上篇化工過(guò)程模擬的基本方法/1
第1章化工過(guò)程穩(wěn)態(tài)模擬原理與步驟/3
1.1化工過(guò)程數(shù)學(xué)模型與自由度分析3
1.1.1化工過(guò)程的數(shù)學(xué)模型3
1.1.2系統(tǒng)的自由度分析4
1.1.3氨合成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型5
1.2基于序貫?zāi)�塊法的過(guò)程模擬6
1.2.1帶有循環(huán)的化工系統(tǒng)序貫求解過(guò)程6
1.2.2不可分割子系統(tǒng)的識(shí)別7
1.2.3不可分割子系統(tǒng)的切割12
1.2.4不可分割子系統(tǒng)的收斂19
1.3基于聯(lián)立方程法的過(guò)程模擬22
1.3.1大型稀疏非線性方程組的降維解法23
1.3.2大型稀疏非線性方程組的聯(lián)立線性方程組解法25
1.4基于聯(lián)立模塊法的過(guò)程模擬26
1.4.1簡(jiǎn)化模型的建立方法27
1.4.2攝動(dòng)法求簡(jiǎn)化模型系數(shù)矩陣30
習(xí)題31

第2章化工過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬與控制/33
2.1基本概念33
2.2動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型37
2.2.1總質(zhì)量守恒方程38
2.2.2組分守恒方程39
2.2.3能量守恒方程42
2.2.4動(dòng)量守恒方程44
2.2.5狀態(tài)方程46
2.2.6平衡方程46
2.3動(dòng)態(tài)過(guò)程模型的實(shí)例47
2.3.1串聯(lián)的等溫、等持液量全混釜47
2.3.2串聯(lián)的等溫、變持液量全混釜49
2.3.3串聯(lián)帶加熱的反應(yīng)釜49
2.3.4氣相帶壓CSTR50
2.4常微分方程的數(shù)值解法51
2.4.1顯式數(shù)值積分算法51
2.4.2隱式數(shù)值積分算法55
2.5動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)例57
2.5.1重力流槽57
2.5.2串聯(lián)CSTR58
2.5.3非等溫CSTR60
2.6動(dòng)態(tài)響應(yīng)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析62
2.6.1分類與定義62
2.6.2線性化與擾動(dòng)變量64
2.6.3簡(jiǎn)單線性系統(tǒng)的響應(yīng)67
2.7過(guò)程控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介79
2.7.1簡(jiǎn)單控制回路介紹79
2.7.2PID控制80
習(xí)題87

第3章化工過(guò)程模擬中常用的優(yōu)化方法/89
3.1優(yōu)化問(wèn)題的基本概念與分類89
3.1.1優(yōu)化問(wèn)題的基本概念89
3.1.2優(yōu)化問(wèn)題的分類90
3.1.3局部最優(yōu)解與全局最優(yōu)解，凸規(guī)劃91
3.2無(wú)約束最優(yōu)化問(wèn)題93
3.2.1無(wú)約束最優(yōu)化問(wèn)題的特點(diǎn)和求解方法概述93
3.2.2一維最小化96
3.2.3最速下降法101
3.2.4共軛梯度法103
3.2.5牛頓法104
3.2.6擬牛頓法107
3.3帶約束最優(yōu)化問(wèn)題111
3.3.1帶約束最優(yōu)化問(wèn)題解的判定條件111
3.3.2罰函數(shù)法、障礙法和增廣Lagrangian函數(shù)法118
3.3.3二次規(guī)劃123
3.3.4序貫二次型法129
習(xí)題133

