化工系统工程课件_化工过程分析与合成

化工过程系统工程 以系统工程学为基础， 把社会问题作为研究对象的学科称为社会 系统工程学。 把环境问题作为研究对象的学科称为环境 系统工程学。 把化工过程系统问题作为研究对象的学科 称为化工过程系统工程学。
二、 化工过程系统工程学的起源和发展
1 认识上的三次飞跃 第一次：20年代 提出了“单元操作”的概 念 产生了化学工程学 第二次：50年代 提出了“三传”的概念 产 生了化工传递过程原理的学科 第三次：60年代初 提出了“对化工过程系 统的分析和模拟”的概念 产生了化工过程 系统工程学
1.2 化工过程生产操作控制
化工过程生产操作控制：对生产操作工况 的调节。主要是对物料流温度、压力、流 量、液位、组成等操作参数的调节。 化工过程生产操作控制分类 分散控制 集中控制 化工过程生产操作控制对生产过程是否能正 常进行影响很大，因此至关重要。
分散控制: 20世纪四五十年代的早期过程控制技术，采 用基地式控制仪表实施单输入、单输出的简单 回路控制，又称为分散控制， 目标:保持生产工况平稳。 分散控制技术的特点：各个控制回路都相互独 立。 优点：当某一控制回路出现故障时，不致影响 其他回路的正常工作。 缺点：控制参数较多时，需要相应设置较多的 硬件。且这种分散的控制，难于实现总体优化。
1.1 化工过程
化工过程：以天然物料（煤、石油、盐等） 为基础原料，经过物理或化学加工制成产 品的过程。 通常化工过程大都包括三个部分： 原料制备 化学反应 产品分离
在多种多样的单元过程中，最重要的也是 最多用的单元过程是： 化学反应过程 换热过程 分离过程
1.1.1 化学反应过程
实现最佳的换热网络设计，是化工过程系统合成 研究的一项典型的事例，也是本课程将要来自百度文库点研 讨的一项内容。
1.1.3 分离过程
定义：从某种已知组成的混合物中分离出某几种目 标产物的过程. 化工系统综合:从可以设计出的不同流程、不同塔 数的多种流程方案中选择经济的、能满足分离要求 的最佳方案.
1.3 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， 化工过程系统工程以处理物料-能量-信息流 的过程系统为研究对象。
一 化工过程系统工程
“ 化工过程系统工程”作为现代化学工程 的一个组成部分，是新近发展起来的一门 新兴的边缘科学。 简单地说，将系统工程学的理论和方法应 用于化工过程就形成了化工过程系统工程， 简称为化工系统工程。
化学反应过程是化工过程的核心部分。 主要的化学反应过程有： 催化反应过程 热裂解反应过程 电解质溶液离子反应过程 生物化学反应过程
1.1.2 换热过程
定义：化工过程工艺流程中被处理的物流，按各 单元过程所要求的温度，通过换热器加热或冷却 的过程。 换热网络：满足这种换热要求的热量或冷量，可 以来自流程中的工艺物料流或是来自公用工程， 构成换热网络。 换热网络设计目标：以最大限度的节能、经济的 设备投资、良好的操作适应性。
由于先驱者的出发点和侧重面各有不同， 对系统工程的理解和认识也就各有不同. 有些人强调复杂系统的最优管理和最优控 制。 有些人则着眼于工程系统的规划和最优设 计。
当强调复杂系统的最优管理和最 优控制时———现代管理科学。
当着眼工程的规划及最优设计— —寻优的综合技术。
系统工程的基本思想：从系统整体的观念 出发，周密考虑系统内各个组成部分相互 间的制约关系，讨论系统整体的最优策略。 系统工程学又名：工程学的方法论 研究对象：各个不同的系统
化工过程分析与合成
化工过程分析与合成
课程要求
认真听课，重在应用； 要求出勤率，出勤情况记入总分，占总分 15%，根据点名出勤情况打分确定； 平时大作业完成情况记入总分，占总分 15%，根据作业完成情况打分确定； 结课考试成绩占总分70%。
课程主要内容


分离过程选择: 非均一系物料的气固相分离:采用沉降、过滤、湿 法除尘、电除尘等单元操作。 液固相分离:过滤、干燥、沉降等。 均一系物料的气相分离，可采用吸附、吸收、膜分 离。 液相分离:则可用蒸馏与精馏、蒸发、结晶、汽提、 萃取、膜分离等。
化学反应过程 换热过程 分离过程 不同的化工过程只是这三类过程的不同组合 化工系统工程研究内容:这三类，其中主要是 换热过程和分离过程
1 绪论 2 化工过程系统稳态模拟与分析 3 化工过程系统动态模拟与分析 4 化工过程系统的优化
5 化工生产过程操作工况调优 6 间歇化工过程 7 换热网络合成 8 分离塔序列综合
1 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
系统工程：以大系统为对象进行研究的跨学 科的边缘性科学。 起源:该学科最初发源于美国，由于二次世界 大战期间，美国需要在有限的时间、空间和 运力条件下安排达到最大的运送量。因此提 出了如何对运力进行安排以实现最大运送量 的问题。 其后，在通信网络的设计过程中，也发现存 在着如何安排通信网络以达到用最小的投入， 得到最优的通话效果的通信网络最优配备问 题。
集中控制：将计算机应用于化工过程控制， 把各个控制回路的运算、控制、显示都集中 于计算机来实现的控制手段。 优点：可以大大的节省硬件成本，便于同时 分析各个控制回路的信息，为实现全系统的 优化控制提供了条件。 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。 20世纪70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。