化工过程综合与分析考试题库

1/39考试指南第一大 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：名词解释。（这部分把后面的那个总结都背下来肯定没问题，就是那些，重点看第一章的名词，五个名词解释可能有三个都是第一章的）第二大题：填空。（历年真题里的填空要会，但如果你想得高分，这些还不够，要把书上可能出填空的句子也都背下来）第三大题：判断（基本就是历年真题里那些知识点）第四大题：简答（考试是有简答题的，最后的总结课要去，老师会将一些重点，还有就是下面这个图，要弄透，很容易出简答）第五大题：计算（就是那三道大题：过程系统分解、夹点分析、分离序列综合。考试的时候老师是不会现出题的，都是从历年真题里面选，所以真题要做一遍，我们考试那年三道大题，两道原题，一点没变，要是哪块不懂可以看慕课视频，老师讲的很详细）2/39历年真题大连理工大学课程名称：化工过程综合与分析试卷：A授课院（系）：化工学院考试时间：2004年6月13日一二三四作业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 总分标准分251015101030100一、基本概念（25分）（1）名词解释（10分）①化工过程系统模拟②断裂族③夹点技术④分离序列综合⑤过程系统能量集成（2）判断以下问题是非（N，Y）（5分）①几个循环回路连接在一起，就是最大循环网。（）②自由度数只与过程系统有关。（）③换热网络的夹点 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，要尽量避免物流穿过夹点。（）④在换热夹点分析中，没有物流穿过夹点，就无热流量穿过夹点。（）⑤在夹点上方尽量避免引入冷物流，夹点下方尽量避免引入热物流（）⑥穿过夹点热流量为零，则夹点处传热量为零（）⑦夹点上方热流股数NH.>NC，热流股总热负荷QH<QC，不能实现夹点匹配()⑧分离含M个组分混合物，必然出现（M-1）个子群。（）⑨减小精馏塔热、冷公用工程物流的温差，过程的有效能损失将减少()⑩精馏塔跨过夹点，则塔底要用热公用工程，塔顶要用冷公用工程。（）(3)填空(6分)3/39①过程系统模拟方法有、和。②化工过程系统分解可分为及。③试判断图a中换热匹配可行性1,2,3,4。④在过程系统夹点分析中，随着夹点上方热物流的热负荷提高，则Ｑｈｍｉｎ将随之，系统热回收ＱＲｍａｘ则随之。⑤精馏塔与系统热集成,如图b所示，则在总组合曲线中，塔T-102的合理位置。（4）、回答问题（4分）a、换热网络的组合曲线可获得什么信息？对生产有何指导意义？b、如何保证获得化工过程系统换热网络最大热回收？二、过程系统分解：（10分）1．识别不相关独立子系统；2．断裂所有最大循环网；4/393．画出迭代计算顺序图.三、夹点分析（15分）一过程系统含有的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 物流为2个热物流及1个冷物流，给定的数据列于表中，选定热、冷物流间最小允许传热温差，试用问题表格法确定该过程系统的夹点位置，确定最小公用工程冷、热负荷及最大热回收。若，试用T-H图定性分析最小公用工程冷、热负荷是增加还是减少？物流标号热容流率初始温度终了温度热流量CP/(kWQ/kWH120150601800H28090602400C1252012526255/39四、分离序列综合（10分）设有丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷5组分轻烃混合物，其各组分的摩尔分数和相邻组分相对挥发度如下：组分摩尔分数相邻组分相对挥发度A（丙烷）B（异丁烷）C（正丁烷）D（异戊烷）E（正戊烷）0.050.150.250.200.352.01.332.41.25若工艺要求所有产品均为单组分纯净物，试用直观推断进行分离序列综合。分离易度系数计算公式：CES=f*△，f=D/W或W/D，f≤1，△=(α-1)*1006/39大连理工大学课程名称：化工过程综合与分析试卷：A授课院（系）：化工学院考试时间：2005年6月13日一二三四作业论文总分标准分251015101030100一、基本概念（25分）（1）名词解释（10分）①过程系统综合②夹点的意义③过程用能一致性原则④过程系统自由度⑤过程系统模拟（2）判断以下问题是非（N，Y）（4分）（）1.