名词解释—化工过程分析与合成

合集下载

名词解释—化工过程分析与合成

名词解释2•夹点的意义(夹点处，系统的传热温差最小(等TArmin ),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、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与经验规则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与系统结构.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-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

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。

即所谓的“加减原理”。

（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。

(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2

化工过程分析与合成2化工过程分析与合成2化工过程分析与合成是指对在化学工业中使用的各种化学过程进行分析和优化，以提高生产效率、降低能耗和成本，并实现可持续发展。

该过程包括从原料选择、催化剂设计、反应条件控制到产品分离和纯化等多个环节，需要综合运用化学、物理、工程等多学科的知识和技术。

本文将从催化剂设计和反应条件控制两方面介绍化工过程分析与合成的基本原理和方法。

催化剂设计是化工过程分析与合成中的重要环节。

催化剂是一种能够改变化学反应速率、选择性和产物分布的物质，它在反应中起到催化作用。

催化剂设计的目标是选择合适的催化剂，并对其进行改性和优化，以实现高效、高选择性和长寿命的催化反应。

在催化剂的选择上，需要考虑催化剂所需的活性、稳定性和选择性，以及催化剂的制备成本和可持续性等因素。

现代催化剂的设计还包括纳米材料的合成和表面调控，以及多组分催化剂的设计和合成等新技术。

反应条件控制是化工过程分析与合成中另一个重要的环节。

反应条件控制包括温度、压力、物质浓度和反应物比例等参数的选择和控制。

反应条件的选择和控制直接影响反应速率、选择性和产物分布等反应性能。

反应条件的选择和控制需要综合考虑反应热力学、动力学和传质过程等因素。

例如，在一些催化反应中，提高反应温度可以增加反应速率，但同时也会增加副反应的可能性；调整物质浓度可以改变反应平衡，从而影响产物分布。

因此，反应条件的选择和控制需要进行仔细的分析和实验验证，以实现最佳的反应结果。

化工过程分析与合成的目标是通过合理的原料选择、催化剂设计和反应条件控制等手段，实现高效、节能、环保和可持续的化学反应过程。

在化工过程分析与合成中，需要综合运用化学、物理、工程等多学科的知识和技术。

化学工程师在化工过程分析与合成中扮演着重要的角色，他们需要具备扎实的化学和工程基础知识，熟悉化工设备和工艺流程，并能运用数学建模和计算机模拟等技术进行化学反应的优化和设计。

此外，化工过程分析与合成还需要与环境保护和可持续发展的要求相结合，以实现绿色化学和可持续化工的发展目标。

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。

名词解释—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、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。

（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。

即所谓的“加减原理”。

(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。

(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。

名词解释—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、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‎。

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，由巳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

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：通过反响、分别、混合、加热、冷却、压力转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：化学反响过程2：分别过程3：换热过程4：流体输送过程5：设计的目标：高效益、易掌握、环境友好和安全的过程。

6：两类优化流程构造的方法：探试法、算法方法方法优点缺点软件代表与工程师直接阅历全都，便再循环引起的收敛迭代很ASPEN PLUS于学习和使用；易于通用化，费机时；进展设计型计算时PRO/II序贯模块法已积存了丰富的单元模块；很费机时；不易于用于最优CONCEPT需要计算内存小；有错误易化计算。

CAPES于诊断检查。

FLOWTRAN面对方程法解算快；模拟型计算与设计要求给定较好的初值，否则ASPEN PLUS 型计算一样；适合最优化计可能得不到解；计算失败后ASCEND-II 算，效率高；便于与动态模诊断错误所在困难；形成通SPEED-UP拟联合实现。

用化程序有困难，故使用不便；难以继承已有的单元操作模块可以利用前人开发的单元操将严格模型做成简化模型TISFLO作模块；可以避开序贯模块时，需要花费机时；用简化FLOWPACK-II联立模块法法中循环流迭代；比较简洁模型来寻求优化时，其解与实现通用化。

严格模型优化是否始终有争论。

7：推断最正确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：所选择的自由度必需真正独立2：自由度的选择应使问题求解尽量便利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、塔顶和塔底馏出量其次章：1：非抱负体系——承受状态方程与活度系数相结合的模型；2：汽相状态方程模型：非抱负气体模型：Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling 〔BWRS 〕；Hayden-O’Connell〔用于Hexamerization 的氢-氟化物状态方程〕抱负气体模型：Lee-Kesl e〔r LK〕；Lee-Kesler-Plocke r；Peng-Robinso n〔PR〕；承受Wong-Sandler混合规章的SRK 或PR；承受修正的Huron-Vidal-2 混合规章的SRK 或PR；用于聚合物的Sanchez-Lacombe 模型。

化工过程分析与合成

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
系统的任务。
① 反应路径的综合：
对给定原料寻求反应路径规定产品的问题称为反应路径的综合。
例：由糠醛
糠醇
可以有气相加氢法副产物少。
高压，但反应迅速，
也有液相加氢法低压，反应慢，副产物多。
② 换热网络综合：
对于大型化工企业，多装置，多物流。
一些装置需要热物流作为加热介质，另一些装置则需冷却介质提供冷量。
Ｂ
Ｃ
混
Ｂ
Ａ+Ｂ+Ｃ
Ａ
反 B+C +A+P
分离
Ａ+Ｃ
分
分
离
离
ＰＣ
由前例可知，过程系统的流程结构可有几种选择方案（备选方案）。
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。
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。
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。

(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-第1章绪论

稳态模拟系统的发展
第一代（50--60年代）
美国Kellogg公司的FLEXIBLE FLOWSHEET，美国Houston大学开发的CHESS（Chemical Engineering Simulation System ）
第二代（70年代）
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 （ Computer Aided Process
离线调优方法
LP、NLP
可行路径、不可行路径
机理模型、统计模型、智能模型
绪
论
绪1Biblioteka 1 化工过程论1.2 化工过程生产操作控制 1.3 化工过程的分析与合成 1.4 化工过程模拟系统 1.5 化工企业CIPS技术 1.6 人工智能技术在化工过程中的应用 1.7 本教材的目的与内容
课程背景
二战后，化工高等教育出现了两大流派和倾向。
★ 西方发达国家，随着化工热力学、传递过程原理、反应工程与化工系统工程知识的系统化、理论化，突出了化学工程科学分类知识的教育，对工程师面对的实际问题反而注意不够 ★ 在前苏联和东欧各国，则出现了专业划分过细，所培养的高级人才缺乏生命力的落后局面。
课程背景
★ 在我国，一方面由于受前苏联的影响，专业划分
1.3 化工过程的分析与合成
60年代初，在化学工程、系统工程、运筹学、数值计算方法、过程控制论等学科边缘，产生了过程系统工程，也称化工过程系统工程。任务:以系统工程的思想、方法，解决化工过程系统的设计、开发、操作、控制等问题，──系统工程的分析与合成手段：运算描述过程系统的数学模型，这种模型的运算称作化工过程系统模拟