化工过程分析与合成课后答案

绪论1化工过程：原料经过物理或化学加工制成产品的过程。

2化工过程分析：化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数；目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理，对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。

的线性关系，然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。

3序贯模块法的基本思想： 从流程的第一个单元设备开始计算，即调用与该单元所对应的单元模块，由已知的输入与参数求输出流股变量，而该输出变量即为下一个单元的输入，再依次调用各单元模块，直至流程的最后一个单元模块，就可优化1过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）可用于管理、过程设计和装置规范、车间操作。

2结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。 3参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。（最终目的是以最小的投入获得最大的收益） 它的三个核心部分是确定最优目标、调优因素的分析、统计模型的建立。

换热网络 1换热网络的作用：换热是化工过程不可或缺的单元操作过程，换热器与

绪论1化工过程：原料经过物理或化学加工制成产品的过程。

2化工过程分析：化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数；目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理，对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。

的线性关系，然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。

3序贯模块法的基本思想： 从流程的第一个单元设备开始计算，即调用与该单元所对应的单元模块，由已知的输入与参数求输出流股变量，而该输出变量即为下一个单元的输入，再依次调用各单元模块，直至流程的最后一个单元模块，就可优化1过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）可用于管理、过程设计和装置规范、车间操作。

2结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。 3参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。（最终目的是以最小的投入获得最大的收益） 它的三个核心部分是确定最优目标、调优因素的分析、统计模型的建立。

换热网络 1换热网络的作用：换热是化工过程不可或缺的单元操作过程，换热器与

1、 过程系统的三种基本方法

a、 序贯模块法：通过对单元模块的依次计算来求解系统模型的方法 特点：（1）针对树形结构的过程系统（2）以单元模块为基础，定向性很强 （3）模拟计算的顺序由流程结构决定（4）对于含不可分隔子系统（再循环回路）的过程系统，必须通过断裂和收敛技术处理，才能用序贯模块法进行计算 (5)序贯模块法求解含有多个不可分隔子系统的过程系统时，各个回路分别单独收敛

b、 联立方程法：将描述一化工流程的所有方程汇总在一起，然后联立求解

特点：模拟时不受实际物流和流程结构影响，可灵活地确定输入坏人输出变量

c、 联立模块法：采用两种设备单元模型（严格模型和简化模型）交替进行模拟计算的方法 特点：利用单元模块的严格模型获取简化模型的系数，建立模块输入与输出的线性关系，然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。

2、 序贯模块法的基本思想

从流程的第一个单元设备开始计算，即调用与该单元所对应的单元模块，由已知的输入与参数求输出流股变量，而该输出变量即为下一个单元的输入，再依次调用各单元模块，直至流程的最后一个单元模块，就可求得各单元设备的输出

一、 1 2 3 4 5 6 7 8 9

填空题（每空1分）

10 11 12

13 14 15 16

17

稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中？？时间参数。

就其模拟计算求解方法而言，过程系统模拟可以归纳为： ？？、 ？？ 、 ？？ 。 序贯模块法的基础是 ？？ 。

求解超大型稀疏非线性方程组的方法大致分为 ？？、？？两类。

根据对过程系统中状态变量分布特征的不同描述方式，一般可以把动态模拟时的数学模型分为 ？？、 ？？ 和 ？？ 。

根据建立模型的不同方法，一般可以将数学模型分为 ？？ 、 ？？ 和介于两者之间的 ？？。

连续搅拌罐反应器（CSTR）的动态模型可以用 ？？ 参数模型进行描述。 ？？ 优化和 ？？ 优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计和化工过程操作。

求解非线性有约束条件最优化问题的方法很多，比较常用的有 ？？ 和 ？？。它们的共同点在于都是将有约束最优化问题转变成 ？？ 最优化问题。

在分离序列的综合中，根据试探法的经验规则S2，难分离的组分应当 ？？ 分离。

化工分析过程，主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、 ？？ 、 ？？ 、优惠工况下的最佳操作参