对于冷热流股换热系统，传热量一定的前提下，传热温差愈小，过程不可逆程度愈小，有效能损失愈小，但要求较大的热交换面积。（）2.在环境温度一定的条件下，换热系统物流的质量流量及输入、输出温度一定时，有效能损失不随热交换网络的变化而变化。（）3.利用能量松弛方法对换热器网络的调优，并不影响冷热公用工程负荷。（）4.动态规划的研究对象是多阶段决策问题。（）5.分离器与过程系统热集成时，分离器穿越夹点的设置是无效的热集成。（）6.热泵穿越夹点的设置是有效热集成。（）7.热物流穿过换热网络的夹点，必有热流量穿过夹点。（）8.热物流在夹点上方,冷物流在夹点下方。（3）填空(7分)①断裂族的类型可以分为三类：非多余断裂族、和。②过程系统模拟基本方法分为、和三大类。③在夹点分析中，为保证过程系统具有最大热回收，应遵循三条基本原则：，，。（4）简答与分析（4分）如图所示，T-H图中热、冷物流的组合曲线分别为AB和CD，在图上画出夹点位置，最小冷、热公用工程用量，最大热回收量；若DTmin减小，则最大热回收量如何变化？7/39二、过程系统分解：（8分）一化工过程系统如下图所示，已知输入的流股S1、S15各相关数据，试将该系统进行分隔、断裂，并画出迭代计算顺序图。三、夹点分析（17分）一换热系统，包含的工艺流股为两个热物流和两个冷物流，给定的数据列于表1中。指定热、冷物流间允许的最小传热温差为10℃。现在请利用夹点技术设计一个换热网络，其具有最大的热回收。1．用问题表格法确定夹点位置：确定夹点处热、冷物流的温度；确定出所需的最小热、冷公用工程负荷；确定最大热回收；2．用夹点设计法列出换热器网络格子图。8/39表1题物流数据物流标号初始温度Tin/℃终了温度Tout/℃热容流率CP/kW•℃-1热负荷Q/kWH1170603330H2150301.5180C1201352230C2801404240物流标号中，H指热物流，C指冷物流。四、分离序列综合（10分）现有一五组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：序号组成（摩尔分率）相邻组分相对挥发度标准沸点（ºC）A0.02-42.1B0.152.45-6.3C0.501.18-0.5D0.282.8915.0E0.052.5036.1工艺要求得到高纯度的单组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列的综合。分离易度系数计算公式：CES=f*△，f=D/W或W/D，f≤1，△=|△Tb|9/39大连理工大学课程名称：化工过程综合与分析试卷：A授课院（系）：化工学院考试时间：2006年6月13日一二三四作业论文总分标准分251015101030100一、（10分）名词解释①过程系统模拟②过程系统分解③过程系统优化④过程系统能量集成⑤动态规划二、（10分）判断是非（Y，N）①换热网络的设计要尽量避免冷、热物流穿过夹点。（N）②对于冷热流股换热系统，传热过程温差愈大，过程的不可逆程度越大，有效能损失越大。（Y）③进行过程系统模拟既要输入流股参数，也要提供过程单元的操作参数。（Y）④穿过换热网络夹点的热流量为零，则夹点处传热推动力为零。（N）⑤几个循环回路连接就必定形成最大循环网。（N）⑥中间冷凝器通常用于精馏段内温度分布有突变的场合。（Y）⑦锐分离就是清晰分割。（N）⑧热泵穿越夹点的设置是有效热集成。（Y）⑨完成相同分离任务，提高精馏塔操作压力，精馏塔有效能损失一定会增加。（Y）⑩试判断以下换热网络中哪些匹配是可行的，哪些是不可行的。可行不可行三、填空（5）①化工过程系统数学模拟方法有（序贯模块）、（联立方程）和（联立模块）。②化工过程系统分隔分为（不相关独立子系统的识别）及（系统分割）任务。③试在图中标出所提供的用能信息。H11H113221344C2C1H232211344C2C1H2HTΔtmin10/39四、（10分）选择适宜的方法将下图所示系统进行分解，要求：（1）识别最大循环网；（2）断裂最大循环网；（3）画出迭代计算顺序图。五、夹点分析（15分）一换热网络中有两股热物流及一股冷物流，数据如下表所示。若系统最小允许传热温差为20℃，试确定过程的夹点温度、最小公用工程冷负荷和最小公用工程热负荷，并利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络。