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都健 编

图书标签:

• 化工过程
• 过程分析
• 过程综合
• 化工原理
• 化工设计
• 流程模拟
• 优化设计
• 工业应用
• 都健
• 高等教育

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122290045

版次：1

商品编码：12051899

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-04-01

用纸：胶版纸

页数：218

字数：3400000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：《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。
《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。

内容简介

《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。

作者简介

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 2010-2012
2、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 2016-2019
3、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 教育部 2005年
5、化工原理素材库建设 教育部 2006年

目录

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热力学最小传热面积网络的分析80
3.5.2热力学最小传热面积网络的综合81
3.5.3热力学最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最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最小公用工程费用问题115
3.8.3最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最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

前言/序言

《化工过程分析与综合》是在过程系统工程学的基础上建立起来的，是高等学校化工类专业的必修课。为适应高等化工类人才培养的需求，作者总结了十余年来讲授该课程的教学经验，并充分借鉴国内外相关教材、专著和文献，组织编写了本书。
本书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，过程系统综合的方法和策略，过程系统集成和优化的理论和最新研究成果，包括过程系统能量集成、过程系统质量集成（包括水系统集成)。本书的编写注重传统内容与现代内容的兼顾；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；体系上注重教材的科学性、实用性、通用性。
本书由都健主编。第1章由都健编写,第2章由都健、韩志忠编写,第3章由肖武编写,第4章由董宏光、邹雄编写,第5章由王瑶编写,第6章由刘琳琳编写。姚平经教授审阅了全书，并提出了宝贵的建议，在此深表谢意。
由于作者水平有限，书中难免有不妥和疏漏之处，敬请指正。

