化工厂的简单和稳健化设计PDF电子书下载

1 概述 1

1．1新的变革 1

1．2 21世纪的过程工厂：简单和稳健 3

1．3设计理念 6

1．3．1精简设备及管线 6

1．3．2除非有经济或安全方面的原因，否则就面向可靠、稳健的单一元件进行设 6

1．3．3优化设计 6

1．3．4巧妙的过程集成 6

1．3．5减少人工干预 7

1．3．6通过操作优化赚钱 7

1．3．7准时制生产（JIP） 7

1．3．8面向全面质量控制（TQC）的设计 8

1．3．9本质安全的设计 9

1．3．10环境友好的设计 9

1．4过程综合和设计优化 9

1．5过程简化和强化技术 10

1．6基于可靠性的设计 10

1．7联合体的优化及其脆弱性评估 11

1．8仪表、自动化及控制设计 11

1．9操作优化 12

1．10高质量过程工厂的有效设计和操作 12

1．11过程设计的概览性示例 13

1．12小结 15

参考文献 16

2 简单、稳健工厂的设计 17

2．1何谓“简单”？ 17

2．2复杂性程度 18

2．3何以更加可靠？ 22

2．4什么是稳健？ 23

2．4．1机械稳健性 23

2．4．2控制稳健性 24

2．4．3操作稳健性 24

2．5小结 25

参考文献 25

3 设计理念 26

3．1特性数据 26

3．2模型化 26

3．2．1过程模型化是改进过程的途径 27

3．3设计理念 28

3．3．1利润 28

3．3．2长效性 29

3．3．3将设备、管路和仪表减到最少 29

3．3．4面向可靠、稳健的单一元件进行设计 32

3．3．5优化设计 33

3．3．6巧妙的过程集成 35

3．3．7减少人工干预 36

3．3．8通过操作优化赚钱 39

3．3．9准时制生产（JIP） 40

3．3．10面向全面质量管理（TQC）的设计 41

3．3．11本质安全的设计 44

3．3．12环境友好的设计 46

3．4各种设计理念的统一 48

参考文献 49

4 过程综合和设计优化 51

4．1过程综合 52

4．1．1概念设计的层级结构 53

4．1．2过程综合的约束条件 57

4．1．3过程综合的研究范围 60

4．1．4经济核算 61

4．1．5优化方法 62

4．1．6创造性 67

4．2过程综合方法 68

4．2．1反应 68

4．2．2分离 76

4．2．3过程集成 86

4．2．4可控性分析 101

4．2．5流程的优化 103

4．2．6后勤与现场集成 103

参考文献 105

5 过程简化与过程强化 108

5．1引言 108

5．2过程功能的避免与消除 109

5．2．1储罐与容器 109

5．2．2流体输送 110

5．2．3回收系统 111

5．3过程功能的耦合 111

5．3．1反应 112

5．3．2精馏 115

5．3．3萃取、蒸发和挤出 121

5．3．4加热炉 122

5．4过程装置的集成 123

5．5过程功能的强化 126

5．5．1构筑更紧凑的单元 127

5．5．2强化传热、传质与脉冲 128

5．5．3借助离心力场的“超重力” 131

5．6总体过程简化 132

5．6．1总体过程设计的改进 133

5．6．2单套设备的设计 138

5．6．3供应与储存方面的策略 140

5．6．4单一元件设计策略 140

5．7各单元操作的简化与分级 142

5．7．1反应器 143

5．7．2精馏与吸收 149

5．7．3液-液萃取 153

5．7．4吸附与化学吸附 153

5．7．5热交换 154

5．7．6流体输送 155

5．7．7管路 155

5．7．8仪表 157

5．8简化与集成设计之间有无冲突？ 159

参考文献 161

6 基于可靠性的过程设计 164

6．1引言 164

6．1．1迈向更优设计的可靠性工程 165

6．2可靠性的基本理论 166

6．2．1可用性和不可用性 169

6．2．2可靠性数据及分布 170

6．2．3失效参数估值 172

6．2．4可靠性的模型化 173

6．3用于过程工厂设计的可靠性工程技术方法 176

6．4过程和公用工厂的可靠性研究 179

6．4．1连续过程工厂的可靠性研究 179

6．4．2公用蒸汽工厂的可靠性研究 181

6．5可靠性、可用性及可维护性（RAM）标准 184

6．6小结 185

6．7定义 186

参考文献 187

7 集成的过程工厂联合体的优化及其脆弱性评估 189

7．1引言 189

7．2化学联合体 190

7．2．1基于氮的联合体 190

