化工工艺计算

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出版者:华东化工学院出版社
作者:吴志泉
出品人:
页数:406 页
译者:
出版时间:1995年01月
价格:14.0
装帧:平装
isbn号码:9787562802310
丛书系列:
图书标签:
  • 能量衡算方法论
  • 物料
  • 化工
  • 工艺
  • 计算
  • 化学工程
  • 传热
  • 流体
  • 分离
  • 反应工程
  • 模拟
  • 工业应用
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具体描述

《现代石油化工过程优化与控制》 内容简介 在当今竞争日益激烈的全球能源市场中,石油化工行业正面临着前所未有的挑战与机遇。高效、安全、环保地运营大型化工装置,是企业保持核心竞争力的关键。《现代石油化工过程优化与控制》一书,正是立足于这一时代背景,为化工工程师、过程控制专家以及相关领域的研究人员提供的一部系统、深入、实用的专业著作。本书旨在全面梳理和阐述现代石油化工装置在设计、运行、优化及智能化控制方面的最新理论、技术与工程实践。 本书内容结构严谨,逻辑清晰,由浅入深,覆盖了从基础理论到前沿应用的多个层面。全书共分为七个主要部分,近三十章,力求构建一个完整而系统的知识体系。 第一部分:石油化工过程基础与建模 本部分首先回顾了石油化工过程的基本热力学、反应动力学和相平衡原理,为后续的复杂建模奠定理论基础。重点阐述了化工过程的时变特性、非线性和大滞后等典型挑战。随后,详细介绍了化工过程的数学建模技术,包括集总参数模型(Lumped Parameter Models)与分布参数模型(Distributed Parameter Models)的构建方法。特别地,书中引入了基于第一性原理(First Principles)的建模方法,并结合化工过程数据,探讨了如何利用系统辨识技术(System Identification)建立高精度的灰箱模型(Gray-Box Models)和数据驱动模型,以准确反映装置的动态行为。 第二部分:过程监测与状态估计 化工过程的实时状态准确性是有效控制的前提。本部分专注于过程监测与状态估计技术。系统讲解了传感器技术的发展与局限性,特别是复杂反应器和分离设备的在线分析技术。核心内容在于状态估计器(State Estimators)的设计与应用,详细剖析了卡尔曼滤波(Kalman Filtering)及其扩展形式(如扩展卡尔曼滤波 EKF、无迹卡尔曼滤波 UKF)在处理非线性系统状态估计中的优势与难点。此外,书中还探讨了基于观测器理论(Observer Theory)的残差分析方法,用于故障的早期检测与隔离(Fault Detection and Isolation, FDI)。 第三部分:经典过程控制策略的深化应用 本部分深入探讨了石油化工中应用最为广泛的经典控制策略,但着重于其在复杂系统中的改进和深化应用。内容包括:PID控制器的精确整定方法(如Ziegler-Nichols法、IMC法在存在大滞后和逆响应系统中的修正)、前馈控制(Feedforward Control)的有效集成,以及反馈控制与前馈控制的串级控制(Cascade Control)结构优化。书中通过大量实际案例,展示了如何利用Smith预估器(Smith Predictor)有效补偿长纯延迟环节,显著改善了如精馏塔、加热炉等设备的控制性能。 第四部分:先进过程控制(APC)理论与实践 这是本书的核心与亮点。先进过程控制是实现化工装置经济运行的基石。本部分系统介绍了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的理论框架,包括优化问题的数学表述(线性规划LP、二次规划QP)、约束处理机制(软约束与硬约束)、以及滚动时域(Receding Horizon)的计算流程。书中详细分析了MPC在多变量耦合系统(如大型裂解装置的温度分布控制、催化裂化装置的再生系统优化)中的应用。此外,还涵盖了先进的自适应控制(Adaptive Control)和鲁棒控制(Robust Control)在面对催化剂失活、原料波动等不确定性时的设计思路。 第五部分:优化控制与经济运行 过程控制的终极目标是实现经济效益最大化或能耗最小化。本部分聚焦于实时优化(Real-Time Optimization, RTO)技术。详细介绍了瞬时优化(Steady-State Optimization)模型(基于拉格朗日乘子法和内点法)的构建和求解。重点讲解了如何将RTO的结果无缝集成到APC层,形成优化控制(Optimization-Based Control)闭环。书中还讨论了能源系统的集成优化(如热电联产优化)、加氢裂化装置的转化率-选择性平衡优化等工程实例。 第六部分:安全仪表系统与过程安全 化工安全是不可逾越的红线。本部分系统介绍了过程安全管理(PSM)框架下的安全仪表系统(SIS)设计。内容包括:安全完整性等级(SIL)的确定方法(基于风险矩阵和LOPA-保护层分析)、安全联锁逻辑的设计与验证、以及仪表化安全系统的可靠性评估。书中强调了如何将控制系统与安全系统进行有效隔离和接口设计,确保在发生异常工况时,SIS能够可靠地将过程带入安全状态。 第七部分:智能化工与未来趋势 展望未来,本书的最后部分探讨了人工智能与大数据技术在石油化工过程控制中的新兴应用。这包括:基于深度学习的复杂非线性模型预测、利用强化学习(Reinforcement Learning, RL)实现操作策略的自主学习与决策、以及工业物联网(IIoT)在海量数据采集与边缘计算中的作用。本部分旨在引导读者思考如何构建下一代高度自动化、自适应和具有韧性的智能化工过程系统。 本书特点: 1. 理论与工程结合紧密: 每一理论模型的阐述后,均辅以贴近工业实际的工程案例和参数设置,便于读者理解和转化。 2. 注重动态特性分析: 深刻剖析了化工过程“慢、大、非线性”的本质特征,并针对性地提出了解决方案。 3. 覆盖控制架构全景: 从底层PID到顶层RTO,构建了分层控制架构的完整知识体系,符合现代大型装置的控制策略要求。 4. 专业术语精准: 使用了行业内标准的控制工程术语和符号体系,确保了内容的专业性和权威性。 通过系统学习本书内容,读者将能够掌握从基础控制到先进优化控制的全套工具,有效提升化工装置的生产效率、降低能耗、优化产品收率,并在确保本质安全的前提下,实现过程控制的智能化升级。

