化工过程分析与综合课件
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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。
化工过程分析与综合---总结PPT共25页
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
化工过程分析与综合---总结
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
Байду номын сангаас
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
化工过程分析与综合---总结
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
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化工过程分析与合成7PPT课件
第七章 换热网络合成
2021/7/24
1
7.1 化工生产流程中换热网络的 作用和意义
• 换热是化工生产不可缺少的单元操作过程。
• 对于一个含有换热物流的工艺流程，将其中 的换热物流提取出来，组成了换热网络系统
• 其中被加热的物流称为冷物流，被冷却的物 流称为热物流。
2021/7/24
2
• 换热的目的不仅是为了使物流温度满足 工艺要求，而且也是为了回收过程余热， 减少公用工程消耗。
• 可以把热量从高温区间内的任何一股热物流 传给低温区间内的任何一股冷物流。
• 热量不能从低温区间的热物流向高温区间的 冷物流传递。
2021/7/24
13
例7-1 最小允许温差△Tmin为10 ℃，
划分温度区间
* 将热物股的初、终温度分别减去△Tmin后，
与冷物流的初、终温度一起排序，得到 温度区间的端点温度值
温区的输入热量，重新计算。
• 如果上一步计算得到的Ｑi均为正值，则这
步计算是不必要的
2021/7/24
19
例7-2:利用例7-1中的数据，计算该系统所需的
最小公用工程消耗。假设热公用工程为蒸汽，冷
公用工程为冷却水，它们的品位及负荷足以满足 物流的使用
• 解：按问题表计算步骤，得到的问题表7-2
列
1
• 通过确定物流间的匹配关系，使所有的物流均 达到它们的目标温度，同时使装置成本、公用
工程（外部加热和冷却介质）消耗成本最少。
2021/7/24
5
7.2.2 换热网络合成的研究
• Hohmann的开创性工作。
在温焓图上进行过程物流的热复合，找到了 换热网络的能量最优解，即最小公用消耗；
提出了换热网络最少换热单元数的计算公式。 意义在于从理论上导出了换热网络的两个理
2021/7/24
1
7.1 化工生产流程中换热网络的 作用和意义
• 换热是化工生产不可缺少的单元操作过程。
• 对于一个含有换热物流的工艺流程，将其中 的换热物流提取出来，组成了换热网络系统
• 其中被加热的物流称为冷物流，被冷却的物 流称为热物流。
2021/7/24
2
• 换热的目的不仅是为了使物流温度满足 工艺要求，而且也是为了回收过程余热， 减少公用工程消耗。
• 可以把热量从高温区间内的任何一股热物流 传给低温区间内的任何一股冷物流。
• 热量不能从低温区间的热物流向高温区间的 冷物流传递。
2021/7/24
13
例7-1 最小允许温差△Tmin为10 ℃，
划分温度区间
* 将热物股的初、终温度分别减去△Tmin后，
与冷物流的初、终温度一起排序，得到 温度区间的端点温度值
温区的输入热量，重新计算。
• 如果上一步计算得到的Ｑi均为正值，则这
步计算是不必要的
2021/7/24
19
例7-2:利用例7-1中的数据，计算该系统所需的
最小公用工程消耗。假设热公用工程为蒸汽，冷
公用工程为冷却水，它们的品位及负荷足以满足 物流的使用
• 解：按问题表计算步骤，得到的问题表7-2
列
1
• 通过确定物流间的匹配关系，使所有的物流均 达到它们的目标温度，同时使装置成本、公用
工程（外部加热和冷却介质）消耗成本最少。
2021/7/24
5
7.2.2 换热网络合成的研究
