化工過程分析與綜閤(都健) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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都健 編

圖書標籤:

• 化工過程
• 過程分析
• 過程綜閤
• 化工原理
• 化工設計
• 流程模擬
• 優化設計
• 工業應用
• 都健
• 高等教育

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122290045

版次：1

商品編碼：12051899

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-04-01

用紙：膠版紙

頁數：218

字數：3400000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：《化工過程分析與綜閤》可作為化工類及相關專業高年級本科生及研究生教材,也可供相關研究人員參考。
《化工過程分析與綜閤》是化工類專業必修課配套教材；
《化工過程分析與綜閤》匯集瞭作者十餘年來的教學經驗，充分藉鑒國內外相關教材、專著和文獻；
傳統內容與現代內容並舉；
通過實際工程案例的研究和應用，將知識點與興趣點結閤，以培養學生分析和解決實際問題的能力。

內容簡介

《化工過程分析與綜閤》介紹瞭過程係統工程學的發展曆史及研究進展，過程係統工程的基本概念和特點,重點介紹瞭過程係統的穩態模擬、換熱器網絡綜閤、分離序列綜閤、過程係統能量集成、過程係統質量集成的基本方法，兼顧傳統內容與現代內容。通過實際工程案例的研究和應用，將知識點與興趣點結閤，培養學生分析和解決實際問題的能力。
《化工過程分析與綜閤》可作為化工類及相關專業高年級本科生及研究生教材,也可供相關研究人員參考。

作者簡介

都健，大連理工大學教授。
社會兼職：
中國係統工程學會過程係統工程專業委員會委員
中國化工學會信息技術應用專業委員會委員
負責的基金項目：
1、過程係統質量交換網絡和熱交換網絡同步集成研究 國傢自然科學基金 2010-2012
2、柔性換熱器網絡綜閤與先進控製集成理論和方法研究 國傢自然科學基金 2016-2019
3、石化工業大規模換熱器網絡的柔性綜閤與用能優化關鍵技術研究 遼寜省自然科學基金 2014-2016
主講課程：
化工過程分析與綜閤 本科生
化工原理 本科生
化工係統工程 碩士生
過程工程 博士生
負責的省級以上教學改革項目
1、化工過程分析與閤成 遼寜省資源共享課建設項目 2015年
2、化工過程分析與閤成 遼寜省精品課程 2008年
3、化工原理 遼寜省精品課程 2005年
4、化工原理網絡課程 教育部 2005年
5、化工原理素材庫建設 教育部 2006年

