化工过程分析及其合成

化工系统工程课件-化工过程分析与合成

流程模拟与优化
利用流程模拟软件对化工过程进行模拟，通过优化算法对过程进行优化。
效果评估
对改进措施的实施效果进行评估，总结经验教训。
02
化工过程建模与仿真
化工过程建模
总结词
化工过程建模是化工系统工程的基础，它通过建立数学模型来描述化工过程的动态行为和性能。
详细描述
化工过程建模的主要目的是将实际的化工过程转化为数学模型，以便进行仿真、优化和控制。建模过程中需要考虑各种因素，如化学反应动力学、热力学、流体动力学等，以及各种设备的特性。
生物化工过程分析与合成应用案例
以某生物化工厂为例，通过对其生产过程中的多个单元操作进行优化，实现了降低能耗、提高产品质量和减少环境污染的目标。同时，该案例还展示了化工系统工程在解决实际问题中的重要性和优势。
感谢您的观看
THANKS
案例一：石油化工过程分析与合成
石油化工过程分析与合成概述
石油化工是以石油为原料，通过化学反应和分离过程将石油转化为各种化学品、燃料和材料的过程。在化工过程中，分析和合成是关键环节，对于提高产品质量、降低能耗和减少环境污染具有重要意义。
石油化工过程分析与合成技术
石油化工过程涉及多种化学反应和分离技术，如蒸馏、萃取、吸附、结晶等。通过对这些技术的分析和优化，可以确能耗和物耗。
化工系统工程课件-化工过程分析与合成
目录
• 化工过程分析与合成概述 • 化工过程建模与仿真 • 化工过程操作与控制 • 化工系统工程应用案例
01
化工过程分析与合成概述
定义与目标
定义
化工过程分析与合成是一门研究化工生产过程中物质和能量转换、传递和平衡的学科。它通过对化工过程的系统分析，实现过程优化、节能减排和提高经济效益的目标。

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。

化工过程分析与合成

化工过程分析与合成介绍化工过程分析与合成是化学工程的重要领域之一，它涉及到化学反应的过程分析以及合成过程的设计和优化。

在化工过程分析与合成中，我们需要通过对化学反应的分析，研究反应机理，并运用化学工程原理进行合成过程的设计和优化，以实现高产率、高选择性和低能耗的化学反应过程。

化工过程分析化工过程分析是指通过对化学反应过程的分析，研究和理解反应过程中的物质转化、反应速率以及反应动力学等基本性质。

化工过程分析的目的是为了深入了解反应的机理，通过对反应物质的性质和反应条件的调控，实现反应过程的控制和优化。

在化工过程分析中，我们需要运用物质平衡、能量平衡和动量平衡等基本的化工原理和方程式，来推导化学反应过程的数学描述，从而得到各种物理和化学参数的计算方法，以判断反应过程的可行性和稳定性。

化工过程分析通常包括以下几个方面的内容：1.反应机理的研究：通过实验和理论模型的建立，研究化学反应过程中的反应物质转化、活化能以及反应速率等基本性质，为后续的反应条件优化提供理论依据。

2.反应条件的优化：根据反应物质的性质和反应机理的研究结果，通过调整反应条件（例如温度、压力、物质浓度等），来实现反应过程的最优化，以提高产率和选择性，并减少能源消耗。

