化工過程計算機輔助設計基礎

內(nèi)容概要

　　本書以化工概念設計、流程設計、單元設計、控制方案設計和設計文檔為編寫主線，以AspenPlus化工模擬軟件為工具，通過大量的實例來說明計算機技術在化工設計過程中的基礎應用。每章均給出了案例的詳細設計過程和按順序排列的Aspen軟件截圖，以方便讀者重復這些案例。本書可作為高等院?；?、石油、生物、制藥、食品、環(huán)境、材料等專業(yè)的本科生和研究生教材，也可供這些專業(yè)的科研、設計、管理及生產(chǎn)人員參考使用。

書籍目錄

第1章 化工過程設計常用軟件
  1.1 Aspen Plus
    1.1.1 Aspen Plus簡介
    1.1.2 Aspen Plus基本操作
    1.1.3 應用舉例
  1.2 Matlab
    1.2.1 Matlab簡介
    1.2.2 Matlab程序基本語法
    1.2.3 Matlab的繪圖功能
    1.2.4 Matlab應用舉例
  1.3 PRO/Ⅱ流程模擬軟件
    1.3.1 PRO/Ⅱ簡介
    1.3.2 PRO/Ⅱ軟件內(nèi)容
    1.3.3 PRO/Ⅱ軟件的典型應用
第2章 化工過程概念設計
  2.1 概念設計基礎
    2.1.1 概念設計所需數(shù)據(jù)
    2.1.2 過程操作方式
  2.2 流程總體設計
    2.2.1 過程方框圖
    2.2.2 產(chǎn)品物流的數(shù)目
    2.2.3 總物料衡算
    2.2.4 物料衡算優(yōu)化
  2.3 物料循環(huán)結構
    2.3.1 循環(huán)物流的數(shù)目
    2.3.2 循環(huán)的物料衡算
    2.3.3 反應器對循環(huán)結構的影響
    2.3.4 循環(huán)物料衡算優(yōu)化
  2.4 傳質分離結構設計
    2.4.1 分離系統(tǒng)的總體結構
    2.4.2 氣體分離子系統(tǒng)
    2.4.3 液體分離子系統(tǒng)
    2.4.4 分離系統(tǒng)的物料衡算優(yōu)化
  2.5 換熱網(wǎng)絡設計
    2.5.1 公用工程換熱量
    2.5.2 獲取高換熱匹配的換熱器網(wǎng)絡
    2.5.3 換熱網(wǎng)絡結構優(yōu)化
第3章 過程模擬軟件Aspen Plus基礎與實例
  3.1 過程模擬實例詳解
  3.2 物性分析估計與數(shù)據(jù)回歸
    3.2.1 純組分的物性分析
    3.2.2 混合物相圖的繪制
    3.2.3 估計非數(shù)據(jù)庫組分的物性
    3.2.4 相平衡實驗數(shù)據(jù)的回歸
  3.3 流程與模型分析工具
    3.3.1 靈敏度分析
    3.3.2 設計規(guī)定
    3.3.3 優(yōu)化
  3.4 計算序列與收斂策略
  3.5 繪制工藝流程圖
第4章 化工過程單元設計
  4.1 離心泵的設計
    4.1.1 確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭
    4.1.2 選擇泵的類型與型號
    4.1.3 核算泵的實際工作狀態(tài)
  4.2 管路直徑的設計
  4.3 換熱器的設計
    4.3.1 單股物流換熱負荷的確定
    4.3.2 兩股物流換熱負荷的確定
    4.3.3 換熱器結構設計
  4.4 精餾塔的設計
    4.4.1 二元圖解法
    4.4.2 多元簡捷法
    4.4.3 塔板和填料設計
  4.5 反應器的設計
    4.5.1 全混流反應器
    4.5.2 平推流反應器
    4.5.3 間歇流式反應器
第5章 化工過程控制方案設計
  5.1 基本控制系統(tǒng)的組成
    5.1.1 PID控制原理
    5.1.2 控制系統(tǒng)結構合成
  5.2 利用Aspen Plus進行精餾塔靈敏板分析
    5.2.1 Aspen Plus中的靈敏度分析
    5.2.2 精餾塔的靈敏板分析
  5.3 利用Aspen Dynamics進行動態(tài)模擬
附錄 化工過程設計文檔
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   5.1.2 控制系統(tǒng)結構合成 全裝置范圍控制系統(tǒng)的設計應從整個過程而不是單個設備的角度來考慮，即采用“由上到下”的順序法，利用可獲得的自由度，按重要性的次序來依次達到設計目標。全裝置范圍控制的定性設計法由以下步驟組成。 ①確定控制目標。這是與過程目標密切相關的。例如，可能希望在確保產(chǎn)品滿足市場規(guī)定質量的同時，完成規(guī)定的生產(chǎn)量，并保證過程滿足環(huán)境和安全方面的約束。 ②確定控制的自由度。實際上，自由度分析對全裝置范圍控制系統(tǒng)的合成可能太煩瑣。比較簡捷的方法是，流程中控制閥的數(shù)目等于自由度的數(shù)目。當流程中閥門位置確定后，必須仔細避免用一個以上的閥控制一個流量。萬一自由度不能充分滿足所有控制目標，這可能必須增加控制閥。 ③建立能量管理系統(tǒng)。在本步驟中，確?？刂苹芈纺軐⒎艧岷臀鼰岱磻髡{(diào)節(jié)在要求的溫度水平上。此外，確定溫度控制器的位置，保證通過公用工程物流而不是熱集成中的匹配物流來調(diào)節(jié)溫度，從而將外界擾動從過程中排除。 ④穩(wěn)定產(chǎn)量。這由在主進料物流或主產(chǎn)物物流上設置流量控制回路實現(xiàn)，注意這兩種選擇會導致非常不同的全流程控制結構。另一種選擇是通過調(diào)節(jié)反應器操作條件控制產(chǎn)量，例如控制溫度和進料組成。 ⑤控制產(chǎn)品質量和處理安全、環(huán)境和操作方面的約束。 ⑥固定每個循環(huán)回路的流量和控制氣相和液相量（容器壓力和液位）。過程設備內(nèi)的負荷，例如持液量和容器壓力（氣相持有量的量度）是比較容易控制的，它們的控制對穩(wěn)定裝置狀態(tài)是很重要的。必須對每個循環(huán)物流施加流量控制，以避免循環(huán)流量通過設備后的正反饋作用，即“雪球效應”。 ⑦校核組分衡算。設置控制回路防止個別化學組分在過程中積累。 ⑧控制各過程單元。在這一步，對剩余的自由度進行安排，保證為每個過程單元提供適當?shù)木植靠刂啤Ｗ⒁庠谔幚硌b置范圍的主要控制問題后才進行這一步。 ⑨經(jīng)濟優(yōu)化和改善動態(tài)可控性。當某些控制閥還要被安排時，用它們改善過程的動態(tài)和經(jīng)濟性能。 【例5—2】針對第2章所設計的HDA工藝流程，設計其控制結構。

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