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出版者:化学工业出版社

作者:莫彬

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:1991-10

价格:25.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502509354

丛书系列:

图书标签:

• 过程控制
• 化工控制
• 自动化
• 工业自动化
• 控制工程
• PID控制
• 系统辨识
• 模型预测控制
• MATLAB控制
• Simulink控制

《现代化工装置设计与优化》 图书简介 本书旨在为化工、化学工程及相关领域的工程师、研究人员和高等院校师生提供一本全面、深入、具有实践指导意义的现代化工装置设计与优化技术专著。在全球化工产业向更高效、更安全、更环保方向转型的背景下，理解和掌握先进的设计理念、优化方法以及前沿技术已成为核心竞争力。本书正是为满足这一需求而精心编写。 全书内容涵盖了化工装置从概念设计到详细工程设计，再到运行优化和技术改造的完整生命周期。我们摒弃了传统教科书中偏重理论推导而忽略实际工程应用的弊端，侧重于将成熟的工程规范、最新的软件工具与实际案例紧密结合，为读者提供一套可操作的设计与优化框架。 第一部分：化工装置设计基础与概念化 本部分系统梳理了现代化工装置设计的基本原则与流程。重点阐述了如何基于工艺包（Process Package）进行初步布局规划。我们深入探讨了安全、健康与环境（SHE）因素在设计初期的整合，强调了“本质安全”的设计理念，而非仅仅依赖后期的保护系统。 工艺流程图（PFD）与管道及仪表流程图（P&ID）的深化解读： 不仅关注符号的识读，更着眼于信息流与物流在图纸上的完整表达，以及它们如何指导后续的设备选型和空间布局。 设备选型与初步布置： 详细介绍了反应器、塔器、换热器、泵、压缩机等关键单元操作设备的选型标准，特别关注了特殊工况（如高压、超低温、腐蚀性介质）下的材料选择。在初步布局方面，引入了三维空间约束分析和人机工程学在车间布局中的应用。 管廊与公用工程系统设计： 针对蒸汽、冷却水、工艺管线、仪表空气和氮气等公用工程系统，提供了模块化设计和集约化布置的策略，以降低建设成本和维护难度。 第二部分：关键单元的详细工程设计 本部分聚焦于提升设计精度和可靠性的具体技术细节。 反应工程模块设计： 讨论了如何将反应动力学数据转化为可靠的反应器设计参数，包括热管理策略、搅拌效率评估以及非稳态操作条件下的安全裕度评估。特别引入了微反应器技术在特定高危反应中的应用案例分析。 分离工程的深度优化： 针对精馏、吸收、萃取等分离过程，不仅停留在平衡关系计算，更深入讲解了塔内件（如填料、塔盘）的选型、降额系数的确定以及防喘振、防雾沫夹带的工程措施。对新型分离技术，如模拟移动床（SMB）和反应精馏，提供了设计接口的指导。 热交换网络集成（HEN）： 采用先进的PINCH分析技术和数学规划方法，指导读者进行高效的热集成设计，实现能源的梯级利用，大幅降低公用工程负荷。书中提供了多个实际工业例证，展示了从初始网络生成到实际换热器配置的全过程。 第三部分：结构、自动化与施工准备 优秀的设计必须转化为可建造、可操作的实体。本部分关注设计与施工的衔接。 设备载荷分析与支吊架设计： 强调了设备在热膨胀、地震、风载等动态载荷下的应力分析，指导读者合理布置管线支吊架，避免管道应力集中导致的泄漏或损坏。 过程安全管理（PSM）与安全仪表系统（SIS）： 详细解析了危害与可操作性分析（HAZOP）的执行流程、后果建模工具的应用，并指导读者如何根据风险等级设计合适的仪表层级保护系统（LOPA），确保达到预定的安全完整性等级（SIL）。 施工图准备与信息管理： 介绍了利用三维建模（如SmartPlant 3D或PDMS）进行碰撞检测和净高复核的重要性，以及如何生成准确的材料量清单（BOM）和施工接口文档，最大程度减少现场返工。 第四部分：装置运行优化与生命周期管理 装置投产后的持续改进是实现经济效益最大化的关键。 过程性能的基准测试与诊断： 阐述了如何建立装置运行的基准模型，通过实时数据分析识别性能衰减的原因（如换热器结垢、催化剂失活、阀门泄漏），并提供快速恢复性能的工程干预措施。 高级过程控制（APC）的实施： 介绍了模型预测控制（MPC）在复杂多变量耦合系统中的应用，包括如何建立准确的过程模型、配置控制器的结构以及应对模型失配的策略。重点分析了APC在提升产品收率和降低能耗方面的实际效果。 装置的退役与改造规划： 针对老旧装置的更新换代，提供了成本效益分析方法，指导设计人员如何在有限的现有装置空间和接口限制下，安全、高效地集成新技术或更换关键设备，实现装置的“增效降污”。 本书特色 1. 工程实例驱动： 书中穿插了大量来自石油化工、精细化工和新能源领域的真实工程挑战和解决方案，理论与实践紧密结合。 2. 方法论前沿： 引入了最新的模拟软件应用经验、人工智能辅助设计理念，以及绿色化学工程的最新实践成果。 3. 跨学科整合： 深度融合了化学工程原理、机械设计、过程安全、自动化控制等多个工程学科的知识体系，培养读者系统性解决复杂工程问题的能力。 本书适合作为化工过程工程师、设备工程师、项目管理人员的案头参考书，也是相关专业研究生和高年级本科生的优秀参考教材。阅读本书，将使读者掌握现代化工装置从蓝图到现实，并实现持续卓越性能的完整技术链条。

