1 緒論001
1.1 化工過程001
1.1.1 化學(xué)反應(yīng)過程001
1.1.2 換熱過程002
1.1.3 分離過程002
1.2 化工過程生產(chǎn)操作控制003
1.2.1 集散系統(tǒng)003
1.2.2 DCS 的先進(jìn)控制與優(yōu)化控制003
1.3 化工過程的分析與合成004
1.3.1 化工過程系統(tǒng)的分析004
1.3.2 化工過程系統(tǒng)的合成004
1.4 化工過程模擬系統(tǒng)005
1.4.1 化工流程穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)005
1.4.2 動態(tài)模擬系統(tǒng)006
1.5 化工企業(yè)CIPS 技術(shù)006
1.5.1 CIMS 技術(shù)006
1.5.2 CIPS 技術(shù)007
1.6 人工智能技術(shù)在化工過程中的應(yīng)用007
1.6.1 人工智能技術(shù)007
1.6.2 專家系統(tǒng)008
1.6.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)008
1.6.4 人工智能技術(shù)在化工過程系統(tǒng)中的應(yīng)用008

2 化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析011
2.1 典型的穩(wěn)態(tài)模擬與分析問題011
2.2 過程系統(tǒng)模擬的三類問題及三種基本方法018
2.2.1 過程系統(tǒng)模擬的三類問題018
2.2.2 過程系統(tǒng)模擬的三種基本方法019
2.3 過程系統(tǒng)模擬的序貫?zāi)�塊法021
2.3.1 序貫?zāi)�塊法的基本原理021
2.3.2 再循環(huán)物流的斷裂024
2.3.3 斷裂物流變量的收斂028
2.3.4 序貫?zāi)�塊法解設(shè)計問題035
2.4 過程系統(tǒng)模擬的面向方程法036
2.4.1 面向方程法的原理036
2.4.2 大型稀疏非線性方程組的降維解法037
2.4.3 聯(lián)立擬線性方程組法解大型稀疏非線性方程組041
2.5 過程系統(tǒng)模擬的聯(lián)立模塊法046
2.5.1 聯(lián)立模塊法的原理046
2.5.2 建立簡化模型的兩種切斷方式047
2.6 氨合成工藝流程的模擬與分析051
2.6.1 氨合成工藝流程的模擬052
2.6.2 氨合成工藝生產(chǎn)工況的模擬分析054
2.7 過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬軟件057
2.7.1 ASPEN 057
2.7.2 PRO/Ⅱ 058

3 化工過程系統(tǒng)動態(tài)模擬與分析061
3.1 化工過程系統(tǒng)的動態(tài)模型061
3.1.1 化工過程系統(tǒng)的動態(tài)特性061
3.1.2 化工過程系統(tǒng)的動態(tài)模型061
3.1.3 確定性動態(tài)模型的數(shù)學(xué)處理063
3.2 連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器的動態(tài)特性065
3.2.1 動態(tài)數(shù)學(xué)模型066
3.2.2 模型的數(shù)學(xué)處理與應(yīng)用(Ⅰ) 069
3.2.3 模型的數(shù)學(xué)處理與應(yīng)用(Ⅱ) 071
3.3 精餾塔的動態(tài)特性073
3.3.1 動態(tài)數(shù)學(xué)模型075
3.3.2 模型的數(shù)學(xué)處理與應(yīng)用076
3.3.3 更實際的問題078
3.4 變壓吸附過程的模擬與分析079
3.4.1 數(shù)學(xué)模型的建立079
3.4.2 動態(tài)模型的數(shù)學(xué)處理082
3.4.3 模型的應(yīng)用083

4 化工過程系統(tǒng)的優(yōu)化087
4.1 概述087
4.2 化工過程系統(tǒng)優(yōu)化問題基本概念089
4.2.1 最優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述089
4.2.2 最優(yōu)化問題的建模方法092
4.2.3 化工過程系統(tǒng)最優(yōu)化方法的分類092
4.3 化工過程系統(tǒng)最優(yōu)化問題的類型093
4.3.1 過程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化093
4.3.2 過程系統(tǒng)管理最優(yōu)化095
4.4 化工過程中的線性規(guī)劃問題096
4.4.1 線性規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)描述096
4.4.2 求解線性規(guī)劃的圖解法098
4.4.3 求解線性規(guī)劃問題的單純形法099
4.4.4 按原料資源供應(yīng)、市場需求價格等因素進(jìn)行的排產(chǎn)計劃101
4.5 化工過程中非線性規(guī)劃問題的解析求解102
4.5.1 無約束條件最優(yōu)化問題的經(jīng)典求解方法102
4.5.2 有約束條件最優(yōu)化問題的經(jīng)典求解方法103
4.5.3 動態(tài)系統(tǒng)參數(shù)的變分優(yōu)化法106
4.6 化工過程中非線性規(guī)劃問題的數(shù)值求解118
4.6.1 無約束非線性規(guī)劃問題的搜索策略119
4.6.2 變量輪換法119
4.6.3 非線性規(guī)劃的單純型法120
4.6.4 最速下降法和共軛梯度法120
4.6.5 牛頓法和擬牛頓法124
4.6.6 有約束多變量非線性規(guī)劃問題的搜索策略126
4.7 化工過程大系統(tǒng)的優(yōu)化126
4.7.1 可行路徑優(yōu)化法128
4.7.2 不可行路徑129

