化工系统工程的学习综述
化工系统工程课程规范讲授
本早思考题
什么是化工系统工程？化工系统工程解决的问题是什么？
主要 参考资料
教材：
1•麻德贤，李成岳，张卫东主编•化工过程分析与合成•北京： 化学工业出版社.2002.
主要参考书：
2.姚平经编者.化工过程系统工程.大连：大连理工大学出版 社.1996.
教学方法：
1.采用以多媒体教学为主、板书为辅、实例演示”的方式。
2.启发引导为主，线上教学与线下教学相结合。 教学手段：
1•通过多媒体图片和故事启发引出基本术语的定义、作用与特点。
2.通过课堂现场实例计算演示，目的是避免老师的一言堂，达到以
学生为本、师生互动”的目的。
本早思考题
三种系统模拟方法的区别是什么？
考核方式
考核方式：考祭
成绩构成比例：总成绩=平时成绩X30% +卷面成绩X70%平时成绩：点命名扣分形式确定
教材及主要 教学参考书
教材：
1•麻德贤，李成岳，张卫东主编•化工过程分析与合成•北京：化学工 业出版社.2002.
主要参考书：
2.姚平经编著.化工过程系统工程.大连：大连理工大学出版社.1996.
的方法
掌握单兀过程 数学模型的建 立与模拟方法，
掌握化工过程 系统分解的方 法。
4
掌握
3
第三章
化工系统模拟
化工系统模拟的基本 概念；掌握运用Aspen Plus软件模拟化工系 统的方法
掌握运用Aspen
Plus软件模拟化 工系统的方法。
10
掌握
“要求”指学生对知识、能力掌握的熟练程度，填写：了解、熟悉、掌握
《化工系统工程》课程规范
、课程概况
化工系统工程课件-第二章-概述
此外，化工系统工程还可以应用于环 保工程、资源利用、新能源等领域， 为解决全球性的能源危机和环境问题 提供技术支持和解决方案。
在这些领域中，化工系统工程的应用 可以实现生产过程的优化和控制，提 高生产效率和产品质量，降低能耗和 物耗，减少环境污染。
02
化工系统工程的组成与特点
组成
化工工艺流程
包括原料的预处理、化学反应 及产物分离等环节，是化工生
优化方法
线性规划
通过线性不等式约束和目标函数，寻找满足约束条件的解，使目标函 数达到最优值。
非线性规划
处理非线性约束和目标函数的优化问题，通过迭代算法寻找最优解。
动态规划
将复杂问题分解为多个子问题，按照时间或空间的顺序逐个求解子问 题，以获得原问题的最优解。
遗传算法
模拟生物进化过程的优化算法，通过随机搜索和遗传变异寻找最优解。
05
化工系统工程在工业生产中 的应用案例
应用场景
01
石油化工
化工系统工程在石油化工领域的应用主要涉及油品加工、化学反应过程
控制、分离过程优化等方面。通过系统性的规划和设计，可以提高石油
化工过程的效率和安全性。
02
制药工业
在制药工业中，化工系统工程的应用涵盖了药物合成、分离纯化、质量
控制等多个环节。通过优化制药生产流程，可以提高药物的生产效率和
它能够实现整个化工生产过程的自动化和智能化，提高生产过程的可控性和稳定性， 减少人工干预和操作失误，保障生产安全。
化工系统工程的应用还能够提升企业的竞争力和经济效益，降低生产成本，缩短产 品上市时间，提高产品质量和收率。
应用领域
化工系统工程的应用领域非常广泛， 包括石油化工、煤化工、天然气化工、 制药、农药、染料、化学纤维等领域。
关于化工的实习报告模板6篇
关于化工的实习报告模板6篇化工的实习报告篇1一年的现场仪表学习已经过去，我收获的很多的东西。
也亲身体会了做现场仪表工的酸甜苦辣，才发现做现场仪表并没有刚来时想象的那么容易，不仅要学习本专业的仪表知识，还要掌握钳工、电工、工艺等各方面与其相关的知识。
都说仪表是现代化化工企业的“眼睛”，那我们仪表工就是负责保护好这双为生产服务的“金眼睛”。
