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第一章 绿色过程系统集成概述 3

1.1 过程系统工程的研究内容 3

1.2 过程系统集成的基本方法 4

1.3 环境影响的量化分析及评价 5

1.3.1 基于环境危害指数的方法 6

1.3.2 基于热力学分析的方法 8

1.4 绿色过程系统集成 8

1.4.1 绿色过程系统集成的研究现状 8

1.4.2 绿色过程系统集成的模型化及求解 11

1.4.3 绿色过程集成的应用 13

1.5 展望 14

参考文献 16

第二章 环境性能分析与评价 21

2.1 基本原理 21

2.1.1 环境性能评价的意义 21

2.1.2 环境性能评价的理论基础 23

2.2 环境性能的分析与定量估算 27

2.2.1 评价方法 27

2.2.2 指标分类 32

2.2.3 指标体系 33

2.2.4 化合物种的环境影响估算 35

2.2.5 能量与危害物质的折算 41

2.2.6 化工流程的环境影响计算模型 42

2.3 环境性能分析评价体系 44

2.3.1 环境性能指标体系 44

2.3.2 过程环境性能评价程序 45

2.3.3 环境性能评价模型 47

2.4 国外部分研究机构 51

2.5 推荐的国外图书 52

2.6 数据库和软件 54

参考文献 56

3.1 绿色模拟的基本概念 60

第三章 绿色过程模拟与设计 60

3.2 绿色过程模拟 61

3.2.1 过程工业与环境的关系 61

3.2.2 过程模拟的发展概况 64

3.3 过程模拟的基本理论及方法 66

3.3.1 序贯模块法 67

3.3.2 联立方程法 68

3.3.3 联立模块法 69

3.4 绿色过程模拟 74

3.4.1 绿色过程模拟的基本原理及方法 76

3.4.2 废物削减算法及模拟 77

3.4.3 环境危害和风险评价方法及绿色设计 82

参考文献 87

第四章 流体动力学模拟与分析 89

4.1 计算流体动力学数值模拟方法的特点及优越性 89

4.2 计算流体动力学数值模拟基本方法 90

4.2.1 建立基本守恒方程组 90

4.2.2 确定边界条件 91

4.2.3 建立或选择模型或封闭方法 91

4.2.4 建立离散化方程 91

4.2.5 制定求解方法 91

4.2.9 模拟与实验的对比 92

4.2.10 改进模型及解法 92

4.2.6 研究计算技巧 92

4.2.8 调试程序 92

4.2.7 编写计算程序 92

4.3 计算流体动力学的发展 93

4.4 计算流体动力学的应用领域 94

4.5 应用实例——循环流化床煤气化反应器的数值模拟 95

4.5.1 物理模型及物性参数 95

4.5.2 数学模型 95

4.5.3 结果与讨论 98

4.6 流体动力学与过程模拟的结合及发展 101

4.5.4 结论 101

参考文献 106

第五章 反应器网络合成 110

5.1 几何方法 110

5.1.1 可得区的基本概念 111

5.1.2 可得区的构造方法 113

5.2 超结构优化法 115

5.3 基于目标策略的方法 116

5.3.1 目标策略模型的发展 116

5.3.2 间隔流动近似模型 118

5.4.1 算法的研究 122

5.4 氯乙烯合成过程的反应网络合成 122

5.4.2 氯乙烯单体生产过程反应器网络的合成 125

参考文献 129

第六章 绿色分离过程合成 131

6.1 分离过程简介 131

6.2 分离过程合成 135

6.2.1 概述 135

6.2.2 分离方案数 135

6.2.3 分离方法的选择 137

6.3 分离过程合成方法 140

6.3.1 启发探试法 140

6.3.2 数学规划法 144

6.3.3 调优法 146

6.3.4 进化算法 148

6.4 绿色共沸体系分离过程合成 151

6.4.1 共沸剂或萃取剂的选择和设计 151

6.4.2 二元共沸体系绿色分离过程合成 154

参考文献 161

第七章 以产品为导向的过程集成 166

7.1 过程工程 166

7.2.1 产品工程的发展 168

7.2 产品工程及产品设计 168

7.2.2 绿色产品设计 174

7.3 以产品为导向的过程系统集成 177

7.3.1 以产品为导向的过程系统集成方法 177

7.3.2 实例分析与研究 179

参考文献 183

第八章 过程集成优化原理与方法 184

8.1 过程优化的必要性 184

8.2 过程优化模型的建立 184

8.2.1 过程优化问题数学模型的一般形式 184

8.3 无约束多变量最优化法 185

8.2.3 可行域和可行解、最优值和最优解 185

8.2.2 决策变量、状态变量和优化问题的自由度 185

8.3.1 最速下降法 186

8.3.2 共轭梯度法 187

8.3.3 牛顿法及阻尼牛顿法 188

8.3.4 DFP变尺度法 189

8.3.5 Marquardt法 190

8.3.6 单纯形法 196

8.3.7 Powell法 197

8.4.1 遗传算法的基本思想 200

8.4.2 遗传算法的特点 200

8.4 遗传算法 200

8.4.3 遗传算法的编码 201

8.5 线性规划 205

8.5.1 线性规划的数学模型 205

8.5.2 单纯形法 206

8.5.3 整数规划 207

8.6 非线性规划 208

8.6.1 等式约束优化问题 208

8.6.2 罚函数法 212

8.6.3 序贯二次规划法 213

8.6.4 复合形法 214

8.7.1 化工过程中复杂体系相平衡性质的神经网络预测 215

8.7 优化技术在化工中的应用 215

8.7.2 化工过程系统合成与优化 221

参考文献 225

第九章 能量集成 226

9.1 换热网络综合 226

9.1.1 换热网络设计目标 226

9.1.2 换热网络的夹点设计方法 228

9.1.3 流股分流 230

9.2.1 反应器与过程系统的能量集成 231

9.2 过程系统能量集成 231

9.2.2 蒸馏过程与过程系统的能量集成 236

9.2.3 公用工程与过程系统的能量集成 241

9.3 全局系统能量集成 243

9.3.1 全局系统能量集成分类 244

9.3.2 全局系统能量集成的夹点分析法 245

9.3.3 全局系统能量集成的分析原则 250

参考文献 255

第十章 生命周期评价及应用 258

10.1 生命周期评价 258

10.1.1 目标定义和范围界定 259

10.1.3 影响评价 260

10.1.2 清单分析 260

10.1.4 解释阶段 261

10.2 生命周期评价在过程系统工程中的应用 261

10.2.1 生命周期评价用于过程选择 262

10.2.2 生命周期评价用于过程优化 263

10.2.3 生命周期评价用于产品和过程设计 263

10.3 生命周期分析工具 265

参考文献 267

第十一章 生态工业园区 269

11.1 生态工业及工业生态学 269

11.1.1 基本概念 269

11.1.2 工业生态学的发展 270

11.1.3 工业生态学的研究内容 272

11.2 生态工业园区 274

11.2.1 基本概念 274

11.2.2 生态工业园区的发展 275

11.2.3 丹麦卡伦堡工业生态园区 277

11.3 生态工业园区的系统集成 280

11.3.1 物质集成 280

11.3.2 能量集成 281

11.3.3 水网络集成 281

11.3.4 生态工业园区系统集成的发展 282

参考文献 284