适用于普通本科，重庆田华制

化工过程分析与合成考点

1、 什么叫过程：

（1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。【过程】

（2）在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺称作过程工艺。【过程

工艺】

（3）以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。

【化工过程???】

原料制备

【???包括】 化学反应 产品分离

（4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。 【单元过程】

化学反应过程

（5）【???最重要的单元过程】换热过程

分离过程 输送过程

催化反应过程

（6）【???化学反应过程举例】热裂解反应过程

电解质溶液离子反应过程 生化反应过程

分散控制

（7）【???过程控制技术发展历程】 计算机集中控制 集散控制（我国多）

现场总线控制

第二章、化工过程系统稳态模拟与分析

直接迭代法

知识点框架 回路搜索法 其他零散知识点

【??模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者组一起才

能算作模块。

【??单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验

化学工程与工艺教学改革系列参考书

分离过程例题与习题集

叶庆国 钟立梅 主编

化工学院化学工程教研室

前

言

化学工程与工艺专业所在的化学工程与技术一级学科属于山东省“重中之 重”学科，一直处于山东省领先地位，而分离工程是该专业二门重要的必修专业 课程之一。该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等基础 基础知识中有关相平衡热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机理，传热、 传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系分离和提纯技术。传统的教 学方法的突出的弊端就是手工计算工程量大，而且结果不准确。同时由于现代化 化学工业日趋集成化、自动化、连续化，学生能学到的东西越来越少。所以，传 统的教学模式不能满足现代化工业生产对高水平工业工程师的需求，开展分离工 程课程教学方法与教学手段课题的研究与实践，对我们的学生能否承担起现代化 学工业的重任，与该课程的教学质量关系重大，因此对该门课程进行教学改革具 有深远意义。

分离工程课程的改革主要包括多媒体辅助教学课件的开发、分离工程例题与 习题集、分离工程试题库的编写等工作。目前全国各高校化学工程与工艺专业使 用的教材一般均为由化学工程与工艺专业委员会组织编写的化工分离过程(陈洪 钫主编，

第六章 习题

1）

苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为： 苯酚蒸汽压0pA温度 t℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 对甲酚蒸汽压0pB kPa kPa 7.70 7.94 8.2 8.5 8.76 温度 t℃ 117.8 118.6 119.4 120.0 苯酚蒸汽压0pA对甲酚蒸汽0压pB kPa 10.0 10.4 10.8 11.19 11.58 11.99 12.43 12.85 13.26 kPa 9.06 9.39 9.70 10.0 试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。此物系为理想物系。 解：xA?P?pB000pA?pBpxyA?AAPpB0kPa 7.70 7.94 8.2 8.5 8.76 9.06 9.39 9.70 10.0 0 （x，y—mol分率） xA 1.0 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.0952 0.000 xB 1.0 0.871 0.748 0.624 0.509 0.385 0.249 0.122 0.000 t

第1章 思考题与习题

1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？

解答：

1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富

3．控制多属慢过程参数控制

4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？

解答：

过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答：

分类方法说明：

按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量

化工原理课后习题解答

（夏清、陈常贵主编

.化工原理.天津大学出版社.）

东哥整理 2012.6.24

第一章 流体流动

1. 某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×10 Pa。

解：由 绝对压强 = 大气压强 – 真空度 得到：

设备内的绝对压强P绝 = 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa

=8.54×103 Pa

设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×10 Pa

2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，

问至少需要几个螺钉？

分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P油 ≤ ζ螺

解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N

ζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×

第二章 吸收习题解答

1从手册中查得101.33KPa、25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m3·kPa))及相平衡常数m。 解: (1) 求H 由PNH3??CNH3H.求算.

已知:PNH3??0.987kPa.相应的溶液浓度CNH3可用如下方法算出:

以100g水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为

1000kg/m3.则:

1CNH3?17?0.582kmol/m3100?1 1000CNH30.5823?H???0.590kmol/(m?kPa)?PNH30.987yNH3??mNH3xNH3P1(2).求m.由17xNH3??0.01051100?1718yNH3?0.00974m???0.928xNH30.0105yNH3??PNH3??0.987?0.00974101.33

2: 101.33kpa、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用po2=3.31×106x表示。式中:Po2为氧在气相中的分压,kPa、x为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧.