名词解释—化工过程分析与合成

名词解释

1.夹点的意义

（夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔT min ），系统用能瓶颈位置。夹点处热流量为 0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；）

2、夹点技术

夹点技术是以热力学为基础，从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统用能的“瓶颈”所在，并给与解瓶颈的方法。

夹点设计法三条原则：

（1）应该避免有热流量穿过夹点

（2）夹点上方应该尽量避免引入公用工程冷却物流

（3）夹点下方应该尽量避免引入公用工程加热物流

夹点匹配的可行性规则及经验规则

3、过程系统能量集成

过程系统综合是以合理利用能量为目标的全系统能量综合问题，它从总体上考虑过程中能量的供求关系以及系统结构，操作参数的调优处理，已达到全过程系统能量的优化综合。（以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合）

设备在系统中的合理放置：

（1）分离器与过程系统热集成时，分离器穿越夹点是无效的热集成；

（2）分离器完全在夹点上方或完全在夹点下方均是有效的热集成。

（3）热机不穿越夹点的设置，是有效的热集成。

（4）热泵穿越夹点的设置是有效热集成。

4、过程用能一致性原则

利用热力学原理，把反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能特性从用能本质的角度统一起来，把全过程系统能量综合问题转化为有约束的化热网络综合问题。

5、利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则：

设法增大夹点上方总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷；设法减少夹点下方总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。即所谓的“加减原理”。

6、化工过程系统模拟

采用一反映研究对象本质和内在联系，与原型具有客观一致性，可再现原型发生的本质过程和特性的模型，来进行设计和研究原型过程的方法。

（对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律）

三种基本方法：序贯模块法、联立方程法、联立模块法

7、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）

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。

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。

8、过程系统综合

按照规定的系统性能，寻找需要的系统结构和子系统特性，并按照规定的目标进行最优组合。（4种基本方法：分解法、直观推断法、调优法、结构参数法）

9、过程系统分析

对于已知的过程系统，在给定其输入参数，求解其输出参数。

10、过程系统自由度

（过程系统有m个独立方程数，其中含有n个变量，则过程系统的自由度为： d=n-m，通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。）

11、分离序列综合

在给定进料流股状态（流量、组成、温度、压力）并规定分离产品要求的情况下，系统化地设计出分离方案并使总费用最小。

分离序列综合的主要目的是选择合理的分离方法和确定最优的分离序列。

分离序列综合是两水平问题：

(1) 找出最优的分离序列和分离器性能；

(2) 对每一分离器进行优化设计

12、动态规划

解决多阶段策略的整体决策问题的构造型方法。

动态规划的最优化原理：无论前面的状态和决策如何，对前面的决策所形成的状态而言，余下的各阶段策略必须构成最优策略。

13、复杂精馏模拟过程中的M.E.S.H方程

M：物料衡算方程E：相平衡方程S：组分归一方程H：热衡算方程

14、过程系统分解

对大规模复杂系统进行不相关独立子系统的识别、系统分割、最大循环网的断裂

识别不相关独立子系统

系统分隔

识别不相关子系统中的循环回路或

15、系统分解

子系统中循环回路或最大循环网的断裂

16、系统分解中的系统分隔

识别出系统中的独立子系统，进一步识别出这些子系统中必须同时求解的方程组及其对应的循环回路或最大循环网，并用拟节点表示这些循环回路或最大循环网，将系统中的节点、拟节点按信息流方向排除没有回路的序列，确定有利的求解顺序。

单元串搜索法

系统分割方法：邻接矩阵法

可及矩阵法（x）

Lee-Rudd断裂发（回路矩阵）

最大循环网断裂方法：Upadhye和Grens断裂法（权因子总和最小的非多余断裂族）

双层图断裂法（求解方程组表示的过程系统）

选择设计变量的准则：最好的一组设计变量得到一个结构，其必须联立求解的方程数目最少；或最好的设计变量的准则使设计方程组得到一个开链结构。

17、平衡的总组合曲线

描述了全系统公用工程流股与过程流股间可以匹配的温位和负荷。

18、门槛问题

门槛问题：过程系统只需要一种公用工程物流

门槛温度差：由门槛问题转变为夹点问题的温度差

19、有序直观推断规则 (按顺序使用)

规则(1)：在所有其分离方法中，优先采用能量分离剂分离方法（例如精馏）, 避免用质量分离剂分离方法（例如萃取）。当关键组分间的相对挥发度小于1.05~1.10时，应该采用质量分离剂分离方法（例如萃取），此时质量分离剂应在下步立即分离。

规则(2)：精馏分离过程尽量避免真空和制冷操作。

规则(3)：当产品集中包括多个多元产品时，倾向于选择得到最少产品种类的分离序列。规则(4)：首先安排除去腐蚀性组分和有毒有害组分，从而避免对后继设备苛刻要求，提高安全操作保证，减少环境污染

规则(5)：最后处理难分离或分离要求高的组分，特别是当关键组分间的相对挥发度接近1时，应当在没有非关键组分存在的情况下进行分离，这时分离净功耗可以保持较低水平

规则(6)：进料中含量最多的组分应该首先分离出去，这样可以避免含量最多的组分在后续塔中多次气化与冷凝，降低了后续塔的负荷

规则(7)：如果组分间的性质差异以及组分的组成变化范围不大，则倾向于塔顶和塔底产品量等摩尔分离。如果不能按塔顶和塔底产品量等摩尔分离（如分离点组分间相对挥发度太小等情况），则可选择具有最大分离易度系数处为分离点。

20、断裂组与断裂族

有效断裂组：能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂流股组。

多余断裂组

有效断裂组

非多余断裂组

断裂族：

任何一种单元计算序列都同时具有一种特定的收敛行为和与其对应的许多断裂组。把与每一种单元计算顺序对应的断裂组看做一个断裂族，同一断裂族的断裂组具有相同的收敛行为。断裂族可以定义为由替代规则联系起来的断裂组的集合。

多余断裂族

断裂族非多余断裂族(寻找关键)

混合断裂组

21、换热网络综合：

就是确定这样的换热网络，具有最小的投资费用和操作费用，并满足每一个过程物流的工艺要求（从初始温度达到目标温度），具有较好的柔性、可控性和操作性。

换热网络的费用来源：换热单元数、换热面积和公用工程消耗。

22、转运模型：

确定把产品有工厂经由中间仓库再运送到目的地的最优网络。对于热回收问题，热量可看做产品，有热物流通过中间的温度间隔送到冷物流，在中间的温度间隔中，应当满足传热过程中的热力学上的约束，即冷热物流间传热温差要大于或等于允许的最小传热温差ΔT min。