1化工过程分析与合成A答案
化工过程分析与合成
一、单项选择题。
本大题共14个小题，每小题5.0 分，共70.0分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
重质油催化剂裂化制轻质油的反应过程是（B）。
脱氢过程裂化反应热裂解反应过程催化过程数值稳定性好，通常，迭代收敛过程有（C）。
很缓慢很快四种可能情况收敛解氨合成过程的物料必须进行循环，主要集中在（D）。
制气工段压缩工段脱硫工段氨合成工段蒸馏的原理是（A）。
物质的沸点不同物质分子量大小物料的浓度进料快慢过程系统结构的优化属于过程系统的（B）。
过程系统的问题合成问题过程系统的分析优化问题氨厂包括的工序有（A）。
原料气制备原料气脱硫氨的分离空气净化天然气中的主要成分是（B）。
氩甲烷（CH4）氢气氮气实验数据归纳的模型被称为（A）。
经验模型半经验模型特定模型多级参数模型工业上已得到广泛应用的低能耗分离技术是（D）。
吸附分离技术非定态技术变压吸附乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程是（A）。
脱氢反应制苯乙烯裂解反应过程催化过程对均一系物料的气相分离，可采用（A）。
吸附吸收汽提蒸发萃取变压吸附是在工业上已经得到广泛应用的（D）。
气体分离技术非定态技术节能分离技术吸附分离技术化工过程系统合成是（C）。
产品生产合成设备合成换热网络合成反应物料合成泡点温度是指气液平衡时与液相组成相对应的（C）。
液相起泡时温度沸腾温度平衡温度气相温度二、多项选择题。
本大题共6个小题，每小题5.0 分，共30.0分。
在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。
用人工智能技术模拟人脑的思维过程，两种不同的成功途径是（DE）。
离散模拟模糊模拟非数值模拟客观模拟微观模拟单元操作模拟中每个模块中包含有（AB）。
单元操作相关方程相关的物性计算程序物流焓值进口物料组成出口组成对化工过程进行描述的数学模型有（CD）。
机理模型经验模型集中参数模型分布参数模型人工智能模型在典型的工厂中优化可能涉及（BC）。
一个车间过程设计和装置规范车间操作某个过程某个装置物性模型包括的重要两项是（AB）。
化工过程分析和合成计算题
3
45
Qi
0 10 107.5117.5 10
最小加热量为107.5 kW，最小冷却量为40kW，夹点位置在90-70℃.N1 ≤ N3 + N4, FCp1 ≤ FCp3 ,FCp1 ≤ FCp4
Q = 2×(150-90) = 120 kW Q = 2.5×(125-70) = 137.5 kW
例3 既有一五组分碳氢化合物旳混合物，其构成和各组
分旳相对挥发度如下表所示：工艺要求得到高纯度旳单
组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列旳综合。
分离易度系数计算公式：CES = f*△，
f = D/W或W/D，f 取接近 1旳数值，△ = (α-1)*100。
序号 构成(摩尔分率)
相邻组分相对挥发度 原则沸点（ºC）
热流量（kw） 360 275 420 220
[解] 根据所给数据作出问题表格（1）
1
2
3
45
列
温
流股与温度
最大允许
区 热流股
T，℃
冷流股 Ti－ ∑CPC- Di
Ii
Qi 热流量，
T1 T2
C1 C2 Ti+1 ∑CPH
kW
170
输入 输
出
1
160 150
20
3.5 +70 0 -70 +10 +30
6/3/F/Fmax问题，阐明Johnson规则在特殊旳n/3/F/Fmax问题上旳应用
产品 1
实际加工时间
M1
M2
M3
4
1
3
虚拟二单元加工时间
第一单元ai 第二单元bi
5
4
2
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。
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成第一章绪论（2学时）●化工过程●系统工程→化工过程系统工程●化工过程的分析与合成●化工过程系统模拟（稳态模拟、动态模拟）●过程系统模拟的三种基本方法（序贯模块法、面向方程法、联立模块法）第一节化工过程化工过程是以天然物料为原料，经过物理或化学加工制成产品的过程。
其往往由多种多样的单元过程组成，如最重要也是最多用的单元过程是：化学反应过程、换热过程和分离过程。
第二节系统工程系统工程是20世纪50年代形成的新兴学科，目前正处于兴旺的发展时期。
1984年郑春瑞在《系统工程学概论》中，对系统工程做出下列综合性的阐述：系统工程是以系统（尤以大系统）为研究对象的一门跨学科的边缘学科。
它是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法、策略和手段等从横的方面有效地组织起来应用于人类实践中，是应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，是为更加合理地研制和运用系统而采取的各种组织管理技术的总称，归根结底是一种工程学的方法论。
