化工系统工程-大作业-2016答案.doc

目录 过程系统工程发展概述 3 一、过程系统工程的概念及发展历史 3 1.1 过程系统工程的概念 3 1.2 过程系统工程的发展历程 3 1.2.1 起步阶段 3 1.2.2 发展阶段 3 1.2.3 拓展阶段 4 二、过程系统工程的主要研究内容 4 2.1 过程系统工程的基本内容简介 4 2.1.1 过程系统的模拟 4 2.1.2 过程系统的分析 4 2.1.3 过程系统的综合 5 2.1.4 过程系统的优化 5 2.2 过程系统模拟的基本方法 5 2.2.1 序贯模块法 5 2.2.2 联立方程法 5 2.2.3 联立模块法 6 2.3 过程系统的综合 6 2.3.1过程系统综合及其研究领域 6 2.3.2过程系统综合的策略与方法 6 2.3.3换热网络综合 8 2.3.4换热网络综合的启发式经验规则法 8 过程系统工程发展概述 一、过程系统工程的概念及发展历史 1.1 过程系统工程的概念 过程系统工程（Poreess systems engineering，SPE）是一门综合性的边缘学科，它以处理物料一能量一资金—信息流的过程系统为研究对象，其核心功能是过程系统的组织、计划、协调、设计、控制和管理，它广泛地用于化学、冶金、制药、建材和食品等过程工业中，目的是在总体上达成技术上及经济上的最优化，以符合可持续发展的要求。 自从过程系统工程在20世纪60年代形成一门独立学科以来，随着系统工程、信息技术和化学工程的发展，过程系统工程在深度和广度方面都有了较大的扩展，在1982年开始每3年召开一次的国际过程系统工程学术会议，以及自1988年开始每3年召开一次的艾斯本世界用户会议上，都有数百篇论文发表，基本上反映了这一学科的进展情况。 过程系统工程在我国的研究和应用是从1973年开始起步的，许多高等院校和化工设计及研究院所在这方面做了不少工作，出版了一些专著，在国内外发表了不少论文，过程系统工程在化工工厂中的应用也取得了一些成果。在各有关方面的努力下，1991年成立了中国系统工程学会过程系统工程专业委员会，推动了国内的学术交流，也加强了与国际学术界的联系。 从总体上看来，我国过程系统工程的理论研究水平与国际水平较为接近，但在成果的应用和商业化方面则相差较远，至今还没有出现达到国际先进水平的商业化软件及国际知名的从事过程系统工程研究开发及推广应用的企业。 近年来，随着社会、经济和科学技术的发展，过程系统工程也面临着新的挑战。其中主要包括日益严格的环保及节能要求、降低产品成本的压力、原料来源多样化的适应、客户需求个性化的满足、企业经营绩效的提高、供应链的组合与优化等。 1.2 过程系统工程的发展历程 1.2.1 起步阶段 1961年美国出版了Williams所著的“Systems Engineering for the Process Industries”；1968年Rudd和Watson出版“Strategy of Process Engineering”；次年日本的矢木荣和西村肇也出版《化学过程工学》。20世纪70年代一些著名的大学都纷纷在化工系开设“化工过程的模拟与分析”、“过程设计”、“过程控制”等课程。 这个时期的活动主要在学术界，是学术酝酿期。这期间奠定了过程系统工程学科的理论基础及研究方法，明确了学科范畴为过程系统的分析、过程综合和过程控制。 1.2.2 发展阶段 到20世纪70年代，一方面，由于石油危机的挑战，需要大幅度的节能降耗；石油化工装置的大型化、综合化迫切需要开发新的手段来分析、设计和控制这些复杂的化工系统，这些动因就促成了过程系统工程的大发展。另一方面，计算机技术的长足发展为系统工程的发展提供了有力手段。20世纪80年代，一系列国际会议的召开也宣告PSE 作为独立学科已成熟起来，例如，1980第一届计算机辅助过程设计会议（Foundation of CAPD）在美国波士顿召开，1982首届国际PSE会议在日本京都召开。 20世纪70—80年代我国早期老一辈PSE专家学者出版专著，编写教材，办学习班，开展大量启蒙工作。20世纪80年代高等院校纷纷开设“化工系统工程”课程，清华大学、天津大学等成立了化工系统工程教研室；1991年在著名的系统工程专家钱学森及其他有识之士推动下，成立中国系统工程学会过程系统工程专业委员会，成思危当选为第一届主任委员。当时过程系统工程专业委员会横跨化工、冶金、石油、医药卫生、轻工、建材、有色、核工业、防化等11个部委。 在这个时期过程系统工程已经由学术理论走向工业应用，并实现了不少重大技术突破，特别值得称道的有:Dave Cutler创造Dynamic Matrix Control（DMC）方法实现了模型预估控制（model perdictive control，MPC），这种软件包已