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(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。
化工产品合成知识点
化工产品合成知识点总结00 绪论1．什么是有机合成，有机合成的原料来源主要有哪些。
2．基本有机合成和精细有机有合成的定义，区别和联系。
3．有机合成开端的标志。
4．化工产品研发的一般步骤。
5．有机单元反应主要有哪些？6．有机合成常用的仪器有哪些？7．你常用的文献检索方式有哪些？8．绿色化学、绿色工艺、原子经济、低碳经济、循环经济。
01情景1 苯甲酸的合成(氧化) 1．苯甲酸的基本性质（物理、化学性质）、结构。
2．苯甲酸合成路线设计（反应方程式、单元反应类型、原料、中间体、目标产物、催化剂、大概反应条件、所用仪器）。
3．氧化反应定义，分类。
4．化学氧化法的优缺点，常用的化学氧化剂。
5．高锰酸钾在酸性环境下氧化性强于中性、碱性环境下，原因何在。
6．甲苯氧化终点的判断。
7．甲苯氧化完毕后，产物的分离、纯化、精制方法，所用试剂及仪器。
8．重结晶的定义、操作、仪器。
9．反应终点三废（废液、废气、废渣）中的组分及处理方法。
10．苯甲酸合成工艺的优劣可从哪几个方面评价，评价标准。
02情景2 尼泊金丙酯的合成(酯化)1．尼泊金丙酯的化学式，基本理化性质及用途。
2．尼泊金丙酯合成路线设计（反应方程式、单元反应类型、原料、中间体、目标产物、催化剂、大概反应条件、所用仪器）。
3．对羟基苯甲酸、正丙醇基本性质。
4．酯化反应中常用的催化剂有哪些，各有何优缺点。
5．带水剂定义、目的、作用原理，常用带水剂的种类有哪些？6．常用于提高酯化转化率的方法有哪些？7．硫酸作为酸性催化剂的优缺点，目前已部分被固体酸（负载酸型催化剂、强酸性离子交换树脂等）催化剂所代替。
8．反应终点的控制方法。
9．反应装置，安装及操作方法。
10．酯化反应产物中的组分类别，分离、纯化及精制方法。
11．减压蒸馏。
12．三废组分类别及处理方法。
03情景3 邻氨基苯甲酸的合成(胺化)1．邻氨基苯甲酸的化学式，基本理化性质及用途。
2．邻氨基苯甲酸合成路线设计（反应方程式、单元反应类型、原料、中间体、目标产物、催化剂、大概反应条件、所用仪器）。
化工合成相关知识点总结
化工合成相关知识点总结一、化工合成的基本原理化工合成是指利用化学反应将原料转化为有用产品的过程。
化工合成的基本原理是根据化学反应原理，通过改变原料的结构和组成，实现有机化合物的合成。
化工合成通常包括基础有机合成、功能有机合成、材料有机合成等多个方面。
基础有机合成是指使用一些基本的有机化合物进行反应，以得到更加复杂的有机化合物。
功能有机合成是指针对特定的化学活性基团进行反应，从而制备特定功能的化合物。
材料有机合成是指通过有机合成的方法制备新材料，如聚合物、纳米材料等。
化工合成的基本原理包括反应动力学、热力学、催化等方面。
反应动力学研究了化学反应的速率和机理，以及如何控制反应的速率。
热力学是研究化学反应在不同条件下的平衡态和热力学性质，如焓、熵、自由能等。
催化是指通过引入催化剂来促进反应的进行或提高反应速率的过程。
催化剂有助于控制反应的选择性和收率，提高产品质量，节约能源和原料等好处。
化工合成的基本原理是理解和掌握化学反应的基本规律，合理设计反应条件和反应路线，以促进化工合成过程的进行，并提高产品的质量和产率。
二、反应路线设计反应路线设计是化工合成的重要环节，它直接影响着产品的性能和产率。
反应路线设计包括选择适当的反应类型和反应条件，合理设计化学合成的步骤和中间体，以及考虑反应路径的可行性和经济性等方面。
在反应路线设计中，首先需要选择合适的反应类型和条件。
根据反应类型的不同，可以选择加成反应、消除反应、取代反应、缩合反应等不同类型的反应。
在选择反应条件时，需要考虑反应物质的性质、反应温度和压力、溶剂的选择、催化剂的应用等因素，以保证反应的正常进行。
其次，在反应路线设计中，需要合理设计化学合成的步骤和中间体。
有些有机化合物的合成需要通过多步反应来完成，因此需要设计合理的反应步骤，并选择合适的中间体。
