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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