化工过程设计与集成(原书第2版)

第1 章 化工过程设计与合成的本质 ( 1 ) 1.1 化学品 ( 1 ) 1.2 设计任务的明确化 ( 3 ) 1.3 合成与模拟 ( 4 ) 1.4 化工过程设计与集成的层次 ( 6 ) 1.5 连续和间歇过程 ( 9 ) 1.6 设计与改进 ( 10 ) 1.7 可靠性?有效性和可维护性 ( 11 ) 1.8 过程控制 ( 11 ) 1.9 化工过程设计和集成的方法 ( 13 ) 1.10 化工过程设计和集成的本质———总结 ( 15 ) 第2 章 过程经济学 ( 17 ) 2.1 过程经济学的作用 ( 17 ) 2.2 新工艺设计的投资成本 ( 17 ) 2.3 升级改造所需的投资成本 ( 22 ) 2.4 年投资成本 ( 24 ) 2.5 运营成本 ( 24 ) 2.6 简单经济指标 ( 28 ) 2.7 项目现金流和经济评估u56256 .? ( 28 ) 2.8 投资准则 ( 30 ) 2.9 过程经济学———总结 ( 31 ) 2.10 习题 ( 32 ) 第3 章 *优化 ( 34 ) 3.1 目标函数 ( 34 ) 3.2 单变量优化 ( 36 ) 3.3 多变量优化 ( 38 ) 3.4 约束优化 ( 42 ) 3.5 线性规划 ( 43 ) 3.6 非线性规划 ( 46 ) 3.7 结构优化 ( 46 ) 3.8 用*优化方法求方程的解 ( 50 ) 3.9 搜索全局*优( 51 ) 3.10 *优化———总结 ( 52 ) 3.11 习题 ( 52 ) 第4 章 化学反应器Ⅰ———反应器性能 ( 55 ) 4.1 反应路径 ( 55 ) 4.2 反应体系类型 ( 56 ) 4.3 反应器性能的测试 ( 58 ) 4.4 反应速率 ( 60 ) 4.5 理想的反应器模型 ( 60 ) 4.6 选择理想的反应器模型 ( 69 ) 4.7 反应器性能的选择 ( 72 ) 4.8 反应器性能———总结 ( 73 ) 4.9 习题 ( 73 ) 第5 章 化学反应器Ⅱ———反应条件 ( 75 ) 5.1 反应平衡 ( 75 ) 5.2 反应器温度 ( 78 ) 5.3 反应器压力 ( 85 ) 5.4 反应器相态 ( 86 ) 5.5 反应器的浓度 ( 87 ) 5.6 生化反应 ( 91 ) 5.7 催化剂 ( 92 ) 5.8 反应条件———总结 ( 94 ) 5.9 习题 ( 96 ) 第6 章 化学反应器Ⅲ———反应器配置 ( 98 ) 6.1 温度控制 ( 98 ) 6.2 光催化降解 (102) 6.3 气液和液液反应器 (102) 6.4 反应器配置 (106) 6.5 非均相固体催化反应的反应器配置 (111) 6.6 反应器配置———总结 (112) 6.7 习题 (112) 第7 章 非均相混合物的分离 (114) 7.1 均相与非均相分离 (114) 7.2 沉降和沉积 (114) 7.3 惯性和离心分离 (118) 7.4 静电沉淀 (119) 7.5 过滤u56256 .? (121) 7.6 洗涤(122 ) 7.7 浮选 (122) 7.8 干燥 (123) 7.9 非均相混合物的分离———总结 (124) 7.10 习题 (125) 第8 章 均相流体混合物的分离Ⅰ—精馏 (127) 8.1 汽-液平衡 (127) 8.2 汽液平衡的计算 (128) 8.3 单级分离 (133) 8.4 精馏 (133) 8.5 二元精馏 (137) 8.6 多组分混合物的全回流和*小回流比 (142) 8.7 多种混合物的实际回流条件 (148) 8.8 塔的规格 (150) 8.9 精馏的概念设计 (159) 8.10 精馏的详细设计 (162) 8.11 精馏的局限性 (164) 8.12 精馏分离均相液体混合物 (165) 8.13 习题 第9 章 均相流体混合物的分离Ⅱ—其他方法 (169) 9.1 吸收和解吸 (169) 9.2 液-液萃取 (172) 9.3 吸附 (178) 9.4 膜 (182) 9.5 结晶 (192) 9.6 蒸发 (196) 9.7 通过其他方法分离均相流体混合物———总结 (198) 9.8 习题 (199) 第10 章 精馏序列 (201) 10.1 