化工过程分析与合成第1章绪论研讨.ppt

化工过程分析与合成 什么是“化工过程的分析与合成”? 什么是“化工过程的分析与合成”? 什么是“化工过程的分析与合成”? 化工过程分析与合成课程的特点 综合利用了化学工程与工艺专业的主要基础课程的内容，如《化工原理》、《化工热力学》、《化学反应工程》、《传递过程原理》、《分离工程》、《化工数学》、《系统最优化》、《化工系统工程》等。 是一门综合性课程。 与上述突出数学方法的基础课程相比，更突出实践性的典型的“案例”分析。 重点在于培养学生分析和解决实际问题的能力。 化工过程分析与合成课程的任务 培养高年级学生综合运用学过的课程，以及技术经济、环境保护方面的基础知识，并结合本课程的过程系统分析与合成的方法，加强学生处理化学工业实际问题的能力。 化工过程分析与合成课程的要求 ★掌握过程系统分析与合成的基本概念、基本原理与方法 ★掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原理，熟悉过程系统模拟与优化的基本步骤与方法，掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换热网络合成 ★理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。明确间歇系统模拟、优化与合成的特殊性 ★了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域前沿及与其它学科的关系 化工过程分析与合成课程的主要内容 绪论 化工过程系统稳态模拟与分析 化工过程系统动态模拟与分析 化工过程系统的优化 化工生产过程操作工况调优 间歇化工过程 换热网络合成 分离塔序列的合成 绪 论 绪 论 1.1 化工过程 1.2 化工过程生产操作控制 1.3 化工过程的分析与合成 1.4 化工过程模拟系统 1.5 化工企业CIPS技术 1.6 人工智能技术在化工过程中的应用 1.7 本教材的目的与内容 课 程 背 景 二战后，化工高等教育出现了两大流派和倾向。 ★ 西方发达国家，随着化工热力学、传递过程原理、反应工程与化工系统工程知识的系统化、理论化，突出了化学工程科学分类知识的教育，对工程师面对的实际问题反而注意不够 ★ 在前苏联和东欧各国，则出现了专业划分过细，所培养的高级人才缺乏生命力的落后局面。 课 程 背 景 ★ 在我国，一方面由于受前苏联的影响，专业划分过细，人才适应能力差的问题早已暴露无遗；另一方面，化学工程专业又因循西方的模式，过分强调学科性，忽视化学工程与技术问题的综合性与实践性。 过程就是客观事物从一个状态到另一个状态的转移。在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺，称作过程工艺；以汽车、轮船等工件为对象的加工工艺，称为制造工艺。 化工过程是以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。 通常化工过程包括三个部分： 原料制备 化学反应 产品分离 各种单元过程由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。 化学反应过程 ──化工过程的核心部分 催化反应过程 热裂解反应过程 电解质溶液离子反应过程 生化反应过程 …... 催化反应过程 合成反应：合成氨、合成甲醇等的反应过程； 催化反应过程 氧化反应：萘氧化制苯酐、乙烯氧化制环氧乙烯等的反应过程； 催化反应过程 脱氢反应：乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程； 催化反应过程 裂化反应：重质油催化裂化制轻质油的反应过程； 催化反应过程 烷基化反应：乙烯与苯的烷基化制乙苯的反应过程； 热裂解反应过程 煤干馏生成焦碳、煤焦油、焦炉煤气的反应过程； 轻油裂解制乙烯的反应过程； 电解质溶液离子反应过程 各种无机盐生产以及氨碱法制碱的反应过程； 生物化学反应过程 发酵法生产氨基酸、有机醇、酮等的反应过程 换热过程 ★ 使被处理的物流，按要求的温度进入各个单元过程。这一过程是由换热器与换热物流所构成的换热网络实现的。 ★ 合理的设计，能充分回收过程系统中的热量或冷量。 ★ 以最大限度的节能、经济的设备投资、良好的操作适应性为目标，实现最佳的换热网络设计，是化工过程系统综合研究的一项典型的事例。 分离过程 非均一系 气固相分离：沉降、过滤、湿法除尘、电除尘 液固相分离：过滤、干燥、沉降 均一系 气相分离：吸附、吸收、膜分离 液相分离：蒸馏与精馏、蒸发、结晶、气提、 萃取、膜分离等 化工过程生产操作工况的调节，主要是对物料流温度、压力、流量、液位、组成等操作参数的调节。 基地式控制技术（40-50年代） 特点：采用基地式控制仪表实施单输入、单输出的简单回路控制 控制目标：保持生产工况平稳 出现了单元组合式控制仪表，从简单控制回路发展了串级、前馈补偿等控制系统 优点： 特点为各个控制回路都是相互独立的 当某一控制回路出现故障时，不