20世纪30年代美国雷德无线电公司在对电视广播系统的电波覆盖问题进行研究时，首先提出“系统”和“系统模拟研究”的思想。
40年代，美国贝尔电话公司在研究微波通讯网络的覆盖传输效率时，提出了“系统工程”的概念。
50年代各工业国对系统工程尤为重视，如1954年美国MIT首先在大学讲授系统工程课程。
1957年美国正式出版了第一本专著《系统工程》。
60年代起系统工程逐步推广应用于工业、宇航、交通、经济规划等部门。
如60年代初，在系统工程、运筹学、化学工程、过程控制及计算机技术等学科的基础上，产生和发展起来一门新兴的技术学科——化工过程系统工程（简称化工系统工程）。
70年代是化工系统工程走上实用的时期。
随着计算机应用的普及，采用化工系统工程方法，陆续研制出有效的工业用化工流程通用模拟系统，并对过程生产实现计算机控制，取得显著经济效益。
(完整版)化工过程分析与合成复习
化工过程分析与合成复习一、基本概念（1）名词解释1、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）2、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）3、过程系统合成（P5）4、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。
）5、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）；）6、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）7、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。
）二、判断以下问题是非（N，Y）• 1.自由度数只与过程系统有关。
（Y ）• 2.换热网络的夹点设计，要尽量避免物流穿过夹点。
（N ）• 3.在换热夹点分析中，没有物流穿过夹点，就无热流量穿过夹点。
（N ）• 4.在夹点上方尽量避免引入冷物流，夹点下方尽量避免引入热物流（N ）• 5.穿过夹点热流量为零，则夹点处传热量为零（N ）• 6.夹点上方热流股数NH.>NC，热流股总热负荷QH<QC，不能实现夹点匹配( N ) •7.精馏塔跨过夹点，则塔底要用热公用工程，塔顶要用冷公用工程。
（Y ）•8. 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，过程不可逆程度愈小，有效能损失愈小，但要求较大的热交换面积。
(Y)•9. 利用能量松弛方法对换热器网络的调优，并不影响冷热公用工程负荷。
(N)•10. 热物流穿过换热网络的夹点，必有热流量穿过夹点。
(N)•11. 热物流在夹点上方,冷物流在夹点下方。
化工过程分析与合成(1-8h)
主要研究对象： 生产过程中的原料特点、生产原理、工艺流程、最适宜生
产条件、产品质量以及所用的设备类型及其结构材料等内容的 课程。
Liaoning Shihua University
化工过程分析与合成
化学工程
主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学 过程和物理过程的共同规律，它的一个重要任务是研究有关 工程因素对过程和装置的效应，特别是放大中的效应。
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化工过程分析与合成
1.2 基本概念
（1）过程系统 (Process system) 过程系统是对原料进行物理的或化学的加工处理的系统，它
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)。
的输出又是另一节点的输入边。 Ⅲ.列的元素之和为零。
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化工过程分析与合成
2.2 过程系统模拟基本方法
序贯模块法、联立方程法和联立模块法
2.2.1 序贯模块法
逐个单元模块依次序贯计算求解系统模型的一种方法。 回路（环路）—输入流股与后续的单元设备输出有关。
（2）系统工程学 以系统（特别是大系统）为对象的一门跨学科的边缘科
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。
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化工过程分析与合成
理论：社会与自然科学某些理论、方法、策略和手段。 对象：系统—由一信息联系的一个整体。 手段：现代数学和计算工具——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
