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1绪论 1

1.1化工过程 1

1.1.1化学反应过程 1

1.1.2换热过程 2

1.1.3分离过程 2

1.2化工过程生产操作控制 2

1.2.1集散系统（DCS） 3

1.2.2 DCS的先进控制与优化控制 3

1.3化工过程的分析与合成 4

1.3.1化工过程系统的分析 4

1.3.2化工过程系统的合成 5

1.4化工过程模拟系统 5

1.4.1化工流程稳态模拟系统 5

1.4.2动态模拟系统 6

1.5化工企业CIPS技术 7

1.5.1 CIMS技术 7

1.5.2 CIPS技术 8

1.6人工智能技术在化工过程中的应用 8

1.6.1人工智能技术 9

1.6.2专家系统 9

1.6.3人工神经网络 9

1.6.4人工智能技术在化工过程系统中的应用 10

1.7本教材的目的与内容 10

2化工过程系统稳态模拟与分析 11

2.1过程系统模拟的三种基本方法 12

2.1.1过程系统模拟的序贯模块法 12

2.1.2过程系统模拟的面向方程法 13

2.1.3过程系统模拟的联立模块法 13

2.2过程系统模拟的序贯模块法 14

2.2.1序贯模块法的基本原理 14

2.2.2再循环物流的断裂 16

2.2.3断裂物流变量的收敛 21

2.2.4序贯模块法解设计问题 28

2.3过程系统模拟的面向方程法 29

2.3.1面向方程法的原理 29

2.3.2大型稀疏非线性方程组的降维解法 30

2.3.3联立拟线性方程组法解大型稀疏非线性方程组 34

2.4过程系统模拟的联立模块法 41

2.4.1联立模块法的原理 41

2.4.2建立简化模型的两种切断方式 44

2.5氨合成工艺流程的模拟与分析 48

2.5.1氨合成工艺流程的模拟 48

2.5.2氨合成工艺生产工况的模拟分析 51

3化工过程系统动态模拟与分析 56

3.1化工过程系统的动态模型 56

3.1.1化工过程系统的动态特性 56

3.1.2化工过程系统的动态模型 56

3.1.3确定性动态模型的数学处理 58

3.2连续搅拌罐反应器的动态特性 60

3.2.1动态数学模型 60

3.2.2模型的数学处理与应用（Ⅰ） 64

3.2.3模型的数学处理与应用（Ⅱ） 65

3.3精馏塔的动态特性 68

3.3.1动态数学模型 69

3.3.2模型的数学处理与应用 70

3.3.3更实际的问题 73

3.4变压吸附过程的模拟与分析 74

3.4.1数学模型的建立 74

3.4.2动态模型的数学处理 78

3.4.3模型的应用 79

4化工过程系统的优化 83

4.1概述 83

4.2化工过程系统优化问题基本概念 84

4.2.1最优化问题的数学描述 84

4.2.2最优化问题的建模方法 87

4.2.3化工过程系统最优化方法的分类 88

4.3化工过程系统最优化问题的类型 89

4.3.1过程系统参数优化 89

4.3.2过程系统管理最优化 92

4.4化工过程中的线性规划问题 92

4.4.1线性规划问题的数学描述 92

4.4.2求解线性规划的图解法 96

4.4.3求解线性规划问题的单纯形法 96

4.4.4按原料资源供应、市场需求价格等因素进行的排产计划 100

4.5化工过程中的非线性规划问题 100

4.5.1无约束条件最优化问题的经典求解方法 100

4.5.2有约束条件最优化问题的经典求解方法 101

4.5.3动态系统参数的变分优化法 104

4.6化工过程大系统的优化 120

4.6.1可行路径优化法 123

4.6.2不可行路径 124

5化工生产过程操作工况调优 134

5.1化工生产过程操作工况调优的作用与意义 134

5.2化工生产过程操作工况离线调优的方法 135

5.2.1机理模型法——液体空气精馏塔的操作工况调优 135

5.2.2统计模型法——苯酐生产过程的操作工况调优 148

5.2.3智能模型法——乙苯脱氢反应过程的操作工况调优 161

6间歇化工过程 175

6.1间歇过程与连续过程 175

6.1.1间歇化工的特点 176

6.1.2间歇过程与连续过程的比较 177

6.1.3间歇过程的基本概念 178

6.2过程动态模型及模拟 183

6.2.1混合过程 183

6.2.2喷雾干燥过程 185

6.2.3间歇、半连续反应过程的模型、模拟和优化 186

6.3间歇过程的最优时间表 189

6.3.1时间表问题 190

6.3.2简单多产品和多目的间歇过程最优时间表的计算规则 196

6.4多产品间歇过程的设备设计与优化 200

6.4.1基本定义、原则和术语 200

6.4.2多产品间歇过程设备的基本计算法 203

6.4.3多产品间歇过程设备尺寸的最优设计 207

6.5间歇过程的控制模型 214

6.5.1配方模型 214

6.5.2控制功能模型 215

6.5.3过程模型 216

6.5.4物理模型 217

6.5.5程序控制模型 217

7换热网络合成 220

7.1化工生产流程中换热网络的作用和意义 220

7.2换热网络合成问题 221

7.2.1换热网络合成问题的描述 221

7.2.2换热网络合成的研究 221

7.3换热网络合成——夹点技术 221

7.3.1第一定律分析 221

7.3.2温度区间 222

7.3.3最小公用工程消耗 223

7.3.4温焓图与组合曲线 225

7.3.5夹点的特性 227

7.4夹点法设计能量最优的换热网络 229

7.4.1匹配的可行性原则 229

7.4.2流股的分割——FCp表 232

7.4.3流股的匹配——勾销推断法 234

7.5换热网络的调优 236

7.5.1最小换热单元数 236

7.5.2能量与设备数的权衡 236

7.5.3ΔTmin的选择 239

7.6实际工程项目的换热网络合成 240

7.6.1数据提取 240

7.6.2选择物流 241

7.6.3老厂改造 243

7.6.4禁止匹配与强制匹配 246

7.6.5阈值问题 247

7.6.6多品位公用工程 249

8分离塔序列的综合 254

8.1精馏塔分离序列综合概况 254

8.2分离序列综合的基本概念 255

8.2.1简单塔 255

8.2.2顺序表（Ranked List） 256

8.2.3可能的分离序列数 256

8.2.4分离子群（Subgroups） 256

8.2.5可能的分离子问题 257

8.2.6目标产物组 259

8.2.7判别指标 259

8.2.8分离序列的综合方法 259

8.3动态规划法 260

8.4分离度系数有序探试法 267

8.4.1经验规则M1 267

8.4.2经验规则M2 269

8.4.3经验规则D1 269

8.4.4经验规则S1 269

8.4.5经验规则S2 269

8.4.6经验规则C1 269

8.4.7经验规则C2 269

8.5相对费用函数法 271

8.6分离序列综合过程的评价 272

8.7调优法 274

8.8复杂塔的分离顺序 279