2013年5月青島化工系統(tǒng)工程項(xiàng)曙光青島科技大學(xué)煉油化工高新技術(shù)研究所Tel:項(xiàng)曙光

第2頁(yè)

主要內(nèi)容第一章緒論－化工系統(tǒng)工程2第二章過(guò)程系統(tǒng)模擬10第三章過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬6第四章?lián)Q熱網(wǎng)絡(luò)綜合4第五章精餾分離序列綜合3第六章反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)綜合3第七章過(guò)程系統(tǒng)集成4項(xiàng)曙光

第3頁(yè)過(guò)程綜合

已知輸入、輸出參數(shù)（包括物流、能流、信息流），確定過(guò)程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)特性。

項(xiàng)曙光

第4頁(yè)第七章過(guò)程系統(tǒng)集成

7.1過(guò)程系統(tǒng)的能量集成2.07.1.1過(guò)程系統(tǒng)能量集成的方法

7.1.2過(guò)程系統(tǒng)能量集成的策略

7.1.3工業(yè)應(yīng)用實(shí)例

7.2過(guò)程系統(tǒng)質(zhì)量集成2.07.2.1質(zhì)量交換網(wǎng)絡(luò)綜合

7.2.2質(zhì)量集成

7.2.3水分配網(wǎng)絡(luò)綜合

7.2.4質(zhì)量集成技術(shù)在清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用

項(xiàng)曙光

第5頁(yè)參考書

第13章項(xiàng)曙光

第6頁(yè)

過(guò)程系統(tǒng)集成概念的形成始于上世紀(jì)70年代末、80年代初的換熱網(wǎng)絡(luò)能量回收研究。因此，過(guò)程系統(tǒng)集成的概念最初被理解為熱回收的同義詞。此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程系統(tǒng)集成的內(nèi)涵和外延在不斷發(fā)展和深化。在上世紀(jì)90年代，過(guò)程系統(tǒng)集成仍被看成是一種能量?jī)?yōu)化的方法，但這時(shí)已經(jīng)開始考慮環(huán)境影響。1993年，國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（TheInternationalEnergyAgency）定義過(guò)程系統(tǒng)集成為：用來(lái)設(shè)計(jì)集成過(guò)程的系統(tǒng)化的一般方法，該方法強(qiáng)調(diào)能量利用效率和降低環(huán)境影響。而現(xiàn)代的過(guò)程系統(tǒng)集成則被認(rèn)為是一種針對(duì)過(guò)程設(shè)計(jì)、改造和操作的系統(tǒng)化方法，該方法強(qiáng)調(diào)過(guò)程的整體性，是一種系統(tǒng)化工業(yè)過(guò)程設(shè)計(jì)方法論的應(yīng)用。它側(cè)重于在一定的物料流程方案的前提下能量的綜合利用與相應(yīng)設(shè)備優(yōu)化選擇及流程結(jié)構(gòu)之間的權(quán)衡，并考慮系統(tǒng)的柔性、可控性、安全性和環(huán)境目標(biāo)等[1]。過(guò)程集成的研究應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，已由最初的應(yīng)用于換熱網(wǎng)絡(luò)，提高能量利用效率擴(kuò)展到減少排放和廢物最小化[2-4]、改善自然資源的有效利用[5]以及改善過(guò)程操作等方面。與此同時(shí)，過(guò)程集成的研究深度隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，也在發(fā)生著變化。傳統(tǒng)的過(guò)程集成是將已成熟的單元操作過(guò)程集成起來(lái)，組成一個(gè)最好的流程以滿足目標(biāo)函數(shù)的要求，是基于單元操作的過(guò)程集成。經(jīng)過(guò)20年來(lái)的發(fā)展，過(guò)程集成已經(jīng)可以在更加基礎(chǔ)的層次上構(gòu)建需要的過(guò)程，把過(guò)程看成是建立在“三傳一反”基礎(chǔ)上的集成。這種集成思想的應(yīng)用，不僅可以使我們合成出最少投資、最低操作費(fèi)用和最小環(huán)境污染下安全生產(chǎn)的新流程，而且可以創(chuàng)造出新的效率更高的單元操作[6]。目前，過(guò)程集成的研究，已經(jīng)從較為成熟企業(yè)內(nèi)部的過(guò)程集成向生態(tài)工業(yè)過(guò)程集成發(fā)展，企業(yè)間的過(guò)程集成是這一方向的研究重點(diǎn)。本章主要介紹基于單元操作的過(guò)程系統(tǒng)能量集成（EnergyIntegration）和質(zhì)量集成（MassIntegration）。項(xiàng)曙光