7．2．2基于烃的联合体 190

7．2．3基于氯的联合体 191

7．2．4炼厂联合体 191

7．2．5集群联合体 191

7．3集成联合体的设计理念 191

7．4现场的选择 192

7．5集成联合体的优化 193

7．5．1现场流程 193

7．5．2现场公用工程集成 195

7．6储存能力的优化 200

7．6．1工厂失效 200

7．6．2储罐 201

7．6．3模拟及结果 202

7．6．4生产过程链 205

7．7现场的脆弱性 207

7．8小结 212

参考文献 213

8 操作／控制仪表和自动化 215

8．1引言 215

8．2仪表 216

8．2．1仪表 216

8．2．2仪表系统 218

8．2．3仪表设计 218

8．2．4安全仪表系统（SIS） 222

8．3操作自动化 224

8．3．1仪表选型（模拟输入、输出和数字输入、输出） 225

8．3．2基于操作策略的操作自动化 225

8．3．3仪表安全防护系统 234

8．3．4联锁 239

8．3．5监测 239

8．3．6仪表自动化系统 241

8．3．7概述：操作自动化 242

8．4控制设计 244

8．4．1基本控制层的策略设计 245

8．4．2控制目标界定 246

8．4．3评估开环稳定性 247

8．4．4过程分解为独立工段 247

8．4．5确定自由度 247

8．4．6确定受控变量、操作变量、待测变量和扰动变量 248

8．4．7工厂和单元范围控制中可行配对方案选取 250

8．4．8评估配对备选方案中的静态相互作用 258

8．4．9评估减少后选定配对方案中的动态相互作用 259

8．4．10建立最终配对并设计控制器 260

8．4．11采用动态模拟开发并测试控制性能 260

8．4．12基本控制层上的模型控制 261

8．5小结 263

参考文献 264

9 操作优化 266

9．1引言 266

9．2发展历史 266

9．3连续过程的广义操作优化 268

9．3．1动机 268

9．3．2连续过程 269

9．4性能（绩效）计量 271

9．4．1性能计量的设计 272

9．5闭环定态优化 274

9．5．1优化技术 274

9．5．2优化循环 279

9．6操作优化的项目方法 287

9．6．1可行性研究：步骤0 287

9．6．2范围界定：步骤1 291

9．6．3开发、安装性能测量并开始跟踪过程性能：步骤2 292

9．6．4开发含CVs， MVs和DOFs的控制结构：步骤3 292

9．6．5面向定态检测和性能计量构建执行器并执行数据分析：步骤4 296

9．6．6开发并验证反应器模型：步骤5M 297

9．6．7开发含反应器模型和优化器的过程模型 298

9．6．8依据过程条件及价格测试过程模型的稳健性 298

9．6．9针对选定的数据执行数据分析并评估定态工况：步骤9 299

9．6．10执行数据协调：步骤10 299

9．6．11执行同时的数据协调和参数估值（DR和PE）：步骤11 299

9．6．12验证模型：步骤12 299

9．6．13执行CLO：步骤13 302

9．6．14评估项目并构建维护结构 302

9．6．15其他类型的优化 303

9．7操作优化的实用方法 305

9．8附录：基于Lagrange乘子法以及测量与模型化协调结果分析的优化技术 308

参考文献 310

10 从组织角度进行高质量过程工厂的有效设计和持续改进 312

10．1引言 312

10．2高质量工厂的持续改进 312

10．2．1过程能力 313

10．2．2过程可靠性和可用性 313

10．2．3操作质量 314

10．2．4最优操作 315

10．2．5设计改进的机遇 316

10．3高质量工厂的设计 316

10．3．1工作过程 317

10．3．2设计的质量方面：VIPs 322

参考文献 333

11 综述：简单、稳健的过程工厂的设计 335

11．1设计理念 335

11．2实现简单、稳健的过程工厂的设计理念 335

11．3过程综合和设计优化 335

11．4过程简化和强化 336

11．4．1避免或消除功能 336

11．4．2功能的耦合 336

11．4．3功能的强化 336

11．4．4总体过程简化 337

11．4．5简单单元设计的排序 337

11．5基于可靠性的过程设计 337

11．6过程工厂集成联合体的优化及其脆弱性评估 337

11．7仪表，操作／自动化及控制 338

11．8操作优化 338

11．9高质量过程工厂的有效设计和持续改进 339

译后记 340