• Hohmann的开创性工作。
在温焓图上进行过程物流的热复合，找到了 换热网络的能量最优解，即最小公用消耗；
提出了换热网络最少换热单元数的计算公式。 意义在于从理论上导出了换热网络的两个理
化工生产技术 课件 项目二 化工生产过程分析、衡算与评价
△n>0(即摩尔数增大)的反应 • 总压力下降时，(p／p○)△n也下降 • 维持Kp值不变，Ky增大 • 化学平衡向产物生成的方向移动
△n<0(即摩尔数减小)的反应
• 总压力下降时， (p／p○) △n增大 • 要维持Kp值不变，Ky下降 • 化学平衡向化学反应的逆方向即向反应
物的方向移动
对摩尔数 增加的反应，降低压力可以提高平衡产率； 对摩尔数减少的反应，升高压力，产物的平衡产率增大； 对分子数不变的反应，压力对平衡产率没有影响。
C6H6(l) 124.59
NH3(g) -16.65
C6H5NH2(l) 153. 33
H2(g) 0
解：首先写出反应式： C 6H 6(l) N H 3(g) 反应的标准吉氏函数变化值：
C 6H 5N H 2(l) H 2(g)
△G⊙=（∑vi△G⊙)产物-（∑vi△G⊙)反应物
=（-16.65+153.33）-（124.59-16.65）=28.74>0
以达到产品质量 标准为目标
二、化工生产反应过程分析
化工生产反应过程分析的重要性
可以知道影响反应过程的因素及其规律，而且能够获得最适宜 的工艺条件
通过控制反应条件，改变反应选择性，增加原料转化率和产品 收率，实现提高化工产品的质量和产量，降低生产成本的目的
(一）热力学分析
化工生产过程
物料的预处理
化学反应
（二）影响工艺上的最佳点的因素分析
适宜压力的确定
增大压力
缩小气体混 合物的体积
反应设备和管道 容积可以缩小
加大处理量
增大压力
提高设备 耐压要求
设备投资、 造价增大
能耗增大
安全要求 更高
电子教案与课件：《化工过程分析与综合》 第3章
1 2 34 569
86
9
87
7
基本概念：节点—— 设备单元 边 —— 流股 子图 路径 循环回路或环路
G (X, E) 节点：X (x1, x2 ,, x12 ) 边：E（e1，e2，，e14）
3.2.2 矩阵表示 （1）过程矩阵(Process Matrix) Rp 表达过程系统单元设备与流股之间的关系，由流股将相关设备 关联起来。
j
i
1
2
3
4
关联矩阵 RI=
5 6
7 8
9 10
11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
-1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 –1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 1 0 -1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 -1 -1 0 000000000 0 0 0 1 0 000000000 0 0 0 0 1
工作步骤： ① 除掉“一步循环回路”指由一节点经其输出流股又直接回到 该 节点，也称“自身回路”（主对角线元素为1）。该例中没有 “一步循环回路”。
② 除掉没有输入流股的节点。邻接矩阵中只含零元素的列（第1 列和4列）即代表这样的节点，则把该节点排在计算顺序表中 的最前面。（除掉对应的列和行，把节点1和4由系统中除去）
电子教案与课件：《化工过程分析与综合》 第7章
⑥ 公用工程子系统
在过程用能一致性原则中，将公用工程子系统中的流股也看成 相当的冷、热流股，而且将其与其它子系统同时考虑，综合考 虑各级别蒸汽用量。
（2）过程流股的提取及参数的确定
1）过程流股的提取
① 过程系统中与工艺物流匹配换热或与公用工程流股匹配换 热的所有工艺流股应提取作为参与过程夹点分析的流股。
① 蒸馏塔在T-H图上的表示
再沸器
蒸馏塔
蒸馏塔在T-H图上表示
② 蒸馏塔在系统中的合理放置
蒸馏塔穿越夹点的放置 特点：夹点上方取热，夹点下 方放热，公用工程的冷、热负 荷均增加，与过程是否集成， 所用能量相同，不能节省能量。
蒸馏塔设在夹点上方
特点：若再沸器热量取自 工艺物流，冷凝器热量排 放于低温工艺物流，节能。