中间体的选择和设计对于合成产品的收率和选择性有重要影响。
最后，在反应路线设计中，需要考虑反应路径的可行性和经济性。
(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。
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。
（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
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：化工过程系统分析主要是分析化工过程的运行机理、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立以及优先工况下的最佳运行参数；目标是使决策方案在技术上先进、可行、经济上优越、合理。
操作条件分析通常被称为生产操作优化。
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.顺序模块法的基本思想：从流程的第一个单元设备开始，即调用该单元对应的单元模块，根据已知的输入和参数计算输出流变量，输出变量为下一个单元的输入，然后依次调用每个单元模块，直到流程的最后一个单元模块，工艺系统优化（实现工艺系统的优化运行，包括结构优化和参数优化）可用于管理、工艺设计、设备规范和车间操作。
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。
热交换网络1热交换网络的功能：热交换是化工过程中不可缺少的单元操作过程。
换热器和换热物流形成了一个换热网络。
为了使温度满足工艺要求，回收工艺废热，降低公用工程消耗（换热装置数量、换热面积和公用工程消耗）。
意义：确定换热物流的合理匹配模式，以最低的消耗成本获得最大的能源利用率。
3.化工过程系统综合包括：反应路径综合、换热网络综合、分离序列综合和过程控制系统综合；此类优化问题往往具有非线性、奇异性、约束性、多极性等特点。
模拟退火和进化算法。
4稳态模拟：描述过程对象的模型不包括时间参数。
动态模拟一般包括：启动、停车和事故处理。
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。
化工过程知识点总结归纳
化工过程知识点总结归纳一、化工过程介绍化工过程是指利用化学原理和工程技术进行物质转化和生产的过程。
化工过程广泛应用于化工工业、石油化工、生物工程、环保工程等领域，是现代工业生产的重要组成部分。
化工过程包括化学反应、分离提纯、催化转化、加工成型等多个环节，涉及多种化工原料和产品。
化工过程的设计和操作需要系统地掌握化学原理、工程技术和安全管理知识，以确保生产过程稳定、高效、安全。
二、化工过程的基本知识点1. 化学反应化学反应是化工过程的核心环节，它指不同物质之间的化学变化。
化学反应包括合成反应、分解反应、置换反应、氧化还原反应等多种类型。
在化工生产中，化学反应通常需要在特定的条件下进行，如控制温度、压力、反应物比例、催化剂等。
2. 反应动力学反应动力学研究化学反应速率和反应机理。
了解反应速率对于控制反应过程、优化生产条件和提高产物纯度具有重要意义。
反应动力学常用的工具包括反应速率方程、反应级数、活化能等。
3. 分离提纯化工生产过程中常涉及物料的提取分离和纯化。
分离技术包括蒸馏、结晶、萃取、吸附、膜分离等多种方法，每种方法都有适用的场合和操作要点。
4. 催化转化催化转化是指利用催化剂加速化学反应的过程。
催化剂可以改变反应的活化能、提高反应速率、改变反应路径等，从而实现在较温和条件下进行高效的反应转化。
熟悉催化剂的种类、选择原则和操作技巧是化工工程技术的重要组成部分。
5. 反应设备反应设备是进行化学反应的装置，主要包括反应釜、管式反应器、搅拌釜等。
各种反应设备的结构特点、操作原理和选型依据需要进行系统的学习和掌握。
6. 安全管理化工过程的安全意识和安全管理是至关重要的。
了解化工过程中常见的危险因素、事故原因和应急预案，掌握相应的安全技术和管理方法，能够有效预防事故发生，保障生产人员和设备的安全。