在这一年多的时间里，公司为我们安排了永煤热电厂实习6个月、山西天脊集团实习3个月、河南义马气化厂实习3个月的系统学习工作，一个是为了让我们增长见识了解作为一名仪表工所要掌握的知识面，同时也让我们更快的了解了自己所选择的职业。
学习了仪表专业各方面的专业理论知识,主要偏重于现场仪表,如热电偶、热电阻、调节阀、液位计、流量计、变送器等各种与现场仪表相关的仪器仪表,并辅助学习了各工段其工艺流程及设备作用名称.如一氧化碳变换、二氧化碳压缩、酸性气体脱除、合成气压缩、甲醇合成、甲醇精馏、硫回收、氢回收及罐区等工段的工艺流程、pid识图、仪表位号等.在理论方面学习了各仪表元器件工作原理及部分仪表的改进改善，如：热电阻是基于金属导体或半导体电阻值与温度成一定函数关系的原理来实现温度测量的;热电偶是基于塞贝克热电效应，将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，如果两个接点的温度不同，则在回路内产生热电动势。
在改进改善方面，如：热电偶的冷端补偿，热电偶热电势的大小与其两端温度有关，其温度---热电势关系曲线是在冷端温度为0摄氏度时分度的，在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0摄氏度不变，也不可能固定在某一个温度不变，而热电偶电势既决定于热端温度，也决定于冷端温度。
所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差，为了消除此种测量误差，必须进行冷端温度补偿。
其中补偿导线为了其经济性，采用了一种专用导线作为其补偿导线。
还有很多仪表专业方面的，如热电阻的三线四线制、双金属温度计的工作原理、各流量计、液位计测量原理等等在见习期间都得到了系统的学习。
化工系统工程讲义___概述说明以及解释
化工系统工程讲义概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在化工工程中，化工系统工程是一个重要而综合性的学科领域。
它集成了化学工艺、传质传热、流体力学等多个学科的知识，旨在研究和优化各种化工过程的设计和操作。
本讲义旨在介绍化工系统工程的基础知识和方法，帮助读者全面理解和应用这一领域的核心概念。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、正文、章节一、章节二以及结论。
引言部分将对文章进行总览性介绍，正文将深入探讨化工系统工程的相关内容，而章节一和章节二则是对具体主题进行详细阐述。
最后的结论将对整篇文章进行总结，并提供一些相关推荐资料以供进一步学习。
1.3 目的本讲义的目标旨在让读者全面了解化工系统工程这一领域，并具备初步应用其原理和方法解决实际问题的能力。
通过深入理解和掌握相关内容，读者能够更好地进行化工过程设计与优化，在实践中提高生产效率并降低成本。
同时，通过本讲义的学习，读者也能够为深入从事化工系统工程研究奠定坚实的理论基础。
对于化工领域的学生和从业人员来说，本文将是一份宝贵的参考资料。
2. 正文正文部分将对于化工系统工程的基本概念、原理和应用进行详细的介绍。
在化工系统工程中，系统指的是由多个组成部分相互作用而形成的整体。
这些组成部分可以是设备、仪表、管道等，它们通过物质、能量或信息的传递与转化实现协同工作。
化工系统工程旨在设计、优化和管理这些复杂的系统，以提高生产效率、资源利用率和产品品质。
主要内容如下：2.1 化工系统工程的基本原理2.1.1 质量守恒原理：介绍了质量守恒方程的推导及其在化工过程中的应用；2.1.2 能量守恒原理：讲解了能量守恒方程的建立方法，并探讨了能量平衡计算；2.1.3 动量守恒原理：详细介绍了动量平衡方程以及相关参数计算；2.1.4 物料平衡原理：阐述了物料平衡方程推导和应用方法，并举例说明。
