化工过程开发与设计作业答案解析
化工过程开发与设计作业
名字：韦良优班级：应化12班学号：201409202101
1.化工过程开发步骤有哪些？具体是什么？
答：1.实验室研究
1）基础研究：指在实验室进行的筛选技术路线和工艺方案，测定有关物性数据及反应热、动力学参数，筛选分析方法和研制催化剂等。
2）小试：在基础研究的基础上，在实验室建立小型实验装置进行工艺模拟试验，主要任务是优化工艺条件。
2.收集资料：包括过程放大和设计装置所需的数据和判据，以及围绕工艺过程评价或项目评
估所需要的原料、产品、能源、市场、交通、环保、地理环境等多种信息。
3.概念设计（预设计）：它是根据实验室研究成果和收集的技术经济资料，对被开发过程的工业化方案提出的初步设想。目的在于检验实验室研究成果是否符合技术开发的要求，对以后开发步骤的研究或设计工作提供指导。
主要内容：◆工艺路线和工艺方法的说明◆工艺流程简图◆简单的物料衡算和能量衡算◆原材料及其消耗指标◆主要设备型式◆预计的“三废”◆排放量及毒害性◆投资成本估算◆中试研究的建议
4.技术经济评价：它是对开发项目进行技术可靠性和经济合理性的考察，以便对技术方案和
开发工作进行决策。
技术经济评价贯穿于开发过程的始终。
1）初步评价（立题评价）：是在选题或确定开发项目时决定取舍所进行的评价。
2）中间评价：是在开发过程中，对开发研究的各个阶段
结果作出评价，通常侧重于技术方案的科学性和可靠性，以及在经济上的合理性。
3）最终评价（工业化评价或项目评估）：是在技术开发工作后期进行的评价。目的是为项目的投资建设作出决策。评价的依据是开发研究报告、市场研究报告等技术经济资料。若评价结论肯定，即可投资进行建设。
5.模型试验：一般是对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。所用设备一般比
实验室规模大并且具有工业设备的仿真性质。主要研究内容：考察各种工程因素对过程的作用及其规律，观察放大效应和分析、寻找产生放大效应的原因。
6.中试（中间试验工厂）：它是在小试或模型试验之后进行的半工业化规模的模拟试验。是一
次较大规模的对开发的技术方案作较全面的试验考察。其结果可作为基础设计的依据。7.基础设计：它是在最终评价获得肯定结论后，根据中试研究结果及有关资料，对工业生产
方案及生产装置所进行的原则设计。内容：生产装置说明、工艺流程及流程叙述、物料衡算及能量衡算、设备型式和规格明细表、“三废”排放及治理、检测方法和检测仪表等详细设计内容。
8.过程设计（施工图设计）：是依据基础设计编制的，用于指导过程实施的最终技术文件。
9.建立生产装置：依据过程设计的图纸和文件，购进和制作设备，安装生产装置，按工艺要求进行调试、开车和试生产。
2.化工过程开发有几种方法？具体都是哪些？
答：一、逐级经验放大法：逐级经验放大法是运用物质模型从实验室规模的小试开始，经
过逐级放大的模型试验研究直到将化工过程放大成为生产规模。这种放大方法每放大一级都
必须建立相应的模型装置，详细观察和记录模型试验中发生的各种现象和结果。而每一级放
大设计的依据主要是前一级试验所取得的研究结果和数据，故为经验性质的放大。研究方法：化工过程开发需要解决的问题通常是如何合理选择设备型式，确定最佳的工艺条件，以及将设备放大达到过程开发的目标。而逐级经验放大法的研究方法则主要是通过试验来取得设备选型，条件优化和设备放大的信息和结论。
1）设备选型：设备选型通常都以小试验的方式进行。因为过程开发初期技术方案尚未确定，不可能花费大量投资建立各种型式的大型设备作设备型式的筛选试验，例如化学反应器选型是采用不同型式和结构的小型反应器，在实验室对所开发的反应过程进行试验研究。从试验结果的优劣，即可确定最佳型式的反应器。这种试验考察的因素仅仅是设备的型式和结构，故为结构变量试验。
2）优化工艺条件：优化工艺条件的试验研究应在设备选型试验之后进行，如果设备型式未定，则条件优化将无意义。这种试验仍然可以在设备选型所确定的小型试验设备内进行。试验考察的因素是各种工艺条件，并从不同操作条件的试验结果对比中筛选出最佳工艺条化。由于试验仅仅改变工艺操作条件，故为操作变量试验。
3）反应器放大：反应器放大的试验研究是采用建立模型装置的方式进行逐级放大，每放大一级都必须重复前一级试验确定的条件，考察放大效应，并取得设备放大的有关判据或数据。这种试验所考察的因素是设备几何尺寸改变以后对于过程结果产生的影响，故为几何变量试验。
二、数学模拟法：数学模拟法是一种新开发方法，它不一定要通过试验去取得放大的判据和数据，一般是在认识过程特征的基础上，运用理论分析找到描述过程规律的数学模型，并验证该模型与实际过程等效，就可以用来进行放大设计计算。
1. 数学模型：数学模型通常是一组微分方程或者一组代数方程，用以描述过程的动态规律。由于化工过程一般都比较复杂，要找到真实描述过程动态规律的数学模型往往十分困难，即使是能够找到，也常因模型过于复杂，而无法实际应用。因此，对于数学模型的要求，既要能够描述过程，又要简单而便于应用。
2、研究方法：根据建立数学模型的思想方法，以化学反应过程开发为例，数学模拟法可以按以下研究步骤进行。
1）实验室研究化学反应特征：实验室研究化学反应特征的主要任务是测定反应热力学和动力学的特征规律及其参数。由于研究目的是掌握过程运行的内在规律，其研究内容和研究手
段都与逐级经验放大法的实验室研究有很大差别。它已不再是反应器选型和条件优化，而是
希望从过程内在规律上去揭示过程运行的实质。因此应尽可能排除外界因素对于过程内在规律的干扰，试验装置并不一定要求与生产装置相似，但对于试验测定的精度要求较高。 3.