目錄

第1章緒論 / 1
1.1過程係統工程的進展1
1.2基本概念2
1.2.1過程係統2
1.2.2過程係統分析2
1.2.3過程係統綜閤2
1.2.4過程係統優化3
1.3本課程的特點3
參考文獻4
第2章過程係統的穩態模擬 / 6
2.1過程係統的穩態模擬概述6
2.1.1過程係統的數學模型6
2.1.2過程係統模擬的基本任務7
2.1.3過程係統穩態模擬的基本方法9
2.1.4流程模擬軟件簡介9
2.2過程單元與過程係統的自由度分析11
2.2.1自由度概念11
2.2.2過程單元的自由度分析12
2.2.3過程係統的自由度分析16
2.3過程係統模擬的序貫模塊法17
2.3.1序貫模塊法的基本問題18
2.3.2不相關子係統的分隔19
2.3.3不可分隔子係統的斷裂25
2.3.4斷裂流股變量的收斂28
2.3.5應用實例31
2.4過程係統模擬的聯立方程法40
2.4.1聯立方程法的基本思想和特點40
2.4.2稀疏綫性方程組的解法42
2.5過程係統模擬的聯立模塊法48
2.5.1聯立模塊法的基本思想和特點48
2.5.2簡化模型建立中問題的描述方式49
2.5.3單元簡化模型的形式50
本章符號說明52
參考文獻53
習題54
第3章換熱器網絡綜閤 / 56
3.1換熱器網絡的綜閤問題56
3.2過程係統的夾點及其意義58
3.2.1溫-焓圖(T-H圖)59
3.2.2組閤麯綫60
3.2.3在溫-焓圖上描述夾點62
3.2.4問題錶格法確定夾點65
3.2.5夾點的意義70
3.3過程係統夾點位置的確定72
3.3.1操作型夾點計算73
3.3.2設計型夾點計算73
3.4過程係統的總組閤麯綫75
3.4.1總組閤麯綫繪製方法分類75
3.4.2問題錶格法繪製總組閤麯綫75
3.4.3圖解法繪製總組閤麯綫77
3.4.4總組閤麯綫的意義79
3.5根據溫-焓圖綜閤換熱器網絡80
3.5.1熱力學最小傳熱麵積網絡的分析80
3.5.2熱力學最小傳熱麵積網絡的綜閤81
3.5.3熱力學最小傳熱麵積網絡的改進83
3.6夾點設計法綜閤換熱器網絡84
3.6.1夾點處物流匹配換熱的可行性規則85
3.6.2物流匹配的經驗規則89
3.7換熱器網絡的調優95
3.7.1最少換熱設備個數與熱負荷迴路95
3.7.2熱負荷迴路的斷開96
3.7.3熱負荷路徑及能量鬆弛100
3.8分步綜閤換熱器網絡的數學規劃法——轉運模型法112
3.8.1轉運模型113
3.8.2最小公用工程費用問題115
3.8.3最少換熱設備個數問題118
3.8.4利用轉運模型綜閤的步驟120
3.9同步綜閤換熱器網絡的數學規劃法——超結構法120
3.9.1基於分級超結構的混閤整數非綫性規劃模型121
3.9.2基於分級超結構的混閤整數非綫性規劃模型的求解123
本章符號說明126
參考文獻128
習題132
第4章分離序列綜閤 / 134
4.1分離序列綜閤概述134
4.2分離序列綜閤的基本概念135
4.2.1分離序列綜閤問題的定義135
4.2.2分離序列綜閤組閤問題135
4.2.3分離序列方案評價138
4.2.4分離過程的能耗139
4.3有序直觀推斷法141
4.4漸進調優法145
4.4.1建立初始分離序列145
4.4.2確定調優法則145
4.4.3製定調優策略146
4.5數學規劃法149
4.5.1動態規劃法150
4.5.2有序分支搜索法155
4.5.3超結構法157
本章符號說明164
參考文獻164
習題166
第5章過程係統能量集成 / 167
5.1過程係統能量集成概述167
5.2蒸餾過程與過程係統的能量集成168
5.2.1蒸餾塔在係統中的閤理設置168
5.2.2蒸餾過程與過程係統的能量集成169
5.3公用工程與過程係統的能量集成176
5.3.1熱機與熱泵在係統中的閤理設置177
5.3.2熱機在熱集成過程中熱負荷及溫位的限製177
5.4全局能量集成178
5.4.1全局組閤麯綫和全局夾點179
5.4.2全局能量集成的加/減原則180
5.5夾點分析在過程係統能量集成中的應用182
5.5.1過程用能的一緻性原則182
5.5.2過程流股的提取及參數的確定184
5.5.3過程係統用能診斷186
5.5.4過程係統用能調優189
5.5.5工業應用實例190
本章符號說明196
參考文獻196
習題196
第6章過程係統質量集成 / 198
6.1過程係統質量集成概述198
6.2質量交換網絡綜閤198
6.2.1基本概念198
6.2.2質量交換網絡與熱交換網絡的類比200
6.2.3質量交換網絡綜閤方法200
6.3質量夾點法201
6.3.1最小濃度差與濃度轉換201
6.3.2組閤麯綫法確定夾點202
6.3.3濃度間隔圖錶法確定夾點206
6.3.4質量交換網絡綜閤準則208
6.3.5質量集成209
6.4水分配網絡綜閤210
6.4.1基本概念210
6.4.2水分配網絡綜閤方法210
本章符號說明215
參考文獻215
習題217

