GB/T13610-2003天然气的组成分析气相色谱法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9785066119873

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• 天然气
• 气相色谱法
• GB/T13610-2003
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《现代石油化工过程控制与优化》 本书简介 《现代石油化工过程控制与优化》是一本全面、深入探讨石油化工行业先进过程控制技术、优化策略以及数字化转型实践的专业著作。本书旨在为石油化工领域的工程师、研究人员、管理者以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一个前沿且实用的知识平台，以应对当前复杂多变的生产环境、日益严格的环保要求以及对能效提升的迫切需求。 本书结构严谨，内容覆盖面广，从基础的自动控制理论在化工过程中的应用讲起，逐步深入到复杂系统的建模、先进控制算法的实现、集成化优化调度，以及面向工业4.0的智能工厂建设。全书力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点，确保读者不仅能理解背后的数学原理，更能掌握在实际装置中部署和维护这些先进技术的关键技能。 第一部分：石油化工过程控制基础与系统集成 第一章：石油化工过程特性与控制挑战 本章首先回顾了石油化工生产流程的基本单元操作，如精馏、反应、换热和分离等。重点分析了这些过程的非线性、大延迟、多变量耦合等固有特性，这些特性是实施有效控制的根本难点。讨论了当前行业面临的主要挑战，包括原料波动性增加、产品质量标准的提高、能耗和排放的严格限制，以及操作的本质安全要求。本章通过多个典型案例，阐述了传统PID控制在应对复杂工况时的局限性，从而引出对先进控制系统的需求。 第二章：过程建模与仿真技术 过程建模是先进控制和优化的基石。本章系统介绍了用于描述化工过程动态行为的主要建模方法。内容涵盖了基于机理的（First-Principle-Based）第一性原理建模方法，强调了质量守恒、能量守恒和组分守恒方程的建立与求解。同时，也详细阐述了数据驱动的系统辨识方法，包括脉冲响应法、阶跃响应法以及基于频率响应的辨识技术。特别地，引入了非线性系统建模的前沿技术，如状态空间模型、依值函数模型（NARX）和神经网络模型在描述强非线性过程中的应用。 本章着重介绍了如何利用仿真软件平台（如Aspen Plus Dynamics, HYSYS Dynamics）进行模型的验证和实时仿真，确保控制策略在投入实际应用前，其稳定性和性能得到充分评估。 第三章：分布式控制系统（DCS）与安全仪表系统（SIS）的集成 本章深入探讨了现代石油化工装置的核心自动化平台——DCS。详细分析了DCS的架构设计、通信协议（如HART, Foundation Fieldbus, Profibus PA）以及控制策略的实现方式。重点介绍了DCS在实现基础回路控制、顺序控制和批次控制方面的能力。 此外，本章专门辟出章节讨论功能安全的重要性。详细解读了IEC 61508和IEC 61511标准，解释了安全仪表系统（SIS）的设计、验证、以及如何与DCS进行有效集成，以确保在发生危险事件时能提供可靠的保护层。 