提高。

课程内容化工过程分析化工过程分析是课程的主要内容之一，主要包括以下几个方面：1.热力学分析：讲解热力学基本知识，并利用实例掌握热力学分析方法。

2.动力学分析：介绍反应动力学基本概念，并通过反应动力学实例掌握动力学分析方法。

3.流体力学分析：讲解流体力学基本知识，通过实例掌握流体力学分析方法。

4.传热传质分析：介绍传热传质基本概念，并通过实例掌握传热传质分析方法。

化工过程综合化工过程综合是课程的另一个主要内容，主要包括以下方面：1.化工过程设计：讲解化工过程设计基本知识，并通过实例掌握化工过程设计方法。

2.化工装置优化：介绍化工装置优化的理论知识，并通过实例掌握化工装置优化的方法。

3.化工系统集成：讲解化工系统集成的基本概念，并通过实例掌握化工系统集成的方法。

除此之外，本课程还将对化工过程的安全、环保、节能等方面进行介绍，并通过实例让学生意识到化工过程设计中需要考虑的综合因素。

课程设计为了让学生更好地掌握化工过程分析与综合，本课程将设计以下两个项目：项目一：化工过程分析项目在此项目中，学生将选择一个化工过程，运用所学分析方法进行分析，并撰写分析报告，同时在班内进行短时间报告分享。

此项目的目的是让学生掌握化工过程分析方法，并提高其分析问题的能力。

项目二：化工过程设计项目在此项目中，学生将在小组内选择一个实际化工过程，并对其进行全面的过程设计。

包括热力学、动力学、传热传质、流体力学等方面的设计，并通过班内讲解与展示，分享团队所取得的成果与困难，此项目的目的是让学生在集体合作中提高其团队合作与项目管理能力。

作业要求为了帮助学生更好地掌握所学知识，本课程将安排以下作业：1.每周课堂练习：每周上课后的练习，主要围绕所学内容设计，并通过作业让学生对所学内容尽快掌握。

(完整word版)化工过程分析与合成

名词解释1. 夹点的意义（夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔT min ），系统用能瓶颈位置。

夹点处热流量为0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；）2. 过程系统能量集成（以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合）3. 过程系统的结构优化和参数优化（改变过程系统中的设备类型或相互间的联结关系，以优化过程系统；参数优化指在确定的系统结构中，改变操作参数，是过程某些指标达到优化。

）4、化工过程系统模拟（对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律）5、过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）6、过程系统合成（化工过程系统合成包括：反应路径合成；换热网络合成；分离序列合成；过程控制系统合成；特别是要解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务）7、过程系统自由度（过程系统有m个独立方程数，其中含有n 个变量，则过程系统的自由度为：d=n-m ，通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。

）填空题1. 稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中（不含）时间参数2. （集中参数模型）认为状态变量在系统中呈空间均匀分布，如强烈搅拌的反应罐就可以用这一类模型来描述.3. （统计模型）又称为经验模型，纯粹由统计、关联输入输出数据而得。

（确定性模型）又称为机理模型4. （结构）优化和（参数）优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计和化工过程操作。