3.反应过程的控制：通过对反应过程中的物料流动、传热、传质等工艺操作进行优化，实现对反应过程的精确控制，以提高产品质量和稳定性。

化工合成化工合成是指通过化学反应将原料物质转化为目标产品的过程。

在化工合成中，我们需要根据反应物质的性质和反应机理，设计合成过程的反应条件和操作流程，以实现预期的化学反应和产品转化。

化工合成的目标是在保证产品质量和反应过程安全的前提下，实现高产率、高选择性和低能耗。

化工合成通常包括以下几个步骤：1.原料物质的选择和准备：在化工合成过程中，我们需要选择合适的原料物质，并对其进行准备，以满足反应条件和要求。

2.反应条件的设计：根据反应物质的性质和反应机理，设计合适的反应条件，包括温度、压力、催化剂等，以控制反应过程的速率和转化率。

化工过程分析及其合成

化工过程分析及其合成概述化工过程分析是指对化工过程进行系统的分析和评估，以确定其优化和改进的方法。

通过分析化工过程，可以找出其中的问题和不足，并设计合成方法，实现对化工过程的优化。

合成是化学领域中的一项重要技术，在化工过程中广泛应用。

合成过程涉及对原始材料进行化学反应，从而合成所需的化合物。

化工过程分析和合成的关系密切，通过对化工过程进行分析，可以确定合成方法的可行性和优化方案。

本文将介绍化工过程分析的基本概念和方法，并讨论合成过程在化工过程中的应用。

在此基础上，将探讨化工过程分析和合成的关系，以及如何通过分析来优化合成过程。

化工过程分析化工过程分析是对化工过程进行系统分析和评估的过程。

该过程包括以下几个主要步骤：1.数据收集：收集化工过程中涉及的各种数据，包括原始材料的性质、反应条件、产物的性质等。

这些数据是进行分析和评估的基础。

2.数据处理：对收集到的数据进行处理和整理，以便后续分析。

数据处理包括数据清洗、数据转换和数据统计等。

3.问题识别：根据收集到的数据和分析结果，识别化工过程中存在的问题和不足。

问题可能涉及反应效率低、产物纯度不高、操作困难等方面。

4.原因分析：对已识别的问题进行深入分析，找出问题的具体原因和根本原因。

原因分析可以采用各种方法，如物理模拟、数学模型和实验研究等。

5.优化方案设计：根据原因分析的结果，设计合理的优化方案。

优化方案应综合考虑经济性、可行性和安全性等因素。

6.方案实施与评估：对设计的优化方案进行实施，并进行评估和验证。

评估结果可以作为进一步改进和优化的依据。

化工过程分析的目标是找出问题和不足，并提出解决方案，从而优化化工过程。

通过分析，可以提高反应效率、改善产物质量、减少能源消耗等。

合成过程在化工中的应用合成是一种将原始材料转化为所需产品的过程。

在化工领域，合成广泛应用于各种化学反应和合成化合物的过程中。

1.有机合成：有机合成是化工中最常见的合成过程之一。

它涉及将无机或有机原料转化为有机化合物的过程。

化工过程分析与合成完整版PPT课件

(Separation Subproblem)
每个分离子问题与一个实际分离单元相对应，分离序列是分离子问题的不同组合形式对于R个组分的分离问题，所含的分离子问题
UR1j(Rj)R(-1 R)(R 1)
j1
6
表8-2 4组分进料的分离子问题
对于第一个分离器的分离子问题
A

8.3 动态规划法
最基本也是最原始的最优化方法是穷举法这种方法耗时费力，效率最低，当组分数较大时，可行方案极多，计算工作量太大，致使无法实施为了减少计算工作量，数学规划法是较好的一个方法，动态规划法是数学规划法的一种
动态规划法是解决多阶段决策过程最优化问题的一种方法
多阶段决策过程是指由于这种过程的特殊性可以将它分为若干步，而在每一步中都需要作出决策，以便使整个过程取得最优效果根据动态规划原理，如果一个分离序列是最优的，则综合该分离序列的各步决策也必定是最优的
最佳化的同时，每个塔的设计也要最佳化
8.2.1 简单塔（Simple Column）
(1) 一个进料分离为两个产品 (2) 每一个组分只出现在一个产品中，即锐分离
（Sharp Separation） (3) 塔底采用再沸器，塔顶采用全凝器
(a) 顺式流程(Direct Sequence)，轻组分在塔顶逐个引出。
应用递推公式从解出V1(X2)，再解出V2(X1)，最后解出V3(X0)，即目标函数的最优值。然后，将上述计算反演即可求出各步决策，即最优分离序列
动态规划属于隐枚举法，是一个比穷举法有效得多的算法。它是在一个比原搜索空间小得多的空间上进行穷举的一种算法。
在由所有不同分离器所组成的空间中进行穷举，是一个可行算法；在由所有可能分离序列所组成的空间中进行穷举是不可行算法。