化工过程系统工程的基本任务和内容是什么？
答：化工过程系统工程的基本内容：从化工系统的整体目标出发，根据系统内部各个组成
部分的特性及其相互关系，确定化工系统在规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。任务：把系统工程的思想、方法用于解决化工过程系统的设计、开发、操作、控制等问题。在一定的限制条件下，根据输入及输出要求，寻求整体性能最优的过程系统。
4.什么是化工过程？主要包括哪些过程？
答：化工过程是以天然物料为原料，经过物理或化学加工制成产品的过程。
包括：原料制备、化学反应、产品分离等过程。还有化学反应过程、催化反应过程、热裂解
反应过程、电解质溶液离子反应过程、生物化学反应过程、换热过程、分离过程。
5.化工过程系统工程的基本内容是什么？
答：化工过程系统工程的基本内容：从化工系统的整体目标出发，根据系统内部各个组成部
分的特性及其相互关系，确定化工系统在规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。
6.什么是化工过程的系统模拟？能解决哪些问题？如何建立一个模拟系统？
答：系统的模拟：如果一个生产系统A是比较复杂的系统，而不能预知其效果如何，则可以
找另外一个比较简单的系统B，其操作特性与系统A的相同，但是比A容易进行试验或解算，因而，为了预知系统A的效果，就可以用试验系统B的性能来代替A。也就是说，利用一个更为方便、经济而性能相似的系统B来模仿A系统的性能—仿真。B是A的模型。
如果系统B与系统A不仅性能相似，而且物理化学过程本质也一样，只不过规模尺寸大小
不同，则这种模拟称为“物理模拟”（又称相似模拟）。
7.什么是化工过程的系统分析？能解决哪些问题？
?答：对于系统结构及其中子系统均已给定的现有系统进行分析，即建立各子系统的数学模型，按照给定的系统结构进行整个系统的数学模拟，预测在不同条件下系统的特性和行为，借以发现其薄弱环节并加以改进。主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数。分析的目的：使所选方案在技术上先进、可行，在经济上优越、合理。
8.什么是化工过程的系统合成？能解决哪些问题？
答：按照规定的系统特性，寻求所需的系统结构及其各子系统的性能，并使系统按规定的目
标进行最优组合。寻优方法：模拟退火法、进化算法、遗传算法等。
9.化工过程的系统合成主要包括哪些过程？
答：(1) 反应路径的合成：在给定的原料和规定的产品之间的反应步骤称作反就路径，优选反应路径是反应路径合成的任务。
(2)换热器网络的合成：确定出具有最小的设备投资费和操作费，并满足把每一过程物流由
初始温度达到指定温度的换热网络。
(3)分离序列的合成：给定一进料流股，已知它的状态，系统化的设计出能从进料中分离出
所要求产品的过程，并使费用最小。
(4)反应器网络的合成：为制造所要求的产品，对于给定的化学反应路径以及主、副反应的
速率数据，确定一个反应器的最优结构和操作条件，以使在给定的产率下总生产成本最小。
(5) 全流程的合成：寻求把给定原料转变成所要求产品的最经济、合理的流程结构。
(6)公用工程系统的合成：满足公用工程要求的前提下确定系统的流程结构和操作条件，使
系统总费用最小。
(7)过程系统能量集成：采用更节能的操作单元，从全过程系统的能量供求关系上分析，把
反应、分离、换热和公用工程一同考虑，综合利用能量。
10. 什么是CIMS和CIPS？
答：（1）、CIMS (Computer Integrated Manufacturing System)计算机集成制造系统：
通过计算机硬、软件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工
程技术，将企业生产活动中有关的人、技术经营三要素及其信息流、物质流有机集成为实施
优化运作的大系统，形成CIMS。（2）、Computer Integrated Process System以CIPS的
概念和方法组织过程生产企业的运作环节，包括生产控制、调度、管理、经营决策、市场分析、新产品设计及研究开发，直到销售和售后服务、用户意见反馈，形成以市场为驱动、全
局优化的企业系统。
11.间歇过程的设计与操作优化能解决哪些问题？
答：间歇过程在化工生产中的重要地位：小批量、精细化工产品；单产品、多产品、多目的。
研究内容：减小操作循环周期，提高生产率；提高各批量生产的重复性以提高产
品质量；合理利用原料、能源和设备以降低成本；提高适应性以应付产品规格及原料配方等
的变化。
12.学好化工系统工程对你解决问题能有什么帮助？
答：
：
13. 进行化工车间管道布置时应注意哪些问题？
答：（1）物料因素：①输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、
楼梯、走廊和门等处，这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置，
并应将放空管引至指定地点或高过屋面2m以上。②有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上
空和并列管线的上方或内侧。③管道铺设时应有一定的坡度，坡度方向一般是沿物流的方向，坡度一般为1/100-5/1000。粘度小的液体物料管道可取5/1000左右，含固体的物料管道可取
1/100左右。④真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。
（2）考虑施工、操作及维修：①管道应尽量集中布置在公用管架上，平行走直线，少拐弯，
少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。
②支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管时，气体管道应从上方引出，液体管道
应从下方引出，管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。③管道应尽量沿墙面
铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安
装维修为原则。④管道穿过墙壁和楼板时，应在墙面和楼板上预埋一个直径大的套管，让管
线穿过套管，防止管道移动或振动时对墙面或楼板造成损坏。套管应高出楼板、平台表面50m m。
⑤为了安装和操作方便，管道上的阀门和仪表的布置高度可参考以下数据：阀门（包
括球阀、截止阀、闸阀）1.2-1.6m;安全阀2.2m;温度计、压力计1.4-1.6m⑥为了方便管
道的安装、检修及防止变形后碰撞，管道间应保持一定的间距。阀门、法兰应尽量错开排列，
以减小间距。
（3）安全生产:①架空管道与地面的距离除符合工艺要求外，还应便于操作和检修。管道跨
越通道时，最低点离地：通过人行道时不小于2m；通过公路时不小于4.5m；通过铁路时不小
于6m；通过厂区主要交通干线时离地5m。②直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加套
管等加以保护。③为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃、易爆介质的管
道应采取接地措施，以保证安全生产。④长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补
偿问题，如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。⑤玻璃管等脆性材料管道的外面最
好用塑料薄膜包裹，避免管道破裂时溅出液体，发生意外。⑥为了避免发生电化学腐蚀，不
锈钢管道不宜与碳钢管道直接接触，要采用胶垫隔离等措施。
（4）其他因素：①管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。②距离较近的两设备间的连接管
o o
道，不应直连，应用45 或90弯接。③管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其
他非工艺管道的布置。
14. 管道在管架上的平面布置原则？
答：（1）较重的管道布置在靠近支柱处（2）连接管道布置在设备同侧的外边（3）工艺管道
置于下层（4）切断阀应布置成一排（5）高温或低温的管道要用管托（6）支架间的距离要适当。
15. 管道布置图的绘制应注意哪些问题？
答：（一）比例、图幅及分区原则
（1）比例：管道布置图的常用比例为1:50和1:100，如管道复杂的也可采用1:20或1:25的比
例。
（2）图幅：一般用1号或2号图纸，有时也用0号图纸。
（3）分区原则：由于车间（装置）范围比较大，为了清楚表达各工段管道布置情况，需要分
区绘制管道布置图时，常常以各工段或工序为单位划分区段，每个区段以该区在车间内所占
的墙或柱的定位轴全车间的管道
（二）视图配置：车间管道布置图一般只绘出平面图、剖面图和向视图等，而且以平面图为
主，其他视图为辅。对多层建筑，应分层绘制管道平面布置图。
若平面图上还有局部平面和操作平台，则应单独绘制局部管线的平面布置图。
