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出版者:中国标准出版社

作者:中国标准出版社

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-04-01

价格:85.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787506623650

丛书系列:

图书标签:

• 制药机械
• 制药设备
• 制药工程
• 行业标准
• 机械标准
• GMP
• 制药
• 设备工程
• 技术规范
• 质量控制

《精细化工过程控制与优化》 内容简介 本书聚焦于当代精细化工生产过程中至关重要的环节——过程控制与优化技术。在当前对产品质量、能源效率和环境保护要求日益严苛的背景下，掌握先进的过程控制策略和优化方法，对于提升化工企业的核心竞争力具有决定性意义。 本书系统性地梳理了精细化工领域中流体输送、反应器调控、分离提纯等核心单元操作的特点，并深入探讨了适用于这些复杂系统的现代控制理论与工程实践。全书内容组织严谨，逻辑清晰，既涵盖了基础理论的建立，又紧密结合了行业前沿的技术应用案例。 第一部分：精细化工过程基础与建模 本部分奠定了理解复杂化工过程控制的基础。首先，详细阐述了精细化工产品的多样性及其对过程稳定性和纯度提出的特殊要求，如多组分反应、相变过程中的敏感性等。 1.1 精细化工过程特性分析： 深入剖析了催化反应器、结晶过程、精密蒸馏塔等关键设备的操作窗口、非线性和时滞特性。强调了热力学约束与动力学限制对过程控制设计的影响。 1.2 过程机理建模： 重点介绍了描述精细化工过程的数学模型构建方法。这包括了对质量、能量、动量守恒方程的推导与简化。特别关注了偏微分方程（PDEs）在描述分布参数系统（如管式反应器、固定床吸收器）中的应用，并介绍了如何利用有限差分法或有限元法进行离散化处理，为后续的控制设计提供精确的数学描述。同时，探讨了在数据稀疏情况下，如何结合反应动力学数据与过程工况，建立高保真度的“半经验模型”或“数据驱动模型”。 1.3 过程辨识技术： 过程控制的有效性高度依赖于对过程参数的准确估计。本章详述了系统辨识在化工领域的应用，包括在线/离线辨识、脉冲/阶跃输入信号设计，以及如何应对过程中的噪声干扰和结构变化。重点介绍了基于最小二乘法（OLS）和递归最小二乘法（RLS）等经典算法在确定传递函数模型中的实际操作步骤与陷阱规避。 第二部分：先进过程控制策略 本部分是全书的核心，系统介绍了超越传统PID控制器的现代控制技术及其在精细化工复杂系统中的应用。 2.1 经典先进控制： 详细阐述了如何将预测控制理念引入化工过程。 Smith预估器（Smith Predictor）： 专门针对大延迟系统（如大型换热器或长距离管道输送），通过建立过程模型和时间延迟补偿机制，显著提高了控制性能和系统稳定性。 解耦控制： 针对多变量耦合严重的流程（如多效蒸发器、套式反应器组），介绍了输入输出解耦矩阵的设计方法，确保了对特定变量的独立控制。 2.2 模型预测控制（MPC）的深入应用： MPC因其前瞻性、对约束的处理能力，已成为现代高价值化工过程控制的首选。 理论基础： 详述了滚动时域优化原理、状态估计（卡尔曼滤波的应用）以及优化问题的求解方法（如二次规划QP）。 约束处理： 重点讲解了如何将设备的操作硬约束（如最大温度、最小流量、压力安全限值）和工艺软约束（如产品质量目标、能耗限制）有效嵌入到MPC的优化目标函数中，并实现对约束的优先排序和主动规避。 MPC在特定单元中的实现： 结合实例，讨论了MPC在精馏塔的侧线采出控制、复杂多级反应器温度串级控制中的具体建模细节和参数整定技巧。 2.3 鲁棒控制与自适应控制： 针对化工过程参数时变性强（如催化剂失活、物料变化）的特点，探讨了提高控制系统可靠性的方法。介绍了 $ ext{H}_{infty}$ 控制器设计原理，用于保证在模型不确定性下的稳定性；并探讨了基于模型参考自适应控制（MRAC）在无需精确模型信息下，实时调整控制器参数以适应过程漂移的实际应用。 第三部分：过程优化与智能制造集成 本部分将控制理论提升至宏观经济效益和可持续发展的层面，关注如何利用优化技术实现全流程的最优运行。 3.1 稳态优化（Setpoint Optimization）： 探讨了如何在不改变控制结构的前提下，通过调整优化变量（如设定值、反应温度的基准值）来最大化利润或最小化能耗。详细介绍了牛顿法、拟牛顿法（BFGS）等在求解非线性规划（NLP）问题中的应用，并强调了如何通过“控制层”与“优化层”的有效分层来实现软解耦运行。 3.2 实时优化（RTO）的实施： 针对化工生产中目标函数随外部条件（如原料价格、蒸汽成本）不断变化的特点，RTO是实现动态最优运行的关键。本书详细介绍了RTO的架构设计，包括数据预处理、模型更新、优化求解以及结果反馈至控制系统（MPC）的流程。重点分析了如何设计一个鲁棒的RTO系统，避免因模型误差导致优化结果不可靠的“优化陷阱”。 3.3 过程安全与信息集成： 讨论了将安全仪表系统（SIS）与过程控制系统（PCS）的集成设计，确保控制系统的失效不会危及安全。此外，还涵盖了如何将先进控制与制造执行系统（MES）、企业资源规划（ERP）相结合，实现从订单到最终产品质量的端到端优化集成，推动精细化工向工业 4.0 迈进。 --- 本书特点： 1. 理论与实践并重： 每个控制策略的引入都紧密跟随一个精细化工的实际工程问题，配有大量的流程图示和仿真数据验证。 2. 面向复杂系统： 侧重于解决多变量、强耦合、大延迟、非线性等精细化工控制中的“硬骨头”问题。 3. 技术前沿： 充分覆盖了MPC、RTO等当前行业内最先进、应用最广泛的控制技术，为工程师和研究人员提供了坚实的理论基础和可操作的实施指南。 适用对象： 本书适合精细化工、制药工程、高分子材料等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及在化工、石油、环保等行业从事过程控制、自动化和生产优化的工程师和技术人员阅读参考。

