化工过程分析与合成与化工原理、化学反应工程

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

《化工反应原理与设备》课外自学报告 ———反应器基本原理

一、化学反应工程学研究的内容和方法 1、研究的内容：

（1）通过深入地研究，掌握传递过程的动力学和化学动力学共同作用的基本规律，从而改进和深化现有的反应技术和设备，降低能耗，提高效率. （2）开发新的技术和设备。

（3）指导和解决反应过程开发中的放大问题。 （4）实现反应过程的最优化。 2、研究的方法： 数学模型

在化学工程中，数学模型主要包括以下内容： （1）、动力学方程式

对于均相反应，可采用本征速率方程式；对于非均相反应，一般采用宏观速率方程式。 （2）、物料衡算式

流入量 = 流出量 + 反应消耗量 + 累积量

（3）、热量衡算式

物料带入热=物料带出热 + 反应热 + 与外界换热 + 累积热

（4）、动量衡算式

输入动量 = 输出动量 + 动量损失

（5）、参数计算式

主要是指物性参数、传递参数及热力学等计算公式。

二、化学反应过程和化学反应器的分类 （1）化学反应过程分类：

1

判断反应结果的好坏主要两个因素：反应速率、反应的选择性 1、反应速率：

《化工反应原理与设备》课外自学报告 ———反应器基本原理

一、化学反应工程学研究的内容和方法 1、研究的内容：

（1）通过深入地研究，掌握传递过程的动力学和化学动力学共同作用的基本规律，从而改进和深化现有的反应技术和设备，降低能耗，提高效率. （2）开发新的技术和设备。

（3）指导和解决反应过程开发中的放大问题。 （4）实现反应过程的最优化。 2、研究的方法： 数学模型

在化学工程中，数学模型主要包括以下内容： （1）、动力学方程式

对于均相反应，可采用本征速率方程式；对于非均相反应，一般采用宏观速率方程式。 （2）、物料衡算式

流入量 = 流出量 + 反应消耗量 + 累积量

（3）、热量衡算式

物料带入热=物料带出热 + 反应热 + 与外界换热 + 累积热

（4）、动量衡算式

输入动量 = 输出动量 + 动量损失

（5）、参数计算式

主要是指物性参数、传递参数及热力学等计算公式。

二、化学反应过程和化学反应器的分类 （1）化学反应过程分类：

1

判断反应结果的好坏主要两个因素：反应速率、反应的选择性 1、反应速率：

均相反应器的设计和优化

项目2 反应器设计和 优化

均相反应器的设计和优化

问题： 1 反应器设计的任务是什么？ 2 如何完成反应器的设计任务？ 3 什么是反应器的优化？ 4 如何进行反应器的优化？

2

均相反应器的设计和优化

任务1 间歇操作釜式反应器设计

工作任务： 根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式 反应器的设计。

解决思路： 根据反应特性和工艺要求初步选定反应器类型后，然后计 算出反应器的有效体积，进而算出反应器体积，并根据国家 或行业化工设备标准进行选型。

3

均相反应器的设计和优化

一、反应器中的流体流动模型

流动模型 是对反应器中流体流动与返混状态的描述。反应器中 流体的流动模型是针对连续过程而言的。 理想臵换流动模型 理想流动 模型 理想混合流动模型

特点：返混量为无穷大；反应釜内 物料的各种参数完全一致；存在停 留时间分布。 理想混合的适用条件？

特点：没有返 混，或者返混 量为零；垂直 于流动方向任 一横截面上物 料的所有参数 都相同；而沿 流动方向上连 续变化。 理想臵换的适 用条件？

4

均相反应器的设计和优化

反应器内反应物的浓度变化： 理想混合流动 理想臵换流动

5

均相反应器的设计和优化

返混不是一般意义上的混合，而是专指不同时刻进

《化学反应原理》全解题库

专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应

1.A下列说法错误的是 （ ） A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 B．放热的反应在常温下一定很容易发生

C．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 D．吸热反应在一定的条件下也能发生

2.A下列叙述中正确的是 ( ) A.在稀溶液中1mol酸和1mol碱完全反应所放出的热量,叫做中和热 B.在101kPa时1mol物质燃烧时的反应热叫做该物质的标准燃烧热 C.热化学方程式中,各物质前的化学计量数不表示分子个数

D.如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,则发生的反应是放热反应。

3．A下列反应属于吸热反应的是 ( ) 酶 A. C6H12O6(葡萄糖aq)+6O2 6CO2+6H2O B

《化学反应原理》全解题库

专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应

1.A下列说法错误的是 （ ） A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 B．放热的反应在常温下一定很容易发生

C．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 D．吸热反应在一定的条件下也能发生

2.A下列叙述中正确的是 ( ) A.在稀溶液中1mol酸和1mol碱完全反应所放出的热量,叫做中和热 B.在101kPa时1mol物质燃烧时的反应热叫做该物质的标准燃烧热 C.热化学方程式中,各物质前的化学计量数不表示分子个数

D.如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,则发生的反应是放热反应。

3．A下列反应属于吸热反应的是 ( ) 酶 A. C6H12O6(葡萄糖aq)+6O2 6CO2+6H2O B