流股热容流率CP（kw/℃）初温Ts（℃）终温Tt℃热流量Q（kw）H1301601001800H250100701500C135501352975S6123456S2S3S5S4S9S7S8S1S10S1111/39六、分离序列综合（10分）芳烃抽提过程中，原料组成如下表。生产目标是获得苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯。环丁砜可以作为萃取剂将烷烃（正戊烷、正己烷、环己烷）从芳烃（苯、甲苯、二甲苯及高沸物）中萃取出来。工艺要求精馏过程采用简单塔。根据分离序列综合有序直观推断法，试确定适宜的分离序列。代号组分标准沸点/℃摩尔流量/（kmol/h）A正戊烷361B正己烷68.71C环己烷802D苯80.170E甲苯110.68F对二甲苯138.49G邻二甲苯144.46H高沸物165312/39大连理工大学课程名称：化工过程综合与分析试卷：A授课院（系）：化工学院考试时间：2007年6月13日一二三四作业论文总分标准分251015101030100一、（25分）填空1过程系统工程学是将学的理论和方法应用于化工过程领域的一门边缘学科；2过程系统分析是指对于已知的过程系统，在给定其参数，求解其参数；3过程系统模拟的基本方法有序贯模块法、法和法；4一个含有C组分的独立流股具有个自由度；5当一过程系统只需要一种公用工程物流，这样的系统不存在夹点，称为问题；6过程系统的总组合曲线就是过程系统中的分布在T—H图上的标绘；7分离序列综合的主要目的是选择和确定；8动态规划的最优化原理为：作为整个过程的最优策略具有这样的性质，即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；9过程系统的能量集成是以合理利用能量为目标的全过程问题；10分离器穿越过程系统夹点的能量集成是的热集成；11热机在过程系统中的合理放置是应使其位于，而热泵在系统中的合理放置是使其；12根据过程系统能量集成中的“加、减原理”，进行系统调优时，在夹点上方要设法增加，减少；13换热网络的设计要尽量热流穿过夹点。14对于冷热流股换热系统，传热过程温差愈大，有效能损失；15对于夹点上方的夹点匹配换热器，其流股匹配的可行性规则是，夹点下方的热容流率匹配的可行性规则是；16对于具有门槛问题的过程系统，为减少换热设备的投资费，可选择热、冷物流间匹配换热的最小传热温差等于温度差；17以下换热网络中，是夹点匹配换热器；18过程系统的分解一般可以分两步进行，一是进行系统的，二是进行子系统（指循环回路或最大循环网）的。H1132211344C2C1H213/39二、过程系统分解（10分）：选择适宜的方法将下图所示系统进行分解，确定适宜的断裂流股，拟定计算顺序。7三、夹点分析（15分）一换热网络有2个工艺热物流和2个工艺冷物流，数据如下表所示。若热、冷物流间最小允许传热温差CT10min，试用问题表格法确定该过程的夹点温度、最小公用工程冷负荷和最小公用工程热负荷，并利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络。物流标号热容流率初始温度终了温度热流量CP/(kW)/CCTS/CTt/Q/kWH14.015060360H22.516050275C13.550170420C22.040150220S5123456S2S3S7S8S4S9S6S1S10S12S1114/39四、分离序列综合（10分）现有一六组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：序号流量（kmol/h）相邻组分相对挥发度标准沸点（ºC）A4-42.1B302.45-6.3C1001.18-0.5D322.8915.0E241.4521.0F102.5036.1工艺要求分离出5个产品A，B，C，DE，F，试用有序直观推断法进行分离序列的综合。分离易度系数计算公式：CES=f*△，f=D/W或W/D，f≤1，△=|△Tb|15/39大连理工大学课程名称：化工过程综合与分析试卷：A授课院（系）：化工学院考试时间：2008年6月13日一二三四作业论文总分标准分201515101030100一、名词解释（10分）：略二、判断以下问题是非（10分）（1）采用夹点设计法设计换热网络时，为保证系统的最大热回收，应避免热物流穿越夹点。