化工过程分析与综合(都健)

《化工过程分析与综合》是化工类专业必修课配套教材；《化工过程分析与综合》汇集了作者十余年来的教学经验，充分借鉴国内外相关教材、专著和文献；传统内容与现代内容并举；通过实际工程案例的研究和应用，将知识点与兴趣点结合，以培养学生分析和解决实际问题的能力。 

《化工过程分析与综合》介绍了过程系统工程学的发展历史及研究进展，过程系统工程的基本概念和特点,重点介绍了过程系统的稳态模拟、换热器网络综合、分离序列综合、过程系统能量集成、过程系统质量集成的基本方法，兼顾传统内容与现代内容。通过实际工程案例的研究和应用，将知识点与兴趣点结合，培养学生分析和解决实际问题的能力。《化工过程分析与综合》可作为化工类及相关专业高年级本科生及研究生教材,也可供相关研究人员参考。

都健，大连理工大学教授。 社会兼职：中国系统工程学会过程系统工程专业委员会委员中国化工学会信息技术应用专业委员会委员 负责的基金项目：1、过程系统质量交换网络和热交换网络同步集成研究 国家自然科学基金 2010-20122、柔性换热器网络综合与先进控制集成理论和方法研究 国家自然科学基金 2016-20193、石化工业大规模换热器网络的柔性综合与用能优化关键技术研究 辽宁省自然科学基金 2014-2016 主讲课程：化工过程分析与综合 本科生化工原理 本科生化工系统工程 硕士生过程工程 博士生 负责的省级以上教学改革项目1、化工过程分析与合成 辽宁省资源共享课建设项目 2015年2、化工过程分析与合成 辽宁省精品课程 2008年3、化工原理 辽宁省精品课程 2005年4、化工原理网络课程 * 2005年5、化工原理素材库建设 * 2006年

第1章绪论 / 1

1.1过程系统工程的进展1

1.2基本概念2

1.2.1过程系统2

1.2.2过程系统分析2

1.2.3过程系统综合2

1.2.4过程系统优化3

1.3本课程的特点3

参考文献4

第2章过程系统的稳态模拟 / 6

2.1过程系统的稳态模拟概述6

2.1.1过程系统的数学模型6

2.1.2过程系统模拟的基本任务7

2.1.3过程系统稳态模拟的基本方法9

2.1.4流程模拟软件简介9

2.2过程单元与过程系统的自由度分析11

2.2.1自由度概念11

2.2.2过程单元的自由度分析12

2.2.3过程系统的自由度分析16

2.3过程系统模拟的序贯模块法17

2.3.1序贯模块法的基本问题18

2.3.2不相关子系统的分隔19

2.3.3不可分隔子系统的断裂25

2.3.4断裂流股变量的收敛28

2.3.5应用实例31

2.4过程系统模拟的联立方程法40

2.4.1联立方程法的基本思想和特点40

2.4.2稀疏线性方程组的解法42

2.5过程系统模拟的联立模块法48

2.5.1联立模块法的基本思想和特点48

2.5.2简化模型建立中问题的描述方式49

2.5.3单元简化模型的形式50

本章符号说明52

参考文献53

习题54

第3章换热器网络综合 / 56

3.1换热器网络的综合问题56

3.2过程系统的夹点及其意义58

3.2.1温-焓图(T-H图)59

3.2.2组合曲线60

3.2.3在温-焓图上描述夹点62

3.2.4问题表格法确定夹点65

3.2.5夹点的意义70

3.3过程系统夹点位置的确定72

3.3.1操作型夹点计算73

3.3.2设计型夹点计算73

3.4过程系统的总组合曲线75

3.4.1总组合曲线绘制方法分类75

3.4.2问题表格法绘制总组合曲线75

3.4.3图解法绘制总组合曲线77

3.4.4总组合曲线的意义79

3.5根据温-焓图综合换热器网络80

3.5.1热力学小传热面积网络的分析80

3.5.2热力学小传热面积网络的综合81

3.5.3热力学小传热面积网络的改进83

3.6夹点设计法综合换热器网络84

3.6.1夹点处物流匹配换热的可行性规则85

3.6.2物流匹配的经验规则89

3.7换热器网络的调优95

3.7.1少换热设备个数与热负荷回路95

3.7.2热负荷回路的断开96

3.7.3热负荷路径及能量松弛100

3.8分步综合换热器网络的数学规划法——转运模型法112

3.8.1转运模型113

3.8.2小公用工程费用问题115

3.8.3少换热设备个数问题118

3.8.4利用转运模型综合的步骤120

3.9同步综合换热器网络的数学规划法——超结构法120

3.9.1基于分级超结构的混合整数非线性规划模型121

3.9.2基于分级超结构的混合整数非线性规划模型的求解123

本章符号说明126

参考文献128

习题132

第4章分离序列综合 / 134

4.1分离序列综合概述134

4.2分离序列综合的基本概念135

4.2.1分离序列综合问题的定义135

4.2.2分离序列综合组合问题135

4.2.3分离序列方案评价138

4.2.4分离过程的能耗139

4.3有序直观推断法141

4.4渐进调优法145

4.4.1建立初始分离序列145

4.4.2确定调优法则145

4.4.3制定调优策略146

4.5数学规划法149

4.5.1动态规划法150

4.5.2有序分支搜索法155

4.5.3超结构法157

本章符号说明164

参考文献164

习题166

第5章过程系统能量集成 / 167

5.1过程系统能量集成概述167

5.2蒸馏过程与过程系统的能量集成168

5.2.1蒸馏塔在系统中的合理设置168

5.2.2蒸馏过程与过程系统的能量集成169

5.3公用工程与过程系统的能量集成176

5.3.1热机与热泵在系统中的合理设置177

5.3.2热机在热集成过程中热负荷及温位的限制177

5.4全局能量集成178

5.4.1全局组合曲线和全局夹点179

5.4.2全局能量集成的加/减原则180

5.5夹点分析在过程系统能量集成中的应用182

5.5.1过程用能的一致性原则182

5.5.2过程流股的提取及参数的确定184

5.5.3过程系统用能诊断186

5.5.4过程系统用能调优189

5.5.5工业应用实例190

本章符号说明196

参考文献196

习题196

第6章过程系统质量集成 / 198

6.1过程系统质量集成概述198

6.2质量交换网络综合198

6.2.1基本概念198

6.2.2质量交换网络与热交换网络的类比200

6.2.3质量交换网络综合方法200

6.3质量夹点法201

6.3.1小浓度差与浓度转换201

6.3.2组合曲线法确定夹点202

6.3.3浓度间隔图表法确定夹点206

6.3.4质量交换网络综合准则208

6.3.5质量集成209

6.4水分配网络综合210

6.4.1基本概念210

6.4.2水分配网络综合方法210

本章符号说明215

参考文献215

习题217