▲ 过程系统能量利用的总图。 ▲ 分析过程中的用能不合理
单元。
4) 过程系统用能分析步骤： ① 从过程系统中提取出相应的流股数据和能量密集型单元的工艺 参数；
② 作出冷、热流股的组合曲线和整个过程系统的扩充的总组合曲 线，以得到该过程系统用能的总体状况；
③ 利用格子图来诊断是否有穿越夹点的换热器，在夹点上方是否 有冷却器，在夹点下方是否有加热器，如果有给予标记；
第7章 过程系统集成
7.1 过程系统能量集成
过程系统能量集成：以合理利用能量为目标的全过程系统综合 问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及过程结构、 操作参数的调优处理，达到全过程系统能量的优化综合。
说明：集成时增加了系统中各单元设备间的耦合关系，某些参 数的扰动会在系统内部扩散、放大，给操作控制带来困难，所 以要求系统具有一定的柔性。 7.1.1 蒸馏过程与过程系统的能量集成 （1） 蒸馏塔在系统中的合理设置
在过程用能一致性原则中，将公用工程子系统中的流股也看成 相当的冷、热流股，而且将其与其它子系统同时考虑，综合考 虑各级别蒸汽用量。
（2）过程流股的提取及参数的确定
1）过程流股的提取
① 过程系统中与工艺物流匹配换热或与公用工程流股匹配换 热的所有工艺流股应提取作为参与过程夹点分析的流股。
① 蒸馏塔在T-H图上的表示
再沸器
蒸馏塔
蒸馏塔在T-H图上表示
② 蒸馏塔在系统中的合理放置
蒸馏塔穿越夹点的放置 特点：夹点上方取热，夹点下 方放热，公用工程的冷、热负 荷均增加，与过程是否集成， 所用能量相同，不能节省能量。
蒸馏塔设在夹点上方
特点：若再沸器热量取自 工艺物流，冷凝器热量排 放于低温工艺物流，节能。
▲ 过程系统能量利用的总图。 ▲ 分析过程中的用能不合理
单元。
4) 过程系统用能分析步骤： ① 从过程系统中提取出相应的流股数据和能量密集型单元的工艺 参数；
② 作出冷、热流股的组合曲线和整个过程系统的扩充的总组合曲 线，以得到该过程系统用能的总体状况；
③ 利用格子图来诊断是否有穿越夹点的换热器，在夹点上方是否 有冷却器，在夹点下方是否有加热器，如果有给予标记；
第7章 过程系统集成
7.1 过程系统能量集成
过程系统能量集成：以合理利用能量为目标的全过程系统综合 问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及过程结构、 操作参数的调优处理，达到全过程系统能量的优化综合。
说明：集成时增加了系统中各单元设备间的耦合关系，某些参 数的扰动会在系统内部扩散、放大，给操作控制带来困难，所 以要求系统具有一定的柔性。 7.1.1 蒸馏过程与过程系统的能量集成 （1） 蒸馏塔在系统中的合理设置
化工过程分析与合成(课堂PPT)
单元2
2 (3) (29) (9)
(664) (4)
3
单元3
(32)
单元3 7 (72)
(2)
单元4
单元4
(2)
流股序号
（权重因子）Wf
图2-13 不可分隔子系统
流股序号
1234567 （权重因子）Wf
A 0 图12-13 0不可分1隔子系0统 0 0 B 1 1 0 0 1 0 0 C 1 1 1 0 0 1 0 D 0 1 1 0 0 0 1
ss11,,ss44,s7,s11""
s1,s44,,ss77
{{ss2}
s2
{{ss3,s4,ss55}} s3
{{ss4,s5,,ss66,,ss77}}
s5,s66
{{ss1,s4,ss77}}
38
非多余断裂族:
{S2}
9
{S1，S4，S7} 2+3+2＝7
{S3，S4，S5} 2+3+3＝8
19
序贯模块法的求解与过程系统的结构是有关的。 具有反馈联结的系统（不可分割子系统），需要用到 断裂（Tearing）和收敛（Convergence）技术
20
收敛模块
具有反馈的系图统2-与9 收具敛有单反元馈的系统与收敛单元
21
• 通过断裂技术可以打开回路，以便采用 序贯模块法进行求解。在断裂物流处设 置一个收敛单元。
26
• 由于系统中各物流及其变量特性的不同， 在收敛计算上常是有很大差异的。