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这本书的价值远超其售价所体现的物质价值，它更像是一套经过深度梳理和提炼的行业最佳实践的“知识地图”。对于任何一家致力于提升制药设备管理水平的企业来说，它都是一套不可或缺的内部培训和日常参考资料库。通过系统的阅读和对比，我发现我们内部许多长期存在的操作惯例，其实都有更优化的标准路径可循。它不是简单地罗列“应该做什么”，而是深入剖析了“为什么必须这样做”背后的科学原理和风险考量。我个人感觉，光是能帮助我们梳理和统一不同车间、不同岗位的操作基准，就已经值回票价了，它有效减少了因标准理解不一而导致的内部沟通成本和潜在的质量波动，是保障产品稳定性的基石。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，散发出一种专业且权威的气息。拿到手里分量感十足，一看就知道内页的纸张选材也十分考究，那种微微泛黄的、略带纹理的纸张，阅读起来非常舒适，长时间翻阅也不会感到眼睛疲劳。我尤其欣赏它那种近乎博物馆级别的排版风格，每一条标准和规范的编排都井井有条，层次分明，即便是初次接触这类专业书籍的新手，也能迅速找到自己需要的章节。清晰的图表和详尽的流程图穿插其中，极大地增强了文本的直观性，让你在理解复杂机械结构和操作规程时，能够一目了然，而不是被密密麻麻的文字淹没。这种对细节的极致追求，体现了编者对于制药行业严谨态度的深刻理解，让人感觉这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品。对于那些需要频繁查阅或引用标准的企业工程师和质量控制人员来说，这种高品质的阅读体验无疑是极大的加分项。

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从检索效率的角度来看，这本书的索引系统做得极其人性化，几乎是为“急用”而生的。对于我们这种需要在短时间内定位特定过滤器材的清洗验证参数或者特定级别的洁净室的换气次数要求的专业人士来说，时间就是金钱，查找的便捷性直接决定了这本书的实用价值。它的章节划分不仅清晰，而且关键术语的交叉引用做得非常到位，即便是涉及多部门协作的复杂流程，你也能通过书中的导引，迅速找到上下游相关的技术指标。我甚至发现，有些我在日常工作中习惯性忽略的边缘性小标准，竟然也被细致地收录其中，并且配有简短的适用范围说明，这有效地拓宽了我的知识盲区，让我在面对跨学科合作项目时，能更自信地发言。

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我最欣赏这本书的一点，在于它展现出的那种与时俱进的生命力。在制药领域，技术更新迭代的速度快得惊人，如果一本标准汇编不能紧跟最新的行业动态，那它很快就会贬值。然而，这本书在收录那些基础且稳定的核心标准的同时，对于近两年内新发布的，尤其是在数据完整性（DI）和自动化验证方面的新规要求，都给予了充分的关注和详细的阐述。我记得有一次我正在为一个新引进的无菌灌装线进行验收准备，突然发现一个关键的偏差处理流程与我们原有的认知有所出入，正是查阅了这本书中关于最新验证指导原则的章节，才及时进行了调整，避免了一个潜在的重大合规风险。这种“活”的标准，而非一成不变的死板教条，才是真正能为一线工作者赋能的宝贵财富。

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说实话，我原本以为这种汇编性质的工具书，内容难免会显得枯燥乏味，充斥着生硬的法律条文和冷冰冰的技术参数，但这本书彻底颠覆了我的认知。它的内容组织逻辑简直是教科书级别的，每一个模块的切换都处理得非常平滑自然，仿佛有一位经验丰富的老专家在旁边耐心引导你学习。比如，在涉及到GMP认证相关的章节时，它巧妙地将法规要求与实际设备应用场景做了深度融合，让你清晰地看到“标准”是如何落实到“操作”中的，这种理论与实践的无缝衔接，对于我们日常排查设备风险点非常有帮助。更值得称赞的是，编者似乎深谙不同地区、不同层次的读者群体的需求，在关键技术点后方，总会用一些简明的注释或案例分析来辅助理解，避免了纯粹的“翻译腔”或过度学术化的表达，使得专业性与易读性达到了一个绝佳的平衡点。

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