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出版者:

作者:Towler, Gavin P./ Sinnott, Ray

出品人:

页数:1266

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 91.95

装帧:

isbn号码:9780750684231

丛书系列:

图书标签:

• 专业
• 化学工程
• 化工设计
• 过程设计
• 工程设计
• 化工设备
• 流程图
• 模拟
• 优化
• 传热
• 反应工程

《化工工艺优化与先进控制》 简介 本书深入探讨了现代化工生产中至关重要的两个核心领域：工艺优化与先进控制。随着全球对资源效率、环境可持续性以及产品质量要求的不断提高，化工行业正面临前所未有的挑战和机遇。本书旨在为化工工程师、研究人员以及相关领域的学生提供一套全面、实用的理论框架和技术工具，以应对这些挑战，并推动化工生产向更高效、更经济、更绿色的方向发展。 核心内容概述 本书首先系统梳理了化工工艺优化的基本原理和常用方法。我们将从宏观的工艺流程模拟入手，介绍如何利用 Aspen Plus、HYSYS 等主流模拟软件搭建和分析复杂的化工流程。在此基础上，本书将重点阐述不同类型的优化问题，包括但不限于： 目标函数设定与约束条件识别： 详细讲解如何根据经济效益、能耗、排放、产品纯度等多种因素设定合理的优化目标，并精确识别工艺过程中存在的各类操作、设备和物料限制。 数学规划方法： 深入介绍线性规划（LP）、非线性规划（NLP）、混合整数规划（MIP）等在化工优化中的应用。本书将通过具体的化工案例，如反应器设计优化、分离过程集成优化、热网络优化等，演示如何将实际问题转化为数学模型，并利用 GAMS、AMPL 等优化求解器获得最优解。 启发式与元启发式优化算法： 对于规模庞大、非线性特性显著的复杂问题，本书将介绍遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）、模拟退火（SA）等启发式算法的应用。这些方法在寻找全局最优解或接近最优解方面展现出强大的能力，尤其适用于处理传统数学规划难以应对的工况。 稳健优化与鲁棒性设计： 考虑到实际生产中普遍存在的参数不确定性（如原料性质波动、操作条件变化），本书将着重讲解如何通过稳健优化技术，设计出在各种不确定性下都能保持良好性能的工艺方案，确保生产的稳定性和可靠性。 在工艺优化的基础上，本书将无缝衔接至先进控制的理论与实践。先进控制技术是实现工艺优化目标、维持生产过程稳定运行的关键手段。本书将重点涵盖以下内容： 模型预测控制（MPC）： 作为当前最主流的先进控制策略之一，MPC 的原理、建模方法、在线优化算法以及在化工生产中的应用将得到详细讲解。本书将通过对蒸馏塔、反应器、换热器等典型化工设备的 MPC 设计实例，展示如何利用多变量模型预测未来过程响应，并通过滚动优化来生成控制信号，从而实现对复杂动态过程的精确控制。 自适应控制： 针对过程参数随时间变化的特点，本书将深入探讨自适应控制器的设计与实现。内容包括参数估计方法、控制器结构选择以及在化工过程中实现实时参数调整，以应对原料变化、催化剂失活等导致的系统特性漂移。 智能控制技术： 随着人工智能的发展，模糊逻辑控制（FLC）和神经网络控制（NNC）等智能控制方法在化工领域的应用日益广泛。本书将介绍这些方法的原理，并结合具体案例，展示如何利用模糊逻辑和神经网络来处理难以建模的非线性过程，或者用于故障诊断和状态监测。 多层控制结构与协调优化： 现代大型化工装置通常采用多层控制结构，实现从底层执行器控制到顶层优化调度的协调。本书将探讨如何设计分层控制体系，确保不同层级控制器的有效协同，最终实现整体生产效益的最大化。 本书的特色与价值 理论与实践紧密结合： 本书不仅提供了扎实的理论基础，更通过大量精选的化工案例，将理论知识转化为可操作的技术方案，帮助读者解决实际工程问题。 涵盖前沿技术： 本书深入介绍了包括 MPC、智能控制等在内的先进控制技术，并结合了稳健优化等前沿优化方法，帮助读者掌握最新技术动态。 工具应用指导： 本书将引导读者如何有效利用主流的仿真软件（如 Aspen Plus）和优化求解器（如 GAMS）来辅助设计和分析。 系统性与全面性： 本书从工艺优化到先进控制，构建了一个完整的技术体系，为读者提供了一个系统学习和掌握相关知识的平台。 面向工程实际： 本书的叙述方式和案例选择都充分考虑了工程应用的实际需求，旨在培养能够直接投入到实际工作中并创造价值的专业人才。 适用读者 本书适合于化学工程、化工过程控制、过程系统工程等专业的本科生、研究生，以及从事化工过程设计、操作、优化与控制的工程师、研究人员。通过学习本书，读者将能够： 深刻理解化工工艺优化的基本原理，掌握常用的优化方法和工具。 熟练运用先进控制技术，提升化工过程的自动化水平和运行性能。 能够独立设计和实施化工过程的优化与控制方案，有效解决实际生产中的难题。 为化工行业的可持续发展和技术进步贡献力量。 总而言之， 《化工工艺优化与先进控制》是一本致力于提升化工生产智能化、高效化和绿色化水平的专业著作。通过学习本书，您将获得驾驭复杂化工过程、实现卓越运行绩效的关键能力。