编者
2016年12月

《化学工程基础原理与实践》 本书旨在系统性地梳理化学工程领域的核心概念，并结合实际案例，展现理论知识在工业生产中的应用。本书并非仅限于某一特定分支，而是力求构建一个全面而深入的化学工程知识体系，帮助读者掌握分析和解决复杂工程问题的能力。 第一部分：单元操作与传递现象 本部分将详细阐述化学工程中最基础也是最重要的单元操作。我们将从流体流动开始，深入分析其在管道、泵、压缩机等设备中的行为，以及雷诺数、压降计算等关键工程参数。随后，我们将聚焦于热量传递，包括传导、对流和辐射，并探讨换热器的设计与选型原则。再者，我们将深入讲解质量传递过程，例如蒸馏、吸收、萃取、结晶等分离技术，并分析其操作原理、影响因素和设备特点。此外，还会涉及固体的处理，如过滤、沉降、干燥、粉碎等过程，分析其在不同工业场景下的应用。 第二部分：反应工程与催化 反应工程是化学工程的核心驱动力。本部分将从化学反应动力学入手，讲解反应速率方程、活化能、催化剂的作用机理等。我们将深入分析不同类型反应器的设计与操作，包括间歇反应器、连续搅拌釜式反应器（CSTR）、管式反应器（PFR）等，并讨论如何优化反应条件以提高产率和选择性。催化技术的应用是现代化学工业不可或缺的部分，本书将重点介绍多相催化、均相催化以及生物催化等，并探讨催化剂的失活与再生问题。 第三部分：过程控制与安全 任何化学过程的稳定运行都离不开有效的过程控制。本部分将介绍基本的仪表与测量技术，如温度、压力、流量、液位传感器的原理与应用。我们将深入探讨过程控制的原理，包括反馈控制、前馈控制、串级控制等，并介绍PID控制器的设计与整定。通过分析典型过程的控制方案，帮助读者理解如何实现过程的稳定性和优化。同时，安全生产是化学工程的生命线。本书将系统性地介绍化学过程中的潜在危险，如火灾、爆炸、有毒物质泄漏等，并讲解风险评估方法、安全设计原则、事故预防措施以及应急响应计划。 第四部分：过程模拟与优化 在现代化学工程中，过程模拟和优化工具发挥着越来越重要的作用。本部分将介绍常用的过程模拟软件（如Aspen Plus, HYSYS等）的基本操作和应用。我们将演示如何构建化学过程模型，进行稳态和动态模拟，并分析模拟结果。基于模拟结果，本书将探讨如何对化学过程进行优化，包括提高能量效率、减少物料消耗、降低成本以及改善产品质量。通过案例分析，展示优化方法的实际应用效果。 第五部分：化学工艺设计与经济性分析 综合运用前述知识，本部分将引导读者进行完整的化学工艺设计。我们将从工艺流程图（PFD）和管道及仪表流程图（P&ID）的绘制入手，详细讲解设备选型、物料衡算、能量衡算、管线设计、仪表配置等步骤。此外，经济性分析是工艺设计的重要组成部分。本书将介绍投资估算、运行成本分析、投资回收期计算、净现值（NPV）和内部收益率（IRR）等经济评价指标，帮助读者评估工艺方案的可行性和盈利能力。 第六部分：新兴领域与发展趋势 为了保持知识的前沿性，本书最后部分将简要介绍化学工程领域的一些新兴技术和发展趋势。这可能包括绿色化学与可持续工艺、生物化工、纳米材料的制备与应用、以及数字化与智能化在化学工程中的应用等。通过对这些前沿领域的展望，激发读者对未来化学工程发展的思考。 本书内容严谨，结构清晰，语言流畅，旨在为化学工程专业的学生、研究人员以及从事相关工作的工程师提供一本既有理论深度又不失实践指导意义的参考书。通过对本书的学习，读者能够建立起扎实的化学工程基础，掌握分析和解决复杂工程问题的能力，并能更好地应对日益发展的化学工业挑战。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，《化工过程分析与综合(都健)》是一本非常出色的专业书籍。它不仅内容丰富，条理清晰，而且充满了作者的真知灼见。无论你是初入化工领域的学生，还是经验丰富的工程师，都能从中获得宝贵的知识和启示。我非常推荐这本书给所有对化工过程分析与综合感兴趣的读者。 这本书给我最大的感受是，它不仅仅是一本“教科书”，更像是一位经验丰富的导师。作者通过其深厚的专业知识和严谨的逻辑思维，将复杂的化工过程分析与综合的知识体系，以一种易于理解和掌握的方式呈现给读者。它让我明白了，化工过程的分析与综合，并非一蹴而就，而是需要系统性的思考、严谨的分析和创新的实践。我相信，这本书会成为我职业生涯中一本常备的参考书，也希望更多的人能够从中受益。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“经济性评估”方面的内容，也是我非常看重的一点。无论多么先进的工艺，最终都要落脚在经济效益上。作者在进行过程分析和综合时，始终将经济性作为重要的考量因素。他详细介绍了各种成本核算的方法，以及如何通过工艺优化来降低生产成本，提高经济效益。例如，通过优化物料的回收和再利用，可以显著降低原材料的消耗；通过改进能量利用效率，可以减少能源的消耗。这些看似微小的改进，累积起来却能带来可观的经济效益。 我还对书中关于“过程故障诊断与优化”的探讨印象深刻。在实际的化工生产中，难免会遇到各种各样的故障。如何快速准确地诊断故障原因，并及时采取有效的优化措施，是保证生产连续性和稳定性的关键。作者在书中提供了一系列基于过程分析的故障诊断方法，以及相应的优化策略。他强调，通过对过程参数的实时监测和分析，可以提前预警潜在的故障，并采取相应的预防措施。这一点对于提高化工过程的运行效率和可靠性具有重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“模型构建与求解”部分，对我来说是极具挑战但又收获满满的一块内容。作者并没有回避化工过程分析中的数学模型，而是以一种循序渐进的方式，介绍了各种数学模型的建立方法，包括机理模型和经验模型。他详细阐述了如何根据实际过程的特点，选择合适的模型类型，并如何利用实际数据对模型进行参数辨识和验证。这一点对于希望深入理解化工过程背后数学原理的读者来说，非常有价值。 我特别欣赏书中对于“多目标优化”的讲解。很多化工过程的目标并非单一的，而是需要同时考虑经济性、安全性、环保性等多个方面。作者介绍了多种多目标优化算法，并详细解释了如何在不同的目标之间进行权衡和取舍。这对于解决实际工程问题中遇到的复杂优化难题，提供了非常有力的工具。我记得当时我正在尝试解决一个涉及多个变量相互制约的优化问题，书中介绍的算法给了我很大的启发，让我能够更有效地找到最优解。