（1）管道平面布置图的画法：①用细实线画出厂房平面图。画法同设备布置图，标注柱网
轴线编号和柱距尺寸。
②用细实线画出所有设备的简单外形和所有管口，加注设备位号和名称。
③用粗单实线画出所有工艺物料管道和辅段编号、规格、物料代号及其流向箭头。
④用规定的符号或代号在要求的部位画出管件、管架、阀门和仪表控制点。
⑤标注厂房定位轴线的分尺寸。
（2）管道立面剖视图的画法：①画出地平线或室内地面、各楼面和设备基础，标注其标高尺寸。
②用细实线按比例画出设备简单外形及所有管口，并标注设备名称和位号。
③用粗单实线画出所有工艺物料管道和辅助物料管道平面图，在管道上方或左方标注管段编号、规格、物料代号及其流向箭头。
④用规定的符号或代号在要求的部位画出管件、管架、阀门和仪表控制点。
⑤标注厂房定位轴线的分尺寸和总尺寸，设备的定位尺寸，管道定位尺寸和标高。
16.写出石油的加工的主要途径和产品？
答：石油的加工的主要途径和产品
17.写出化工生产过程及流程？
答：一、化工生产过程：化工生产过程一般可概括为原料预处理、化学反应和产品分离及精制三大步骤。
（1）原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格。例如固体需破碎、过筛；液体需加热或气化；有些反应物要预先脱除杂质，或配制成一定的浓度。在多数主产过程中，原料预处理本身就很复杂，要用到许多物理的和化学的方法和技术，有些原料预处理成本占总生产成本的大部分。
（2）化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工生产过程的核心。反应温度、压力、浓度、催化剂（多数反应需要）或其他物料的性质以及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响，是化学工艺学研究的重点内容。
化学反应类型繁多，若按反应特性分，有氧化、还原、加氢、脱氧、歧化、异构化、烷基化、脱基化、分解、水解、水合、偶合、聚合、缩合、酯化、磺化、硝化、卤化、重氮化等众多反应；若按反应体系中物料的相态分，有均相反应和非均相反应（多相反应）；若根据是否使用催化剂来分，有催化反应和非催化反应。
实现化学反应过程的设备称为反应器。工业反应器的类型众多，不同反应过程，所用的反应器形式不同。反应器若按结构特点分；有管式反应器（装填催化剂，也可是空管）、床式反应器（装填催化剂，有固定床、移动床、流化床及沸腾床等）、釜式反应器和塔式反应器等；若按操作方式分，有间歇式、连续式和半连续式三种；若按换热状况分，有等温反应器、绝热反应器和变温反应器，换热方式有间接换热式和直接换热式。
（3）产品的分离利精制目的是获取符合规格的产品；并回收、利用副产物。在多数反应过程中，由于诸多原因，致使反应后产物是包括目的产物在内的许多物质的混合物，有时目的产物的浓度甚至很低，必须对反应后的混合物进行分离、提浓和精制才能得到符合规格的产品。同时要回收剩余反应物，以提高原料利用率。
分离和精制的方法和技术是多种多样的，通常有冷凝、吸收、吸附、冷冻、闪蒸、精馏、萃取、渗透膜分离、结晶、过滤和干燥等，不同生产过程可以有针对性地采用相应的分离和精制方法。分离出来的副产物和“三废’也应加以利用或处理。
二、化工生产工艺流程
1工艺流程和流程：
原料需要经过包括物质和能量转换的一系列加工，方能转变成所需产品实施这些转换需要有相应的功能单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单元有机地组合起来，则构筑成工艺流程。将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程（或将一个过程的主要设备、机泵、控制仪表、工艺管线等按其内在联系结合起来，实现从原料到产品的过程所构成的图）。
化工生产中的工艺流程是丰姿多彩的，不同产品的生产工艺流程固然不同，同一产品用不同原料来生产，工艺流程也大不相同；有时即使原料相同，产品也相同，若采用的工艺路线或加工方法不同，在流程上也有区别。
18.写出设备工艺设计的主要工作和方法？
答：1．结合流程确定化工单元操作所需设备类型；2．确定设备材质；3．确定设备的设计参数；4．确定标准设备的型号和台数；5．确定标准图的图号和型号；6．非标设备，向(机械设计)专业提设计条件；7．汇总列出设备一览表。8.同设备专业设计人员进行图纸会签。
19. 车间的组成？
答：生产设施，生产辅助设施，生活行政设施等。
20.设备布置设计的原则或应考虑的几个方面？
答：设备布置因生产规模、设备特点、工艺操作要求等不同有：
室内布置、室内和露天联合布置、露天化布置
1、室外：A、生产中一般不经常操作或可用自动化仪表控制的设备，如塔设备、换热设备、
液体原料贮罐、成品贮罐、气柜等。B、由大气调节温度的设备，如空冷器、凉水塔等。2、室内：A、不允许有显著温度变化，不能受大气影响的一些设备，如某些反应罐，各种机械传动设备。B、装有精度很高仪表的设备等。
一、主导风向对设备布置的要求
二、生产工艺对设备布置的要求（流程通畅，生产连续正常）
①在布置设备时一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性；
②凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备，应尽可能布置在一起；
③设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外必须有足够的操作、通行及检修需要的位置；
④要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性；⑤要尽可能地缩短设备间管线。⑥车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地；⑦传动设备要有安装安全防护装置的位置；⑧要考虑物料特性对防火、防爆、防毒及控制噪音的要求；⑨根据生产发展的需要与可能，适当预留扩建余地；⑩设备间距。
三、安全、卫生和防腐对设备布置的要求：
（1）车间内建筑物、构筑物、设备的防火间距一定要达到工厂防火规定的要。
（2）有爆炸危险的设备最好露天布置，室内布置要加强通风，防止易燃易爆物质聚集，将有爆炸危险的设备宜与其它设备分开布置，布置在单层厂房及厂房或场地的外围，有利于防爆泄压和消防，并有防爆设施，如防爆墙等。
（3）处理酸、碱等腐蚀性介质的设备应尽量集中布置在建筑物的底层，不宜布置在楼上和地下室，而且设备周围要设有防腐围堤。
（4）有毒、有粉尘和有气体腐蚀的设备，应各自相对集中布置并加强通风设施和防腐、防毒措施。
三、安全、卫生和防腐对设备布置的要求：
（5）设备布置尽量采用露天布置或半露天框架式布置形式，以减少占地面积和建筑投资。比较安全而又间歇操作和操作频繁的设备一般可以布置在室内。
（6）要为工人操作创造良好的采光条件，布置设备时尽可能作到工人背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。
（7）要最有效地利用自然对流通风，车间南北向不宜隔断。放热量大，有毒害性气体或粉尘的工段，如不能露天布置时需要有机械送排风装置或采取其他措施，以满足卫生标准的要求。
（8）装置内应有安全通道、消防车通道、安全直梯等。
四、操作条件对设备布置的要求：
装置布置应该为操作人员创造一个良好的操作条件：1、操作和检修通道；
2、合理的设备间距和净空高度（见图5.4)；
3、必要的平台，楼梯和安全出入；
4、尽可能地减少对操作人员的污染和噪音；
5、控制室应位于主要操作区附近。
五、设备安装、检修对设备布置的要求：
①要根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积。
②要考虑设备能顺利进出车间，大门宽度比最大设备宽0.5m
③通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔
④必须考虑设备检修拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备，运送场地及予装吊钩等。六、厂房建筑对设备布置的要求：
①凡是笨重设备或运转时会产生很大振动的设备应布置在厂房的底层；
②有剧烈振动的设备，其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起；
③布置设备时，要避开建筑物的柱子及主梁；
④厂房中操作台必须统一考虑，防止支柱重复；
⑤设备不应布置在建筑物的沉降缝或伸缩缝处；
⑥设备应尽可能避免布置在窗前，一面影响采光；
⑦设备布置时应考虑设备的运输线路，安装、检修方式，以决定安装孔、吊钩及设备间距等。
八、车间布置整齐美观：
九、要符合建筑要求：做到合理排列，简洁紧凑，整齐美观，操作方便，利于维修，节约投资，符合规范。
化工过程设计_复习