前言/序言

《化工過程分析與綜閤》是在過程係統工程學的基礎上建立起來的，是高等學校化工類專業的必修課。為適應高等化工類人纔培養的需求，作者總結瞭十餘年來講授該課程的教學經驗，並充分藉鑒國內外相關教材、專著和文獻，組織編寫瞭本書。
本書介紹瞭過程係統工程學的發展曆史及研究進展，過程係統工程的基本概念和特點，過程係統綜閤的方法和策略，過程係統集成和優化的理論和最新研究成果，包括過程係統能量集成、過程係統質量集成（包括水係統集成)。本書的編寫注重傳統內容與現代內容的兼顧；通過實際工程案例的研究和應用，將知識點與興趣點結閤，以培養學生分析和解決實際問題的能力；體係上注重教材的科學性、實用性、通用性。
本書由都健主編。第1章由都健編寫,第2章由都健、韓誌忠編寫,第3章由肖武編寫,第4章由董宏光、鄒雄編寫,第5章由王瑤編寫,第6章由劉琳琳編寫。姚平經教授審閱瞭全書，並提齣瞭寶貴的建議，在此深錶謝意。
由於作者水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，敬請指正。

編者
2016年12月

《化學工程基礎原理與實踐》 本書旨在係統性地梳理化學工程領域的核心概念，並結閤實際案例，展現理論知識在工業生産中的應用。本書並非僅限於某一特定分支，而是力求構建一個全麵而深入的化學工程知識體係，幫助讀者掌握分析和解決復雜工程問題的能力。 第一部分：單元操作與傳遞現象 本部分將詳細闡述化學工程中最基礎也是最重要的單元操作。我們將從流體流動開始，深入分析其在管道、泵、壓縮機等設備中的行為，以及雷諾數、壓降計算等關鍵工程參數。隨後，我們將聚焦於熱量傳遞，包括傳導、對流和輻射，並探討換熱器的設計與選型原則。再者，我們將深入講解質量傳遞過程，例如蒸餾、吸收、萃取、結晶等分離技術，並分析其操作原理、影響因素和設備特點。此外，還會涉及固體的處理，如過濾、沉降、乾燥、粉碎等過程，分析其在不同工業場景下的應用。 第二部分：反應工程與催化 反應工程是化學工程的核心驅動力。本部分將從化學反應動力學入手，講解反應速率方程、活化能、催化劑的作用機理等。我們將深入分析不同類型反應器的設計與操作，包括間歇反應器、連續攪拌釜式反應器（CSTR）、管式反應器（PFR）等，並討論如何優化反應條件以提高産率和選擇性。催化技術的應用是現代化學工業不可或缺的部分，本書將重點介紹多相催化、均相催化以及生物催化等，並探討催化劑的失活與再生問題。 第三部分：過程控製與安全 任何化學過程的穩定運行都離不開有效的過程控製。本部分將介紹基本的儀錶與測量技術，如溫度、壓力、流量、液位傳感器的原理與應用。我們將深入探討過程控製的原理，包括反饋控製、前饋控製、串級控製等，並介紹PID控製器的設計與整定。通過分析典型過程的控製方案，幫助讀者理解如何實現過程的穩定性和優化。同時，安全生産是化學工程的生命綫。本書將係統性地介紹化學過程中的潛在危險，如火災、爆炸、有毒物質泄漏等，並講解風險評估方法、安全設計原則、事故預防措施以及應急響應計劃。 第四部分：過程模擬與優化 在現代化學工程中，過程模擬和優化工具發揮著越來越重要的作用。本部分將介紹常用的過程模擬軟件（如Aspen Plus, HYSYS等）的基本操作和應用。我們將演示如何構建化學過程模型，進行穩態和動態模擬，並分析模擬結果。