评分☆☆☆☆☆

《化工过程分析与综合(都健)》在“数据驱动的分析方法”方面，展现了其与时俱进的特点。在信息爆炸的时代，如何有效地利用海量数据来分析和优化化工过程，已成为一个重要的课题。作者在书中详细介绍了各种数据分析技术，例如统计过程控制（SPC）、机器学习和人工智能在化工过程分析中的应用。他解释了如何通过这些技术来识别过程中的异常模式，预测设备故障，以及优化操作参数。 我尤其对书中关于“数据可视化”的讲解印象深刻。通过将复杂的数据以直观易懂的方式呈现出来，能够极大地帮助工程师们更好地理解过程的运行状态，及时发现潜在的问题。作者提供了许多图表和案例，展示了如何利用可视化技术来呈现过程参数、质量指标以及经济效益等信息。这一点对于提高决策效率和沟通效果，具有不可忽视的作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于“创新思维与未来展望”的探讨，也为我打开了新的思路。作者在书中不仅回顾了化工过程分析与综合的发展历程，更是对未来的发展趋势进行了前瞻性的预测。他认为，随着科技的不断进步，未来的化工过程将更加智能化、绿色化和柔性化。书中提到的一些新兴技术，例如数字孪生、自主控制系统等，都让我对化工行业的未来充满了期待。 我特别欣赏书中对于“跨学科融合”的强调。作者指出，未来的化工过程分析与综合，需要更多地借鉴其他学科的知识和技术，例如计算机科学、材料科学、生物技术等。这种跨学科的融合，将为化工行业带来更多的创新和突破。这本书为我提供了一个非常好的起点，让我能够更积极地去探索和学习新的知识，以适应未来化工行业的发展需求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计得相当巧妙。它似乎是从“解剖”一个化工过程入手，然后逐步“重塑”和“优化”它。我印象最深刻的是书中关于“过程模拟”的章节。在信息技术飞速发展的今天，过程模拟已经成为化工行业不可或缺的工具。《化工过程分析与综合(都健)》在这方面的内容，既有理论上的深度，又不失操作上的指导。作者详细介绍了各种模拟软件的基本原理和应用场景，并且给出了具体的建模步骤和参数设置建议。这一点对于正在从事工艺开发或者流程改进工作的工程师来说，简直是福音。我记得我当时看到这一章节时，就迫不及待地尝试将书中的方法应用到我正在处理的一个实际问题中。虽然过程中遇到了一些技术上的挑战，但书中提供的思路和解决问题的框架，无疑给了我很大的帮助，让我少走了不少弯路。 此外，书中对于“过程强化”的探讨也让我耳目一新。以往我接触到的很多书籍，更多关注的是如何在现有基础上进行微调，而这本书则强调了通过创新的技术和设计来从根本上提升过程的效率和经济性。作者列举了许多先进的化工技术，比如微反应器、膜分离、超临界流体萃取等，并详细分析了它们在不同应用场景下的优势和劣势。这极大地拓宽了我的视野，让我认识到化工过程的未来发展方向。我尤其对书中关于“绿色化工”的理念印象深刻，作者在分析和综合过程中，始终贯穿着环境保护和可持续发展的思想，这在当前社会背景下显得尤为重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“案例研究”方面的深度和广度，着实令人印象深刻。作者并非仅仅停留在理论的阐述，而是提供了大量详实、贴合实际的案例研究。这些案例涵盖了不同类型的化工过程，包括石油化工、精细化工、制药工业等。通过对这些案例的深入分析，读者能够更直观地理解书中介绍的理论和方法是如何应用于实际工程中的。 我尤其对书中关于“成功案例的复盘”和“失败案例的剖析”感到受益匪浅。作者并没有回避那些不成功的尝试，而是从中提炼出宝贵的经验教训，帮助读者避免重蹈覆辙。这种严谨、客观的态度，让整本书的内容更具说服力和参考价值。我记得我当时在研究一个特定的工艺流程时，书中恰好有一个与之相似的案例，通过对该案例的详细分析，我获得了许多意想不到的启示，并最终成功地解决了困扰我许久的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我是在一个偶然的机会下翻到的。当时正值一个项目遇到瓶颈，需要对现有的化工流程进行深入的评估和优化。我手里已经有一些基础的化工原理书籍，但总觉得缺少了一些系统性的分析工具和方法论。当我看到《化工过程分析与综合(都健)》这个标题时，虽然之前并未听闻过这本书，但“分析”与“综合”这两个词立刻抓住了我的眼球。我抱着试试看的心态，开始翻阅。 一开始，我被书中一些概念的引入方式所吸引。作者并没有上来就抛出复杂的数学模型或者晦涩的理论，而是从一些大家都能理解的宏观角度切入，比如描述一个典型的化工生产线是如何运作的，从中引申出分析的必要性和重要性。这种由浅入深的处理方式，让我这个对理论有些畏惧的读者感到很亲切，也迅速建立起了一种“我能理解”的信心。接着，书中开始介绍一些基本的分析工具，例如能量衡算和质量衡算。这部分内容对我来说并不陌生，但作者的讲解却非常到位，他不仅仅是列出公式，更是深入剖析了这些衡算在实际化工过程中的意义，以及如何通过它们来识别流程中的潜在问题。我尤其喜欢作者举的几个案例，都是一些非常贴近实际生产的场景，让我能够清晰地看到理论是如何转化为实践的。