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读后感

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用户评价

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这本书的名字叫做《化工工艺计算》,虽然我还没来得及仔细翻阅,但光是看到这个书名,就足以勾起我过去大学时期那些埋头苦算的日子。那时候,面对着复杂的反应器设计、分离塔的级数计算、以及各种物料衡算和能量衡算,常常是皓首穷经,茶饭不思。我记得最清楚的一次,为了一个关于连续精馏的计算题,我和我的室友们整整泡在图书馆里一个通宵,桌上堆满了演算纸,空气中弥漫着铅笔和纸张的混合气息,还有淡淡的咖啡味。 那道题涉及到回流比的优化,需要迭代计算,而且每一步的误差都会累积。我们尝试了各种图解法、解析法,甚至还动用了当时才刚刚普及的简单程序进行辅助计算。最终,在黎明前的最后一缕曙光照进窗户的时候,我们终于算出了一个相对最优的解。那种豁然开朗的感觉,至今仍让我回味无穷。化工工艺计算,在我看来,不仅仅是数学公式的堆砌,更是对工程实际问题的一种抽象和解决的艺术。它要求我们不仅要理解理论,更要能够将其转化为实际可操作的步骤。 这本书的出现,让我想起了那个充满挑战和成就感的学习阶段。虽然我不知道它具体涵盖了哪些章节,但我相信,对于任何一个化工领域的从业者或者学生来说,一本高质量的化工工艺计算书籍都是必不可少的工具。它就像是工程师的“十八般兵器”,在面对各种生产难题时,能够提供有力的支持。我特别期待书中是否会包含一些经典的案例分析,通过实际项目的计算过程,来加深读者对理论知识的理解。

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当我在书店里看到《化工工艺计算》这本书时,我的目光被深深吸引。它让我想起了我在大学期间,参加的一个关于溶剂回收工艺设计的课程项目。当时,我们需要设计一个高效的溶剂回收系统,以降低生产成本并减少环境污染。 这个项目涉及到溶剂的蒸发、冷凝、以及多次萃取等单元操作。每一个环节都需要进行精确的物料和能量衡算,以确定设备的尺寸和操作条件。我记得最清楚的是,为了优化萃取过程,我们需要计算溶剂在不同相中的分配系数,并据此选择最合适的萃取剂和操作压力。这个过程充满了数学推导和数值计算。 这本书的书名,唤起了我对那些充满挑战和成就感的学习经历的回忆。我相信,一本好的化工工艺计算书籍,能够为读者提供解决实际工程问题的有力武器。我特别希望书中能够包含一些关于过程动态模拟的案例,因为很多化工生产过程都存在动态变化,对动态过程的理解和控制,对于保证生产稳定性和安全性至关重要。