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成一，化工系统的定常态模拟与分析（一）模拟是对过程系统模型的求解1. 过程系统的模拟分析：对某个给定的过程系统模型进行模拟求解，可得出该系统的全部状态变量，从而可以对该过程系统进行工况分析2，过程系统设计：当对某个或某些系统变量提出设计规定要求时，通过调整某些决策变量使模拟结果满足设计规定要求3，过程系统参数优化：过程系统模型与最优化模型联解得到一组使工况目标函数最佳的决策变量（优化变量）。
从而实施最佳工况1. -序贯模块法：基本部分是单元模块（子程序），用以描述物性、单元操作以及系统其它功能。
单元模块具有单向性特点。
(1) 断裂：通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。
它适用于不可分割子系统；-不可分割子系统：过程系统中，若含有再循环物流，则构成不可分割子系统。
-实施序贯模块法进行过程系统模拟计算中必须要解决的问题——如何选择断裂物流、如何确定迭代序列。
-判断最佳断裂的准则：①断裂的物流数最少；②断裂物流的变量数最少；③断裂物流的权重因子之和最少；④断裂回路的总次数最少。
i=1，…，m ，代表回路；j =1，…，n,代表物流(2) 回路矩阵简单回路: 一个不可分割子系统包含若干个再循环回路。
包含两个以上再循环物流，且其中的任何单元只被通过一次，称作简单回路。
。
回路矩阵：过程系统中的简单回路可以用回路矩阵表示。
矩阵：行→回路；列→物流。
若某回路I 中包括有物流j 则相应的矩阵元素aji=1，否则为空白或零。
Upadyhe －Grens 断裂法需要解决的两个问题：一是要有一种能把所有的有效断裂物流组都能搜索出来的办法；二是要能把最优断裂组从中选择出来。
有效断裂组：能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂流股组。
① 多余断裂组：如果从一个有效断裂组中至少可以除去一个流股，而得到的断裂组仍⎩⎨⎧=⎩⎨⎧=ij i j a j j x ij j 属于回路流股不属于回路流股被断裂流股未断裂流股,1,0,1,为有效断裂组，则原有效断裂组为多余断裂组。
(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。
化工过程分析与合成(3)
化工过程分析与合成一、选择题1.下列不属于化工过程的部分的是（A）A物理反应B原料制备C化学反应D产品分离2.化工过程中的化学反应不包括（B）A氧化B吸收C还原D磺化3.化工过程中的物理加工不包括（C）A加热B冷凝C硝化D精米4・个不是均一体系气相分离的过程？（C）A.吸收B. B.吸附C.C气提D.D膜分离5.化工过程系统的合成包括反应路径合成、分离序列的合成、过程控制系统的合成和（C）A.反应控制系统B.过程流程系统C.换热网络合成D.换热网络系统6.哪个不是模拟计算求解方法？（D）A.SMMB.联立模块法C.EOMD.序列模块法7.下列哪一项不是对均一系物料的液相分离的方法。
（D）A.蒸馈8.蒸发C.膜分离D.吸收9.以下哪项不是构成化工过程生产工艺流程中最重要的单元过程。
（C）A.换热过程B.分离过程C.制备过程D.化学反应过程10模拟计算求解的方法不包括（B）。
A.序贯模块法B.结构参数法C.面向方程法D.联立模块法11.重质油催化剂裂化制轻质油的反应过程是（B）。
A脱氢过程B裂化反应C热裂解反应过程D催化过程12.乙苯脱氧制苯乙烯的反应过程是（A）。
A脱氢反应B制苯乙烯C裂解反应过程D催化过程13.对均一系物料的气相分离，可采用（A）。
A吸附吸收B汽提C蒸发D萃取14.搅拌器罐体长径比对夹套传热有显著影响，容积一定时长径比越大，则夹套的传热面积（A）oA.越大B.越小C.不变D.以上答案均不对15.与填料密封相比，机械密封的（A）大约为填料密封的百分之一。
A.泄漏率B.密封性C.磨损率D.使用率16.塔设备设计中最需要设置地脚螺栓的工况是（A）。
A.空塔检修B.水压试验C.满负荷操作D.其它17.以下哪个不是生产方法选择的原则（D）A.先进性B.可靠性C.合理性D.系统性18.在化工设计过程中，下面的哪个步骤不需要主管部门批准（C）。
A.编制项目建议书B.可行性研究报告C.施工图设计，提出预算D.扩大初步设计，提出总概算19.不是间歇过程的特点的是（B）eA.生产灵活性高；B.易实现自动化；C.适合有固相的物流；D.适合生产季节性产品20.天然气中的主要成分（B）AMB甲烷C氨气D氮气21.对均一系物料的气相分离可以采用（A）A吸附吸收B汽提C蒸发D萃取22.重质油催化剂裂化制轻质油的反应过程是（B）A脱氢过程B裂化过程C热裂解反应过程D催化过程23.模拟计算求解的方法不包括（A）A.计算方程法B.序贯模块法C.面向方程法D.联立模块法24.若（B）,自由度等于决策变量数rA.1>1BJ=OCK1D.0<1<125.过程系统优化问题不包括（C）A.参数优化B.结构优化C.操作优化D.管理优化26.下列不属于对模型根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方式进行分类的是（C）A、集中参数模型B、分布参数模型C、确定性模型D、多级集中参数模型27.自由度为：d=决策变量数•等式设计约束方程数=r・1,若（B）,是最优化问题有解的必要条件之一。