2.2 化工系统模型2.2.1 建模方法：介绍各种不同建模方法，如质量守恒模型、动力学模型等；2.2.2 模型求解：讲解系统模型求解的基本原理和常用方法，如数值方法、优化算法等；2.2.3 模型验证与优化：探讨系统模型验证和优化的方法，包括参数调整、灵敏度分析等。
化工过程系统工程的研究与实践
化工过程系统工程的研究与实践化工工程是一个非常关键的学科，它专门研究如何将化学反应过程转化为具有市场经济价值的产品。
化学工业是中国最大的制造业行业之一，具有非常重要的地位。
化工过程系统工程是化工工程的重要分支，是采用系统方法和综合技术来优化和规划化工过程的一种交叉学科。
本文将详细探讨这个领域的研究与实践。
1. 研究简介化工过程系统工程是一个综合性的交叉学科，涉及化学工程、控制工程、计算机技术、数学和统计学等多个学科。
化工过程系统工程旨在将各个生产单元联系起来，形成一个有机的整体，从而提高生产效率和产品质量。
化工过程系统工程的研究内容包括：研究化工过程的控制策略和优化方法，设计和应用化工过程的智能化控制系统，开发和应用基于计算机的模拟和仿真技术，运用最新的信息技术建立化工过程控制体系，对化工过程中的各种数据进行处理和分析，以及制定化工生产的管理策略等。
其中，化工过程的控制策略和优化方法是化工过程系统工程的核心内容。
控制策略和优化方法主要涉及化工生产的各个方面，包括反应、传质、热量和动力学等。
化工过程系统工程可以通过优化控制方法，推进化工过程的高效化、低能耗化、低排放化等方面的发展。
2. 实践案例实践是检验理论正确性的重要方式，下面介绍两种不同类型的实践案例，以对化工过程系统工程的研究与实践有更深入的理解。
2.1 微生物发酵过程控制微生物发酵过程是人类历史上最早的发酵产业。
当今，在微生物学和分子生物学等科学技术的推动下，微生物发酵技术已经成为全球范围内的重要产业。
微生物发酵过程的控制是化工过程系统工程的重点研究内容之一，涵盖了微生物生长、代谢及产物分泌等领域。
德国Breunig在其研究中，采用黑曲霉和青霉菌等微生物的发酵过程，以明胶和甲基纤维素等多元酸为底物，构建了一个基于功率控制的发酵控制系统。
该系统实现了对反应过程中气体流量、料液混合等操作参数的自动控制，使反应能够在不同的条件下快速调整，从而获得了较好的反应效果。
化工过程系统工程
化工过程系统工程1. 引言化工过程系统工程是一门研究化工过程的整体设计、分析和优化的学科。
它涵盖了化工过程的各个方面，包括硬件设备、操作策略、自动控制系统以及与环境和可持续发展相关的因素。
通过系统化地设计和优化化工过程，化工过程系统工程可以提高生产效率、降低能耗和废物排放，同时保证产品质量和安全性。
2. 化工过程系统工程的基本原理和方法化工过程系统工程的基本原理有以下几个方面：2.1. 综合思考化工过程系统工程需要考虑各种因素之间的相互关系，并综合考虑它们对系统绩效的综合影响。
这需要运用系统思维的方法来建立全面的模型，以指导系统设计和决策。
2.2. 优化技术化工过程系统工程采用数学建模和优化技术来求解系统设计和操作问题。
通过数学模型的建立，可以准确地描述系统的行为和性能，通过优化算法的应用，可以找到最佳的系统设计和操作策略。
2.3. 自动控制系统化工过程系统工程需要设计和建立自动控制系统来实现对化工过程的自动化和智能化。
自动控制系统可以实时监测和调节化工过程的参数和变量，并实现对系统的优化和调整。
这可以提高生产效率、降低能耗和废物排放，同时提高产品质量和安全性。
2.4. 可持续发展化工过程系统工程要考虑与环境和可持续发展相关的因素。
通过减少能耗和废物排放，提高资源利用效率，化工过程系统工程可以实现可持续发展，保护环境并促进经济的可持续增长。
3. 化工过程系统工程的应用化工过程系统工程在化工工业中有着广泛的应用。