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这本书的章节编排逻辑性极强，我发现它在处理**《过程系统集成与优化》**这一复杂主题时，展现出了卓越的洞察力。它不像某些专著那样，先提出一堆复杂的数学规划模型，然后生硬地套用到流程工业中。相反，作者是从实际工厂布局的能耗痛点出发，层层递进地引入了“热集成网络合成”的概念。关于**“换热网络设计”**的那几章，简直是教科书级别的精彩。作者不仅解释了Pinch分析法的原理，更重要的是，他展示了如何利用“热波段图”来直观地识别出网络中能量的浪费点，并提供了具体的网络改进策略，比如如何引入“复合回路”来打破热力学限制。再往后看，书中关于**“反应器网络合成”**的讨论，也非常具有前瞻性。它没有局限于传统的串联或并联反应器，而是引入了过程模拟软件（虽然没有具体指明是哪个软件，但其思维框架非常清晰）进行灵敏度分析，以确定最佳的反应器数量和操作条件组合。这本书的价值在于，它把“优化”从一个纯粹的数学概念，转化成了一个可操作的、面向成本和效率的工程设计流程，非常适合想将理论优化知识应用于实际工厂设计的人士。

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我最近一直在努力补强我在**《材料科学基础》**方面的知识体系，希望能更好地理解设备失效的根本原因。市面上关于材料的书籍很多，但大多要么过于偏向微观结构（晶体学），要么过于偏向宏观性能（力学测试）。这本书却找到了一个极佳的平衡点。它对**“疲劳断裂机理”**的阐述，简直可以作为典范。作者没有止步于S-N曲线的简单介绍，而是深入剖析了微裂纹萌生的临界条件，并详细对比了不同热处理工艺对晶界扩散和位错运动的影响，进而解释了为什么同一种合金在不同生产批次中，疲劳寿命会有显著差异。更让我眼前一亮的是，书中专门开辟了一个章节来讨论**“腐蚀与应力腐蚀开裂（SCC）的交互作用”**。作者提供了一系列真实工业事故的案例分析，图文并茂地展示了电化学腐蚀如何“加速”了机械应力导致的破坏。这种跨学科的整合能力，使得材料知识不再是孤立的，而是紧密地嵌入到设备设计和寿命预测的整个生命周期中。阅读完后，我感觉自己看待那些金属部件时，目光都变得更加锐利和深刻了。

