化工过程模拟分析与优化综合作业

化工过程模拟分析与优化综合作业

一、概念题

（1）过程系统由一些特定功能的过程单元按照一定的方式相互联结而组成，单元间通过、能量流和信息流相连而构成一定的关系。（2）过程系统的含义已不局限于生产工艺过程，而逐步延伸到经营管理业务和决策过程，即。

（3）如下图所示的示意图，为。

（A、过程系统分析；B、过程系统综合；C、过程系统优化）

给定的过程系统待求的输出

指定的

输入

（4）过程系统综合研究的主要课题有：反应路径综合、反应器网络综合、换热器网络综合、、、控制系统综合、全流程系统综合及过程系统能量、质量集成。

（5）过程系统模拟，包括稳态过程系统模拟和。对于化工过程工艺方案设计，常采用。

（6）过程系统优化可分为和结构优化。

（7）过程系统分析与综合课程研究的主要方法和策略是建立过程系统的，描述出系统中每一单元及总体性能，并给以评价。（8）建立单元过程的数学模型，一般选择和“黑箱”实验法。（9）复杂蒸馏塔的数学模型M、E、S、

H方程组是指、

、液相及气相摩尔分数加

和归一方程、能量衡算方程。

（10）如右图所示的混合器，进料组分

数为C，则其自由度d

为。

（11）说出一种常用的化工过程稳态模拟软件。（12）处热、冷物流间传热温差最小，它限制了进一步回收过程系统的能量，构成了系统用能的“瓶颈”；可通过

方法，以“解瓶颈”。

（13）一热回收换热网络，如选用的热、冷物流间匹配换热的最小允许传热温

差min T 增大，则该过程系统所需的最小公用工程加热负荷

min H ,Q ，过程系统所能达到的最大热回收max R,Q 。

（增大、减小、不变、不确定） （14）如下图所示的a 、b 、c 三种不同的热机放置方式， 为有效的放置。

(a) (b) (c)

（15）如图，在T-H 图中有三条热流股，试画出其组合曲线。

T

O

H

（16）如图采用中间再沸器与过程系统进行有效能量进行能量集成，图（a ）为流程图，图（b ）为系统总组合曲线（不含中间再沸器）。试在图（b ）中画出中间再沸器示意图，确定其位置在夹点上方还是夹点下方。

冷凝器QC

T

夹点

二、换热网络综合

某一换热系统包含的工艺流股为两个热物流和两个冷物流，数据如下所示：

物流标号 初始温度 T in /℃ 终了温度 T out /℃ 热容流率 CP /(kW/℃)

H 1 180 70 6 H 2 160 40 3 C 1 20 135 4 C 2

80

140

8

计算：

（1） 若系统最小允许传热温差ΔT min =20℃，试用问题表格法确定过程的夹点温度，最小公用工程冷却负荷和最小公用工程加热负荷，最大热回收量；

（2） 当ΔT min =20℃时，利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络，使其具有最大热回收；

（3） 若ΔT min =15℃，试用T-H 图定性分析最小公用工程冷、热负荷的变化情况。