• 如何选择断裂物流、确定迭代序列，是 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。
27
（2）断裂方法的研究
六十年代初，Rubin就提出了断裂的思想 判断最佳断裂的准则分为四类
2 (3) (29) (9)
(664) (4)
3
单元3
(32)
单元3 7 (72)
(2)
单元4
单元4
(2)
流股序号
（权重因子）Wf
图2-13 不可分隔子系统
流股序号
1234567 （权重因子）Wf
A 0 图12-13 0不可分1隔子系0统 0 0 B 1 1 0 0 1 0 0 C 1 1 1 0 0 1 0 D 0 1 1 0 0 0 1
ss11,,ss44,s7,s11""
s1,s44,,ss77
{{ss2}
s2
{{ss3,s4,ss55}} s3
{{ss4,s5,,ss66,,ss77}}
s5,s66
{{ss1,s4,ss77}}
38
非多余断裂族:
{S2}
9
{S1，S4，S7} 2+3+2＝7
{S3，S4，S5} 2+3+3＝8
19
序贯模块法的求解与过程系统的结构是有关的。 具有反馈联结的系统（不可分割子系统），需要用到 断裂（Tearing）和收敛（Convergence）技术
20
收敛模块
具有反馈的系图统2-与9 收具敛有单反元馈的系统与收敛单元
21
• 通过断裂技术可以打开回路，以便采用 序贯模块法进行求解。在断裂物流处设 置一个收敛单元。
26
• 由于系统中各物流及其变量特性的不同， 在收敛计算上常是有很大差异的。
• 如何选择断裂物流、确定迭代序列，是 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。
27
（2）断裂方法的研究
六十年代初，Rubin就提出了断裂的思想 判断最佳断裂的准则分为四类
化工过程的能量分析PPT培训课件
化工过程能量分析的基本原则
系统性原则
将化工过程作为一个整 体系统来考虑，全面分 析各环节的能量流动和
转换。
效率优先原则
以提高能源利用效率为 目标，关注节能降耗的
潜力。
定量分析原则
通过数据和计算，客观 评估能量利用情况和损
失程度。
持续改进原则
不断优化和改进工艺流 程，实现能源利用的最
优化。
02
化工过程的能量平衡分析
02
它通过识别和计算化工过程中的 各种能量消耗和损失，为优化工 艺流程、提高能源利用效率和降 低能耗提供科学依据。
化工过程能量分析的目的和意义
目的
通过对化工过程的能量分析，发 现能量损失和浪费的原因，提出 改进措施，实现能源的高效利用 和减少环境污染。
意义
有利于提高化工企业的经济效益 ，促进可持续发展，同时也有助 于推动化工行业的科技进步。
能量评价的标准和指标
总结词
掌握能量评价的标准和指标，以及如何应用 这些标准和指标进行化工过程的能量评价。
详细描述
能量评价是评估化工过程能源利用效率和经 济效益的重要手段。评价的标准和指标包括 能量平衡、能效比、能源成本等。通过这些 标准和指标的应用，可以全面了解化工过程 的能源利用状况，发现存在的问题和改进空
• 智能化和信息化技术的发展，将为化工过程能量分析提供更多的数据支持和计 算手段。例如，利用大数据、人工智能等技术对化工过程进行实时监测和智能 优化，可以实现更精准的能耗管理和节能降耗。
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节能技术的实例和分析
实例二
能量系统优化在化工过程中的应用
分析
能量系统优化是一种综合节能技术，通过对整个生产过程的能量进行系统优化，实现能 源利用效率的最大化。在化工过程中，能量系统优化可以通过对工艺流程进行改进、对 设备进行集成等方式实现。优化后的能量系统可以提高生产效率、降低能源消耗和生产
化工过程分析与合成 第二版ppt课件
✓在方程的迭代求解过程中，只要迭代方法正确，则每次迭代 总是向方程的解逼近，对于不同的求解问题及不同的迭代方法， 收敛速度和收敛精度都是有差别的，因此应事先规定某种判据， 以此来判断方程迭代到什么程度就认为是收敛了。
绝对量 收敛判据
f (X) 0
X (X)
相对量 收敛判据
f (X)(k) (X)(k) X (k)
过程单元与单元模块
☺单元模块的特点：单向性.