以下是化工过程系统工程的一些典型应用场景：3.1. 生产过程优化化工过程系统工程可以通过优化系统设计和操作策略，最大程度地提高生产效率和产品质量，同时降低能耗和废物排放。
通过数学建模和优化技术，可以实现对生产过程的全面优化。
3.2. 产品质量控制化工过程系统工程可以通过自动控制技术，实现对生产过程的精确控制和调节，从而保证产品的稳定性和一致性。
自动控制系统可以实时监测和调节关键的过程参数，及时纠正偏差，确保产品质量达到标准要求。
化工系统工程
tB2)。日产量M和利润S不是变量，是已知参数。
由于模型方程式(2)和式(3)的约束，变量中只有
二个是独立的。例如，可以选择tA1和tB1为决策
变量，另二个变量tA2和tB2则为状态变量。
[例2] 冷凝器最优设计。
现需设计苯—甲苯精馏塔的塔顶冷凝器(如图)，要 求冷凝器的总费用最小。根据该精馏塔和公用工程的 工艺要求，塔顶蒸汽流量W1及温度T1、冷却水进口温 度t1和传热系数K为已知。
该过程的数学模型为：
γ-汽化潜热，cp-冷却水比热，Δtm-平均温差。模型的自由度Fr＝5。该问 题中给定变量数为4，故决策变量数为1。现用冷却水出口温度t2为决策变量。 该优化问题可描述为：在满足约束方程，即式(4)的条件下,使总费用为最小时 冷却水的最优出口温度t*2。
该问题的图解见例图。在解得t*2后,可由 模型方程确定冷凝器的最优传热面积A*。
4. 优化问题求解的一般步骤
目前尚没有一种优化方法能有效地适用所有的优化问题。对某一特定问题选择 优化方法的主要根据为：
(1)目标函数的特性； (2)约束条件的性质； (3)决策变量和状态变量的数目 优化问题求解的一般步骤为：
(1)对过程进行分析，列出全部变量。 (2)确定优化指标建立指标同过程变量之间的关系函数关系式(经济模型)。 (3)建立过程的数学模型和外部约束(包括等式约束及不等式约束)，确定自由度 和决策变量。一个过程的模型可以有多种，应根据需要，选择简繁程度合适的 模型。
(4)如果优化问题过于复杂，则将系统分成若于子系统分别优化；或者对目标函 数和模型进行简化。
(5)选用合适的优化方法进行求解。 (6)对得到的解检验，考察解对参数和简化假定的灵敏度。
前三步为对优化问题进行数学描述。第四步建议对过程作尽可能的简化， 而又不歪曲问题的本质。首先,可以忽略那些对目标函数影响不大的变量。这可 以根据工程判断来确定，也可以通过灵敏度分析作出判断。
化工系统工程绪论
化工系统工程绪论概述化工系统工程是化学工程领域中的一个重要分支，主要研究化学工业中的系统设计、操作和优化等问题。
化工系统工程的发展旨在提高生产效率、降低能源消耗和减少环境污染。
化工系统工程涉及多个学科，包括化学工程、化学反应工程、过程控制工程等。
在实际应用中，化工系统工程需要综合运用这些学科的知识和方法，解决复杂化工过程的工程问题。
本文将介绍化工系统工程的基本概念、发展历程和研究内容，并探讨其在实际工程中的应用和前景。
基本概念化工系统工程是一门多学科交叉的工程学科，它研究的对象是化学工业中的生产过程。
化工系统工程将化学工程、化学反应工程、过程控制工程等学科的知识与方法相结合，用于化工过程的系统设计、操作和优化。
化工系统工程的主要任务包括： - 分析和设计化工过程的系统结构 - 确定工艺参数和操作条件 - 优化生产过程，提高生产效率和产品质量 - 确保工艺的安全性和可靠性 - 减少能源消耗和环境污染发展历程化工系统工程的发展可以追溯到20世纪50年代。
随着计算机的出现和发展，化工系统工程得到了快速发展。
计算机技术的应用为化工系统工程提供了强大的工具和手段，使得复杂的计算和优化问题可以得到有效解决。
在20世纪70年代，随着化工过程的复杂性和规模的不断增加，化工系统工程的研究也得到了进一步的发展。