基於模擬結果，本書將探討如何對化學過程進行優化，包括提高能量效率、減少物料消耗、降低成本以及改善産品質量。通過案例分析，展示優化方法的實際應用效果。 第五部分：化學工藝設計與經濟性分析 綜閤運用前述知識，本部分將引導讀者進行完整的化學工藝設計。我們將從工藝流程圖（PFD）和管道及儀錶流程圖（P&ID）的繪製入手，詳細講解設備選型、物料衡算、能量衡算、管綫設計、儀錶配置等步驟。此外，經濟性分析是工藝設計的重要組成部分。本書將介紹投資估算、運行成本分析、投資迴收期計算、淨現值（NPV）和內部收益率（IRR）等經濟評價指標，幫助讀者評估工藝方案的可行性和盈利能力。 第六部分：新興領域與發展趨勢 為瞭保持知識的前沿性，本書最後部分將簡要介紹化學工程領域的一些新興技術和發展趨勢。這可能包括綠色化學與可持續工藝、生物化工、納米材料的製備與應用、以及數字化與智能化在化學工程中的應用等。通過對這些前沿領域的展望，激發讀者對未來化學工程發展的思考。 本書內容嚴謹，結構清晰，語言流暢，旨在為化學工程專業的學生、研究人員以及從事相關工作的工程師提供一本既有理論深度又不失實踐指導意義的參考書。通過對本書的學習，讀者能夠建立起紮實的化學工程基礎，掌握分析和解決復雜工程問題的能力，並能更好地應對日益發展的化學工業挑戰。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，《化工過程分析與綜閤(都健)》是一本非常齣色的專業書籍。它不僅內容豐富，條理清晰，而且充滿瞭作者的真知灼見。無論你是初入化工領域的學生，還是經驗豐富的工程師，都能從中獲得寶貴的知識和啓示。我非常推薦這本書給所有對化工過程分析與綜閤感興趣的讀者。 這本書給我最大的感受是，它不僅僅是一本“教科書”，更像是一位經驗豐富的導師。作者通過其深厚的專業知識和嚴謹的邏輯思維，將復雜的化工過程分析與綜閤的知識體係，以一種易於理解和掌握的方式呈現給讀者。它讓我明白瞭，化工過程的分析與綜閤，並非一蹴而就，而是需要係統性的思考、嚴謹的分析和創新的實踐。我相信，這本書會成為我職業生涯中一本常備的參考書，也希望更多的人能夠從中受益。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我是在一個偶然的機會下翻到的。當時正值一個項目遇到瓶頸，需要對現有的化工流程進行深入的評估和優化。我手裏已經有一些基礎的化工原理書籍，但總覺得缺少瞭一些係統性的分析工具和方法論。當我看到《化工過程分析與綜閤(都健)》這個標題時，雖然之前並未聽聞過這本書，但“分析”與“綜閤”這兩個詞立刻抓住瞭我的眼球。我抱著試試看的心態，開始翻閱。 一開始，我被書中一些概念的引入方式所吸引。作者並沒有上來就拋齣復雜的數學模型或者晦澀的理論，而是從一些大傢都能理解的宏觀角度切入，比如描述一個典型的化工生産綫是如何運作的，從中引申齣分析的必要性和重要性。這種由淺入深的處理方式，讓我這個對理論有些畏懼的讀者感到很親切，也迅速建立起瞭一種“我能理解”的信心。接著，書中開始介紹一些基本的分析工具，例如能量衡算和質量衡算。這部分內容對我來說並不陌生，但作者的講解卻非常到位，他不僅僅是列齣公式，更是深入剖析瞭這些衡算在實際化工過程中的意義，以及如何通過它們來識彆流程中的潛在問題。我尤其喜歡作者舉的幾個案例，都是一些非常貼近實際生産的場景，讓我能夠清晰地看到理論是如何轉化為實踐的。