给定其输入物流变量及参数可计算出相应的输出变量，但不能 进行反算，即不能通过输出变量计算输入变量，也不能通过输 入、输出变量计算模块参数。
二、序贯模块法的基本思想
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，这个输出的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中的各个单元，最终 计算出系统的输出物流。计算得出的过程系统中所有的物流变 量值，即状态变量值。
6）收敛速度
(X)(k1) X*
lim k (X)(k)
X*
n
C
X*是方程的解。 当n=1,n=2时称为线性收敛与二次收敛;n>1称为超线性收敛。
二、收敛单元
1）收敛单元模块：执行断裂物流变量收敛功能的模块
猜值
计算值
✓断裂物流变量的收敛问题， 实际上是迭代求解非线性 方程组的问题：x=y=G(x)
注意：求解与过程系统的结构有关.
当所涉系统为无反馈联结（无再循环流）的树形结构时，系统的 模拟计算顺序与过程单元的排列顺序是完全一致的。 具有反馈联结的系统（不可分割子系统）：需要用到分隔、切断 以及收敛技术.
分隔、切断在前面的讲解中已经进行，接下来讲解收敛技术。
2.2.2 断裂物流变量的收敛_P21
绝对量 收敛判据
f (X) 0
X (X)
相对量 收敛判据
f (X)(k) (X)(k) X (k)
过程单元与单元模块
☺单元模块的特点：单向性.
给定其输入物流变量及参数可计算出相应的输出变量，但不能 进行反算，即不能通过输出变量计算输入变量，也不能通过输 入、输出变量计算模块参数。
二、序贯模块法的基本思想
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，这个输出的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中的各个单元，最终 计算出系统的输出物流。计算得出的过程系统中所有的物流变 量值，即状态变量值。
6）收敛速度
(X)(k1) X*
lim k (X)(k)
X*
n
C
X*是方程的解。 当n=1,n=2时称为线性收敛与二次收敛;n>1称为超线性收敛。
二、收敛单元
1）收敛单元模块：执行断裂物流变量收敛功能的模块
猜值
计算值
✓断裂物流变量的收敛问题， 实际上是迭代求解非线性 方程组的问题：x=y=G(x)
注意：求解与过程系统的结构有关.
当所涉系统为无反馈联结（无再循环流）的树形结构时，系统的 模拟计算顺序与过程单元的排列顺序是完全一致的。 具有反馈联结的系统（不可分割子系统）：需要用到分隔、切断 以及收敛技术.
分隔、切断在前面的讲解中已经进行，接下来讲解收敛技术。
2.2.2 断裂物流变量的收敛_P21
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
相关主题
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即： 建立过程系统的数学模型， 应用过程集成技术、数学规 划方法、人工智能技术对过程系统进行综合优化。
(e) 人工智能
(Artificial intelligence)
（4）过程系统优化（Optimization) 参数优化：如温度、压力和流量等
结构优化：设备类型、设备更新、设备间的联结等
1.3 本课程的特点
特点：系统的方法论、研究对象为一个整体、优化的思想
课程目的：研究化工过程系统设计的方法和策略。
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，而优化（Supply chain optimization)。
（d）分离序列综合 （f） 控制系统综合 （h）过程系统能量、质量集成
综合方法：
(a) 直观推断法 (Heuristic) (b) 调优法 (c) 分解法 (Evolutionary) (Decomposition)
(d) 结构参数法 (Structural parameter approach)
产品与过程设计原理——
合成、分析与评估
朱开宏 李伟 钱四海
第1章 绪论
1.1 本课程与化学工程学和系统工程学的关系
（1）化学工程学
研究物料在工业规模条件下，它所发生物理或化学状态 变化的工业过程及这类过程所用装置的设计和操作的一门技
术科学。
包括化工热力学、传递过程、分离过程、反应工程和过 程系统工程等分支学科。 （2）系统工程学
化工过程分析与综合
(Analysis and Synthesis for Chemical Engineering Process )
参考书：
（1）杨友麒，《实用化工系统工程》，化学工业出版社，1989
（2）杨冀宏，麻德贤，《过程系统工程导论》，烃加工出版 社，1989 （3）姚平经，《化工过程系统工程》，大连理工大学出版社，1992 (第一版)
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。
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 等功能进行分析研究。
（2）过程系统分析（Analysis)
指定的输入