第二部分：先进过程控制（APC）策略的深度应用 第四章：模型预测控制（MPC）理论与实践 模型预测控制（MPC）是当前石油化工领域应用最为广泛的先进控制技术。本章从理论上全面解析了MPC的核心原理，包括预测模型、优化目标函数（代价函数）、控制律的在线求解（二次规划或线性规划）以及约束处理机制。 本章的实践部分极为详尽，涵盖了线性MPC（LMPC）和非线性MPC（NMPC）的构建流程。通过精馏塔的侧重操作、加氢反应器的温度控制等实际案例，演示了如何处理输入/输出约束、如何处理系统时滞、以及如何有效应对模型失配问题。同时，介绍了MPC的鲁棒性设计和自适应调整技术。 第五章：多变量解耦与控制结构设计 针对强耦合的多变量系统，本章介绍了先进的解耦技术。详细阐述了动态矩阵控制（DMC）在处理耦合问题上的优势，以及如何利用相对增益阵列（RGA）和奇异值分解（SVD）等工具来评估系统的耦合程度并选择最优的控制结构。 此外，本章还探讨了基于内部模型控制（IMC）的解耦策略，并将其与MPC框架结合，以实现更具鲁棒性的控制性能。 第六章：实时优化（RTO）与操作窗口管理 实时优化（RTO）是连接过程控制与生产调度的关键桥梁。本章详细介绍了RTO系统的架构，包括数据采集、模型修正、优化求解和控制信号下发的完整流程。重点讨论了如何建立适应当前操作条件的非线性规划（NLP）或线性规划（LP）优化模型，以最大化经济效益或最小化能耗。 本章还着重讲解了“优化窗口”的概念，即如何确保RTO给出的最优设定值始终落在APC控制器可以有效执行的范围内，并讨论了动态约束处理和安全裕度设置的工程实践。 第三部分：智能化、优化与可持续发展 第七章：大数据、人工智能在化工过程中的应用 随着工业物联网（IIoT）的兴起，化工过程产生了海量数据。本章聚焦于如何利用这些数据资产。内容涵盖了数据清洗、特征工程、以及机器学习算法在过程监控中的应用，如异常检测（基于自编码器或隔离森林）和基于神经网络的软测量（Soft Sensing）技术，用于实时估计难以在线测量的关键质量指标。 本章还探讨了深度强化学习（DRL）在复杂操作策略探索方面的潜力，特别是在应对动态变化的大型复杂反应器优化中的前沿研究进展。 第八章：能效管理与绿色化工过程优化 面对全球碳中和的挑战，本章将过程优化与可持续发展紧密结合。详细介绍了基于热力学分析的能效基准设定，以及如何将能耗指标纳入实时优化目标函数。讨论了余热梯级利用的优化调度问题，以及如何利用过程控制技术来精确管理蒸汽、冷却水等公用工程系统的负荷，从而实现全厂范围的能耗最低化。 第九章：数字化转型与智能工厂的构建 本书的最后一部分展望了未来。本章系统论述了构建“智能工厂”的关键要素，包括信息物理系统（CPS）的构建、数字孪生（Digital Twin）技术的实施路径及其在预测性维护、操作员培训和新工艺模拟中的价值。同时，讨论了操作员在高度自动化环境下的角色转变，以及人机交互界面（HMI）设计的最新趋势，以确保在系统发生故障或进入专家模式时，人员能够迅速、准确地接管控制。 总结 《现代石油化工过程控制与优化》不仅是一本技术手册，更是一本指导企业实现精益生产和可持续发展的路线图。通过系统学习本书内容，读者将能熟练掌握从基础控制到尖端优化的全栈技能，为推动我国石油化工产业的技术升级和核心竞争力提升贡献力量。