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成绪论：1：化工过程的定义：原料经过物理或化学加工制成产品的过程。
2：实现方法：通过反应、分离、混合、加热、冷却、压力改变和颗粒尺寸的变化等一系列步骤实现的。
3：工艺流程：独立转化的单元过程由被处理的物料流连接起来，成化工过程生产工艺流程。
4：最重要的也是最常用的单元过程：1：化学反应过程2：分离过程3：换热过程4：流体输送过程5：设计的目标：高效益、易控制、环境友好和安全的过程。
6：两类优化流程结构的方法：探试法、算法方法7：判断最佳断裂的准则分为四类：①断裂的物流数最少；②断裂物流的变量数最少；③断裂物流的权重因子之和最少；④断裂回路的总次数最少。
8：自由度（设计变量）的选择原则：1：所选择的自由度必须真正独立2：自由度的选择应使问题求解尽量方便9：模拟型问题：理论级数、进料位置、塔顶（或塔底馏出量)、回流比→→塔顶、塔底的产品组成10：设计型问题：轻关键组分的塔顶回收率、重关键组分的塔底回收率、进料位置判据、回流比→→理论级数、进料位置、塔顶和塔底馏出量第二章：1：非理想体系——采用状态方程与活度系数相结合的模型；2：汽相状态方程模型：非理想气体模型：Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling（BWRS）；Hayden-O’Connell（用于Hexamerization的氢-氟化物状态方程）理想气体模型：Lee-Kesler（LK）；Lee-Kesler-Plocker；Peng-Robinson（PR）；采用Wong-Sandler混合规则的SRK或PR；采用修正的Huron-Vidal-2混合规则的SRK或PR；用于聚合物的Sanchez-Lacombe模型。
3：液体活度系数模型：Eletrolyte NRTL；Flory-Huggins；NRTL；Scatchard-Hilde-Brand；UNIQUAC；UNIFAC；van Laar；WILSON。
化工过程分析与合成
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.
化工过程分析与合成A
<<化工过程分析与合成>>试题(A)一、填空题（每空1分，共30分）1. 过程系统模拟的基本方法有 法、 法和 法。
2. 过程系统由过程单元及各单元间的联结关系构成，这些联结关系包括 和 。
3. 收敛单元实质上就是一个数值迭代求解非线性方程组的子程序，请列举出三种常见的求解非线性方程的数值迭代方法： 、 、 。
4. 对过程系统进行动态模拟时，根据对状态变量分布特征的不同描述方式，可以把数学模型分为 、 、 ，其中 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，这种模型的数学形式为 方程组。
5. 一个含有C 组分的独立流股具有 个自由度。
6. 试判断下图中换热匹配的可行性：1 , 2 , 3 ,4 。
7. 在换热网络设计中，夹点将整个温度区间分为了两部分，夹点之上需要 器，夹点之下需要 器。
8. 对于夹点下方的夹点匹配换热器，其流股数可行性原则是 ， FCp 可行性原则是 。
9. 过程系统优化主要分为 优化和 优化两个方面。
10. 如下图所示，T-H 图中热、冷物流的组合曲线分别为AB 和CD ，则最小冷公用工程用量为 kW ，最小热公用工程用量 kW ，最大热回收量 kW 。
11. 用常规精馏的方法将含有5个组分的混合物分离成纯组分产品，则切分点的数目为 ，分离序列数为 ，分离的子群数为 。
二、判断题（每题1分，共10分）夹点221144 33H 1H 2 C 1C 21. 对过程系统进行稳态模拟，描述过程对象的模型中不包括时间参数。
2. 组合曲线上斜率发生变化的点称为角点，夹点一定出现在角点处。
3. 在一个工厂的设计中，要想最大限度的减少公用工程的用量，可以通过采用高效率的换热器，并增大换热面积来实现。
4. 在分离序列的综合中，应优先考虑使用能量分离剂的方法，其次才考虑采用质量分离剂的方法。
5. 为了使换热网络的公用工程消耗最小，应避免夹点之上的热物流与夹点之下的冷物流间的匹配。
化工过程分析与合成考点(完美版)
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↓↓↓】原料制备【↓↓↓包括】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。