7. 环保技术环保技术在化工过程中扮演着越来越重要的角色。
了解废气处理、废水处理、固体废物处理等环保技术，合理应用环保设备和工艺，符合环保法规和标准，是化工生产的必备条件之一。
高考化工流程知识点总结
高考化工流程知识点总结一、导言高考化学中，化工流程是一个重要的知识点。
它涉及到许多实际应用场景，如化工生产、环境保护等。
本文将系统总结高考化工流程的知识点，帮助同学们更好地掌握这一部分内容。
二、化工反应的基本概念1. 反应物和生成物：反应物是参与反应的原始物质，生成物是反应后得到的新物质。
2. 反应物的摩尔比例关系：化学反应中，不同物质的摩尔比例与反应类型有关，如非饱和烃的加成反应、饱和烃的取代反应等。
3. 化学方程式与反应平衡：化学方程式描述了化学反应的反应物与生成物之间的关系，而反应平衡则指反应物与生成物浓度不再改变的状态。
三、化工流程的分类根据化学反应的类型和工艺特点，化工流程可分为以下几类：1. 合成反应流程：例如合成氨的哈伯-博丁法、制备硫酸的接触法等。
2. 分解反应流程：例如石灰石的煅烧反应。
3. 氧化反应流程：例如制备硝酸的奥克斯法、焰光离子色谱法等。
4. 还原反应流程：例如镍的萃取精炼。
5. 酸碱中和反应流程：例如制备氢氧化钠的氯碱法、制备硫酸亚铁的萃取法等。
四、化工常用设备与工艺1. 反应器：反应器是进行化学反应的装置，根据反应操作和研究需要，可分为批量反应器和连续反应器。
2. 蒸馏塔：蒸馏塔常用于液体混合物的分馏过程，如乙醇和水的分离。
3. 过滤器：过滤器用于将固体颗粒与液体分离，常用于制备纯净的溶液。
4. 萃取塔：萃取塔主要用于将目标物质从溶液中提取出来，如利用有机溶剂从废水中回收有机物。
5. 干燥装置：干燥装置用于去除化工产品中的水分，防止产品受潮变质。
五、化工流程中的环境问题化工流程在生产过程中会产生一些环境问题，例如废水、废气、废渣等。
为了减少对环境的污染，需要采取相应的措施：1. 废水处理：通过物理、化学等方法将废水中的污染物去除，以达到排放标准。
2. 废气处理：通过净化装置将废气中的有害物质吸附、分解、转化等，减少对大气的影响。
3. 废渣处理：将废渣进行分类、分离、处理和资源化利用，最大限度地减少废弃物对环境的危害。
(完整版)大连理工化工过程合成与分析08年考题答案
一、名词解释（10分）：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。
S 712解：利用单元串搜索法得到系统有5个回路：A(1,2,3,1) B(2,3,4,2) C(6,7) D(5,6,7,5/0 E(5,7,5) 系统有13个六股：S 2 ,S 3, S 4, S 5,S 6, S 7, S 8, S 9, S 10, S 11, S 12, S 13, S 16其对应的回路矩阵：S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12111 1 11 1111 11fR 12 1 1 1 1 2 1 1 23 32 3 2S 3 S 9 S 12 根据II[ ]其中 S 2 ，S 4，S 5，S 6 ⊂S 3 S 8，S 10⊂S 9 S 11⊂S 12所以断裂 S 3 ，S 9， S 12计算顺序为：四、（15分）一换热网络中有两股热物流及一股冷物流，数据如下表1所示。
化工过程分析与合成完整版PPT课件
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。
C21 Ⅵ A∧B∧C D
C23 Ⅺ A∧B∧C∧D
C43 Ⅲ
A∧B C D
第一步决策 第二步决策
C33 A∧B C∧D
C34 Ⅷ
A∧B∧C D 第三步决策
C22 Ⅻ
A∧B∧C∧D
C23 ⅩⅢ A∧B∧C∧D
Ⅰ
Ⅰ
产品集合 A∧B∧C∧D
终止状态
N=4时综合分离序列多步决策过程的序列 图
分离序列树相当于一个三步决策过程
子群数
G
3 6 10 15 21 28 36 45 55 66
分离子问题数
U
1 4 10 20 35 56 84 120 165 220
待分离组分数R增大时，子群数G和分离子问题 数U也随之增大，而序列数S骤增
