化工过程分析与综合

“化工过程分析与综合”与“化工热力学”“化工原理”和“化学反应工程”一起构成了化学工程与工艺专业基础课程体系，是化工专业本科生的专业必修课程。

本课程是在过程系统工程学的基础上建立起来的，将系统工程学的理论和方法结合化学工程、数值计算和经济技术分析基本方法，在对化工过程进行系统模拟和评价的过程中，培养学生应用化工过程系统模型的建立、求解、优化等基本理论解决化工过程模拟、优化及计算等方面实际问题的工程实践能力。

本书共六章，主要内容包括：化工过程系统模拟与分析的基本概念，建立化工单元过程与过程系统数学模型的方法，过程系统模拟的基本思路和方法，过程系统换热网络综合的思路和方法，分离序列综合的思路和方法，能量系统综合与集成、质量综合与集成以及水综合与集成的基础知识和基本方法。同时，在各章节的内容中，还通过实际工程应用案例将理论知识和工程实际应用进行有机结合。

本书由江汉大学晋梅主编，邹琳玲副主编，中国五环工程有限公司卢文新高级工程师、江汉大学安良、吴宇琼、余国贤、王晋黄等参与编写。江汉大学路平教授审阅了全书，并提出了宝贵的意见和建议，在此深表感激。在编写过程中，得到了华中科技大学出版社的热情帮助，以及江汉大学高等学校“专业综合改革试点”项目和湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划项目的大力支持，再次致以诚挚的谢意！同时，向书中所引用文献资料的中外作者表示衷心的感谢！

由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

第1章绪论(1)

1.1过程系统工程的发展(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(2)

1.3过程模拟的一般方法(3)

1.3.1物理模拟和数学模拟(3)

1.3.2数学模型化的步骤(3)

1.3.3数学模型的类型(3)

1.4本课程的特点(5)

本章小结(5)

参考文献(6)

第二章单元过程的模拟(7)

2.1自由度(7)

2.1.1独立流股自由度(7)

2.1.2自由度的实质(7)

2.1.3自由度分析的目的(8)

2.1.4设计变量与状态变量(8)

2.1.5设计变量确定的原则(8)

2.2过程系统自由度分析(8)

2.2.1单元过程自由度分析(8)

2.2.2过程装置自由度分析(12)

2.2.3过程系统自由度分析(12)

2.3单元过程的稳态模拟(13)

2.3.1单元过程稳态模拟步骤(13)

2.3.2单元过程稳态模拟实例(14)

2.4单元过程的动态模拟(23)

2.4.1动态模拟与稳态模拟的区别(23)

2.4.2动态模拟系统的分类(24)

本章小结(25)

习题(25)

参考文献(26)

第三章过程系统的模拟(27)

3.1过程系统的模拟(27)

3.1.1过程系统模拟问题的类型(27)

3.1.2过程模拟软件的基本结构(29)

3.2过程系统的数学模型(30)

3.3过程系统结构的数学模型(31)

3.3.1流程图(31)

3.3.2信息流图(31)

3.3.3矩阵表示(33)

3.4序贯模块法(36)

3.4.1序贯模块法的基本问题(36)

3.4.2过程系统的分隔(38)

3.4.3不可分隔子系统的断裂(44)

3.4.4断裂流股变量的收敛方法(46)

3.4.5序贯模块法的优缺点(50)

3.5联立方程法(51)

3.5.1联立方程法的基本问题(51)

3.5.2方程组的分隔(53)

3.5.3不可分隔方程组的断裂(56)

3.5.4稀疏线性方程组的分解(59)

3.5.5联立方程法的优缺点(62)

3.6联立模块法(62)

3.6.1简化模型的建立方法(63)

3.6.2联立方程法的特点(64)

3.7化工过程模拟软件简介及其应用(65)

3.7.1化工过程系统模拟的一般步骤(65)

3.7.2化工过程模拟软件简介(66)

3.7.3应用实例(69)

本章小结(83)

习题(84)

参考文献(86)

第四章换热网络综合(87)

4.1换热网络综合方法及一般步骤(87)

4.2热力学目标法换热网络综合的基本概念(88)

4.2.1传热过程有效能分析(88)

4.2.2温焓图(89)

4.2.3组合曲线(89)

4.3过程系统的夹点及其意义(92)

4.3.1夹点在温焓图上的描述(93)

4.3.2问题表格法确定夹点(96)

4.3.3夹点的意义(99)

4.3.4传热温差ΔTmin的确定(99)

4.4过程系统总组合曲线(101)

4.4.1总组合曲线的绘制(101)

4.4.2总组合曲线的意义(103)

4.5基于有效能分析的换热网络综合(104)

4.6基于夹点设计法的换热网络综合(105)

4.6.1夹点处物流匹配的可行性规则(105)

4.6.2物流匹配换热的经验规则(106)

4.6.3夹点设计法换热网络综合(109)

4.7换热网络调优(113)

4.7.1换热网络调优的基本概念(114)

4.7.2换热网络调优(115)

4.8应用实例(118)

本章小结(124)

习题(125)

参考文献(127)

第五章分离序列综合(128)

5.1分离序列综合的基本概念(128)

5.1.1简单塔(129)

5.1.2顺序表(129)

5.1.3顺式流程(129)

5.1.4可能的分离序列数(130)

5.1.5分离子群(131)

5.1.6分离子问题(131)

5.1.7目标产物组(133)

5.1.8分离序列方案评价指标(133)

5.1.9分离序列综合方法(134)

5.2直观推断法(134)

5.2.1M类规则(135)

5.2.2D类规则(135)

5.2.3S类规则(136)

5.2.4C类规则(137)

5.3调优法(140)

5.3.1建立初始分离序列(141)

5.3.2确定调优规则(141)

5.3.3制定调优策略(141)

5.4动态规划法(146)

5.5分离序列综合软件及精馏塔的优化设计(150)

5.5.1分离序列综合软件介绍(150)

5.5.2精馏塔的优化设计(150)

本章小结(164)

习题(165)

参考文献(166)

第六章过程系统集成(168)

6.1过程系统能量集成(168)

6.1.1蒸馏过程与过程系统的能量集成(169)

6.1.2公用工程与过程系统的能量集成(172)

6.1.3全局能量集成(174)

6.1.4夹点分析在过程系统能量集成中的应用(178)

6.2过程系统的质量集成(181)

6.2.1质量交换网络综合的基本概念(181)

6.2.2利用组合曲线法确定传质过程夹点(184)

6.2.3利用浓度间隔图表法确定传质过程夹点(186)

6.2.4质量交换网络综合(191)

6.2.5质量交换网络的优化(195)

6.2.6过程系统的质量集成(197)

6.3水系统集成(197)

6.3.1水系统集成的基本概念(197)

6.3.2夹点法确定z小新鲜水用量目标(199)

6.3.3z小新鲜水用量目标的水系统集成(204)

本章小结(206)

习题(206)

参考文献(208)