5 化工生產(chǎn)過程操作工況調(diào)優(yōu)137
5.1 化工生產(chǎn)過程操作工況調(diào)優(yōu)的作用與意義137
5.2 化工生產(chǎn)過程操作工況離線調(diào)優(yōu)的方法138
5.2.1 機(jī)理模型法——液體空氣精餾塔的操作工況調(diào)優(yōu)138
5.2.2 統(tǒng)計模型法——苯酐生產(chǎn)過程的操作工況調(diào)優(yōu)147
5.2.3 智能模型法——乙苯脫氫反應(yīng)過程的操作工況調(diào)優(yōu)157

6 間歇化工過程169
6.1 間歇過程與連續(xù)過程169
6.1.1 間歇化工的特點170
6.1.2 間歇過程與連續(xù)過程的比較171
6.1.3 間歇過程的基本概念171
6.2 過程動態(tài)模型及模擬174
6.2.1 混合過程175
6.2.2 噴霧干燥過程176
6.2.3 間歇、半連續(xù)反應(yīng)過程的模型、模擬和優(yōu)化177
6.3 間歇過程的最優(yōu)時間表179
6.3.1 時間表問題179
6.3.2 簡單多產(chǎn)品和多目的間歇過程最優(yōu)時間表的計算規(guī)則184
6.4 多產(chǎn)品間歇過程的設(shè)備設(shè)計與優(yōu)化187
6.4.1 基本定義、原則和術(shù)語187
6.4.2 多產(chǎn)品間歇過程設(shè)備的基本計算法190
6.4.3 多產(chǎn)品間歇過程設(shè)備尺寸的最優(yōu)設(shè)計192
6.5 間歇過程的控制模型198
6.5.1 配方模型198
6.5.2 控制功能模型199
6.5.3 過程模型200
6.5.4 物理模型200
6.5.5 程序控制模型200

7 換熱網(wǎng)絡(luò)合成203
7.1 化工生產(chǎn)流程中換熱網(wǎng)絡(luò)的作用和意義203
7.2 換熱網(wǎng)絡(luò)合成問題203
7.2.1 換熱網(wǎng)絡(luò)合成問題的描述203
7.2.2 換熱網(wǎng)絡(luò)合成的研究204
7.3 換熱網(wǎng)絡(luò)合成——夾點技術(shù)204
7.3.1 第一定律分析204
7.3.2 溫度區(qū)間205
7.3.3 最小公用工程消耗206
7.3.4 溫焓圖與組合曲線207
7.3.5 夾點的特性209
7.4 夾點法設(shè)計能量最優(yōu)的換熱網(wǎng)絡(luò)210
7.4.1 匹配的可行性原則210
7.4.2 流股的分割——FCp 表213
7.4.3 流股的匹配——勾銷推斷法214
7.5 換熱網(wǎng)絡(luò)的調(diào)優(yōu)216
7.5.1 最小換熱單元數(shù)216
7.5.2 能量與設(shè)備數(shù)的權(quán)衡217
7.5.3 ΔT min 的選擇218
7.6 實際工程項目的換熱網(wǎng)絡(luò)合成219
7.6.1 數(shù)據(jù)提取219
7.6.2 選擇物流220
7.6.3 老廠改造222
7.6.4 禁止匹配與強(qiáng)制匹配224
7.6.5 閾值問題225
7.6.6 多品位公用工程226

8 分離塔序列的綜合231
8.1 精餾塔分離序列綜合概況231
8.2 分離序列綜合的基本概念231
8.2.1 簡單塔232
8.2.2 順序表232
8.2.3 可能的分離序列數(shù)233
8.2.4 分離子群233
8.2.5 可能的分離子問題234
8.2.6 目標(biāo)產(chǎn)物組235
8.2.7 判別指標(biāo)235
8.2.8 分離序列的綜合方法235
8.3 動態(tài)規(guī)劃法235
8.4 分離度系數(shù)有序探試法241
8.4.1 經(jīng)驗規(guī)則M1 242
8.4.2 經(jīng)驗規(guī)則M2 243
8.4.3 經(jīng)驗規(guī)則D1 243
8.4.4 經(jīng)驗規(guī)則S1 243
8.4.5 經(jīng)驗規(guī)則S2 243
8.4.6 經(jīng)驗規(guī)則C1 243
8.4.7 經(jīng)驗規(guī)則C2 243
8.5 相對費用函數(shù)法245
8.6 分離序列綜合過程的評價246
8.7 調(diào)優(yōu)法247
8.8 復(fù)雜塔的分離順序251
8.9 隔壁塔在多元混合物精餾分離中的應(yīng)用253

參考文獻(xiàn)255