人们开始探索更高级的系统设计和优化方法，如模型预测控制、多目标优化等。
到了21世纪，化工系统工程的研究重点逐渐转向了可持续发展和资源利用的问题。
人们开始关注能源消耗和环境污染等问题，并提出了一系列的研究方法和技术，如废弃物处理、能量回收等。
研究内容化工系统工程的研究内容非常广泛，主要包括以下几个方面：化工过程建模与仿真化工过程建模是化工系统工程的基础和核心技术之一。
化工过程建模的目标是将复杂的化工过程抽象成数学模型，以便对其进行仿真和优化。
化工过程建模常用的方法包括：物质平衡、能量平衡、动量平衡等。
通过建立准确的数学模型，可以对化工过程进行预测和优化分析，提高生产效率和产品质量。
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化工系统工程的学习综述
综述
化工系统工程将系统工程学的理论和方法应用于化工过程领域的一门新兴的边缘学科，是化学工程学的一个分支，是化学工程、系统工程、运筹学、数值计算方法、过程控制论等的边缘学科。
主要是面向典型的化工过程系统，培养我们综合运用化工系统工程、化工工艺、化工反应工程和传递和分离工程知识处理实际问题的能力
一、化工过程系统工程的产生和发展
20世纪20~30年代：建立在“单元操作”的概念基础上，研究的是化工参数间简单的定量关系。
50年代，单元操作的理论有了发展，用可靠的数学形式加以表达；
60年代，由于计算机的迅速发展，在化工中也开始应用计算机，但主要还是用于单元操作的计算，在系统分析方面的工作还是十分有限的—产生和发展的理论准备时期。
70时年代，计算机的进一步发展，可以把几十个单元放在一起考虑，走上实用的时期，研制出有效的工业用化工流程通用模拟系统，对过程生产实现计算机控制。
80年代—普及推广。
90年代—完善、提高。
二、化工过程系统工程的基本内容
从化工系统的整体目标出发，根据系统内部各个组成部分的特性及其相互关系，确定化工系统在规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。
三、化工过程系统工程任务
A. 从工程实际中抽象出系统模拟、优化、合成问题的能力；
B. 学会评价和选择解决实际过程系统问题的方法和途径；
C. 培养我们用现代应用数学的方法实现对系统模拟、优化、合成等过程
系统工程问题的能力；
D. 了解有关过程系统工程研究领域和方法的最新进展。
四、感兴趣的内容
1．化工过程系统的优化
1.1目的意义：解决工程设计、生产技术、科学试验、计划管理等问题，获
得最优的方案。
1.2优化
1.2.1基本概念：在过程系统性能、特点所给定的约束条件下，找出使过程系统的性能指标（目标函数）达到最小（or最大）的设备参数或工艺变量。
1.2.2分类
优化分为结构优化、参数优化、管理和求解方法的最优化。
目的是最小的投入和日常消耗获得最大的收益。
（1）结构优化：流程方案优化，在多种可行方案中找出费用最小的流程结构，同时保证该方案满足安全、环保、易操作等要求。
过程系统合成
参数优化：流程结构确定，对过程系统参数优化。
包括设计参数优化（定性）和操作参数优化（定量）。
（2）设计参数优化：通过最优化方法应用于过程系统模型，寻求一组使目标函数达到最优，同时又满足各项设计规定要求的设计变量。
可计算单元设备尺寸。
（3）操作参数优化（操作工况调优）：根据环境和条件的变化来调节操作变量，使整个系统处于最佳状态。
其基本思想是综合考虑系统能力和经营决策，在经营目标之下，充分发挥系统潜力，提高应变能力，获得全局经济效益。
1）在线（实时）操作优化：操作参数与生产装置的测试系统连接在一起，随时根据检测仪表送来的信息进行优化计算，然后将计算结果送往控制系统。