（N）（2）热泵与系统热集成时，将热泵穿越夹点放置是有效的热集成。（Y）（3）两个或两个以上相连的循环回路一定构成最大循环网。（N）（4）采用断开热负荷回路的方法调优换热器网络，合并换热器后的结构除了需要保证每个单元设备热负荷为非负外，还要检验每个单元设备的传热温差是否大于或等于最小的允许传热温差。（Y）（5）R组分简单塔精馏分离序列的综合问题，可以看成是R-1阶段决策问题。（Y）（6）系统的自由度为系统变量数减去描述系统的所有方程数。（N）（7）能够把全部简单回路至少断裂一次的断裂组定义为多余断裂组。（N）（8）穿越夹点的热流量为零，则夹点处的传热推动力为零。（N）（9）利用能量松弛法调优换热器网络，调优前后系统所需的冷、热公用负荷不变。（N）（10）对于已给定热交换量的情况，通过热交换面的传热温差愈小，过程的不可逆性愈小，有效能损失小。（Y）三、过程系统分解（15分）：1．识别不相关独立子系统；2．断裂所有最大循环网；3．画出迭代计算顺序图。16/39S16S7123457689S2S3S5S4S14S13S9S11S8S10S6S12S15S1四、夹点分析（15分）一换热网络中有两股热物流及一股冷物流，数据如下表1所示。若系统最小允许传热温差为20℃，试确定过程的夹点温度、最小公用工程冷负荷和最小公用工程热负荷，并利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络。若CT10min，试用T-H图定性分析最小公用工程冷、热负荷是增加还是减少？表1物流数据物流标号初始温度Tin/℃终了温度Tout/℃热容流率CP/(kW•℃-1)H11505025H21004030C3201204017/39五、分离序列综合（10分）现有一五组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：序号组成（摩尔分率）相邻组分相对挥发度标准沸点（ºC）A0.02-42.1B0.152.45-6.3C0.501.18-0.5D0.282.8915.0E0.052.5036.1工艺要求得到高纯度的单组分产品，试用有序直观推断法进行分离序列的综合。分离易度系数计算公式：CES=f*△，f=D/W或W/D，f≤1，△=|△Tb|18/39参考答案05答案一、基本概念（25分）（1）名词解释（10分）①过程系统综合按照规定的系统特性，寻求所需系统结构和子系统性能，并按规定目标进行最优组合。②夹点的意义夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔTmin），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）；③过程用能一致性原则根据热力学原理，反应、分离、换热、热机、热泵等过程的用能本质为能量交换；将过程的能量变化转化为相当的冷、热流股；将用能过程转化为换热网络中的冷、热流股的匹配。④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。⑤过程系统模拟采用一个能够反映研究对象本质与内在联系，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，来进行研究和设计原型的方法。（2）判断以下问题是非（N，Y）（4分）（√）1.对于冷热流股换热系统，传热量一定的前提下，传热温差愈小，过程不可逆性愈小，有效能损失愈小，但要求较大的热交换面积。（√）2.在环境温度一定的条件下，换热系统物流的质量流量及输入、输出温度一定时，有效能损失不随热交换网络的变化而变化。（×）3.利用能量松弛方法对换热器网络的调优，并不影响冷热公用工程负荷。（√）4.动态规划的研究对象是多阶段决策问题。（×）5.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。（√）6.热泵穿越夹点的设置是有效热集成。（×）7.热物流穿过换热网络的夹点，必有热流量穿过夹点。（×）8.热物流在夹点上方,冷物流在夹点下方。（3）填空(7分)①断裂族的类型可以分为三类：非多余断裂族、多余断裂族、混合断裂族。②过程系统模拟基本方法分为序贯模块法、联立方程法和联立模块法三大类③利用夹点分析进行过程系统能量集成，调优策略的原则：在夹点上方设法增大总的热流股的热负荷，减少总的冷流股的热负荷；在夹点下方设法减少总的热流股的热负荷，增大总的冷流股的热负荷。（4）、简答与分析（4分）如图所示，T-H图中热、冷物流的组合曲线分别为AB和CD，指出夹点位置，最小冷、热公用工程用量，最大热回收量；若Tmin减小，则最大热回收量如何变化？19/39P、Q为夹点；若Tmin减小，则最大热回收量QR，max增加。二、20/39三、21/39四、22/3906答案一、①过程系统模拟在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律。②过程系统分解对大规模复杂系统进行不相关独立子系统识别、系统分割、最大循环网断裂。③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。④过程系统能量集成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。⑤动态规划解决多阶段策略的整体决策问题的构造型方法。四、解：(1)识别不相关独立子系统。(2)单元串搜索法或矩阵法识别出6，(1,2,3,4,5)断裂循环网(Lee-Rudd法)回路矩阵23311111211100000001101000001118765432RSSSSSSSfCBA除去不独立的列断S3，S7，或S3，S823/39(3)迭代计算顺序图①断开S3，S7，是否满足︱S30－S3︱＜ξ2是否满足︱S70－S7︱＜ξ1②断开S3，S8，是否满足︱S30－S8︱＜ξ2，是否满足︱S80－S8︱＜ξ1五、16014015513510080流股热容流率CP（kw/℃）初温TS（℃）终温Tt℃热流量kwH1301601001800H250100701500C13550135297524/397050DIQIQSN1-1500150125275SN2275150-1252750SN3-450-1253250450夹点温度90最小热公用工程为125kw，最小冷公用工程为450kwh1h2c1夹点10080加热器冷却器六、M1：ABC/D采用萃取，其他所有分割采用常规精馏；M2：采用常压-加压操作；D1：ABC混合作为一个产品，之间没有必要分离；S1：没有使用S2：F/G难分离，应最后分离C/D采用萃取，为避免污染，最先分离C1：D含量70%，综合S2，应先分离D/EC2：通过上面分析，尚需确定E/FGH和EFG/H之间的分离顺序，可得下表：参数E/FGHEFG/Hf8/183/23ΔT/℃27.820.6CES12.32.69选择分离 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 E/FGH综上，最终分离序列如下：25/39HGFEDCBADCBAHGFECBA（D）HGF（E）GF（H）（F）（G）26/3907答案一、二（略）三、换热网络综合（15分）一换热网络有2个工艺热物流和2个工艺冷物流，数据如下表所示。若热、冷物流间最小允许传热温差CT10min，试用问题表格法确定该过程的夹点温度、最小公用工程冷负荷和最小公用工程热负荷，并利用夹点设计法设计该换热过程的初始网络。[解]（1）根据所给数据作出问题表格（1）（2）对各个子网络进行热量恒算，得到问题表格（2）问题表格（1）子网络序号冷物流及其温度热物流及其温度kC1C2H1H2170180SN1150160SN2140150SN3105115SN45060SN54050问题表格（1）子网络序号冷物流及其温度热物流及其温度kC1C2H1H2170180SN1150160SN2140150SN3105115SN45060SN54050物流标号热容流率初始温度终了温度热流量CP/(kW)/CCTS/CTt/Q/kWH14.015060360H22.516050275C13.550170420C22.04015022027/39得到如下信息：在Tmin=10oC的情况下，夹点温度在热流体夹点温度150ºC和冷流体夹点温度140ºC之间，故夹点温度T=145ºC最小公用工程加热量QHmin=100kw最小公用工程冷却量QCmin=95kw（3）夹点上方子网络匹配（4）夹点下方子网络匹配问题表格（2）子网络赤字Dk热量kW热量kW序号kW无外界输入热量外界输入最小热量IkQkIkQkSN1700-7010030SN230-70-100300SN3-35-100-65035SN4-55-65-103590SN5-5-10-59095问题表格（2）子网络赤字Dk热量kW热量kW序号kW无外界输入热量外界输入最小热量IkQkIkQkSN1700-7010030SN230-70-100300SN3-35-100-65035SN4-55-65-103590SN5-5-10-59095热端设计：物流热容初始目标热负荷标号流率温度温度kW/oCoCoCkWCPTsTtQH22.516015025C13.5140170105C22.014015020夹点H1H2C1C212580H120H2夹点H1H2C1C212580H120H2夹点H1H2C1C212580H120H228/39（5）整个初始网络为：四、（10分）现有一六组分碳氢化合物的混合物，其组成和各组分的相对挥发度如下表所示：序号流量（kmol/h）相邻组分相对挥发度标准沸点（ºC）冷端设计：物流热容初始目标热负荷标号流率温度温度kW/oCoCoCkWCPTsTtQH14.015060360H22.515050250C13.550140315C22.040140200冷端设计：物流热容初始目标热负荷标号流率温度温度kW/oCoCoCkWCPTsTtQH14.015060360H22.515050250C13.550140315C22.040140200夹点H1H2C1245315CC2C320050夹点H1H2C1245315CC2C320050整体设计方案：H1夹点H2C1C2231512580H13H50200C2H220H45C1整体设计方案：H1夹点H2C1C2231512580H13H50200C2H220H45C129/39A4-42.1B302.45-6.3C1001.18-0.5D322.8915.0E241.4521.0F102.5036.1工艺要求分离出5个产品A，B，C，DE，F，试用有序直观推断法进行分离序列的综合。分离易度系数计算公式：CES=f*△，f=D/W或W/D，f≤1，△=|△Tb|解：（1）根据经验规则1、2，分离采用常规精馏，加压。（2）根据规则3，DE不用分开。（3）规则4未采用。（4）根据规则5，B/C的分离应放在最后。（5）根据规则6，C组分应优先分出，但规则5优先于规则6，故C放在最后分离。（6）计算分离易度系数CES(A/BCDEF)=0.73CES(AB/CDEF)=1.19CES(ABC/DEF)=7.63CES(ABCDE/F)=0.79根据规则7ABC/DEF分离应优先，因为此处分离易度系数最大（7）考虑前面的步骤，得到以下分离序列：ABC|DEFA|BCDE|FAB|CDEFBC30/3908答案二、解：利用单元串搜索法得到系统有5个回路：A(1,2,3,1)B(2,3,4,2)C(6,7)D(5,6,7,5/0E(5,7,5)系统有13个六股：S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S16其对应的回路矩阵：S2S3S4S5S6S8S9S10S11S12EDCBA1111111111111fR121111211233232根据IS3S9S12ABCDE111111根据II[]其中S2，S4，S5，S6S3S8，S10S9S11S12所以断裂S3，S9，S12计算顺序为：31/39S1S30S120S90S4S5S2S15S16S6S7S3S8S11S10S12S9三、解：用“问题表格”算法.(1)按minT=20℃，得到问题表格（2），见表2。表2问题表格（1）0min2T℃（2）依次对每一子网络做热量衡算，得出结果列于表3，则得到有关信息如下：表3问题表格（2）子网络序号赤字Dk/kW热量/kW无外界输入热量热量/kW外界输入最小热量IkOkIkOkSN1-2500250350600SN2600250-3506000SN3-750-350400075032/39SN41004003007506501，夹点位置在第2与第3子网络的界面处，夹点温度是：热物流的温度为100℃，冷物流的温度为80℃。2，最小热、冷公用工程负荷分别为QH,min=350kW，QC,min=650kW；最大热回收=3650kW（2）．换热网络的设计a.热端的设计见表2,冷端由子网络SN1,SN2,组成，其中包含的物流有H1,C1,设计网络见下：b.