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。

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。

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。

化工过程分析与合成作业

化工过程分析与合成作业
一、催化工艺过程分析：
1、催化反应机理：C-H键相互作用，使芳基空位的活性提升，运氧
修饰后芳基空位可被电子稀释，从而形成反应底物活性中心，当反应受体
进入反应中心，共振调和后释放出能量，完成催化反应；
2、催化反应用催化剂：一般用金属酸盐类催化剂，如钯，铂，铑，
钌等，中间体配体可以促进反应剂与金属配体之间发生配位反应，从而形
成最终产物。

3、催化反应反应条件：一般选择常温，温度可以调节，以便促进反
应进行，可使用催化剂的浓度调节，保持反应反应水平，采用气体环境可
以促进催化反应，保持良好环境，防止反应的干扰，并可以运用多重反应
来改善产物结构。

二、合成反应过程：
1、将原料2-氧代均三甲基氯化铵钠和钯催化剂放入反应釜，加入足
量的乙酸乙酯，加热至100摄氏度；
2、待温度升至100摄氏度后，快速加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺，振荡搅拌；
3、勤搅拌，直至钯催化剂完全溶解；
4、再将振荡液搅拌至反应液的温度升至110摄氏度，转移至液相色
谱分析，将反应液加入色谱柱中，检测反应物；
5、分析结果显示，98%以上的原料均被催化反应转化。

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-张卫东-第一章绪论

A B
反响
C 精馏
B+C
B
E C+D
D
反响
分别
C
过程
客观事物从一个状态到另一个状态的转移。
在工艺生产上，对物料流进展物理或化学的加工工艺称作过程工艺。
化工过程冶金过程石油炼制过程医药生产过程
1.1 化工过程
以自然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。
❖ 原料制备
❖ 化学反响
FLOWSHEET，美国Houston大学开发的CHESS〔Chemical
Engineering Simulation System 〕其次代〔70年月〕美国Monsanto公司开发的FLOWTRAN 美国Braun公司开发的PF10〔Process Flow〕日本千代田工程公司开发的CAPES
这种模拟包括建立神经元〔脑细胞〕模型，以及它们相互间传递信息的网络构造模型。这就是人工神经网络
Expert System
关键组成是学问库与推理机制，适用于求解非数值的，不确定的或模糊的问题
70年月中期以前多属于解释型和诊断型。70年月后期消失了设计型、规划型、掌握型等其它类型的专家系统
系统可行性分析、先进掌握系统方案设计日本的一些大型化工建设工程公司将动态模拟技术用于进展新建大型化工厂工艺及
1.5 化工企业CIPS技术
化工过程分析与合成的任务是以高产、优质、低耗为目标，寻求工艺生产中的设备、流程的合理配置方案以及最优生产工况的操作
在生产实践中人们生疏到，寻求化工过程优待工况依据不仅来自工艺过程本身，而必需遵循的根本性依据是企业的经营决策
50年月后期，数学模拟。根本上解决了大局部单元过程的开发放大问题

(完整版)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

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。

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。

2过程系统的三种基本方法序贯模块法：通过对单元模块的依次计算来求解系统模型的方法特点：（1）针对树形结构的过程系统（2）以单元模块为基础，定向性很强（3）模拟计算的顺序由流程结构决定（4）对于含不可分隔子系统（再循环回路）的过程系统，必须通过断裂和收敛技术处理，才能用序贯模块法进行计算 (5)序贯模块法求解含有多个不可分隔子系统的过程系统时，各个回路分别单独收敛联立方程法：将描述一化工流程的所有方程汇总在一起，然后联立求解特点：模拟时不受实际物流和流程结构影响，可灵活地确定输入坏人输出变量联立模块法：采用两种设备单元模型（严格模型和简化模型）交替进行模拟计算的方法特点：利用单元模块的严格模型获取简化模型的系数，建立模块输入与输出的线性关系，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，就可求得各单元设备的输出流股变量。

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。

(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.