绪论 1、过程工程的内容有： a、过程开发实验室研究成果到工业化 b、过程设计提供建设过程所需要的文件及图纸 c、过程改善对已建的过程经行优化挖潜 2、什么是过程开发？ 从实验室的成果实现工业生产装置的成功开发和运转。or从立项开始，经过研究、设计、建设，直到一项新产品、新工艺或新技术投入生产的整个过程。 3R原则： 减量化原则要求用较少的原料和能耗投入来达到既定的生产目的，进而从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。 在使用原则要求制造生产品和包装容器能够以初始的形式被反复使用。 再循环原则要求产品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可恢复的垃圾。 3R原则与化工设计的目标是一致的，其表述更强调节约能源和减少环境污染。 第一章 一、化工过程开发的主要环节、目的和意义 A主要环节：1、资料收集用工程观点收集和整理与过程有关的技术情报 2、概念设计进行预设计 3、过程评价对过程进行技术和经济评价 4.、中试经行模拟实验和中间实验 5、整理资料按照工程设计的观点整理情报资料和实验结果 6、基础设计、工程设计 目的和意义：化工过程开发是要把生产“设想”变为生产“现实”，即从实验室研究成果过度到第一套工业生产装置。化工过程开发是实验中的构想和研究成果能否顺利投入工业生产的关键环节，这一过程对新技术、新产品的工业实施以及现有过程的改进具有举足轻重，不可缺少的作用。但是从实验室研究成果到工业生产过程存在放大效应，因此，单靠在实验阶段取得的研究资料是不够的，需要进行化工过程开发研究。 二、从实验室到工业存在放大效应的原因 a、热力学、动力学数据大多数还不足以解决从小规模装置过渡到大规模的工业化生产装置的所有问题 b、副产物对反应过程和最终产品性质的影响还不够清楚 c、实验室里得到的产品样品，往往是经过最有利的操作步骤而制得的，反应物也往往是采用试剂级原料，因此最终产品的特性尚不能最后定论 d、实验室一般是在操作参数有限的范围内进行的 e、实验所用的材料、设备和物料与工业并非完全相同，而且实验时间相对较短，在实验室里一般较少考虑使用设备材料的腐蚀和产品的污染等问题。 三、中试的必要性、任务及注意事项 A必要性：1、基础研究是原理性实验，规模小，设计的影响因素少;而工业的规模大，涉及的因素多，过程复杂。 2、通过中试可以验证放大模型或设计结果的可靠性 B主要任务：1、验证基础研究得到的规律
化工过程开发与设计考试重点
一、名词解释(10分) 1、化学工艺（Chemical Techonlogy）：凡是运用化学方法改变物质组成、结构，合成新物质的生产过程和技术。 2、化学工业（Chemical Industry）：运用化学工艺生产化学品的产业部们。 3、化学工程（Chemical Engineering）：研究化学工业生产过程中的共同规律，解决规模放大、设计和生产操作的科学。包括传递过程、化工热力学、化学反应工程、分离工程、单元操作和过程系统工程等。 4、化工过程：是指若干相互关联的化工单元操作以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的变化。 5、化工过程开发：是指从一个有关新产品、新技术或新工艺概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功的过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。 6、工程设计：用文件化的语言将工艺技术转化为图纸的过程。 7|、工艺发表：工艺专业向项目内部有关专业发表工艺文件的一种行为。 8、折旧：将固定资产的损耗按一定方法逐步转移到生产成本之中，通过产品销售的收入加以补偿。 9、放大系数：放大后与放大前的规模之比为放大系数。 10、柱距和跨度：纵向定位轴线间距称为跨度，横向定位轴线间距称为柱距。 11、概念设计：依据小试提供的技术信息和收集的相关技术经济资料，对开发项目的工业化方案提出的一个初步设想。 12、返混：不同停留时间物料的混合称为返混。 13、增值税：纳税人在特定时期生产或销售产品及提供劳务等各环节所取得的收入，大于购进原料支付金额的差额，此部分为新增加值。对此增值部分形成的征税科目，即增值税。 14、开间与进深：开间指房间在建筑外立面上占的宽度；垂直于开间的房间深度尺寸叫进深 15、风玫瑰图：即风向频率玫瑰图。将风向分为8个或16个方位，按照个各方位风的出现频率以相应的比例长度点在8个或16个轴线图的轴线上，再将各相邻方向的线段用直线连接，即成为闭合折线，此闭合折线即风向玫瑰图。 五、问答题(60分) （一）化工过程开发的基本内容： 根据实验室开发基础研究的成果和有关的工程资料，按照科学的方法，寻求技术可靠、经济合理的途径来制备该化学品，然后进行扩大实验，评价过程的可行性，设计工业装置，实现工业化。 （二）化工过程开发是研究概念的形成并涉及从化学实验室研究成果成功地过渡到大规模商品生产的一门工程技术研究。其核心是“放大”和“优化” （三）化工过程开发的特点： 1、原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性。 2、化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用 3、环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题 4、在化工过程开发中技术经济观点十分重要 （四）数学模型方法用于过程开发和放大时的步骤： ①将过程分解成若干个子过程； ②分别研究各子过程的规律并建立数学模型；如反应动力学模型、流动模型、传热模型、传质模型等； ③过程综合，或称计算机模拟，即通过数值计算联立求解各子过程的数学模型，以预测不同
化工过程分析与合成考点(精华)
化工过程分析与合成考点 1、什么叫过程： （1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。【过程】 （2）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。【过程工艺】 （3）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。 化工过程包括：原料制备、化学反应、产品分离 （4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。 （5）【最重要的单元过程】化学反应过程、换热过程、分离过程、输送过程、催化反应过程 （6）【化学反应过程举例】热裂解反应过程、电解质溶液离子反应过程生化反应过程、分散控制 （7）【过程控制技术发展历程】计算机集中控制、集散控制（我国多）、现场总线控制 第二章、化工过程系统稳态模拟与分析 【模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者组一起才能算作模块。 【单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验模型。 【什么叫稳态（化工过程稳态模拟）】各个工艺参数状态量不随时间而发生变化的叫做稳态。 【么叫模拟】对过程系统模型进行求解就叫模拟。 【过程系统模拟可以解决哪些问题（会画图）】（1）过程系统模拟分析问题；（2）过程系统设计问题；（3）过程系统参数优化问题。 过程系统模拟分析问题：已知决策变量输入，已知过程参数，求输出，是一个正向求解问题，最简单的模型。 2）过程系统设计问题：已知输出设计结果，已知过程参数，求决策变量输入；看起来是已知输出求输入，实际上是假设输入猜值去计算输出与已知输出进行比较再调整猜值进行计算。只能单项求解，从左到右
3)过程系统参数优化问题：过程系统模型与最优化模型联立求解，得到一组使工况目标函数最佳的决策变量，从而实施最佳工况。 【过程系统模拟三种基本方法，及其优缺点】（1）序贯模块法（不适于解算设计、优化问题，只适于模拟问题（2）面向方程法（3）联立模块法（同时有（1）、（2）的优点） 【单元模块】是依据相应过程单元的数学模型和求解算法编制而成的子程序。具有单向性特点 【断裂】通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。它适用于不可分割子系统； 【不可分割子系统】过程系统中，若含有再循环物流，则构成不可分割子系统。 【断裂基本原则】1) 切割流线总数最少、2) 切割流线所含变量数最少、3) 切割流线的总权重最小、4) 环路切割的总次数最少 【简单回路】包含两个以上流股，且其中的任何单元只被通过一次。矩阵：行→回路；列→物流。 【适合于收敛单元应满足要求：】（1）对初值的要求不高、（2）数值稳定性好、（3）收敛速度快、（4）占用计算机存储空间少 【面向方程法（适用于线性化，非线性方程组先线性化）】 第四章、化工过程系统的优化 【最优化问题包括要素（内容）】（1）目标函数（2）优化变量（3）约束条件（4）可行域 【可行域】满足约束条件的方案集合，构成了最优化问题的可行域。 【最优解】过程系统最优化问题是在可行域中寻求使目标函数取最小值的点。 【最优化问题的建模方法】机理模型、黑箱模型、混合模型 【系统最优化方法的分类】无约束最优化与有约束最优化、、线性规划LP（目标函数约束条件全部都为线性函数称为线性规划，剩一个为非线性函数为非线性规划、单维最优化和多维最优化、解析法与数值法、可行路径法与不可行路径法 【标准型】目标函数值一定是最小值、约束条件中没有不等式约束，全是等式约束、所有的变量全是非负条件 第七章、换热网络合成 【换热网络合成】通俗地讲就是将物流匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收，以便尽可能地减少辅助加热与辅助冷却负荷。 【换热网络合成目的】让某一个物料从初始温度到目标温度（一定要达成）、尽可能的回收余热、尽可能的减少换热设备数。 【温度区间求夹点（会画温度区间表）】将热物流的起始温度与目标温度减去最小允许温差△Tmin，然后与冷物流的起始、目标温度一起按从大到小排序，构成温度区间。 【夹点】在温度区间中，高温度区间向低温度区间传递的热量为零的点，不是接受热量为零的点（判断） 对于热公用工程是260C。,对于冷公用工程是250C。。 物理意义：温焓图上组合曲线垂直距离最低的点。 【夹点的三个特性】能量特性、位置特性、传热特性