简单塔的精馏序列 (201) 10.2 影响分离序列数的实际约束条件 (202) 10.3 简单非热集成精馏序列选择 (202) 10.4 具有两产品以上的精馏序列 (207) 10.5 热耦合精馏序列 (210) 10.6 精馏序列改进 (215) 10.7 原油精馏 (215) 10.8 精馏塔序列的结构优化 (217) 10.9 精馏序列设计小结 (220) 10.10 习题(220 ) 第11 章 共沸精馏的精馏序列 (224) 11.1 共沸体系 (224) 11.2 压力变化 (224) 11.3 共沸精馏的表示 (225) 11.4 全回流精馏 (227) 11.5 *小回流精馏 (231) 11.6 有限回流精馏 (232) 11.7 使用夹带剂的精馏序列 (235) 11.8 非均相共沸精馏 (239) 11.9 夹带剂选择 (243) 11.10 多组分体系 (245) 11.11 共沸精馏中的权衡 (245) 11.12 膜分离 (245) 11.13 共沸精馏序列———总结 (246) 11.14 习题 (247) 第12 章 传热器 (249) 12.1 总传热系数 (250) 12.2 换热器污垢 (252) 12.3 管壳式换热器的平均温差 (254) 12.4 换热器结构 (261) 12.5 管壳式换热器中流体通道的选择 (266) 12.6 管壳式换热器的换热系数和压降 (266) 12.7 换热器的模拟和检验 (274) 12.8 强化传热 (280) 12.9 换热器改进 (287) 12.10 冷凝器 (291) 12.11 再沸器和蒸发器 (296) 12.12 其他类型的换热器 (300) 12.13 燃烧加热器 (302) 12.14 换热———总结 (319) 12.15 习题 (320) 第13 章 输送与压缩 (323) 13.1 工艺操作中的压降 (323) 13.2 管道系统中的压降 (323) 13.3 泵的类型u56256 .? (328) 13.4 离心泵性能 (329) 13.5 压缩机类型 (335) 13.6 往复式压缩机(338 ) 13.7 动力式压缩机 (339) 13.8 分级压缩 (341) 13.9 压缩机性能 (342) 13.10 膨胀机 (344) 13.11 泵送和压缩———总结 (346) 13.12 习题 (346) 第14 章 连续工艺循环结构 (348) 14.1 工艺循环的作用 (348) 14.2 含分流器放空的循环 (353) 14.3 反应与分离的集成 (357) 14.4 工艺收率 (358) 14.5 原料?产品和中间储存 (360) 14.6 连续工艺循环结构———总结 (361) 14.7 习题 (361) 第15 章 连续过程的模拟和优化 (363) 15.1 流程模拟的物性模型 (363) 15.2 流程模拟单元模型u56256 .? (364) 15.3 流程模型 (369) 15.4 循环的模拟 (369) 15.5 循环物流的收敛 (371) 15.6 设计规定 (376) 15.7 流程顺序 (377) 15.8 模型验证 (378) 15.9 过程优化 (378) 15.10 连续过程模拟与优化———总结 (382) 15.11 习题 (382) 第16 章 间歇工艺 (385) 16.1 间歇工艺的特性 (385) 16.2 间歇反应 (385) 16.3 间歇精馏 (388) 16.4 间歇结晶 (397) 16.5 间歇过滤 (400) 16.6 间歇加热和冷却 (400) 16.7 间歇操作的优化 (403) 16.8 Gantt 图 (409) 16.9 单一产物的生产时间表 (410) 16.10 多产物的生产时间表 (411) 16.11 设备清洁和物料转移(412 ) 16.12 整合间歇过程的反应和分离系统 (413) 16.13 间歇过程的存储 (416) 16.14 间歇工艺———总结 (416) 16.15 习题 (417) 第17 章 换热网络Ⅰ———网络目标 (420) 17.1 复合曲线 (420) 17.2 热回收夹点 (424) 17.3 阈值问题 (427) 17.4 问题表法 (429) 17.5 局部*小温差 (434) 17.6 过程约束 (435) 17.7 公用工程的选择 (436) 17.8 加热炉 (438) 17.9 热电联产 (440) 17.10 热泵集成 (444) 17.11 换热单元数目 (446) 17.12 目标换热面积u56256 .? (447) 17.13 目标灵敏度 (450) 17.14 资金和总成本目标 (451) 17.15 换热网络目标———总结 (453) 17.16 习题 (453) 第18 章 换热网络Ⅱ———网络设计 (456) 18.1 夹点设计方法 (456) 18.2 阈值问题设计 (462) 18.3 物流分流 (464) 18.4 多夹点设计 (467) 18.5 剩余问题分析 (470) 18.6 换热网络模拟 (473) 18.7 固定网络结构的优化 (474) 18.8 换热网络设计的自动方法 (478) 18.9 固定网络结构的换热网络改造 (480) 18.10 变结构的换热网络改造 (484) 18.11 换热网络改造的自动方法 (491) 18.12 换热网络设计———总结 (492) 18.13 习题u56256 .? (493) 第19 章 换热网络Ⅲ———物流信息 (496) 19.1 热集成工艺变化 (496) 19.2 工艺改变?公用工程选择?能量以及投资费用之间的权衡(497 ) 19.3 数据提取 (497) 19.4 换热网络物流数据———总结 (503) 19.5 习题 (504) 第20 章 反应器的热集成 (506) 20.1 反应器的热集成特征 (506) 20.2 反应器的适宜放置 (508) 20.3 应用总复合曲线分析反应器的热集成 (509) 20.4 反应器设计调优以改进热集成 (511) 20.5 反应器的热集成———总结 (511) 20.6 习题 (511) 第21 章 精馏的热集成 (513) 21.1 精馏热集成的特征 (513) 21.2 精馏的适宜位置 (513) 21.3 采用总复合曲线对精馏进行热集成 (514) 21.4 改进简单精馏塔的设计以提升热集成 (515) 21.5 热泵精馏 (516) 21.6 精馏热集成中设备费用的考虑 (517) 21? . 7 精馏序列的热集成特征 (518) 21.8 热集成精馏序列设计 (520) 21.9 精馏的热集成———总结 (521) 21.10 习题 (521) 第22 章 蒸发器与干燥器的热集成 (525) 22.1 蒸发器和干燥器的热集成 (525) 22.2 蒸发器的合理放置 (525) 22.3 改变蒸发器设计以改进热集成 (526) 22.4 干燥器的热集成特点 (527) 22.5 改变干燥器设计以改进热集成 (527) 22.6 案例 (527) 22.7 蒸发器和干燥器的热集成———总结 (528) 22.8 习题 (528) 第23 章 蒸汽系统和热电联产 (530) 23.1 锅炉给水处理 (532) 23.2 蒸汽锅炉 (536) 23.3 燃气轮机 (541) 23.4 汽轮机 (547) 23.5 配汽 (554) __23.6 全局复合曲线(557 ) 23.7 热电联产目标 (568) 23.8 产生动力和机械驱动 (571) 23.9 公用工程模拟 (575) 23.10 蒸汽系统优化 (577) 23.11 蒸汽费用 (581) 23.12 蒸汽系统和热电联产———总结 (585) 23.13 习题 (585) 第24 章 冷却和制冷系统 (590) 24.1 冷却系统 (590) 24.2 直流冷却水 (590) 24.3 循环冷却水系统 (590) 24.4 空冷器 (593) 24.5 制冷 (599) 24.6 压缩式制冷中单组分制冷剂的选择 (605) 24.7 纯组分压缩式制冷功率目标的确定 (607) 24.8 纯组分压缩式制冷过程的热集成 (610) 24.9 压缩式制冷的混合制冷剂 '28614) 24.10 膨胀机 (618) 24.11 吸收式制冷 (621) 24.12 间接式制冷 (622) 24.13 循环冷却水和制冷系统———总结 (623) 24.14 习题 (624) 第25 章 大气排放环境设计 (626) 25.1 空气污染 (626) 25.2 空气污染来源 (627) 25.3 大气中固体颗粒物排放的控制 (629) 25.4 VOC 排放的控制 (630) 25.5 硫排放的控制 (641) 25.6 氮氧化物的排放控制 (645) 25.7 燃烧过程的排放控制 (649) 25.8 大气扩散 (652) 25.9 大气排放的环境设计———总结 (654) 25.10 习题 (655) 第26 章 水系统设计 (659) 26.1 水体污染u56256 .? (661) 26.2 一级水处理过程 (663) 26.3 生物处理过程 (667) 26.4 三级处理过程(670 ) 26.5 水利用 (671) 26.6 在固定质量负荷下? *大限度地再利用有单一污染物的水 (672) 26.7 在固定质量负荷下操作时? 单个污染物的*大水再利用设计 (674) 26.8 在固定流量操作时? *大限度地再利用单一污染物的水 (682) 26.9 固定流量操作的单一污染物*大水量再利用设计 (686) 26.10 基于上层结构优化*大水再利用量的目标与设计 (693) 26.11 减少再利用水量的工艺改变 (695) 26.12 针对单一污染物的*低废水处理量 (696) 26.13 针对单一污染物的*小废水处理流量设计 (700) 26.14 废水再生 (702) 26.15 基于上层结构优化的污水处理和再生目标设计 (705) 26.16 数据提取 (706) 26.17 水系统设计———总结 (708) 26.18 习题 (708) 第27 章 化学生产过程的环境可持续性 (712) 27.1 生命周期评估 (712) 27.2 过程中原材料的有效利用 (717) 27.3 不同过程中间原材料的有效利用 (723) 27.4 可再生原材料的开发 (725) 27.5 能源的有效利用 (726) 27.6 废物处理和能量系统的集成 (736) 27.7 可再生能源 (736) 27.8 水的有效利用 (737) 27.9 化工生产的可持续性———总结 (738) 27.10 习题 (739) 第28 章 过程安全 (741) 28.1 火灾 (741) 28.2 爆炸 (742) 28.3 有毒物质泄漏 (743) 28.4 危险识别 (744) 28.5 安全管理的分级层次 (745) 28.6 本质安全设计 (746) 28.7 安全防护的不同层次 (749) 28.8 危险以及可操作性研究 (753) 28.9 保护分析层面 '28754) 28.10 过程安全———总结 (755) 28.11 习题 (756) 附录A 工艺设计中的物理特性(757 ) A.1 状态方程 (757) A.2 纯组分相平衡 (760) A.3 逸度和相平衡 (761) A.4 气液平衡 (761) A.5 基于活度系数模型的汽液平衡 (762) A.6 汽液平衡的基团贡献法 (765) A.7 基于状态方程的汽液平衡 (766) A.8 汽液平衡的计算 (767) A.9 液-液平衡 (770) A.10 液-液平衡活度系数模型 (771) A.11 液-液平衡的计算 (771) A.12 平衡计算方法的选择 (773) A.13 焓值的计算 (775) A.14 熵的计算 (776) A.15 其他物理性质 (776) A.16 工艺设计中的物理特性———总结 (778) A.17 习题 (778) 附录B 建筑材料 (780) B.1 机械性能 (780) B.2 腐蚀 (781) B.3 腐蚀裕量 (782) B.4 常用建筑材料 (782) B.5 选择标准 (786) B.6 结构材料———总结 (787) 附录C 年投资成本 (788) 附录D 1-2 管壳式换热器的*大热效率 (789) 附录E 给定单元的1-2 管壳式换热器的*小数量表达式 (790) 附录F 管壳式换热器的传热系数及压降 (791) F.1 管侧传热和压降的关联式 (791) F.2 壳程侧的传热和压降关联式 (793) 附录G 气体压缩理论 (798) G.1 往复式压缩机的建模 (798) G.2 动态压缩机的建模 (800) G.3 压缩状态 (800) 附录H 以换热网络面积为目标的算法 (802) __