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1 化工过程设计体系 1

1.1 前言 1

1.2 总体化工过程设计 2

1.3 化工过程设计体系与“洋葱”模型 4

1.4 化工过程设计方法 5

1.5 化工过程设计体系——小结 8

1.6 参考文献 8

2 反应器选择 9

2.1 反应路径 9

2.2 反应系统类型 11

2.3 反应器性能 13

2.4 理想反应器模型 16

2.5 反应器浓度 20

2.6 反应器温度 23

2.7 反应器压力 24

2.8 相态 25

2.9 催化剂 25

2.10 实际反应器 29

2.11 反应器的选择——小结 34

2.12 参考文献 37

3.1 非均相混合物的分离 38

3 分离设备选择 38

3.2 均相混合物的分离 41

3.3 蒸馏 42

3.4 近沸物或共沸物系的分离 43

3.5 吸收 45

3.6 蒸发器 46

3.7 干燥器 49

3.8 分离设备选择——小结 50

3.9 参考文献 50

4.1 再循环的作用 51

4 反应-分离系统的合成 51

4.2 气体循环和排放 57

4.3 气相循环和液相循环 62

4.4 间歇过程 62

4.5 过程收率 67

4.6 反应-分离系统的合成——小结 68

4.7 参考文献 68

5 蒸馏顺序合成 69

5.1 使用简单塔的蒸馏顺序选择 69

5.3 简单的非热集成蒸馏塔顺序选择 70

5.2 影响分离顺序数目的实际约束条件 70

5.4 简单蒸馏塔序列的热集成 75

5.5 简单蒸馏塔序列内部质量流 76

5.6 多于两产品的塔序列合成 78

5.7 利用热偶合进行蒸馏序列合成 80

5.8 可约简的蒸馏塔序列优化 82

5.9 蒸馏顺序合成——小结 82

5.10 参考文献 83

6.1 组合曲线 85

6 换热网络与公用工程：能量目标 85

6.2 热回收夹点 89

6.3 门槛问题 91

6.4 问题表格算法 94

6.5 过程约束 99

6.6 公用工程的选择 101

6.7 燃炉 103

6.8 热电联产 105

6.9 热泵集成 112

6.10 冷冻循环的集成 113

6.12 参考文献 116

6.11 换热网络与公用工程：能量目标——小结 116

7 换热网络与公用工程：投资费用与总费用目标 118

7.1 换热单元数目 118

7.2 换热面积目标 119

7.3 壳程数目标 123

7.4 投资费用目标 127

7.5 总费用目标 130

7.6 换热网络与公用工程：设备投资与总费用目标——小结 132

7.7 参考文献 132

8.1 局部与全局权衡 134

8 经济权衡 134

8.2 单一反应的反应器转化率优化 135

8.3 复合反应的反应器转化率优化 136

8.4 带有气体排放过程的优化 137

8.5 间歇过程 139

8.6 经济权衡——小结 141

8.7 参考文献 142

9 安全和健康 143

9.1 火灾 143

9.2 爆炸 144

9.3 有毒物质释放 145

9.4 危险物质的强化 146

9.5 危险物质的削弱 149

9.6 内在安全的量化方法 150

9.7 安全和健康——小结 151

9.8 参考文献 153

10 废物最小化 154

10.1 反应器产生的废物最小化 155

10.2 分离与再循环系统产生的废物最小化 157

10.3 加工操作产生的废物最小化 163

10.4 公用工程产生的废物最小化 164

10.5 生命循环分析 166

10.6 实践中的废物最小化 167

10.7 废物最小化——总结 167

10.8 参考文献 168

11 流出物处理 169

11.1 焚烧 169

11.2 排入大气的固体颗粒流出物的处理 170

11.3 排入大气的气态流出物的处理 172

11.4 燃烧产物的处理 172

11.5 水溶液流出物的处理 174

11.6 流出物处理——小结 180

11.7 参考文献 180

12 改变工艺过程以提高热集成 182

12.1 加减原理 182

12.2 改变工艺过程、公用工程选择、能量费用和投资费用之间的权衡 182

12.3 改变工艺过程以提高热集成——小结 183

12.4 参考文献 183

13 反应器的热集成 184

13.1 反应器的热集成特征 184

13.2 反应器的适宜放置 186

13.3 应用总组合曲线分析反应器的热集成 188

13.4 反应器设计调优以提高热集成 192

13.5 反应器的热集成——小结 192

13.6 参考文献 193

14 蒸馏塔的热集成 194

14.1 蒸馏塔的热集成特征 194

14.2 蒸馏塔的适宜放置 194

14.3 应用总组合曲线集成蒸馏塔 195

14.4 简单塔设计调优以提高热集成 196

14.6 蒸馏序列调优 197

14.5 热泵蒸馏 197

14.7 投资费用的考虑 198

14.8 案例研究 199

14.9 蒸馏塔热集成——小结 200

14.10 参考文献 201

15 蒸发器和干燥器的热集成 202

15.1 蒸发器的热集成特征 202

15.2 蒸发器的适宜放置 202

15.3 蒸发器的设计调优以提高热集成 202

15.6 案例研究 204

15.4 干燥器的热集成特征 204

15.5 干燥器设计调优以提高热集成 204

15.7 蒸发器和干燥器热集成——小结 205

15.8 参考文献 206

16 换热网络设计 207

16.1 夹点设计方法 207

16.2 门槛问题设计 213

16.3 流股分流 214

16.4 多夹点问题设计 219

16.5 剩余问题分析 222

16.6 换热网络优化 225

16.7 基于可约简结构优化的换热网络设计 227

16.8 换热网络设计——小结 229

16.9 参考文献 229

17 总体设计策略 231

17.1 设计目标 231

17.2 设计体系 231

17.3 最后设计 233

17.4 参考文献 233

A.1 过程经济学的作用 235

A.2 简单经济指标 235

附录 A 初步经济评价 235

A.3 操作费用 236

A.4 投资费用 241

A.5 参考文献 248

附录 B 换热网络面积目标算法 249

附录 C 1-2型管壳式换热器的最大热效率 251

附录 D 给定单元所需1-2型管壳式换热器的最少数目表达式 253

附录 E 壳程数目标算法 255

E.1 1-2型壳程网络的最小面积目标 256

E.2 参考文献 260

附录 F 换热器投资费用目标算法 261