1化工过程分析与合成A答案
<<化工过程分析与合成>>试题(A)答案及评分标准 一、填空题（每空1分，共30分） 1. 序贯模块、面向方程、联立模块。 2. 物料流 能量流。 3. 直接迭代法 部分迭代法 韦格施坦法。 4. 集中参数模型 分布参数模型 多级集中参数模型 集中参数模型 代数-常微分方程组 5. C+2。 6. 可行，不可行，可行，不确定 7. 加热，冷却。 8. N H ≥N C ，FCp H ≥FCp C 。 9. 参数 结构 10. 96，83，157 11. 4，14，15 二、判断题（每题1分，共10分） 1. 对 2. 错 3. 错 4. 对 5. 对 6. 对 7. 错 8. 错 9. 对10. 对 三、简答题 1. 答：过程系统工程是研究化工过程整体特性的一门学科，它用系统工程的观点和方法来研究化工过程的开发、设计、最优操作和最优控制。（3分） 2.. M ——质量守恒方程（或物料恒算方程）（1分）；E ——相平衡方程（1分）；S ——归一化方程（1分）；H ——焓恒算方程（1分）。 3. 答：过程系统有m 个独立方程数，其中含有n 个变量，则过程系统的自由度为：d=n-m 。（3分）通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。（2分） 4. 答： 过冷液体 B c i i i T T z K ?>∑=11 D c i i i T T K z ∑=11 （1分） 露点气体 D c i i i T T K z =?=∑=1/1 （1分） 过热气体 D c i i i T T K z >?<∑=1/1 （1分） 四、模拟与综合题 1.(10分) 答：（1）模型方程 a. 相平衡方程： b. 物料衡算： c. 热量衡算： d. 归一化方程： e. 焓算式： ……………………………………………………………每种方程1分，共5分 （2）求解方法 引入参数Ф=V/F （1） ………………………………………………………1分 ……1分 则： （2） 又有： （3）………………………………………2分 1 11 i i i y x z ===∑∑∑i i i F z V y L x ?=?+?i i i y k x =?F V L F H Q V H L H ?+=?+?(,,) (,,) V i L i H f y T P H f x T P ==C i x K y i i i ,...2,1 ==,...C ,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=(1) 1,2,...i i i i z k x x i C φφ=+-=i y = 1,2,...1(1) 1(1) i i i i i i z k z x i C k k φφ==+-+-1 1 1 1 c c i i i i x y ====∑∑1(1)0 1(1)c i i i i k z k φ=-=+-∑
化工过程开发与设计
化工过程开发与设计心得 班级：12级化工（2）班姓名：潘荧学号：34 化学工业是国名经济的重要支柱产业之一，与人类衣食住行密切相关，对解决人类社会所面临的人口、资源、能源、环境等可持续发展的重要问题有重要作用。化学工业具有原料、工艺、产品多方案的基本特征，即同一原料经过不同的加工工艺可得到不同的产品；同一原料经过不同的加工工艺可得到相同的产品；不同原料经过不同的加工工艺可得到相同的产品等。化学工艺的技术方案与社会效益、经济效益和环境保护密切相关，研究与开发是技术创新与进步的必由之路。 开发具有开拓、发展、扩张的含义。它是指研究新产品，开拓新方法，发展现有过程，扩大应用领域。化工过程开发是指从实验室研究成果（新产品、新工艺等）过渡到实现工业化的科学技术活动。由于化工过程开发涉及化学工艺、化学工程、机械设备、调节控制，材料与防腐，技术经济等各个领域，同时还包括实验、设计和试生产等各个环节，因此它是范围极广的一门综合性工程技术。 在化工生产中，从原料到产品，物流经过了一系列物理和化学加工处理步骤，化工过程是围绕核心反应器组织的，其上游为原料的前处理，以满足主要化学反应工艺条件为目标；下游为产品的后处理，通过分离、纯净等手段，以达到产品标准为目标。 化工过程研究与开发是指从一个有关新产品、新技术或新工艺的概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功地过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。 化工过程研究与开发的目的为： （1）产品开发，即开拓满足国名经济需要的新产品； （2）工艺过程开发，包括创造已有产品的新生产工艺和开发适用于新产品的新工艺； （3）工艺改进，对现有设备进行改造，达到提高产品质量、节约能耗、减少环境污染等目的； （4）应用开发，为现有产品寻找新的用途，延长产品寿命，使其持续赢利。 在学习化工过程开发与设计之前觉得是门较难的学科，不仅有很多的内容，而且还都复杂，实际应用性强。后来学了之后觉得学习化工过程开发与设计应该有自己的方法，勤于思考是学习道路中必不可少的，重视教科书，把其原理、概念、应用等认真思考，不放过细节。对抽象的概念千方百计领悟其意义，适当地与同学老师交流、讨论。在交流中摒弃错误。勤于应用也很重要，在学习阶段要有意识地应用原理，去做好每一道习题，“应用”对加深对原理的理解有神奇的功效，有许
最新化工过程开发设计
化工过程开发设计
一、项目名称 3万吨/年聚乳酸 二、项目简介 聚乳酸（PLA）是以有机乳酸为原料生产的新型聚酯材料，性能胜于现有 塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料。被产业界定为新世纪最有发展前途 的新型包装材料，是环保包装材料的一颗明星，在未来将有望代替聚乙 烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，广泛应用于生物医学材料领域，应用前景十分广阔。 三、市场分析及预测 整体上看,我国可降解塑料产业现状更是复杂多样,存在着多方面的机 遇与挑战。我国生物材料产业取得长足发展。医疗器械的总产值已从2004 年的5512亿美元上升到2006年的7023亿美元,增长率高达28%,所占世界市场份额已增长至34.3%;进口额从2002年的1908亿美元增长至从2458 亿美元增长至6871亿美元,增长了17954%,2006年实现顺差3190亿元美元。一些高技术中端产品,如人工髋关节、血管支架等对外出口。与此同时生物材料和植入器械的管理已逐步规范化、国际化。 生物医学材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官,或增进 其功能的一类高科技新材料,其管理属医疗器械范畴。它的作用药物不可替代,与药物一样是保障人类健康的必需品。受巨大的临床需求拉动,加之生 物医学材料科学与工程的迅速发展为其奠定了基础,一个高科技生物医学材料及其终端产品(介入、骨科产品,外科器械,注射器和导管等一次性耗材等)的产业已经形成。随着人口老龄化、中青年创伤的增加及发展, 其需求也 将持续增加。国家的大力支持使我国生物医学材料科学与工程得到高速发展, 开始跨入国际先进水平。特别是经过近十多年的努力,我国生物材料科学与工程的研究已从较为分散和重复发展成为相对集中于21世纪生物材料科学与工程发展的方向和前沿。全球生物塑料应用市场潜力巨大,在美国召开的塑料工程师学会年会指出,全球生物塑料生产将从2007年的2624万t 提高到2011年的9988万t,显示出可再生资源生产聚合物的技术进步,推 动了全球生物塑料生产持续升温。但是,截至目前,全球消费的生物塑料仍
化工过程分析与开发