評分☆☆☆☆☆

這本書在“案例研究”方麵的深度和廣度，著實令人印象深刻。作者並非僅僅停留在理論的闡述，而是提供瞭大量詳實、貼閤實際的案例研究。這些案例涵蓋瞭不同類型的化工過程，包括石油化工、精細化工、製藥工業等。通過對這些案例的深入分析，讀者能夠更直觀地理解書中介紹的理論和方法是如何應用於實際工程中的。 我尤其對書中關於“成功案例的復盤”和“失敗案例的剖析”感到受益匪淺。作者並沒有迴避那些不成功的嘗試，而是從中提煉齣寶貴的經驗教訓，幫助讀者避免重蹈覆轍。這種嚴謹、客觀的態度，讓整本書的內容更具說服力和參考價值。我記得我當時在研究一個特定的工藝流程時，書中恰好有一個與之相似的案例，通過對該案例的詳細分析，我獲得瞭許多意想不到的啓示，並最終成功地解決瞭睏擾我許久的問題。

評分☆☆☆☆☆

《化工過程分析與綜閤(都健)》在“數據驅動的分析方法”方麵，展現瞭其與時俱進的特點。在信息爆炸的時代，如何有效地利用海量數據來分析和優化化工過程，已成為一個重要的課題。作者在書中詳細介紹瞭各種數據分析技術，例如統計過程控製（SPC）、機器學習和人工智能在化工過程分析中的應用。他解釋瞭如何通過這些技術來識彆過程中的異常模式，預測設備故障，以及優化操作參數。 我尤其對書中關於“數據可視化”的講解印象深刻。通過將復雜的數據以直觀易懂的方式呈現齣來，能夠極大地幫助工程師們更好地理解過程的運行狀態，及時發現潛在的問題。作者提供瞭許多圖錶和案例，展示瞭如何利用可視化技術來呈現過程參數、質量指標以及經濟效益等信息。這一點對於提高決策效率和溝通效果，具有不可忽視的作用。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於“創新思維與未來展望”的探討，也為我打開瞭新的思路。作者在書中不僅迴顧瞭化工過程分析與綜閤的發展曆程，更是對未來的發展趨勢進行瞭前瞻性的預測。他認為，隨著科技的不斷進步，未來的化工過程將更加智能化、綠色化和柔性化。書中提到的一些新興技術，例如數字孿生、自主控製係統等，都讓我對化工行業的未來充滿瞭期待。 我特彆欣賞書中對於“跨學科融閤”的強調。作者指齣，未來的化工過程分析與綜閤，需要更多地藉鑒其他學科的知識和技術，例如計算機科學、材料科學、生物技術等。這種跨學科的融閤，將為化工行業帶來更多的創新和突破。這本書為我提供瞭一個非常好的起點，讓我能夠更積極地去探索和學習新的知識，以適應未來化工行業的發展需求。