5. 换热网络的消耗代价来自三个方面：（换热单元（设备）数）（传热面积）（公用工程消耗）6. 过程系统模拟方法有、和。

7. 试判断图a 中换热匹配可行性1 , 2 ,3 ,4 。

8. 在夹点分析中，为保证过程系统具有最大热回收，应遵循三条基本原则：避免夹点之上热物流与夹点之下冷物流间的匹配；夹点之上禁用冷却器；夹点之下禁用加热器。

化工过程分析范文

化工过程分析范文化工过程分析是化学工程领域中一项重要的研究内容，通过对化工过程中的原理、流程和各种影响因素的分析，可以优化生产过程，提高产品质量和化工生产效率。

本文以化工过程为例，探讨其原理、流程和影响因素，并提出相应的优化建议，以期达到提高产品质量和生产效率的目标。

化工过程主要用于生产其中一种化工产品，包括反应器、蒸发器、沉淀器、过滤器和干燥器等设备。

该过程的原理是通过一系列的化学反应将原料转化为目标产品，并利用物理分离、浓缩和干燥等步骤将产品从反应混合物中分离出来。

在该过程中，反应器是核心设备，用于控制反应条件和反应物的接触时间，以实现理想的反应转化率和产物纯度。

该化工过程的流程包括原料处理、反应、分离和干燥等步骤。

原料处理包括原料的输送、计量和预处理，其中预处理是保证原料质量和反应过程稳定性的关键环节。

反应阶段通过加热、搅拌和催化等手段实现化学反应，在此过程中需要控制反应物的供应速率、温度和压力等参数，以达到理想的反应转化率。

分离阶段主要通过蒸发、沉淀、过滤和干燥等步骤将目标产品从反应混合物中分离出来，并提高产品的纯度。

干燥是最后一个步骤，通过去除产品中的水分，提高产品的质量和稳定性。

在该化工过程中，有几个关键的影响因素需要被注意和优化。

首先是反应物的纯度和浓度，高纯度的反应物能提高反应的选择性和产物的纯度，而适当的浓度可以提高反应速率和转化率。

其次是反应的温度和压力，合适的反应温度和压力能提高反应速率，并控制产物的分布和性质。

另外，对于分离和干燥步骤，需要注意操作参数的选择和控制，以确保高分离效率和产品质量。

针对以上影响因素，可以采取一系列的优化措施。

首先，对原料的处理过程进行优化，包括先进的处理技术和设备，确保原料的纯度和稳定性。

其次，对反应条件进行调控，如温度、压力和反应物供应速率等，以提高反应速率和转化率。

同时，可以采用先进的分离和干燥技术，提高产品的纯度和稳定性，减少能耗和资源消耗。

化工过程分析与综合

综合方法：
(a) 直观推断法 (Heurist) 分解法
(Decomposition)
(d) 结构参数法 (Structural parameter approach)
(e) 人工智能 (Artificial intelligence)
（4）过程系统优化（Optimization)
学，是更为合理研制和运用系统而采取的各种组织、管理技术的总称，是工程的方法论。
理论：自然科学与社会科学的某些理论、方法、策略和手段。对象：系统—由一信息联系的一个整体。手段：现代数学和计算机等。内容：对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制
等功能进行分析研究。目的：实现系统的最优设计、最优控制和最优管理。
参数优化：如温度、压力和流量等
结构优化：设备类型、设备更新、设备间的联结等
目的：某些指标（如费用、能耗、环境影响等）达到最优。
1.3 本课程的特点
特点：系统的方法论、研究对象为一个整体、贯穿优化的思想课程目的：研究化工过程系统设计的方法和策略。
即：建立过程系统的数学模型，应用过程集成技术、数学规划方法、人工智能技术对过程系统进行综合优化。
（3）过程系统综合(Synthesis)
给定的或可选择的输入待综合的过程系统所要求的或希望的输出
过程系统综合的主要课题：（a）反应路径的综合（b）反应器网络综合（c）换热器网络综合（d）分离序列综合（e）公用工程系统综合（f）控制系统综合（g）全流程系统综合（h）过程系统能量、质量集成
由一些特定功能的过程单元按着一定的方式相互联结而组成，它的功能在于实现工业生产中的物质和能量的转换。
“过程系统”的含义已不局限于生产工艺过程，而逐步延伸到经营管理业务和决策过程—供应链的优化（Supply chain optimization)。

(完整版)化工过程分析与合成考点(精华)

化工过程分析与合成考点1、什么叫过程：（1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。

【过程】（2）在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺称作过程工艺。

【过程工艺】（3）以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。

化工过程包括：原料制备、化学反应、产品分离（4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。

（5）【最重要的单元过程】化学反应过程、换热过程、分离过程、输送过程、催化反应过程（6）【化学反应过程举例】热裂解反应过程、电解质溶液离子反应过程生化反应过程、分散控制（7）【过程控制技术发展历程】计算机集中控制、集散控制（我国多）、现场总线控制第二章、化工过程系统稳态模拟与分析【模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者组一起才能算作模块。