第7頁(yè)7.1過(guò)程系統(tǒng)的能量集成過(guò)程系統(tǒng)能量集成是以合理利用能量為目標(biāo)的全過(guò)程系統(tǒng)綜合問(wèn)題，它從總體上考慮過(guò)程中能量的供求關(guān)系以及過(guò)程結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)的調(diào)優(yōu)處理，達(dá)到全過(guò)程系統(tǒng)能量的優(yōu)化綜合。典型的化工過(guò)程系統(tǒng)通常包括反應(yīng)器、分離過(guò)程、換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程系統(tǒng)等，傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法是將問(wèn)題分解，先從反應(yīng)器開始設(shè)計(jì)，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)提出了分離問(wèn)題，再進(jìn)行分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在反應(yīng)器設(shè)計(jì)和分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定了過(guò)程的加熱和冷卻負(fù)荷的條件下，再進(jìn)行熱回收網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，最后再根據(jù)對(duì)公用工程的需求，選擇和設(shè)計(jì)公用工程系統(tǒng)。這種分層次的設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)先確定內(nèi)層子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案、設(shè)計(jì)參數(shù)及流股參數(shù)，再設(shè)計(jì)下一層次的子系統(tǒng)，因而不能很好地考慮各子系統(tǒng)之間的相互影響。隨著全球性能源危機(jī)的加深，在各子系統(tǒng)綜合優(yōu)化研究已取得很大進(jìn)展的基礎(chǔ)上，以整體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和能量?jī)?yōu)化為目標(biāo)，進(jìn)行各子系統(tǒng)之間的能量集成和協(xié)調(diào)優(yōu)化越來(lái)越受到人們的重視。國(guó)外在該領(lǐng)域的研究中最引人注意的是Linnhoff的夾點(diǎn)分析，它是在研究換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化綜合的基礎(chǔ)上，提出了用于包括工藝過(guò)程和公用工程系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)達(dá)到能量綜合優(yōu)化的方法。Grossmann等將數(shù)學(xué)規(guī)劃法應(yīng)用于過(guò)程綜合優(yōu)化，提出公用工程、換熱網(wǎng)絡(luò)和化工過(guò)程全流程的綜合方法，利用的模型是代數(shù)形式的混合整數(shù)線性規(guī)劃（MILP）模型，此后，這種過(guò)程綜合的模型擴(kuò)展為混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)模型。國(guó)內(nèi)針對(duì)該領(lǐng)域的研究，華賁等人提出了基于有效能分析的三環(huán)節(jié)能量結(jié)構(gòu)模型及過(guò)程系統(tǒng)分析與能量集成的綜合方法。范衛(wèi)東、俞紅梅等提出了過(guò)程用能一致性原則進(jìn)行過(guò)程系統(tǒng)能量集成的方法，這些方法在過(guò)程系統(tǒng)能量集成和優(yōu)化中發(fā)揮了重要作用。過(guò)程系統(tǒng)的能量集成是節(jié)能的有效方法,但其在生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用，增加了系統(tǒng)中各單元設(shè)備間的耦合關(guān)系，某些參數(shù)的擾動(dòng)會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)散、放大，給操作控制帶來(lái)困難，所以要求系統(tǒng)具有一定的柔性以適應(yīng)操作工況的變化，對(duì)過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)