开发 是指研制新产品，开拓新方法，发展现有过程，扩大应用领域。 化工过程开发 是指从实验室研究成果（新产品、新工艺等）过渡到实现工业化的科学技术活动。 科学 科学技术是第一生产力。 科学是发现，技术是发明。 科学是认识、改造世界的原动力，技术是改造世界的手段。 研究意指钻研，推究，反复探索。 基础研究：没有特定商业目的，以创新探索知识为目标的研究。 应用研究：运用基础研究成果和相关知识，为创造新产品、新方法、新技术、新材料的技术基础所进行的研究 技术开发研究：为创造新产品、新方法、新技术、新材料，以生产产品为目的的研究。 方法： 指解决思想、说话、行动等问题的程序、门路、途径等。 适当的方法是研究者取得成功的钥匙，是提高认识水平的阶梯。 科学研究方法论 思考过程：科学理论与方法指导，理论思维、计算与预测。 研究过程：收集材料方法、观察、测量、情报调研、试验、模拟。 思维加工方法、整理事实材料、建立系统理论、随机搜索、数学处理。 检验成果、科学实验、工程验证。 化工在人类生活中的地位 化工在国民经济中的地位第一次生产力提高——农业 第二次生产力提高——机械 第三次生产力提高——化工 第四次生产力提高——电子 第五次生产力提高——技术综合 化工与衣食住行的关系 化学纤维（醋酸纤维、聚酰胺66（尼龙））、塑料（ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯））、合成橡胶（丁苯橡胶）、化肥、农药、医药、能源、建筑。 化工过程研究与开发 是指从一个有关新产品、新技术或新工艺的概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功地过渡到第一套工业规模生产装置，附诸实施的全部过程。 化工过程研究与开发的目的为 产品开发、工艺工程开发、工艺改进、应用开发 实验室研究与工业生产的不同处 原料来源不同、杂质积累影响不同、传递规律变化 化工过程开发的特点 原料、生产方法和产品的多样性、化工开发与设计的多方案性、技术经济观点、重视能源和资源的充分利用、环境保护和过程安全（放大是化工过程开发的核心） 化工过程开发的基本方法 化工过程开发面临的实际问题非常复杂、化工等技术学科不能完全实现理论演绎 实验研究方法、数学模型方法（理论研究法）
化工过程开发与设计复习题
问答题 1、化学实验室研究与化工生产的主要区别：1.原料来源不同2.操作方式不同3.产品质量不同4.杂质积累的影响不同5.设备材质不同6.设备腐蚀问题7.传递规律不同。 2、化工过程开发的基本步骤：实验室研究；收集技术经济资料；概念设计；技术经济评价；模型试验；中试；基础设计；工程设计；建立工业生产装置。其中最重要的步骤是：中试。 3、选择开发课题的基本原则：（1）选题应针对市场需求；（2）选题应符合国家的产业政策（3）选题应有科学性和先进性（4）选题应考虑合理的原料路线（5）选题应考虑经济效应 4、市场调研的功能：发现市场需要的新产品；发掘现存产品的新用途；了解市场领域及范围大小；发现用户和竟争者的动向；预测产品销售的增长率；为建立产品的销售策略提供依据。 5、市场调研的步骤：（1）分析问题，明确目标；（2）正确选择市场变量（3）收集和整理调研资料；（4）选择市场预测方法，得出预测结果 6、逐级经验放大法和数学模型方法的差别：数学模型法的试验装置、操作方式、测试精度比逐级经验放大法严格，实验目的、设计规模、级数等不同。 逐级经验放大法的基本特征：1、着眼于外部联系，不研究内部规律2着眼于综合考察，不试图进行过程分解3、试验步骤由人为规定，并非科学合理的研究程序4、放大是根据试验结果外推，不一定可靠。 数学模型法的基本特征：1、分解过程考察过程的内在规律2、简化过程建立等效模型3、在理论指导下建立数学模型法4、科学试验的目的是为了建立和检验数学模型 7部分解析法的特点：1.过程分解与综合分析相结合2.开发放大的依据主要来源于试验3、技术方案的形成都是经过了反复论证。其不足： 相似放大法的特点：1试验研究属于综合考虑，但反应了变量之间的实质联系2.简化了试验工作，提高了试验效率3.用相似理论指导模拟，放大依据可靠4.运用相似放大法能避免放大的不可靠性。其不足：经验放大依赖实验结果，有一定的局限性，只适用于物理过程放大，而不适用于化学过程放大。 8、冷模试验是用物理性质与实际的生产物料相近的惰性物料进行的模型试验。其理论基础是相似三定理：1、相似第一定理即相似正定理，彼此相似的现象一定具有数值相同的相似特征数2、相似第二定理即相似逆定理，具有相同特征的现象，当单值条件彼此相似，并且由单值条件的物理量所组成的相似特征数在数值上相等时必定相似。3相似第三定理：定性相似，特征数的个数等于物理方程中变量数减去基本因次数。 9中试的任务：1、检验和完善过程的数学模型，校正概念设计技术措施的可行性。2、检验和确定系统长期运转的可靠性和安全性，确定生产控制方法3、为基础设计提供更全面和准确的数据。4、考察杂质等微量组分对过程的影响，验证原料预处理方案5、考察关键设备型式及设备材质的适用性6、验证反应产物的分离提纯及后处理方案的可行性7、提供足够的产品和副产品供应用试验和供用户使用8、确定“三废”的治理及综合利用方案9、确定实际的消耗定额及技术经济指标10、提供新过程开发和操作经验，考察控制调节系统的可行性。 中试中应注意的问题：1.中试装置的规模2.中试的完整性3运行周期4.中试装置的测试深度。 10、正交试验设计的特点：1.均匀分散性2.整齐可比性 正交试验设计的步骤：1.确定考察因素2.确定每个因素的变化水平3.选用合适的正交表4.表头设计5.将各因素的水平数对号入座 11、选择反应器的原则：1.从物料的相态选择反应器2.以反应的转化率和选择性考虑（可逆放热反应，中间冷却式的多段管式反应器）3.从相际传质和化学反应的相对速率考虑反应器4.从传热的要求和温度效应选择
化工过程分析与综合习题答案
习题解答 2-1（1）d=n-m n=4(c+2) m=c+c+1+1=2c+2 d=4(c+2)-(2c+2)=2c+6 给定流入流股：2(c+2) 平衡级压力：1 所以没有唯一解 （2）存在热损失n=4(c+2)+1 m= =2c+2 d=2c+7 给定2c+5 所以没 有唯一解 （3）n=2(c+2)+2+2+1=2c+9 m=1+c+2=c+3 d=c+6 给定进料：c+2 冷却水进口温度：1 所以没有唯一解 2-2（1）N v=3(c+2) （2）物料衡算：F i Z Fi=Vy Fi+Lx Fi (i=1,2……c) 热量衡算：FH F=VH V+LH L 相平衡：y Fi=k i x Fi (i=1,2……c) 温度平衡：T V=T L 压力平 衡：P V=P L （3）N e=2c+3 （4）d= N v- N e=c+3 （5）进料（c+2）和节流后的压力（1） 2-3N x u 压力等级数 1 进料变量数 2(c+2)=4+3=7 合计9 N a u 串级单元数 1 回流分配器 2 侧线采出单元数 2 传热单元数 5 合计15 N v u=9+15=24 d=24 给定的不满足要求，还需给定入塔混合物的温度，两塔的操作压力，塔2 的回流比。 2-4N x u 压力等级数N+M+1+1+1(N 和M 为两个塔的塔板数) 进料变量数c+2 合计c+N+M+5 N a u 串级单元数 4 回流分配器 4 侧线采出单元数 1 传热单元数 4 合计10 N v u= c+N+M+5+10= c+N+M+15
d= c+N+M+15 2-5 2-6 2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95 Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤Reboiler：1.8 公斤 最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
化工工艺设计与化工过程开发
化工工艺设计与化工过程开发
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：化工工艺设计与化工过程开发课程代 码：0713 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《化工工艺设计与化工过程开发》是高等教育自学考试化学工程与化工工艺专业所开设的专业课之一，它是一门与实际工作联系紧密，应用性较强的课程，是学生毕业后从事管理工程技术、项目研究开发与项目设计等工作必须掌握的一门课程。 二、课程目标与基本要求 学生经过对本课程的学习，系统了解化工工程设计的全过程中各个环节，能结合所学的其它课程知识，掌握工程管理、化工工程设计及项目开发的基本方法和技能。 课程基本要求： 1、掌握化工设计的工作程序； 2、掌握化工厂整套设计所包含的内容； 3、掌握化工工艺设计各个阶段的工作原则及方法； 4、了解化工工艺人员与其它非工艺专业协同合作的内容，并配合完成非工艺设计任务。 三、与本专业其它课程的关系 本课程是在学习了“化工原理”、“物理化学”、“反应工程学”、“化工工艺学”及“计算机应用”等课程基础上设置的。经过本课程的学习，可加深学生对上述课程的深入理解及综合利