中篇簡(jiǎn)單化工過(guò)程的模擬實(shí)踐/134
第4章基于Aspen Plus的穩(wěn)態(tài)化工過(guò)程模擬應(yīng)用/135
4.1乙烯、丁二烯合成環(huán)己烯反應(yīng)模擬實(shí)例135
4.1.1組分與物性方法輸入136
4.1.2反應(yīng)器模擬137
4.2脫丙烷模擬實(shí)例140
4.2.1脫丙烷工藝簡(jiǎn)介141
4.2.2單塔脫丙烷簡(jiǎn)捷計(jì)算142
4.2.3單塔脫丙烷嚴(yán)格計(jì)算147
4.2.4脫丙烷塔的靈敏度分析與設(shè)計(jì)規(guī)定150
4.2.5高、低壓脫丙烷塔模擬156
4.3甲苯加氫制苯工藝實(shí)例160
4.3.1原料進(jìn)料單元162
4.3.2反應(yīng)單元165
4.3.3閃蒸單元169
4.3.4精餾單元172
4.3.5建立循環(huán)178
4.4聯(lián)立方程法在Aspen Plus模擬中的應(yīng)用180
4.4.1Aspen Plus中的EO模型180
4.4.2基于聯(lián)立方程法的模擬與參數(shù)估計(jì)181
4.4.3基于聯(lián)立方程法的優(yōu)化183
4.4.4基于聯(lián)立方程法的參數(shù)校正186
習(xí)題188

第5章基于Aspen Plus Dynamics的動(dòng)態(tài)化工過(guò)程模擬應(yīng)用/190
5.1重力流槽190
5.1.1穩(wěn)態(tài)模擬190
5.1.2穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)191
5.1.3動(dòng)態(tài)模擬192
5.2串聯(lián)CSTR196
5.2.1穩(wěn)態(tài)模擬196
5.2.2穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)199
5.2.3動(dòng)態(tài)模擬199
5.3非等溫CSTR202
5.3.1穩(wěn)態(tài)模擬202
5.3.2穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)204
5.3.3動(dòng)態(tài)模擬205
5.4乙醇-水精餾塔開車動(dòng)態(tài)模擬208
5.4.1穩(wěn)態(tài)模擬209
5.4.2穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)211
5.4.3動(dòng)態(tài)模擬212
習(xí)題216

下篇乙烯裝置的動(dòng)態(tài)模擬與優(yōu)化實(shí)踐/217
第6章乙烯裂解爐的模擬與優(yōu)化/218
6.1乙烯裂解爐穩(wěn)態(tài)模擬219
6.1.1過(guò)程模型219
6.1.2反應(yīng)模型221
6.1.3分子模型224
6.1.4裂解爐模擬求解算法226
6.1.5算例：石腦油裂解過(guò)程計(jì)算227
6.2多周期裂解爐動(dòng)態(tài)模擬與操作條件優(yōu)化228
6.2.1結(jié)焦動(dòng)力學(xué)模型229
6.2.2裂解爐多周期模擬計(jì)算230
6.2.3裂解爐多周期操作條件優(yōu)化模型230
6.2.4算例：石腦油多周期裂解操作條件優(yōu)化231
思考題232

第7章乙烯裝置壓縮系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化/234
7.1進(jìn)料組成變化情況下的壓縮機(jī)性能預(yù)測(cè)234
7.2進(jìn)料組成變化情況下的壓縮機(jī)性能模擬238
思考題240

第8章乙烯裝置分離系統(tǒng)的開車動(dòng)態(tài)模擬與優(yōu)化/241
8.1深冷系統(tǒng)混合烴開車的動(dòng)態(tài)模擬研究241
8.1.1基于參數(shù)修正的開車狀態(tài)初始化算法242
8.1.2開車方案的動(dòng)態(tài)模擬研究243
8.2精餾塔全回流操作與全回流組分的選擇247
8.2.1精餾塔開車過(guò)程簡(jiǎn)介247
8.2.2精餾塔全回流操作的適用性248
8.2.3精餾塔全回流開車介質(zhì)組分選擇251
思考題253

第9章乙烯裝置的開車動(dòng)態(tài)模擬與優(yōu)化/254
9.1基于動(dòng)態(tài)模擬的開車介質(zhì)組成分析254
9.1.1混合烴組成的計(jì)算算法254
9.1.2確定氫氣含量254
9.1.3確定混合烴分子量下限256
9.1.4確定混合烴的組分種類257
9.1.5選取混合烴的總流量及操作壓力257
9.1.6確定混合烴的分子量上限258
9.1.7透平提供的最大功率259
9.1.8實(shí)例研究260
9.2基于動(dòng)態(tài)模擬的開車過(guò)程操作優(yōu)化260
9.2.1裂解、壓縮系統(tǒng)建模與分析260
9.2.2前脫乙烷系統(tǒng)建模與分析264
9.2.3綜合分析優(yōu)化266
思考題267

參考文獻(xiàn)/268