【单元过程】化学反应过程(5）【↓↓↓最重要的单元过程】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直接迭代法知识点框架回路搜索法其他零散知识点【↓↓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。
【↓↓↓什么叫模拟】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.1）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）方法含义优点缺点序贯模块法【↓↓↓↓↓】从系统入口物流开始,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。
化工过程分析与合成课后答案方立国
化工过程分析与合成课后答案方立国一、名词解释１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。
２识别出系统中的独立子系统，进一步识别出这些子系统中必须同时求解的方程组及其对应的循环回路或最大循环网，将系统中的节点、拟节点按信息流方向排出没有环路的序列，确定有力的求解顺序。
３最好的设计变量选择是使设计方程得到一个开链结构。
４质量衡算方程、相平衡方程、组分归一方程和焓衡算方程。
５利用热力学原理，将反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度一致起来，将全过程的能量综合问题转化为有约束的换热网络综合问题。
二、判断以下问题是非（10分）（1）采用夹点设计法设计换热网络时，为保证系统的最大热回收，应避免热物流穿越夹点。
（N）（2）热泵与系统热集成时，将热泵穿越夹点放置是有效的热集成。
（Y）（3）两个或两个以上相连的循环回路一定构成最大循环网。
（N）（4）采用断开热负荷回路的方法调优换热器网络，合并换热器后的结构除了需要保证每个单元设备热负荷为非负外，还要检验每个单元设备的传热温差是否大于或等于最小的允许传热温差。
（Y）（5）R组分简单塔精馏分离序列的综合问题，可以看成是R-1阶段决策问题。
（Y）（6）系统的自由度为系统变量数减去描述系统的所有方程数。
（N）（7）能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂组定义为多余断裂组。
（N）（8）穿越夹点的热流量为零，则夹点处的传热推动力为零。
（N）（9）利用能量松弛法调优换热器网络，调优前后系统所需的冷、热公用负荷不变。
（N）（10）对于已给定热交换量的情况，通过热交换面的传热温差愈小，过程的不可逆性愈小，有效能损失小。
（Y）三、过程系统分解（15分）1．识别不相关独立子系统；2．断裂所有最大循环网；3．画出迭代计算顺序图。
化工过程分析与合成课后答案方利国
化工过程分析与合成课后答案方利国一.绪论1．项目名称：年加工6万吨煤焦油项目。
2．承担单位：河北定州化工有限责任公司。
3．报告编制原则（1）.采用先进、实用、可靠的生产技术以保证项目实施安全稳定运用，产品质量良好、技术经济指标先进。
采用工艺符合国家产业政策和清洁生产要求；（2）.生产规模适应市场需要，生产设施有一定弹性；（3）.执行建设项目环境影响报告制度，符合“三同时”要求。
二.化工工程分析煤焦油是一种资源性产品，主要来自炼焦过程，是煤干馏的主要副产物。
焦油组分主要是分子量较大的稠环芳烃及其衍生物，这些复杂的化合物目前除部分可以人工提取外，其余大部分较复杂的芳烃及其衍生物尚无人工方法可以获得，只能以沥青形式加以利用。
煤焦油加工产品的销售市场多年来一直表现较为平稳。
虽也有波动，但基本没有发生大的涨落。
煤焦油加工产品是制造冶金炭素制品不可替代的主要原料，也是生产各种高标炭黑的优良原料，从焦油中提取的化学品如萘、甲基萘、多烷基苯、蒽、苊等是用于精细化学品的合成原料。
焦油下游产品很丰富、应用市场十分广阔，需求量呈快速、稳定增长的形势。
近十几年来的实际情况表明，焦油加工产品的销售是顺畅的。
焦油产率相当于同过程焦炭产量的3～5%。
我国焦炭统计产量1.12亿吨，焦油产量在275万吨左右。
山西和河北是我国最主要的焦炭生产省份。
两省的炼焦能力约占全国的1/3，煤焦油的资源量达到150万吨以上，许多中、小型焦化厂没有配备加工装置，所产煤焦油做为燃料或直接外销；也有部分焦化厂虽有焦油加工装置，但由于加工能力不足，使部分富余焦油外销。
煤焦油含有上百种组份，其中很多有机物是生产塑料、染料、合成纤维、橡胶、医药和耐高温材料的重要原料。
基于中低温煤焦油货源稳定，其加工提炼而成的各类产品市场广阔，需要量大。
鉴于以上市场因素，河北定州化工有限责任公司决定在保定定州新建年加工6万吨煤焦油项目，该项目产品适应市场需要，其建设是必要的。