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这本书的内容实在是太引人入胜了！我本来以为这是一本枯燥的技术手册，没想到翻开后，我完全被作者娓娓道来的叙事方式吸引住了。尤其是关于**《流体力学基础与应用》**的章节，作者没有像其他教科书那样堆砌复杂的公式，而是用非常生动的比喻和生活中的实例，将那些抽象的概念——比如伯努利原理在飞机机翼上的体现，或者湍流和层流的区别如何影响管道设计——阐释得淋漓尽致。我记得有一段描述了水泵选型时，如何权衡效率与能耗，作者甚至巧妙地植入了一个小小的“工程伦理”思考：在追求最优性能的同时，我们是否忽略了长期维护的成本？这种深度思考的穿插，让阅读过程充满了发现的乐趣。而且，书中对**《化学反应动力学》**的讲解也别具一格。它没有停留在简单的反应速率常数计算上，而是深入探讨了催化剂失活的机制以及如何通过优化反应器几何形状来控制温度梯度，有效抑制副反应的发生。读完这部分，我感觉自己对如何设计一个高选择性、高转化率的反应系统，有了一种全新的、直观的理解。这本书绝非一般的工具书，它更像是一位经验丰富的工程师在手把手地教你如何“思考”工程问题，而不是简单地“计算”工程问题。我强烈推荐给所有对基础科学与实际工程结合感兴趣的同仁。

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老实说，我对于这种涉及大量系统辨识和反馈控制理论的著作，一向抱持着谨慎的态度，因为很多书籍往往在理论推导上耗费了过多篇幅，结果学完后依然抓不住重点。然而，这本**《现代信号处理与系统分析》**却给了我极大的惊喜。它的结构安排非常巧妙，前几章清晰地梳理了傅里叶变换和Z变换的数学本质，但重点很快就转向了如何利用这些工具去分析实际系统——比如传感器噪声的滤波处理，或者如何从复杂的时域数据中提取出系统的固有频率。尤其值得称赞的是，书中对于**《随机过程在工程中的应用》**的讲解，完全颠覆了我对卡尔曼滤波的刻板印象。作者并没有把它描述成一个高深的算法，而是把它视为一种“最优估计”的哲学，通过大量的实例——从导航定位到金融数据预测——展示了它在不确定环境下的强大适应力。书中对各种滤波器性能的对比分析，不仅有理论依据，更有直观的图表展示，让你能清晰地看到，在特定信噪比条件下，选择何种滤波器才是最经济合理的决策。阅读这本书的过程，就像是进行了一次从零开始的、极其严谨而又富有启发性的思维训练，让我对“数据驱动的决策”有了更深刻的认识。

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我必须承认，当我开始阅读**《工业自动化与机电一体化》**这部分内容时，我原本预期会看到大量关于PLC编程和伺服电机选型的参数列表。然而，作者的视角显然高出了一个层次。他着重探讨的是“控制架构的演进”——从传统的集中式控制到分布式控制系统（DCS），再到如今基于工业物联网（IIoT）的边缘计算模式。关于**“先进过程控制（APC）”**的介绍尤为出色，它没有沉溺于复杂的模型预测控制（MPC）算法的细节，而是聚焦于MPC如何解决多变量耦合控制的难题，以及如何通过实时优化来应对原料波动和市场需求变化。书中有一个关于**“智能传感与数据融合”**的案例分析，描述了如何将振动传感器、温度传感器和声学传感器的数据进行融合，以建立一个远超单一传感器精度的设备健康监测系统。这种对软硬件深度结合的理解，使得这本书不仅仅是一本关于硬件的书，更是一本关于“信息流如何驱动物理过程”的指导手册。它提供了一种宏观的蓝图，让我们理解未来的自动化系统将如何更“聪明”地运作，而不仅仅是更“快”地响应指令。

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