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读完这本书，我仿佛置身于一个精密的“化学工厂”，而我所见的，是各种气体分子在仪器中被“分门别类”的过程。这本书对气相色谱法的介绍，不仅仅是停留在理论层面，而是通过大量的细节描述，将整个分析过程生动地呈现在读者面前。我了解到，载气在其中扮演着“搬运工”的角色，将待分析的气体样品带入色谱柱；色谱柱则像是一个“迷宫”，不同的气体分子因为与“墙壁”（固定相）的亲疏不同，走了不同的“路”，耗时也不同；而检测器，就像是一个“计数员”，记录下每个“走完迷宫”的气体分子，并根据它们的“数量”给出信号。书中的图示和表格，更是将这些抽象的概念具象化，让我能够更直观地理解。我甚至能想象到，如果我是一个操作员，我会如何小心翼翼地准备样品，如何细心地观察仪器的运行状态，如何耐心地等待分析结果的出现。这本书让我觉得，科学分析并非高高在上，它其实就是通过一系列精密的步骤，揭示物质的本质。

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在我看来，这本书更像是一份关于“精确度”的承诺。作为读者，我可能无法亲手操作那些复杂的仪器，但我能感受到书中字里行间透露出的那种追求极致精确的严谨态度。它不仅仅是告诉我们如何分析天然气，更是规范了分析的每一个细节，从样品的采集、前处理，到仪器的调试、参数的设定，再到结果的计算和报告，每一个环节都有明确的要求。这种标准化的流程，对于确保分析结果的可靠性和可比性至关重要。我能想象到，在不同的实验室，无论是由哪位工程师操作，只要遵循这本书的标准，他们得出的分析结果都应该是具有一致性的。这种“一致性”的价值，体现在它能够为天然气的生产、运输、贸易提供可靠的依据，也能够为能源政策的制定提供科学的支撑。这本书就像是天然气分析领域的一本“圣经”，指引着从业者们走向精确和可靠的道路。

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这本书就像一本精密的仪器使用手册，但它聚焦的对象却是我们日常生活中不可或缺的天然气。作为一名读者，在接触它之前，我对于天然气的成分分析其实是一知半解的。我只知道天然气里有甲烷，或许还有一些其他的气体，但具体是什么，比例如何，这些对我来说都是一个模糊的概念。然而，当我翻开这本书，即便我并非专业的分析师，也能感受到其中蕴含的严谨和科学。它不仅仅是简单地罗列数据，而是深入到分析方法的核心。我了解到，原来我们能够如此精确地了解天然气的组成，是依靠像气相色谱这样的技术。这本书的语言虽然专业，但通过其条理分明的章节和清晰的图示，我能够逐渐理解其中的逻辑。比如，它会详细介绍色谱柱的选择、载气的作用、进样方式的考量，这些细节都让我对整个分析过程有了更具象的认识。我甚至能想象到，实验室里的技术人员，就是按照书中的步骤，一步步地进行着精密的测量，最终得出那一串串代表着天然气“身份”的数据。这让我觉得，科技的力量真的非常强大，能够揭示我们身边那些看不见却至关重要的信息。

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这本书给我的感觉，与其说是一本技术标准，不如说是一份关于“纯净”的追求指南。在当前社会，对能源的品质要求越来越高，而天然气作为一种清洁能源，其组成成分的精确了解就显得尤为重要。我尤其欣赏书中对于“分析方法”本身的阐述，它不仅仅是告诉你“怎么做”，更会让你理解“为什么这样做”。比如，为什么需要选择特定的色谱柱？这背后涉及到不同气体分子与固定相之间的相互作用，不同的相互作用强度决定了它们在柱中分离的速度。书中对此的解释，虽然言简意赅，但足以让我体会到其中的科学原理。我甚至联想到，这就像是在给不同的气体分子“量身定做”一套分离的“跑道”，让它们各行其道，最终被一一“点名”。这种对细节的关注，让我觉得这本书不仅仅是枯燥的技术条文，更是一门关于如何“辨识”和“区分”的艺术。通过对各种杂质的控制和分析，最终目标是为了获得更纯净、更优质的天然气，这对于环境保护和能源利用效率都具有深远的意义。

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作为一名对自然科学充满好奇的读者，这本书打开了我对天然气“内在世界”的一扇窗。在阅读之前，我曾以为天然气就是一种单一的物质，然而这本书让我大开眼界。我了解到，原来天然气中除了主要的甲烷，还可能含有乙烷、丙烷、丁烷，甚至还有一些非烃类气体，比如氮气、二氧化碳等。而正是这些微量成分的存在，才使得天然气拥有了不同的特性和应用范围。这本书最让我印象深刻的是，它不仅仅是告诉我们“有哪些成分”，更是教我们“如何分辨这些成分”。气相色谱法的原理，在我看来，就像是在给每一种气体分子“装上一个独特的指纹”。通过测量它们在色谱柱中“跑”的时间（保留时间）和“峰”的大小（峰面积），就可以准确地识别出它们是什么，以及它们的含量有多少。这种精密的测量方式，让我对科学的严谨性有了更深刻的理解。这本书让我意识到，我们习以为常的天然气，背后其实凝聚了无数科学家的智慧和努力。

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