用的能力。 第二部分课程内容和考核目标 第一章化工设计概述 一、学习目的与要求 经过本章学习使学生掌握化工设计程序、设计方法步骤及化工厂总平面和整套设计内容。 二、考核知识点与考核要求 （一）化工设计的工作程序（一般） 理解：国家规定的基本建设程序。 （二）化工厂整套设计包含的内容（次重点） 理解：化工厂整套设计包含的内容。 （三）化工工艺设计（重点） 理解：化工工艺设计人员在各个设计阶段需要做的工作。（四）整套设计中的全局问题（一般） 识记：除工艺设计内容外，并与其它非专业人员协同合作，全面考虑和解决非工艺工程设计。 第二章工程项目的可行性研究 一、学习目的与要求 本章掌握可行性研究的重要性及可行性研究内容方法。重点理解产品需求预测和拟建项目应考虑的因素。 二、考核知识点与考核要求 （一）市场调查（一般） 识记：进行市场调查的必要性；市场调查的内容。
化工过程分析与综合论文
《化工过程分析与综合》是化学工程与工艺专业的基础课，是一门联系化学工艺与化学工程的综合性课程。实施化工过程分析、合成的手段是运算描述过程系统的数学模型，这种模型的运算就称作化工过程系统模拟。而化工过程分析则主要是分析过程系统的运行机制，影响因素，过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数等等。目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理。对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。化工过程系统的合成包括有：反应路径的合成、换热网络的合成、分离序列合成、过程控制系统合成，特别是要解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务。 目前，主要应用化工过程模拟软件进行化工过程工艺流程的模拟。如 Aspen Plus 和ChemCAD。 Aspen Plus包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。主要的功能有EO模型、ActiveX (OLE Automation)控件、全面的单元操作、ACM Model Export选项、热力学物性、收敛分析、Calculator models 计算模式、灵敏度分析、案例研究、Design Specification 功能、数据拟合、优化功能、开放的环境 例如，Aspen Plus软件在浓硝酸制备工艺上的应用：Aspen Plus流程模拟软件有强大的物性支持，对各种物质体系均有适应的计算模型。浓硝酸物系的组成主要是硝酸镁一硝酸一水的三元混合物．因为含有强极性物质造成整个体系的非理想性，各种状态方程已不适用．因此必须选择活度系数模型作为计算的基本方程。在浓硝酸的模拟计算中．通过软件中的数据回归工具得到组分间的二元交互作用参数，采用了Wilson活度系数模型的计算方法。
化工过程分析与合成考点(完美版)教程文件
化工过程分析与合成考点(完美版)
化工过程分析与合成考点 1、什么叫过程： （1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。【过程】 （2）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。【过程工艺】（3）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。 【化工过程↓↓↓】 原料制备 【↓↓↓包括】化学反应 产品分离 （4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。 【单元过程】 化学反应过程 （5）【↓↓↓最重要的单元过程】换热过程 分离过程 输送过程 催化反应过程 （6）【↓↓↓化学反应过程举例】热裂解反应过程 电解质溶液离子反应过程 生化反应过程 分散控制 （7）【↓↓↓过程控制技术发展历程】计算机集中控制 集散控制（我国多） 现场总线控制 第二章、化工过程系统稳态模拟与分析 直接迭代法 知识点框架回路搜索法 其他零散知识点 【↓↓模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者 组一起才能算作模块。 【↓↓单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验模型。 【↓↓↓什么叫稳态（化工过程稳态模拟）】各个工艺参数状态量不随时间而发生变化的叫做稳态。
【↓↓↓什么叫模拟】对过程系统模型进行求解就叫模拟。 【↓↓↓过程系统模拟可以解决哪些问题（会画图）】 （1）过程系统模拟分析问题； （2）过程系统设计问题； （3）过程系统参数优化问题。 1）过程系统模拟分析问题：已知决策变量输入，已知过程参数，求输出，是一个正向求解问题，最简单的模型。 2）过程系统设计问题：已知输出设计结果，已知过程参数，求 决策变量输入；看起来是已知输出求输入，实际上是假设输入猜值去计算输出 与已知输出进行比较再调整猜值进行计算。只能单项求解，从左到右 3)过程系统参数优化问题：过程系统模型与最优化模型联立求 解，得到一组使工况目标函数最佳的决策变量，从而实施最佳
名词解释—化工过程分析与合成
名词解释 1.夹点的意义 （夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔT min ），系统用能瓶颈位置。夹点处热流量为 0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；） 2、夹点技术 夹点技术是以热力学为基础，从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统用能的“瓶颈”所在，并给与解瓶颈的方法。 夹点设计法三条原则： （1）应该避免有热流量穿过夹点 （2）夹点上方应该尽量避免引入公用工程冷却物流 （3）夹点下方应该尽量避免引入公用工程加热物流 夹点匹配的可行性规则及经验规则 3、过程系统能量集成 过程系统综合是以合理利用能量为目标的全系统能量综合问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及系统结构，操作参数的调优处理，已达到全过程系统能量的优化综合。（以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合） 设备在系统中的合理放置： （1）分离器与过程系统热集成时，分离器穿越夹点是无效的热集成； （2）分离器完全在夹点上方或完全在夹点下方均是有效的热集成。 （3）热机不穿越夹点的设置，是有效的热集成。 （4）热泵穿越夹点的设置是有效热集成。 4、过程用能一致性原则 利用热力学原理，把反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度统一起来，把全过程系统能量综合问题转化为有约束的化热网络综合问题。 5、利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则： 设法增大夹点上方总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷；设法减少夹点下方总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。即所谓的“加减原理”。 6、化工过程系统模拟 采用一反映研究对象本质和内在联系，与原型具有客观一致性，可再现原型发生的本质过程和特性的模型，来进行设计和研究原型过程的方法。 （对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律） 三种基本方法：序贯模块法、联立方程法、联立模块法 7、过程系统优化 （实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化） 结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。 参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。 8、过程系统综合 按照规定的系统性能，寻找需要的系统结构和子系统特性，并按照规定的目标进行最优组合。（4种基本方法：分解法、直观推断法、调优法、结构参数法） 9、过程系统分析 对于已知的过程系统，在给定其输入参数，求解其输出参数。
化工过程分析与合成A
<<化工过程分析与合成>>试题(A) 一、填空题（每空1分，共30分） 1. 过程系统模拟的基本方法有法、法和法。 2. 过程系统由过程单元及各单元间的联结关系构成，这些联结关系包括和。 3. 收敛单元实质上就是一个数值迭代求解非线性方程组的子程序，请列举出三种常见的求解非线性方程的数值迭代方法：、、。 4. 对过程系统进行动态模拟时，根据对状态变量分布特征的不同描述方式，可以把数学模型分 为、、，其中认为状态变量在系统中呈空间均匀分布，如强烈搅拌的反应罐就可以用这一类模型来描述，这种模型的数学形式为方程组。 5. 一个含有C组分的独立流股具有个自由度。 6. 试判断下图中换热匹配的可行性：1 , 2 , 3 ,4 。 7. 在换热网络设计中，夹点将整个温度区间分为了两部分，夹点之上需要器，夹点之下需要器。 8. 对于夹点下方的夹点匹配换热器，其流股数可行性原则是，FCp可行性原则是。 9. 过程系统优化主要分为优化和优化两个方面。 10. 如下图所示，T-H图中热、冷物流的组合曲线分别为AB和CD，则最小冷公用工程用量为kW，最小热公用工程用量kW，最大热回收量kW。 11. 用常规精馏的方法将含有5个组分的混合物分离成纯组分产品，则切分点的数目为，分离序列数为，分离的子群数为。 二、判断题（每题1分，共10分） 1. 对过程系统进行稳态模拟，描述过程对象的模型中不包括时间参数。 2. 组合曲线上斜率发生变化的点称为角点，夹点一定出现在角点处。 3. 在一个工厂的设计中，要想最大限度的减少公用工程的用量，可以通过采用高效率的换热器，并增大换热
