化工過程分析與合成考點(完美版)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上化工過程分析與合成考點1、 什么叫過程：（1）客觀事物從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的轉移。【過程】 （2）在工藝生產上，對物料流進行物理或化學的加工工藝稱作過程工藝?！具^程工藝】 （3）以天然物料為原料經過物理或化學的加工制成產品的過程。【化工過程êêê】 原料制備 【êêê包括】 化學反應 產品分離 （4）由被處理的物料流聯(lián)接起來，構成化工過程生產工藝流程。 【單元過程】化學反應過程（5）【êêê最重要的單元過程】 換熱過程分離過程輸送過程催化反應過程（6）【êê

2、ê化學反應過程舉例】 熱裂解反應過程電解質溶液離子反應過程生化反應過程 分散控制 （7）【êêê過程控制技術發(fā)展歷程】 計算機集中控制 集散控制（我國多） 現(xiàn)場總線控制 第二章、化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析 直接迭代法知識點框架 回路搜索法 其他零散知識點 【êê模塊】模型和算法，一是要建模，二是這個模型的算法，兩者組一起才能算作模塊。 【êê單元模型類型】理論模型、經驗模型、半經驗模型。 【êêê什么叫穩(wěn)態(tài)（化工過程穩(wěn)態(tài)模擬）】各個工藝參數(shù)狀態(tài)量不隨時間而發(fā)生變化的叫做穩(wěn)態(tài)。 【

3、34;êê什么叫模擬】對過程系統(tǒng)模型進行求解就叫模擬。 【êêê過程系統(tǒng)模擬可以解決哪些問題（會畫圖）】 （1）過程系統(tǒng)模擬分析問題； （2）過程系統(tǒng)設計問題； （3）過程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題。1） 過程系統(tǒng)模擬分析問題：已知決策變量輸入，已知過程參數(shù)，求輸出，是一個正向求解問題，最簡單的模型。 2）過程系統(tǒng)設計問題 ：已知輸出設計結果，已知過程參數(shù)，求決策變量輸入；看起來是已知輸出求輸入，實際上是假設輸入猜值去計算輸出與已知輸出進行比較再調整猜值進行計算。 只能單項求解，從左到右 3)過程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化問題：過程系統(tǒng)模型與最優(yōu)化模型聯(lián)立求解，得到一

4、組使工況目標函數(shù)最佳的決策變量，從而實施最佳工況。 【êêê過程系統(tǒng)模擬三種基本方法，及其優(yōu)缺點】 （1）序貫模塊法（不適于解算設計、優(yōu)化問題，只適于模擬問題）（2）面向方程法（3）聯(lián)立模塊法（同時有（1）、（2）的優(yōu)點）方法含義優(yōu)點缺點序貫模塊法【êêêêê】從系統(tǒng)入口物流開始，經過接受該物流變量的單元模塊的計算得到輸出物流變量，這個輸出物流變量就是下一個相鄰單元的輸入物流變量。依次逐個各個單元，最終得出狀態(tài)變量值。與實際過程的直觀聯(lián)系強；模擬系統(tǒng)軟件的建立、維護和擴充都很方便，易于通用化。計算出錯時易于診斷出錯

5、位置。計算效率低，尤其是解決設計和優(yōu)化問題的計算效率更低。面向方程法（大概意思）把描述過程系統(tǒng)的所有數(shù)學模型匯集到一起，形成一個非線性方程組求解。解算快模擬型計算與設計型計算一樣適合最優(yōu)化計算，效率高；便于與動態(tài)模擬聯(lián)合實現(xiàn)要求給定較好的初值，否則可能得不到解。計算失敗后診斷錯誤所在困難，形成通用化程序困難，難以繼承已有單元操作模塊。聯(lián)立模塊法（大概意思）將過程系統(tǒng)的近似模型方程與單元模塊交替求解，又稱雙層法。可以利用前人開發(fā)的單元操作模塊；可以避免序貫模塊法中的循環(huán)流迭代。比較容易實現(xiàn)通用。將嚴格模型做成簡化模型時需要花費機時。用簡化模型來尋求優(yōu)化時，其解與嚴格模型優(yōu)化解是否一致有爭論。 【