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。
（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。
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。
（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。
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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）序贯模块法【】联立模块法（大概意思）将过程系统的近似模型方程与单元模块交替求解，又称双层法。
可以利用前人开发的单元操作模块；可以避免序贯模块法中的循环流迭代。
比较容易实现通用。
将严格模型做成简化模型时需要花费机时。
用简化模型来寻求优化时，其解与严格模型优化解是否一致有争论。
【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。
（1）它适用于不可分割子系统；（2）【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。
1) 切割流线总数最少（3）【断裂基本原则】2) 切割流线所含变量数最少3) 切割流线的总权重最小4) 环路切割的总次数最少（4）【简单回路】包含两个以上流股，且其中的任何单元只被通过一次。
矩阵：行→回路；列→物流。
（1）对初值的要求不高。
【适合于收敛单元应满足要求：】 （2）数值稳定性好（3）收敛速度快（4）占用计算机存储空间少【直接迭代法（会实际方程运算 −−−−→−优化【阻尼迭代法】代数运算不给分）】优点：方法简单 缺点：迭代次数多、收敛速度慢。
【通式：】)()1(1k x G q k qx k x -+=+【分析：】q 为阻尼因子，可以人为给定q=0 直接迭代0＜q<1 加权直接迭代，可改善收敛的稳定性 q<0 外推直接迭代，加速收敛，但稳定性下降 q≥1 无意义【面向方程法（适用于线性化，非线性方程组先线性化）】【优缺点】降维求解法 【求解方法（填空）】联立求解法【降维求解法的程序步骤】（1）不相关子方程组的识别【不相关子方程组】子方程组中只含有特有的某些变量，这些变量不出现在其他子方程组中（与基本变量相似）（2）不可分解子方程组的识别（方程组的分解，确定计算范围）【回路搜索法（告诉有向图，会回路搜索）PPT2-02 28】输出变量的确定画有向图回路搜索邻接矩阵法（3）不可分解稀疏方程组的断裂降维解法【联立模块法】【优缺点】联结物流全切断方式；【两种切断方式】回路切断方式。
第四章、化工过程系统的优化【单纯形表格计算】【最优化问题包括要素（内容）】（1）目标函数（2）优化变量（3）约束条件（4）可行域【可行域】满足约束条件的方案集合，构成了最优化问题的可行域。
【最优解】过程系统最优化问题是在可行域中寻求使目标函数取最小值的点。
【最优化问题的建模方法】（1）机理模型（2）黑箱模型（3）混合模型【系统最优化方法的分类】（1）无约束最优化与有约束最优化（2）线性规划LP（目标函数约束条件全部都为线性函数称为线性规划，剩一个为非线性函数为非线性规划）（3）单维最优化和多维最优化（4）解析法与数值法（5）可行路径法与不可行路径法【单纯形表格】【图解法（简单，掌握）】【单纯形法】【标准型】（1）目标函数值一定是最小值（2）约束条件中没有不等式约束，全是等式约束 （3）所有的变量全是非负条件【标准化方法（会画）】【单纯型表格（空表已给出，告诉典范式）】典范形？进基变量如何选取？ 离基变量如何选取？（标准化后如果不是典范型，构造典范型） 【NLP 非线性规划】【拉格朗日乘子法通式】),,2,1()()(),(nx x x x mjx je j xf x Λ=∑+=λλφm j n x x x j e ,,2,10),,2,1(ΛΛ==【罚函数通式】m j nx x x j g j k n x x x f x F ,,2,12)],,2,1([),,2,1()(ΛΛΛ=∑+=第五章、化工生产过程操作工况调优【调优方式】 （1） 离线调优：模型与装置分离计算数据取报表记录调优结果指导生产（2）在线开环调优：模型与装置相连计算数据为实时检测数据调优结果指导生产（3）在线闭环调优：模型与装置相连计算数据为实时检测数据调优结果直接返回控制系统第七章、换热网络合成【换热网络合成】通俗地讲就是将物流匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收，以便尽可能地减少辅助加热与辅助冷却负荷。