冷端的设计见表2,热端由子网络SN3,SN4组成，其中包含的物流有H1,H2,C1,设计网络见下：3322CH1C1H28010010040夹点507020403025CP18001250Q24001800600650c.整体设计（2）定性分析33/39min,CQmin,HQmin,HQ2min,CQ220minT10minT四、解：（1）根据经验规则1、2，分离采用常规精馏，加压。（2）规则3、4未采用。（3）根据规则5，B/C的分离应放在最后。（4）根据规则6，C组分应优先分出，但规则5优先于规则6，故C放在最后分离。（5）计算分离易度系数CES(A/BCDE)=0.73CES(AB/CDE)=1.06CES(ABC/DE)=7.63CES(ABCD/E)=1.11根据规则7ABC/DE分离应优先，因为此处分离易度系数最大（6）考虑前面的步骤，得到以下分离序列：EDCBACBAEDACBDEBC34/39一些判断考点一、热机（或蒸馏塔或分离器）在系统中应放置在夹点上方或夹点下方，而热泵应跨越夹点放置。题目：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、热机与过程系统热集成时，热机穿越夹点是无效的热集成。（√）3、热泵与过程系统热集成时，热泵穿越夹点是无效的热集成。（×）4、分离器穿越过程系统夹点的能量集成是的热集成；5、热机在过程系统中的合理放置是应使其位于，而热泵在系统中的合理放置是使其；二、若精馏塔跨过夹点，则塔底要用热公用工程，塔顶要用冷公用工程，若精馏塔放置在夹点上方或夹点下方，则该蒸馏塔不需要采用公用工程加热或冷却。题目：1、精馏塔跨过夹点，则塔底要用热公用工程，塔顶要用冷公用工程。（√）2、精馏塔没有跨过夹点，则塔底要用热公用工程，塔顶要用冷公用工程。（×）3、精馏塔与系统热集成,如图b所示，则在总组合曲线中，塔T-102的合理位置夹点下方。三、对于冷热流股换热系统，传热过程温差愈大，过程的不可逆程度越大，有效能损失越大，所以应该减小传热温差。1、对于冷热流股换热系统，传热过程温差愈大，过程的不可逆程度越大，有效能损失越大。（√）2、减小精馏塔热、冷公用工程物流的温差，过程的有效能损失将减少（√）3、对于冷热流股换热系统，传热过程温差愈大，有效能损失越大；35/39补充的填空题1、过程系统模拟的基本方法有序贯模块法、联立方程法和联立模块法2、过程系统分析是指对于已知的过程系统，在给定其输入参数，求解其输出参数3、如下图所示的示意图，为。（A、过程系统分析；B、过程系统综合；C、过程系统优化）4、化工过程系统分隔分为（不相关独立子系统的识别）及（系统分割）任务。5、过程系统工程学是将系统工程学的理论和方法应用于化工过程领域的一门边缘学科；6、当一过程系统只需要一种公用工程物流，这样的系统不存在夹点，称为门槛问题7、过程系统综合是过程系统工程学的核心内容。8、一个含有C组分的独立流股具有个自由度9、过程系统的总组合曲线就是过程系统中热流量沿温度的分布在T—H图上的标绘；10、∧Tmin通常要以过程系统总费用最小为目标进行优选。11、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12、过程系统的能量集成是以合理利用能量为目标的全过程系统综合问题；13、对于具有门槛问题的过程系统，为减少换热设备的投资费，可选择热、冷物流间匹配换热的最小传热温差等于门槛温度差；14、热泵需要具备条件：有低价的热源；精馏塔塔顶与塔底之间的温差不超过40℃。15、热泵尤其适用于分离沸点接近、分离要求高的大型精馏装置，因为在该情况下节能效果更明显。16、蒸馏过程与过程系统能量集成方法：多效蒸馏、高低压塔操作、采用中间再沸器或中间泠凝器36/39名词解释1.夹点的意义（夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔTmin），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。37/3910、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38/3914、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。39/3920、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ΔTmin。