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《化学生产工艺流程模拟与优化》 内容概述： 本书旨在为化工领域的学生和从业人员提供一个深入理解和掌握现代化工生产工艺流程模拟与优化的系统性学习平台。本书聚焦于化工生产过程中关键的单元操作和集成系统，通过详实的操作指导和丰富的案例分析，帮助读者建立扎实的理论基础和熟练的实践技能。 核心内容板块： 1. 化工过程模拟基础理论： 物质守恒与能量守恒原理： 详细阐述在化工过程模拟中的应用，包括如何建立和求解质量平衡与能量平衡方程组。 热力学模型选择与应用： 深入介绍各种热力学模型（如理想溶液模型、活度系数模型、状态方程模型等）的适用范围、优缺点及在不同体系下的选择策略，为准确模拟提供理论支撑。 单元操作模拟： 分章节详细讲解各种典型化工单元操作的模拟方法，包括： 流体输送： 泵、压缩机、管道等模拟，考虑压降、效率等因素。 传热： 换热器（壳管式、板式等）、加热炉、冷却塔等模拟，重点关注传热系数、表面积计算及传热效率分析。 分离单元： 蒸馏： 塔板式与填料塔的模拟，包括平衡塔、有效塔板数计算、塔顶塔底产品性质预测及操作参数优化。 吸收与解吸： 填料塔与塔板塔的模拟，关注吸收剂用量、传质阻力、吸收率等。 萃取： 液液萃取器模拟，涉及相平衡、级数计算及萃取效率。 结晶： 结晶器模拟，分析晶体生长速率、粒径分布及母液组成。 过滤与离心分离： 固液分离设备的模拟，考虑滤饼渗透性、过滤速率及设备选择。 反应工程模拟： 化学反应器模拟： 详细讲解连续搅拌釜反应器（CSTR）、管式反应器（PFR）、多管反应器等模型，考虑反应动力学、传热、传质及混合效应。 多相反应模拟： 针对气-液、液-液、气-固、液-固等多相反应系统，提供相应的模拟方法和模型。 2. 流程模拟软件的使用与案例实践： 主流流程模拟软件介绍： 简要介绍Aspen Plus, HYSYS, PRO/II等在行业内广泛应用的流程模拟软件的界面、基本功能和操作逻辑。 软件实操指南： 提供详细的软件操作步骤，从创建新流程、选择物性方法、搭建单元模型、连接物流、设置操作参数到求解和结果分析。 典型化工工艺流程模拟案例： 合成氨工艺流程模拟： 从原料净化、合成反应到氨的合成过程，进行整体流程模拟，分析关键参数对转化率和能耗的影响。 炼油工艺流程模拟： 如常压蒸馏、催化裂化等单元的模拟，以及整个炼油厂的初步流程模拟。 乙烯裂解工艺流程模拟： 模拟裂解炉、急冷、压缩、分离等过程，分析裂解炉的转化率、选择性以及产品分布。 精馏塔设计与优化案例： 以某特定物系为例，利用模拟软件进行精馏塔的设计计算，包括塔板数、塔径、回流比的确定，并进行操作优化。 换热网络优化案例： 应用过程集成技术（Pinch Analysis）和模拟软件，对化工生产装置的换热网络进行优化，以达到节能降耗的目的。 3. 流程优化与动态模拟： 工艺参数优化： 介绍如何利用模拟软件的优化功能，通过调整工艺参数（如温度、压力、流量、组分浓度等）以达到提高收率、降低能耗、优化产品质量等目标。 过程集成（Pinch Technology）： 讲解如何应用过程集成技术，实现能量的有效利用和最小化公用工程的消耗。 动态模拟基础： 介绍动态模拟的概念、模型建立以及在过程控制、事故分析、操作培训等方面的应用。 案例： 动态模拟一个简单的反应器系统，观察其在不同控制策略下的响应。 4. 高级主题与前沿展望： 数据密集型建模与机器学习在化工模拟中的应用。 过程安全与风险评估模拟。 绿色化工与可持续发展工艺模拟。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 既有对化工过程模拟背后基本原理的深入阐述，也提供详实的软件操作步骤和丰富的工程案例。 案例丰富且贴近实际： 所选案例均来源于经典的化工生产过程，具有代表性和实用性。 操作指导性强： 旨在帮助读者快速掌握流程模拟软件的使用，独立完成相关模拟任务。 知识体系完整： 涵盖了从基础理论到高级应用的整个流程模拟知识链。 通过本书的学习，读者将能够熟练运用先进的化工过程模拟技术，有效地设计、分析、优化和控制化工生产过程，为提高生产效率、降低成本、保障安全生产和实现可持续发展奠定坚实基础。
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