给定的过程系统
待求的输出
（3）过程系统综合(Synthesis)
给定的或可选择的输入 待综合的过程系统 所要求的或希望的输出
过程系统综合的主要课题：
（a） 反应路径的综合
（c） 换热器网络综合 （e） 公用工程系统综合 （g） 全流程系统综合
（b）反应器网络综合
（7）Douglas J M, Conceptual Design of Chemical Processes, 1988
（8） Warren D. Seider, J. D. Seader, Daniel R. Lewin PRODUCT & PROCESS DESIGN PRINCIPLE—— Synthesis, Analysis, and Evaluation(2e)
目的：实现系统的最优设计、最优控制和最优管理。
（3）过程系统工程学 将系统工程学的理论、方法应用于化工过程领域的一门
边缘学科，是化学工程学的一个分支。
本课程“过程系统分析与综合”讲授的内容是“过程系 统 工程”分支学科的主要组成部分。
（4）本课程与化学工程学的关系
示意图
化学工程学
过程系统工程学 过程系统分析与综合
（4）姚平经，《全过程系统能量优化综合》（大连理工大学教授学术丛书， 95卷），大连理工大学出版社, 1995
（5）Rudd D F, Process Synthesis, 1973
（6）Linnhoff B, User Guide on Process Integration For the Efficient Use of Energy, 1982, 1994
(e) 人工智能
(Artificial intelligence)
（4）过程系统优化（Optimization) 参数优化：如温度、压力和流量等
结构优化：设备类型、设备更新、设备间的联结等
1.3 本课程的特点
特点：系统的方法论、研究对象为一个整体、优化的思想
课程目的：研究化工过程系统设计的方法和策略。
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，而优化（Supply chain optimization)。
（d）分离序列综合 （f） 控制系统综合 （h）过程系统能量、质量集成
综合方法：
(a) 直观推断法 (Heuristic) (b) 调优法 (c) 分解法 (Evolutionary) (Decomposition)
(d) 结构参数法 (Structural parameter approach)
产品与过程设计原理——
合成、分析与评估
朱开宏 李伟 钱四海
第1章 绪论
1.1 本课程与化学工程学和系统工程学的关系
（1）化学工程学
研究物料在工业规模条件下，它所发生物理或化学状态 变化的工业过程及这类过程所用装置的设计和操作的一门技
术科学。
包括化工热力学、传递过程、分离过程、反应工程和过 程系统工程等分支学科。 （2）系统工程学
化工过程分析与综合
(Analysis and Synthesis for Chemical Engineering Process )
参考书：
（1）杨友麒，《实用化工系统工程》，化学工业出版社，1989
（2）杨冀宏，麻德贤，《过程系统工程导论》，烃加工出版 社，1989 （3）姚平经，《化工过程系统工程》，大连理工大学出版社，1992 (第一版)
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。
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 等功能进行分析研究。
（2）过程系统分析（Analysis)
指定的输入
给定的过程系统
待求的输出
（3）过程系统综合(Synthesis)
给定的或可选择的输入 待综合的过程系统 所要求的或希望的输出
过程系统综合的主要课题：
（a） 反应路径的综合
（c） 换热器网络综合 （e） 公用工程系统综合 （g） 全流程系统综合
（b）反应器网络综合
（7）Douglas J M, Conceptual Design of Chemical Processes, 1988
（8） Warren D. Seider, J. D. Seader, Daniel R. Lewin PRODUCT & PROCESS DESIGN PRINCIPLE—— Synthesis, Analysis, and Evaluation(2e)
目的：实现系统的最优设计、最优控制和最优管理。
（3）过程系统工程学 将系统工程学的理论、方法应用于化工过程领域的一门
边缘学科，是化学工程学的一个分支。
本课程“过程系统分析与综合”讲授的内容是“过程系 统 工程”分支学科的主要组成部分。
（4）本课程与化学工程学的关系
示意图
化学工程学
过程系统工程学 过程系统分析与综合
（4）姚平经，《全过程系统能量优化综合》（大连理工大学教授学术丛书， 95卷），大连理工大学出版社, 1995
（5）Rudd D F, Process Synthesis, 1973
（6）Linnhoff B, User Guide on Process Integration For the Efficient Use of Energy, 1982, 1994