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《化工工艺计算》这个书名,在我看来,是对化工工程师大脑中最重要能力的概括。我想起了我刚毕业时,在一家炼油厂工作,负责处理关于原油蒸馏的工艺优化问题。原油的组成非常复杂,而且随着产地的不同而变化,这就给蒸馏塔的设计和操作带来了巨大的挑战。 我曾经需要计算不同原油配比对蒸馏塔产品收率和品质的影响。这不仅仅是简单的物料衡算,还需要考虑原油中各种烃类组分的挥发度、沸点分布,以及在不同温度下的相平衡关系。我需要运用大量的实验数据,并结合精密的计算模型,才能得到一个相对准确的预测结果。那段时间,我的电脑桌面总是堆满了各种数据表格和计算图。 这本书的书名,让我感叹化工工艺计算的严谨性和实用性。我相信,一本优秀的工艺计算书籍,能够帮助读者建立起扎实的理论基础,并培养出解决实际问题的能力。我非常期待书中能够详细讲解关于多组分体系的相平衡计算,以及如何处理复杂混合物的物性参数的获取,因为这在很多化工过程中都至关重要。

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《化工工艺计算》这个书名,就像是一扇通往化工世界内在逻辑的大门。我回想起在一家制药厂工作时,曾经需要计算一种药物中间体的结晶过程。药物的晶型和粒径分布,对药物的溶解度和生物利用度有着至关重要的影响。 为了控制结晶过程,我们需要精确计算溶剂的过饱和度、结晶速率,以及晶体的生长动力学。我需要运用到关于溶液热力学、表面张力、以及扩散传质等多个领域的理论知识。每一次的计算,都充满了对微观世界的探索。我记得,我们为了得到理想的晶体形态,不断调整结晶温度、搅拌速率和冷却速率,并记录下每一次的实验结果。 这本书的书名,让我怀念那种在实验室里,通过严谨计算探索未知领域的兴奋。我相信,一本优秀的化工工艺计算书籍,能够帮助读者掌握处理复杂工程问题的核心方法。我十分期待书中是否会深入讲解关于结晶动力学的计算方法,以及如何通过计算来控制晶体形貌和粒径分布,因为这对于提高产品质量和降低生产成本都具有重要的意义。

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当我瞥见《化工工艺计算》这个书名时,脑海中立刻闪现出我在大学时参加的一次化工设计竞赛。我们小组的任务是设计一个小型乙烯裂解装置。这其中涉及到高温、高压、复杂的烃类反应,以及多股物流的混合与分离。可以说,整个设计过程就是一场大规模的化工工艺计算的实战演练。 我们从物料衡算、能量衡算开始,一步步进行反应器设计、换热器设计、以及精馏塔的塔板计算。每一个环节都充满了计算的细节,比如反应器的停留时间、裂解气的组成预测、以及塔顶塔底的产品纯度控制。我至今还记得,为了确定精馏塔的最小回流比,我们花费了大量的时间进行迭代计算,并对比了不同方法的优劣。 这本书的书名,仿佛是一种召唤,让我重温了那种为了一个设计目标,而全身心投入、反复推敲的激情。我希望书中能够提供一些关于如何选择合适的计算模型和方法的指导,因为不同的工艺过程,可能需要采用不同的计算工具和理论。我也很想知道,书中是否会介绍一些先进的数值模拟软件的应用案例,这对于解决复杂问题无疑是极大的帮助。

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当我在书架上看到《化工工艺计算》这本书时,我的思绪瞬间被拉回到了那些在实验室里度过的无数个日夜。我至今记得,在进行一次关于流体力学模拟的实验时,我们需要计算流体在复杂管道中的压力降。那时的我们,面对着紊乱的湍流,需要运用雷诺数、达西-韦斯巴赫方程,甚至还需要考虑管道内壁的粗糙度等多种因素。 计算的过程充满了挑战,因为每一个变量都可能对最终结果产生显著的影响。我们小组尝试了多种计算方法,从简化的公式到更复杂的数值模拟,每一个步骤都力求精确。我记得有一次,我们的计算结果与实际测量值偏差较大,于是我们不得不重新审视我们的模型假设,甚至是对实验装置本身进行检查。那段时间,我们仿佛变成了“细节控”,对每一个小数点都斤斤计较。 这本书的书名,让我怀念那种沉浸在问题中,不断探索和解决的时光。我相信,优秀的化工工艺计算书籍,能够为读者提供解决实际问题的工具和思路。我特别希望书中能够深入讲解如何处理测量误差,以及如何进行不确定性分析,因为在实际工程中,我们面对的往往不是完美的数据,而是带有误差的测量值。