【换热网络合成目的】（1）让某一个物料从初始温度到目标温度；（一定要达成）（2）尽可能的回收余热；（3）尽可能的减少换热设备数。
【温度区间求夹点（会画温度区间表）】将热物流的起始温度与目标温度减去最小允许温差△Tmin，然后与冷物流的起始、目标温度一起按从大到小排序，构成温度区间。
【会问题表法求夹点（热容流率单位，冷减热）】记住两个公式：（1）i i i Q I D -=（每一个温度区间的净热需求等于上个温度区间的输入-温度区间的输出）（2）1i -=i Q I （下个温度区间的输入=上个温度区间的输出）（3）∑∑-+-=-=))(1(HFCp C FCp i T i T i Q i I i D （等于热容流率乘以温差）【夹点】在温度区间中，高温度区间向低温度区间传递的热量为零的点，不是接受热量为零的点（判断）对于热公用工程是260C 。
,对于冷公用工程是250C 。
物理意义：温焓图上组合曲线垂直距离最低的点。
【夹点的三个特性】（1） 能量特性（2） 位置特性（3） 传热特性 【夹点设计的三原则】（1）避免夹点之上热物流与夹点之下冷物流间的匹配（2）夹点之上禁用冷却器（3）夹点之下禁用加热器 【匹配的可行性原则】（1） 总物流数可行性原则：夹点一侧 流入流出N N ≥（2） FCp （热熔流率）可行性原则夹点一侧 流入流出FCp FCp ≥ 【换热网络合成中的实际问题】热物流所作线性的逼近不能高于热物流线，对冷物流所作的线性逼近不能低于冷物流线。
【（物流）禁止匹配与强制匹配适用范围】考虑到腐蚀、操作安全、设备布置、管线铺设、操作方便等问题，可能会禁止某些物流间的匹配或强制进行某些物流间的匹配。
老厂改造时应充分利用原有设备，就属于强制匹配。
第八章、分离塔序列的综合 【分离序列综合的目的】选择最合理的分离方法，确定最优的分离序列，以降低其各项费用。
【（分离序列中）什么叫简单塔】（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；（3） 塔底采用再沸器，塔顶采用全凝器。
【三个计算】（1） 分离序列数：()[]∑-=--=-•=11)!1(!! 12R j R R R j R S j S R S （2） 分离子群数：∑=+==R j j G 121)R(R（3） 分离子问题数：∑-=+=-=1161)1)(R -R(R )(R j j R j U 【经验规则（抽考）】 （1） 优先采用使用能量分离剂，使用质量分离剂的塔后马上分离出去；只有用它可以显著增加挥发度，用它可以直接得到产品时使用质量分离剂。
（2） 高温高压分离。
（3） 元素最少的分离序列（4） 首先应移除腐蚀性和危险性的组分（5） 相对挥发度接近于1的最后分离 （6） 首先移除含量最多的组分（7） 等摩尔分割（8） CES （分离度系数）最大的首先分割【分离塔的最优分离序列应该如何寻找？有哪些方法？（名字知道）】（1） 穷举法（2） 动态规划法（3） 分离度系数大的优先分离的方法（4） 相对费用函数的方法31.0]41.273.2)1[(-∆+-=T f F【可能存在的原题，同类型题】换热网络设计步骤有哪些？（1）先找Δt，判断是夹点问题还是非夹点问题；（2）如果是非加点问题，必须当Δt大于Δt域值的时候才能寻找最优的换热网络。
（3）如果是夹点问题，先找最小传热温差，然后温度区间法寻找夹点；寻找夹点之后进行夹点两个可行性的匹配，如果不可行进行流股分割；匹配完了之后得到能量最优的换热网络。
再看有没有独立的热负荷回路，如果有用能量松弛法合并该回路得到减少换热单元。
最后在能量最优和换热单元最少之间找到一个折中。