【单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验模型。

【什么叫稳态（化工过程稳态模拟）】各个工艺参数状态量不随时间而发生变化的叫做稳态。

【么叫模拟】对过程系统模型进行求解就叫模拟。

【过程系统模拟可以解决哪些问题（会画图）】（1）过程系统模拟分析问题；（2）过程系统设计问题；（3）过程系统参数优化问题。

过程系统模拟分析问题：已知决策变量输入，已知过程参数，求输出，是一个正向求解问题，最简单的模型。

2）过程系统设计问题：已知输出设计结果，已知过程参数，求决策变量输入；看起来是已知输出求输入，实际上是假设输入猜值去计算输出与已知输出进行比较再调整猜值进行计算。

只能单项求解，从左到右3)过程系统参数优化问题：过程系统模型与最优化模型联立求解，得到一组使工况目标函数最佳的决策变量，从而实施最佳工况。

【过程系统模拟三种基本方法，及其优缺点】（1）序贯模块法（不适于解算设计、优化问题，只适于模拟问题（2）面向方程法（3）联立模块法（同时有（1）、（2）的优点）【单元模块】是依据相应过程单元的数学模型和求解算法编制而成的子程序。

具有单向性特点【断裂】通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。

化工过程分析与合成

树结构流程
再循环流股结构
子系统的特性更有几种方案可供选择。如：想得到合格Ａ
分离子系统
精馏
萃取
板式填料
间歇连续
这种在多种备选方案中进行选择及排除，以构造最理想系统的过程为系统的综合过程。
〈３〉过程系统合成的方法过去：全部凭借工程师的经验。现在：借助对各种子系统的分析与模拟，
化工生产过程操作工况调优间歇化工过程换热网络合成分离塔序列综合
绪论
化工过程分析与合成过程：客观事物从一个状态到另一个状态的转移。过程工艺：对物料流进行物理或化学的加工工艺。化工（炼油，化肥）、轻工、冶金过程、医药生产过程等。制造工艺：以工件为对象的加工工艺。像电视机、汽车、机械零件加工等的生产，都是制造工艺
缺点：一旦发生计算机故障则将出现全控制系统瘫痪的危险。由于这种缺陷的困扰，曾使计算机控制技术一度陷于难于发展的困境。
世纪年代中期集散系统的出现，使计算机控制技术出现了灿烂的应用前景。
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成又称为化工过程系统工程，
化工过程系统工程是在系统工程、化学工程、过程控制、计算数学、信息技术等学科的边缘上产生的一门综合性学科，
化工系统工程学的综合性从化工系统工程学的形成过程可知，这是
一门综合性学科，涉及：化学工程学系统工程学运筹学计算技术过程控制理论
三、化工系统工程学的基本内容
任务：在“一定的输入输出条件下，寻求一个整体最优的过程系统”。
对一个待求的未知系统应指出：该系统应如何规划、设计、操作、控制。
数学模型：建立数学表达式，在建立过程中运用逻辑关系、规则、概念。
模拟计算：首先要寻求有效的数学模型求解的方法，并将模型的求解过程转变为计算程序，然后计算得出直观形式的输出结果.

化工过程分析与综合习题答案

ω5
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
ω1
x1 ω2
x2 ω3
x3 ω4
x4 x5
t
p
s
局部度为 1：x1，t，p，s （2）消去 x1，t，s，F2, F4, F7 F1 F3 F5 F6
ω1
ω2
x2 ω3
x3 ω4
x4 x5 p
局部度为 1：ω1 ，x3 ，x4 ，x5 （3）消去ω1 ，x3 ， F3 F5
ω2
x2
ω3
ω4
x4
x5
p
局部度为 1：ω2 ，ω4 （4）消去ω2 ，ω4 x2 ，ω3，x4 ，x5，p 求解顺序如下： ω4 ω3 F5 F6 F3 局部度均为 0，选为设计变量。
X4
F4
t
F1
ω1
F2
X1
F7 3-6
S
描述过程系统的独立方程有：物料平衡：V1y1i= V2y2i+ L2x2i F1（V1，V2，L2，y1i，y2i，x2i）=0 V1= V2+ L2 F2（V1，V2，L2）=0 能量平衡：V1H1= V2H2+ L2H3+Qc F3（V1，V2，L2，Qc，T1，P1，T2，P2）=0 相平衡：y2i=kx2i F4（y2i，x2i,T2，P2）=0 （1）该系统的双图层为： F1 F2 F3 F4
d= c+N+M+15 2-5 2-6 2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95 Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤 Reboiler：1.8 公斤最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6