评分☆☆☆☆☆

我非常欣赏作者在书中对“化工过程的本质”所做的深入剖析。他并没有仅仅停留在描述各种单元操作的物理化学原理，而是试图去挖掘驱动这些单元操作背后更深层次的逻辑和联系。他将复杂的化工过程比作一个有生命的有机体，每一个单元操作都是这个有机体的器官，它们相互协作，共同完成整个生命活动。这种类比非常生动，也更容易让人理解不同单元操作之间的相互影响和制约关系。当我读到关于“过程集成”的章节时，这种感受尤为强烈。作者强调，真正的过程综合并非简单地将各个单元操作堆砌在一起，而是要通过精心的设计，实现能量和物质的循环利用，最大程度地减少浪费，提高整体效率。 书中关于“灵活性与鲁棒性”的讨论也让我受益匪浅。一个成功的化工过程，不仅要追求最优的经济效益，更要具备应对外部环境变化的能力。作者详细分析了影响过程灵活性的各种因素，并提出了一系列改进策略。例如，通过合理的设备选型、控制策略的优化以及流程结构的调整，都可以有效地提升过程的灵活性。这一点对于在多变的市场环境中运营的化工企业来说，至关重要。我还记得书中对于“不确定性分析”的讲解，作者指出，在实际的化工生产中，很多参数都存在不确定性，而如何量化和应对这些不确定性，是保证过程稳定运行的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨，但又不失生动。作者在阐述复杂的概念时，总是会辅以清晰的图示和生动的比喻，让原本枯燥的理论变得更容易理解和消化。我尤其喜欢书中关于“热力学与动力学耦合分析”的章节。通常情况下，这两个方面的内容会分别在不同的书籍中讲解，而这本书则将它们巧妙地结合在一起，分析一个过程在实际运行中，既要考虑热力学上的可行性，又要考虑动力学上的速率。这种全局性的视角，对于理解和优化化工过程至关重要。 书中对“风险评估与安全设计”的重视程度，也让我感到非常欣慰。化工生产的特殊性决定了安全是第一位的。作者在分析和综合的过程中，始终将安全因素放在重要的位置，并提出了一系列相应的分析方法和设计原则。他详细介绍了各种潜在的风险源，以及如何通过工艺优化和安全措施来规避这些风险。这一点对于任何从事化工相关工作的人来说，都具有极高的参考价值。我记得当时我正在负责一个新项目的安全评估，这本书中的内容给了我很多启发，让我能够更全面、更系统地考虑潜在的安全隐患。