①开环：计算结果在显示器上显示，提请操作人员作出决策，是否以此计算结
果进行调控。
②闭环：优化计算结果直接送到控制系统执行。
2)离线操作优化：操作参数优化计算定期进行，计算结果指导生产操作。
管理优化：
①资源的合理分配
②时序问题（Scheduling）
③多产品生产过程的排产计划
1.3.过程优化一般步骤
1）分析问题
2）建模
3)模型分解简化
4)选择适当优化方法
5)求解
6)结果分析
7)优化结果验证
①确定变量
②确定目标函数
③确定约束条件
1.4建模方法
1）机理模型：对过程机理清楚的问题。
计算精确，形式复杂，大型稀疏性，需特殊最优化方法。
2）黑箱模型：过程机理不清楚，或机理复杂，难以建立数学方程组或求解困难。
A)统计优化模型：以小型实验、中间试验或生产装置实测数据为依据，着眼于输入——输出关系，不考虑过程本质，对数据进行数理统计分析得到过程各参数之间的函数关系。
优点：模型关系式简单，不需要特殊最优化算法。
缺点：外延性差。
B）多层神经网络模型：基于实际生产数据或实验数据。
优点：适用于任何生产系统，寻优速度快，具备自学习、自适应能力，多目标寻优。
缺点：需要大量样本数据，存在局部极值。
2．化工过程生产操作控制
化工过程生产操作工况的调节：对物料流温度、压力、流量、液位、组成等操作参数的调节。
2.1 分散控制
简单回路控制：基地式仪表，单输入、单输出，控制目标是保持生产工况平稳。
单元组合式控制仪表：串级、前馈补偿控制系统
分散控制的特点：各个控制回路都是相互独立的
优点：系统可靠
缺点：硬件设计较多；难于实现总体优化控制方案。
2.2 集中控制
计算机用于化工过程控制，可以把各个控制回路的运算、控制、显示都集中于计算机来实现。
优点：节省硬件成本，便于同时分析各个控制回路的信息，为实现全系统的优化控制提供了条件。
缺点：一旦发生计算机故障则将出现全控制系统瘫痪。
2.3 集散系统(DCS)
分布式控制系统(Distributed Control System)：把计算机技术、控制技术、通讯技术、图像显示技术等集成为一体化的计算机控制系统。
集：管理、操作、控制(CRT)的集中
散：功能分散、负荷分散、危险分散。
发展前景：向扩大应用覆盖面；管控一体化；开放化和标准化；现场在线技术方向发展。
先进的控制规律：自适应控制、预估值控制、模糊控制、智能控制。
3．人工智能技术在化工过程中的应用
3.1 人工智能技术
(1) 人工智能是指研究怎样让计算机做一些通常认为需要智能才能做的事
情，又称机器智能，是计算机科学的一个分支。
(2) 基本问题：知识获取、知识表达和知识处理。
3.2 专家系统
宏观模拟：从人在思维时的心理活动出发，分析、研究人是如何运用知识、逻辑而解释问题的，从而掌握人脑的逻辑思维规律。
运用计算机模拟这个过程，选出与人的思维过程相一致的结果----专家系统(Expert System),简称ES。
关键组成：知识库与推理机制
适用于：求解那些非数值的，不确定的或模糊的问题。
3.3 人工神经网络(ANN)
Artificial Neural Networks
微观模拟：从人脑的生理结构出发，模拟人脑在思维过程中的生理活动，从而得出和人脑思维过程相一致的结果。
这种微观模拟包括建立神经元(脑细胞)模型，以及它们相互间传递信息的网络结构模型。
五、总结
通过对化工系统工程课程的学习，我了解了化工系统工程的生产及发展，学会了如何对化工系统进行稳态和动态模拟及分析，以及化工系统的最优化问题。
学会了如何对化工生产过程工况进行调优。
懂得了综合运用化工系统工程、化工工艺、化工反应工程和传递和分离工程知识处理实际问题的方法。
在今后的学习和工作中我会不断地提高从工程实际中抽象出系统模拟、优化、合成问题的能力；将本课程所学的知识充分地应用于实际生产中。