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当我看到《化工工艺计算》这本图书的名称时,我立刻联想到了一段在中试车间度过的日子。那是一段充满艰辛却又极其充实的日子,我们正在进行一项关于新型催化剂的放大试验。从实验室的小试到中试的放大,每一步都需要精密的计算来支撑。 我记得,为了确定中试反应器的尺寸和操作参数,我们需要进行大量的传热、传质和反应动力学计算。其中,关于催化剂床层的压降计算,尤其复杂,因为它涉及到多孔介质中的流体流动规律,以及催化剂颗粒的形状和堆积密度等多种因素。我曾花费数日时间,在电脑前演算,反复验证计算结果的准确性。 这本书的书名,让我再次感受到化工工艺计算所蕴含的严谨和力量。我希望这本书能够为读者提供一些关于如何处理实际工程中测量误差和不确定性的指导,因为在真实世界中,我们很少能获得完美的测量数据。我也期待书中能够介绍一些现代化的计算工具和方法,比如数值模拟软件的应用,这对于解决日益复杂的化工问题,无疑是极其有益的。

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《化工工艺计算》这个书名,就像是一把钥匙,打开了我对化工原理最深刻理解的大门。在我印象中,最难忘的一次经历,是在大学期间,我们进行了一个关于催化反应动力学模拟的课程项目。当时的我们,对于如何将复杂的反应机理,转化为可计算的数学模型,感到无比头疼。模型中的每一个参数,都代表着一个具体的物理或化学意义,而这些参数的确定,往往需要大量的实验数据和严谨的理论推导。 我们小组花了整整一个月的时间,查阅了无数篇文献,与老师反复讨论,才最终构建了一个相对完善的模型。其中,关于反应速率常数的估算,就经历了多次的迭代和优化。我们学习了如何利用最小二乘法拟合实验数据,如何判断模型的有效性,以及如何理解参数敏感性分析的结果。每一次的成功计算,都带来一种巨大的成就感,仿佛我们真的掌握了控制化学反应的奥秘。 这本书的书名,让我再次回想起那种深入研究、精益求精的学习过程。我相信,一本好的工艺计算书籍,不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的培养。它能够帮助读者建立起严谨的逻辑思维,以及解决复杂问题的能力。我特别期待书中是否会包含一些关于非稳态过程计算的内容,因为在很多实际的化工生产中,动态过程的模拟和计算,往往比稳态过程更加关键和复杂。

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《化工工艺计算》这个书名,在我看来,不仅仅是一本技术书籍,它更像是一条连接理论与实践的桥梁。我想起了我在一个化肥厂实习的经历,那时候,我第一次近距离接触到了大型的氨合成反应器。为了确保反应效率和安全性,工程师们需要对反应器内的温度、压力、组分浓度进行精确的控制。 我曾经有幸参与到了一次关于催化剂失活影响的计算分析中。我们需要预测催化剂在不同运行周期内的活性变化,并据此调整操作参数,以最大化生产效益。这个过程涉及到复杂的化学动力学模型,以及对反应器内部传质、传热过程的模拟。每次计算出来的数据,都需要经过工程师的反复验证和讨论,才能最终应用到实际生产中。 这本书的书名,勾起了我对那些严谨、科学决策过程的回忆。我相信,一本好的化工工艺计算书籍,应该能够教会读者如何将抽象的数学模型,转化为对实际生产过程的深刻理解。我非常期待书中是否会包含一些关于过程优化和故障诊断的计算方法,因为这对于提升化工生产的整体水平具有非常重要的意义。

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拿到这本《化工工艺计算》的书,我眼前浮现的不是那些枯燥的公式和图表,而是我曾经在车间里度过的那些日子。那时候,我是一名年轻的技术员,每天的工作就是盯着那些巨大的生产装置,处理各种突发状况。很多时候,一个微小的参数调整,都需要精确的计算来支撑。我记得有一次,为了提高一台蒸馏塔的产量,我们技术团队花了好几天的时间,从物料性质、操作压力、温度分布,到塔盘的效率、降液管的设计,几乎是将整个塔的运行参数都重新进行了一遍详细的计算和评估。 那时候,我们没有现在这么便利的软件,很多计算都是手工完成的,或者依靠一些简单的计算器。记忆犹新的是,为了验证计算结果的准确性,我常常会一遍又一遍地复盘,检查每一个环节。有时候,一个小小的笔误,或者一个系数的错误,都会导致最终结果的偏差,轻则影响生产效率,重则可能引发安全隐患。所以,每一次的计算,我都怀着十二万分的谨慎。 这本书的书名,让我对那些在实际生产中遇到的挑战有了新的联想。我希望书中能有关于如何将理论计算与实际操作相结合的指导,例如如何处理设备磨损、物料变化等非理想因素对计算结果的影响。我也好奇,书中是否会涉及一些现代化的计算工具和软件的应用,这对于提升计算效率和精度来说,无疑是至关重要的。

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