6、êêê單元模塊】是依據相應過程單元的數(shù)學模型和求解算法編制而成的子程序。具有單向性特點 【êêê斷裂】通過迭代把高維方程組降階為低維方程組的辦法。（1） 它適用于不可分割子系統(tǒng)；（2） 【êê不可分割子系統(tǒng)】過程系統(tǒng)中，若含有再循環(huán)物流，則構成不可分割子系統(tǒng)。 1) 切割流線總數(shù)最少 （3）【êêêêê斷裂基本原則】 2) 切割流線所含變量數(shù)最少 3) 切割流線的總權重最小 4) 環(huán)路切割的總次數(shù)最少 （4）【ê簡單回路】包含兩個以上流股，且其中的任何單元

7、只被通過一次。 矩陣：行回路；列物流。 （1）對初值的要求不高。 【êêê適合于收斂單元應滿足要求：】 （2）數(shù)值穩(wěn)定性好 （3）收斂速度快 （4）占用計算機存儲空間少 【ê直接迭代法（會實際方程運算 【êê阻尼迭代法】 代數(shù)運算不給分）】 優(yōu)點：方法簡單 缺點：迭代次數(shù)多、收斂速度慢?！?#234;êê通式：】 【êêê分析：】q為阻尼因子，可以人為給定q=0 直接迭代0q<1 加權直接迭代，可改善收斂的穩(wěn)定性q<0 外推直接迭代，加速收斂，但穩(wěn)定性下降q1 無意義【&#

8、234;ê面向方程法（適用于線性化，非線性方程組先線性化）】 【êêê優(yōu)缺點】 降維求解法 【êêêê求解方法（填空）】聯(lián)立求解法 【êêê降維求解法的程序步驟】（1）不相關子方程組的識別 【êê不相關子方程組】子方程組中只含有特有的某些變量，這些變量不出現(xiàn)在其他子方程組中（與基本變量相似）（2）不可分解子方程組的識別（方程組的分解，確定計算范圍）【êêêêê回路搜索法（告訴有向圖，會回路搜索）PPT2-02 28】

9、輸出變量的確定畫有向圖回路搜索鄰接矩陣法（3）不可分解稀疏方程組的斷裂降維解法【êê聯(lián)立模塊法】 【êêê優(yōu)缺點】聯(lián)結物流全切斷方式； 【êêê兩種切斷方式】回路切斷方式。第四章、化工過程系統(tǒng)的優(yōu)化【êêêêê單純形表格計算】【êêêê最優(yōu)化問題包括要素（內容）】 （1）目標函數(shù)（2）優(yōu)化變量（3）約束條件（4）可行域 【êêê可行域】滿足約束條件的方案集合，構成了最優(yōu)化問題的可行域。 【

10、4;ê最優(yōu)解】過程系統(tǒng)最優(yōu)化問題是在可行域中尋求使目標函數(shù)取最小值的點?！?#234;êêê最優(yōu)化問題的建模方法】（1） 機理模型（2） 黑箱模型（3） 混合模型【êêêê系統(tǒng)最優(yōu)化方法的分類】（1） 無約束最優(yōu)化與有約束最優(yōu)化（2） 線性規(guī)劃LP（目標函數(shù)約束條件全部都為線性函數(shù)稱為線性規(guī)劃，剩一個為非線性函數(shù)為非線性規(guī)劃）（3） 單維最優(yōu)化和多維最優(yōu)化（4） 解析法與數(shù)值法（5） 可行路徑法與不可行路徑法【êêêêê單純形表格】 【êê

11、34;ê圖解法（簡單，掌握）】 【êêêêê單純形法】 【êêê標準型】（1）目標函數(shù)值一定是最小值（2）約束條件中沒有不等式約束，全是等式約束（3）所有的變量全是非負條件【êêêêê標準化方法（會畫）】 【êêêê單純型表格（空表已給出，告訴典范式）】 典范形？ 進基變量如何選?。?離基變量如何選?。?（標準化后如果不是典范型，構造典范型）【êêNLP非線性規(guī)劃】 【êê&#