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成绪论1化工过程：原料经过物理或化学加工制成产品的过程。
2化工过程分析：化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、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；目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理，对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。
的线性关系，然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。
以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。
3序贯模块法的基本思想：从流程的第一个单元设备开始计算，即调用与该单元所对应的单元模块，由已知的输入与参数求输出流股变量，而该输出变量即为下一个单元的输入，再依次调用各单元模块，直至流程的最后一个单元模块，就可优化1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）可用于管理、过程设计和装置规范、车间操作。
2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。
3参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。
（最终目的是以最小的投入获得最大的收益）它的三个核心部分是确定最优目标、调优因素的分析、统计模型的建立。
换热网络 1换热网络的作用：换热是化工过程不可或缺的单元操作过程，换热器与换热物流构成了换热网络。
为了使温度满足工艺要求，为了回收过程余热，减少公用工程消耗（换热单元数、换热面积、公用工程消耗）意义：确定换热物流的合理匹配方式、从而以最小的消耗代价，获得最大的能量利用3化工过程系统的合成包括：反应路径合成、换热网络合成、分离序列合成和过程控制系统合成；这类优化问题常是具有非线性、奇异、有约束、多极值等现象。
模拟退火法和进化算法。
4稳态模拟:描述过程对象的模型中不包括时间参数。
动态模拟一般有：开车、停车、事故处理。
稳态模拟分析 1化工过程系统的稳态模拟与分析，就是对化工工艺流程系统进行稳态模拟与分析。
模拟是对过程系统模型的求解，可以解决3类问题：过程系统的模拟分析、过程系统设计和过程系统参数优化。
化工过程分析与合成期末题库
一、填空题（每空1分）1 稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中？？时间参数。
2 就其模拟计算求解方法而言，过程系统模拟可以归纳为：？？、？？、？？。
3序贯模块法的基础是？？。
4 求解超大型稀疏非线性方程组的方法大致分为？？、？？两类。
5 根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方式，一般可以把动态模拟时的数学模型分为？？、？？和？？。
6 根据建立模型的不同方法，一般可以将数学模型分为？？、？？和介于两者之间的？？。
7 连续搅拌罐反应器（CSTR）的动态模型可以用？？参数模型进行描述。
8 ？？优化和？？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。
9求解非线性有约束条件最优化问题的方法很多，比较常用的有？？和？？。
它们的共同点在于都是将有约束最优化问题转变成？？最优化问题。
10在分离序列的综合中，根据试探法的经验规则S2，难分离的组分应当？？分离。
11化工分析过程，主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、？？、？？、优惠工况下的最佳操作参数等。
12化工过程系统的合成包括有：反应路径合成、？？、？？、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的任务。
13？？优化考虑的是流程方案的优化，在多种可行方案中找出费用最小的流程结构。
14在夹点之上，换热网络仅需要？？公用工程，相对于环境是个？？；在夹点之下，换热网络仅需要？？公用工程，相对于环境是个？？。
15在分离序列综合中，按照？？规则，等摩尔分割最有利。
16采用一种分离方法把一个？？组分混合物用简单塔分离成？？个纯组分的分离过程，共含？？个分离器，？？个分离序列数，含有？？个分离子群，？？个分离子问题。
17以下换热网络中的物流匹配？？是可行的，？？是不可行的。
18如果优化计算结果直接送往控制系统去执行则称为？？。
二、判断题（每题2分）。
请判断对错（√或 ），并简单解释原因。
1在序贯模块法中的单元模块具有单向性的特点。