評分☆☆☆☆☆

我非常欣賞作者在書中對“化工過程的本質”所做的深入剖析。他並沒有僅僅停留在描述各種單元操作的物理化學原理，而是試圖去挖掘驅動這些單元操作背後更深層次的邏輯和聯係。他將復雜的化工過程比作一個有生命的有機體，每一個單元操作都是這個有機體的器官，它們相互協作，共同完成整個生命活動。這種類比非常生動，也更容易讓人理解不同單元操作之間的相互影響和製約關係。當我讀到關於“過程集成”的章節時，這種感受尤為強烈。作者強調，真正的過程綜閤並非簡單地將各個單元操作堆砌在一起，而是要通過精心的設計，實現能量和物質的循環利用，最大程度地減少浪費，提高整體效率。 書中關於“靈活性與魯棒性”的討論也讓我受益匪淺。一個成功的化工過程，不僅要追求最優的經濟效益，更要具備應對外部環境變化的能力。作者詳細分析瞭影響過程靈活性的各種因素，並提齣瞭一係列改進策略。例如，通過閤理的設備選型、控製策略的優化以及流程結構的調整，都可以有效地提升過程的靈活性。這一點對於在多變的市場環境中運營的化工企業來說，至關重要。我還記得書中對於“不確定性分析”的講解，作者指齣，在實際的化工生産中，很多參數都存在不確定性，而如何量化和應對這些不確定性，是保證過程穩定運行的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計得相當巧妙。它似乎是從“解剖”一個化工過程入手，然後逐步“重塑”和“優化”它。我印象最深刻的是書中關於“過程模擬”的章節。在信息技術飛速發展的今天，過程模擬已經成為化工行業不可或缺的工具。《化工過程分析與綜閤(都健)》在這方麵的內容，既有理論上的深度，又不失操作上的指導。作者詳細介紹瞭各種模擬軟件的基本原理和應用場景，並且給齣瞭具體的建模步驟和參數設置建議。這一點對於正在從事工藝開發或者流程改進工作的工程師來說，簡直是福音。我記得我當時看到這一章節時，就迫不及待地嘗試將書中的方法應用到我正在處理的一個實際問題中。雖然過程中遇到瞭一些技術上的挑戰，但書中提供的思路和解決問題的框架，無疑給瞭我很大的幫助，讓我少走瞭不少彎路。 此外，書中對於“過程強化”的探討也讓我耳目一新。以往我接觸到的很多書籍，更多關注的是如何在現有基礎上進行微調，而這本書則強調瞭通過創新的技術和設計來從根本上提升過程的效率和經濟性。作者列舉瞭許多先進的化工技術，比如微反應器、膜分離、超臨界流體萃取等，並詳細分析瞭它們在不同應用場景下的優勢和劣勢。這極大地拓寬瞭我的視野，讓我認識到化工過程的未來發展方嚮。我尤其對書中關於“綠色化工”的理念印象深刻，作者在分析和綜閤過程中，始終貫穿著環境保護和可持續發展的思想，這在當前社會背景下顯得尤為重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“模型構建與求解”部分，對我來說是極具挑戰但又收獲滿滿的一塊內容。作者並沒有迴避化工過程分析中的數學模型，而是以一種循序漸進的方式，介紹瞭各種數學模型的建立方法，包括機理模型和經驗模型。他詳細闡述瞭如何根據實際過程的特點，選擇閤適的模型類型，並如何利用實際數據對模型進行參數辨識和驗證。這一點對於希望深入理解化工過程背後數學原理的讀者來說，非常有價值。 我特彆欣賞書中對於“多目標優化”的講解。很多化工過程的目標並非單一的，而是需要同時考慮經濟性、安全性、環保性等多個方麵。作者介紹瞭多種多目標優化算法，並詳細解釋瞭如何在不同的目標之間進行權衡和取捨。這對於解決實際工程問題中遇到的復雜優化難題，提供瞭非常有力的工具。我記得當時我正在嘗試解決一個涉及多個變量相互製約的優化問題，書中介紹的算法給瞭我很大的啓發，讓我能夠更有效地找到最優解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常嚴謹，但又不失生動。作者在闡述復雜的概念時，總是會輔以清晰的圖示和生動的比喻，讓原本枯燥的理論變得更容易理解和消化。我尤其喜歡書中關於“熱力學與動力學耦閤分析”的章節。通常情況下，這兩個方麵的內容會分彆在不同的書籍中講解，而這本書則將它們巧妙地結閤在一起，分析一個過程在實際運行中，既要考慮熱力學上的可行性，又要考慮動力學上的速率。這種全局性的視角，對於理解和優化化工過程至關重要。 書中對“風險評估與安全設計”的重視程度，也讓我感到非常欣慰。化工生産的特殊性決定瞭安全是第一位的。作者在分析和綜閤的過程中，始終將安全因素放在重要的位置，並提齣瞭一係列相應的分析方法和設計原則。他詳細介紹瞭各種潛在的風險源，以及如何通過工藝優化和安全措施來規避這些風險。這一點對於任何從事化工相關工作的人來說，都具有極高的參考價值。我記得當時我正在負責一個新項目的安全評估，這本書中的內容給瞭我很多啓發，讓我能夠更全麵、更係統地考慮潛在的安全隱患。

評分☆☆☆☆☆

這本書在“經濟性評估”方麵的內容，也是我非常看重的一點。無論多麼先進的工藝，最終都要落腳在經濟效益上。作者在進行過程分析和綜閤時，始終將經濟性作為重要的考量因素。他詳細介紹瞭各種成本核算的方法，以及如何通過工藝優化來降低生産成本，提高經濟效益。例如，通過優化物料的迴收和再利用，可以顯著降低原材料的消耗；通過改進能量利用效率，可以減少能源的消耗。這些看似微小的改進，纍積起來卻能帶來可觀的經濟效益。 我還對書中關於“過程故障診斷與優化”的探討印象深刻。在實際的化工生産中，難免會遇到各種各樣的故障。如何快速準確地診斷故障原因，並及時采取有效的優化措施，是保證生産連續性和穩定性的關鍵。作者在書中提供瞭一係列基於過程分析的故障診斷方法，以及相應的優化策略。他強調，通過對過程參數的實時監測和分析，可以提前預警潛在的故障，並采取相應的預防措施。這一點對於提高化工過程的運行效率和可靠性具有重要的意義。