12、234;拉格朗日乘子法通式】 【êêê罰函數(shù)通式】 第五章、化工生產過程操作工況調優(yōu)【êêêê調優(yōu)方式】（1） 離線調優(yōu)： 模型與裝置分離計算數(shù)據取報表記錄調優(yōu)結果指導生產（2） 在線開環(huán)調優(yōu)：模型與裝置相連計算數(shù)據為實時檢測數(shù)據 調優(yōu)結果指導生產（3） 在線閉環(huán)調優(yōu)：模型與裝置相連計算數(shù)據為實時檢測數(shù)據調優(yōu)結果直接返回控制系統(tǒng)第七章、換熱網絡合成【êêêê換熱網絡合成】通俗地講就是將物流匹配在一起，充分利用熱物流去加熱冷物流，提高系統(tǒng)的熱回收，以便盡可能地減少輔助加熱與輔助冷卻負荷。

13、【êêê換熱網絡合成目的】（1） 讓某一個物料從初始溫度到目標溫度；（一定要達成）（2） 盡可能的回收余熱；（3） 盡可能的減少換熱設備數(shù)?！?#234;êêê溫度區(qū)間求夾點（會畫溫度區(qū)間表）】 將熱物流的起始溫度與目標溫度減去最小允許溫差Tmin，然后與冷物流的起始、目標溫度一起按從大到小排序，構成溫度區(qū)間?！?#234;êêê會問題表法求夾點（熱容流率單位，冷減熱）】 記住兩個公式： （1）（每一個溫度區(qū)間的凈熱需求等于上個溫度區(qū)間的輸入-溫度區(qū)間的輸出） （2）（下個溫度區(qū)間的輸入=上個溫度區(qū)間的輸

14、出） （3）（等于熱容流率乘以溫差）【êêêê夾點】ê在溫度區(qū)間中，高溫度區(qū)間向低溫度區(qū)間傳遞的熱量為零的點，不是接受熱量為零的點（判斷）對于熱公用工程是260,對于冷公用工程是250。物理意義：溫焓圖上組合曲線垂直距離最低的點?！?#234;êê夾點的三個特性】（1） 能量特性（2） 位置特性（3） 傳熱特性【êêêê夾點設計的三原則】（1）避免夾點之上熱物流與夾點之下冷物流間的匹配（2）夾點之上禁用冷卻器（3）夾點之下禁用加熱器【êêêê匹配

15、的可行性原則】（1） 總物流數(shù)可行性原則： 夾點一側 （2） FCp（熱熔流率）可行性原則 夾點一側 【êêê換熱網絡合成中的實際問題】 熱物流所作線性的逼近不能高于熱物流線，對冷物流所作的線性逼近不能低于冷物流線?！?#234;êê（物流）禁止匹配與強制匹配適用范圍】 考慮到腐蝕、操作安全、設備布置、管線鋪設、操作方便等問題，可能會禁止某些物流間的匹配或強制進行某些物流間的匹配。老廠改造時應充分利用原有設備，就屬于強制匹配。第八章、分離塔序列的綜合【êêê分離序列綜合的目的】 選擇最合理的分離方法，確定最優(yōu)的分離

16、序列，以降低其各項費用。【êêê（分離序列中）什么叫簡單塔】 （1） 一個進料分離為兩個產品；（2） 每一個組分只出現(xiàn)在一個產品中，即銳分離；（3） 塔底采用再沸器，塔頂采用全凝器?！?#234;êê三個計算】（1） 分離序列數(shù)：（2） 分離子群數(shù)：（3） 分離子問題數(shù)：【êêê經驗規(guī)則（抽考）】（1） 優(yōu)先采用使用能量分離劑，使用質量分離劑的塔后馬上分離出去；只有用它可以顯著增加揮發(fā)度，用它可以直接得到產品時使用質量分離劑。（2） 高溫高壓分離。（3） 元素最少的分離序列（4） 首先應移除腐蝕性和危險性的組分（5） 相對揮發(fā)度接近于1的最后分離（6） 首先移除含量最多的組分（7） 等摩爾分割（8） CES（分離度系數(shù)）最大的首先分割【êêêê分離塔的最優(yōu)分離序列應該如何尋找？有哪些方法？（名字知道）】（1） 窮舉法（2） 動態(tài)規(guī)劃法（3） 分離度系