面积来实现。 4. 在分离序列的综合中，应优先考虑使用能量分离剂的方法，其次才考虑采用质量分离剂的方法。 5. 为了使换热网络的公用工程消耗最小，应避免夹点之上的热物流与夹点之下的冷物流间的匹配。 6. 用面向方程法进行过程系统模拟时，可以把设计规定的变量直接作为决策变量。 7. 热物流在夹点上方，冷物流在夹点下方。 8. 穿过换热网络夹点的热流量为零，则夹点处传热推动力为零。 9. R组分简单塔精馏分离序列的综合问题，可以看成是R-1阶段决策问题。 10. 进行过程系统模拟既要输入流股参数，也要提供过程单元的操作参数。 三、简答题（共17分） 1. (3分) 什么是过程系统工程？ 2. (4分) 复杂精馏塔的模拟过程中用到的M、E、S、H方程是指那几类方程？ 3. (5分) 什么是过程系统自由度，进行自由度分析的作用是什么？ 4. (5分) 计算给定温度下的闪蒸时，需要核实闪蒸问题是否成立，请写出五种热状况的判据。 四、模拟与综合题（共43分） 1.(10分) 请写出下图所示的多组分等温闪蒸过程的模型方程及求解方法。 2.(7分) 如下图所示的敞口连续操作搅拌罐，其横截面积为A，进料量为F，原有料液高度为H0，设排液量S 与罐中料液的高度H成正比关系，即：S＝k·H，试求自开工后排料量S随时间t的变化情况。 3.(17分) 利用表中数据，（1）采用问题表格法计算该系统所需要的最小公用工程消耗；（2）画出一种能量最
化工分析过程与模拟
宁夏大学硕士生（博士生）考试考查卷面纸 2011～～ 2012 学年度第二学期 姓名学号 院（所、部）化学化工学院年级 11 级 专业化学工程研究方向 课程化工分析过程与模拟考试方式论文 浅谈化工过程模拟及相关高新技术 摘要：化工过程模拟在化工界已经成为家喻户晓的先进工具，广泛应用于工业装置的研究、设计、改造等领域，并带来明显的经济效益。化工过程模拟与实验研究的结合是最有效和最廉价的化工过程研究方法。可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程稳态模拟软件的应用也已成为一股不可抗拒的浪潮，席卷全球。 关键词：化工模拟稳态装置 化学工业正不断满足化学和相关的过程工业的需要，如石油化工、制药、食品、环境、冶金、材料、电子等[1]。工业的不断需求要求对现存的技术或设备进
行不断地修改和改进，不断开发新技术方法。一个最有效和最廉价的方法是采用实验研究和计算机辅助模拟设计（化工模拟）相结合[2]。 国外化工模拟软件起步很早[3]，上个世纪50年代中、后期，美国Flowsheeting。到80年代，化工过程模拟软件的研发已经走向专业化、商品化。模拟计算的准确性、可靠性也大大增强.应用范围不断拓展。这一时期，美国ASPEN Tech公司的ASPEN PLUS，Simulation Sciences。公司的PRO/II，，加拿大Hypro Tech公司的HYSIM等商业化软件正式走向市场。90年代后，化工模拟软件开始由德态过程向动态过程模拟和适时优化的方向发展，如Hysys，Aspen Plus等软件。国内化工过程模拟研究约起始于上世纪60年代末。70年代末化工部第五设计院在国内率先推出了大型烃类分离模拟系统，80年代由青岛化工学院韩方煌、丁惠华教授等人开发的ECSS模拟系统软件—ECSS化工之星研究成功，并走向商业化[4]。下面就具体化工过程稳态模拟进行简单介绍。 1、化工过程稳态模拟 稳态模拟又称静态模拟或离线模拟[5]。流程模拟就是将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数字模型进行描述，并且在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，如操作条件等。通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。它是根据化工过程的稳态数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，用计算机模拟实际的稳态生产过程，得出详细的物料平衡和热量平衡。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。简言之，化工过程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一“再现”过程并不涉及到实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因而给了化工模拟人员最大的自由度。可以在计算机上“为所欲为”地进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。并且化工过程模拟所需的成本以及完成一定研究任务所需的时间也是任何实验研究所无法比拟的，因而化工过程稳态模拟已成为研究、开发、设计、挖潜改造、节能增效、生产指导以至于企业管理等工作必不可少的工具，并且在科研和实际生产中发挥着愈来愈大的作用[6]。 当前化工过程稳态模拟主要应用于炼油，石油化工和化工领域，如常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃分离、乙烯、环氧乙烷、天然气、油田气分离及合成氛等装置。在医药、农药、造纸和环保等行业也有一定应用。随着科学技术的进步，目前对于石油馏分和烃类物质的计算已经相当准确、可靠，达到了无需小试、中试，模拟结果可直接用于工业装置设计的程度。 2、化工稳态模拟系统的构成 稳态模拟系统的构成下图所示。 现代的模拟系统既可以用流程图，也可采用数据文件的方式输入。且这两种方式之间可以相互转换。输人之后便进行流程拓扑分析和数据检查[7]。调度系统相当于指挥中心，程序根据输人信息，进行物流、热力学方法、单元过程及其他过程模块的匹配和调度，动态地组织流程，进行计算，直至收敛。模拟系统的组
化工过程开发与设计作业答案解析
化工过程开发与设计作业 名字：韦良优班级：应化12班学号：201409202101 1.化工过程开发步骤有哪些？具体是什么？ 答：1.实验室研究 1）基础研究：指在实验室进行的筛选技术路线和工艺方案，测定有关物性数据及反应热、动力学参数，筛选分析方法和研制催化剂等。 2）小试：在基础研究的基础上，在实验室建立小型实验装置进行工艺模拟试验，主要任务是优化工艺条件。 2.收集资料：包括过程放大和设计装置所需的数据和判据，以及围绕工艺过程评价或项目评 估所需要的原料、产品、能源、市场、交通、环保、地理环境等多种信息。 3.概念设计（预设计）：它是根据实验室研究成果和收集的技术经济资料，对被开发过程的工业化方案提出的初步设想。目的在于检验实验室研究成果是否符合技术开发的要求，对以后开发步骤的研究或设计工作提供指导。 主要内容：◆工艺路线和工艺方法的说明◆工艺流程简图◆简单的物料衡算和能量衡算◆原材料及其消耗指标◆主要设备型式◆预计的“三废”◆排放量及毒害性◆投资成本估算◆中试研究的建议 4.技术经济评价：它是对开发项目进行技术可靠性和经济合理性的考察，以便对技术方案和 开发工作进行决策。 技术经济评价贯穿于开发过程的始终。 1）初步评价（立题评价）：是在选题或确定开发项目时决定取舍所进行的评价。 2）中间评价：是在开发过程中，对开发研究的各个阶段 结果作出评价，通常侧重于技术方案的科学性和可靠性，以及在经济上的合理性。 3）最终评价（工业化评价或项目评估）：是在技术开发工作后期进行的评价。目的是为项目的投资建设作出决策。评价的依据是开发研究报告、市场研究报告等技术经济资料。若评价结论肯定，即可投资进行建设。 5.模型试验：一般是对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。所用设备一般比 实验室规模大并且具有工业设备的仿真性质。主要研究内容：考察各种工程因素对过程的作用及其规律，观察放大效应和分析、寻找产生放大效应的原因。 6.中试（中间试验工厂）：它是在小试或模型试验之后进行的半工业化规模的模拟试验。是一 次较大规模的对开发的技术方案作较全面的试验考察。其结果可作为基础设计的依据。7.基础设计：它是在最终评价获得肯定结论后，根据中试研究结果及有关资料，对工业生产 方案及生产装置所进行的原则设计。内容：生产装置说明、工艺流程及流程叙述、物料衡算及能量衡算、设备型式和规格明细表、“三废”排放及治理、检测方法和检测仪表等详细设计内容。 8.过程设计（施工图设计）：是依据基础设计编制的，用于指导过程实施的最终技术文件。 9.建立生产装置：依据过程设计的图纸和文件，购进和制作设备，安装生产装置，按工艺要求进行调试、开车和试生产。