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<<化工过程分析与合成>>试题(A)答案及评分标准
一、填空题（每空1分，共30分）
1. 序贯模块、面向方程、联立模块。
2. 物料流 能量流。
3. 直接迭代法 部分迭代法 韦格施坦法。
4. 集中参数模型 分布参数模型 多级集中参数模型 集中参数模型 代数-常微分方程组
5. C+2。
6. 可行，不可行，可行，不确定
7. 加热，冷却。
8. N H ≥N C ，FCp H ≥FCp C 。
9. 参数 结构 10. 96，83，157 11. 4，14，15 二、判断题（每题1分，共10分）
1. 对
2. 错
3. 错
4. 对
5. 对
6. 对
7. 错
8. 错
9. 对10. 对 三、简答题 1. 答：过程系统工程是研究化工过程整体特性的一门学科，它用系统工程的观点和方法来研究化工过程的开发、设计、最优操作和最优控制。
（3分）
2.. M ——质量守恒方程（或物料恒算方程）（1分）；E ——相平衡方程（1分）；S ——归一化方程（1分）；H ——焓恒算方程（1分）。
3. 答：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 。
（3分）通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。
（2分）
4. 答：
过冷液体 B c
i i i T T z K <⇔<∑=11
（1分）
泡点液体 B
c
i i i
T T z K
=⇔=∑=11
（1分）
两相混合物 B
C
i i i T T K z >⇔>∑=11
D
c
i i i
T T K z
<⇔>∑=11
（1分） 露点气体 D
c
i i i
T T K z
=⇔=∑=1/1
（1分） 过热气体
D
c
i i i
T T K z
>⇔<∑=1/1
（1分）
四、模拟与综合题
1.(10分) 答：（1）模型方程
a. 相平衡方程：
b. 物料衡算：
c. 热量衡算：
d. 归一化方程：
e. 焓算式： ……………………………………………………………每种方程1分，共5分
（2）求解方法
引入参数Ф=V/F （1） ………………………………………………………1分
……1分
则：
（2）
又有：
（3）………………………………………2分
1
11
i
i
i
y
x z
===∑∑∑i i i
F z V y L x ⨯=⨯+⨯i i i
y k x =⨯F V L F H Q V H L H ⨯+=⨯+⨯(,,)
(,,)
V i L i H f y T P H f x T P ==C
i x K y i i i ,...2,1 ==,...C ,i Vy Lx Fz i
i
i
21 =+=(1) 1,2,...i i i i z k x x i C φφ=+-=i
y = 1,2,...1(1)
1(1)
i i i i i i z k z x i C k k φφ==+-+-1
1
1 1
c
c
i
i i i x
y ====∑∑1(1)0 1(1)c
i i
i i
k z k φ=-=+-∑
采用迭代法求解方程（3），得到Ф的值，根据（1）得到V 的值；L=F-V ；再根据（2）可以计算出x i 和y i 。
………………………………………………………1分
2.(7分) 解：假设任一时刻t ，罐内液面高度为H ，
在t+dt 时刻，罐内液面高度为H+dH ，………………………………………1分 在dt 时间段内作物料衡算：
………………………………………2分
积分得：
将初始化条件：t=0时，H=H 0代入上式，得：
………………………………………2分
排液量与时间的变化关系为： ………………………………………2分
3.(17分)解：（1）问题表格如下：
…………4分
由问题表格得：最小热共用工程为185.2kW ；最小冷共用工程为102.4kW 。
……4分 （2）能量最优的冷热物流匹配方案见下图：
……………………加热器、冷却器各1分，1、2、3号换热器各2分，共9分
4.（9分）（1）采用常规精馏，加压操作的分离方法。
（1分） （2）计算分离易度系数 CES ( A/BCDE)=10.91 CES ( AB/CDE)=3.69
dH F kH
dt A -=
k
ln(F-kH)-t c
A
=+01H ((kH -F)e
F)
k
k t A
-=
⋅+0
S ((kH -F)e F)
k
t
A -=+
CES ( ABC/DE)=93.09 CES ( ABCD/E)=7.89
所以ABC/DE分离应优先，因为此处分离易度系数最大。
（4分）
（3）CES ( A/BC)=16.92 CES ( AB/C)=6.12 所以A/BC的分离应优先。
（2分）（4）考虑前面的步骤，得到以下分离序列：（2分）
ABC|DE
A|BC D|E
A B|C D E
B C。