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这本关于热力学原理的书简直是为我这种刚踏入化工领域的新手量身定做的。它没有上来就抛出一堆复杂的公式，而是循序渐进地解释了宏观现象与微观粒子行为之间的联系。读起来就像是有一个经验丰富的教授在身边耐心指导，即便是最抽象的熵增定律，也能通过清晰的图示和生动的实例，让我一下子就能抓住精髓。特别是它在讲解相平衡时，深入浅出地分析了吉布斯自由能的最小化原理，这对于理解精馏塔的设计至关重要。我特别欣赏作者处理开放系统和稳态计算的方式，那些关于能量衡算和物料衡算的案例分析，既贴近工业实际，又充满了严谨的数学推导逻辑。合上书本时，我感觉自己对能量如何在复杂的化学反应器中流动、转化有了全新的认识，为后续学习反应动力学打下了坚实的基础。这本书的排版和插图质量也令人称赞，那些流程图和P&ID图的细节处理得非常到位，使得理论学习和工程实践的结合变得异常顺畅。

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我对材料科学在化工过程中的应用一直感到头疼，因为它往往过于侧重材料本身的微观结构分析，而忽略了其在苛刻操作环境下的宏观表现。然而，这本聚焦于腐蚀控制和设备选材的书籍，完美地弥补了这一缺憾。它的叙述逻辑非常清晰：先是界定工况（温度、压力、介质），然后系统地回顾该工况下常见材料（如镍基合金、钛、特种不锈钢）的失效模式。作者对电化学腐蚀机理的讲解极其到位，特别是对点蚀和缝隙腐蚀的预防措施，提供了详尽的工业案例佐证。我特别赞赏书中关于非金属材料——如聚合物衬里和耐腐蚀陶瓷——在特定酸碱环境中的适用性分析，这为设计多用途反应釜提供了宝贵的参考。这本书的价值在于，它将抽象的材料性能转化为具体的设备寿命和运营安全指标，是进行设备完整性管理时的最佳伴侣。

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这本关于过程控制与仪表工程的著作，其深度和广度令人印象深刻，尤其是在复杂系统建模和先进控制策略方面展现了极高的水准。它没有停留在基础的PID控制回路调优上，而是将重点放在了多变量系统的解耦控制和状态估计上。书中对卡尔曼滤波在传感器信号去噪和状态重构中的应用进行了详尽的数学推导，并结合一个连续搅拌釜反应器（CSTR）的实例，清晰地展示了如何从噪声数据中提取出准确的反应速率参数。对于反应动力学不明确或存在滞后的过程，作者提出的模型预测控制（MPC）的介绍，不仅解释了其核心的优化原理，还详细讨论了如何构建准确的预测模型和处理约束条件的商业化实现路径。读完这本书，我感觉自己不再是被动地响应过程波动，而是能够主动地、基于数学模型去预判和优化未来的操作轨迹，这无疑是工程自动化领域的一次思维升级。

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我最近在攻读流体力学的高级课程，手头上找了许多参考资料，但唯独这本关于流体输送和泵系统优化的专著，真正抓住了问题的核心。它的叙述风格非常直接且注重应用，完全避开了教科书上那种冗长而空泛的理论铺陈。书中对湍流模型的深入剖析，特别是对雷诺应力模型（RSM）和大涡模拟（LES）的工程化应用场景的对比，让我受益匪浅。它没有停留在纳维-斯托克斯方程的数学美感上，而是立刻将重点转移到如何通过优化管道布局、选择合适的动能回收装置来降低泵送能耗上。我特别喜欢它对“局部阻力”这一概念的细致讨论，作者提供的经验系数表格极大地提高了我在进行管网水力计算时的效率。这本书的精髓在于，它将流体力学从纯粹的物理学范畴拉回到一个纯粹的、以效益为导向的工程设计问题上来，读完后感觉对任何复杂的流体输送网络都有了“手术刀式”的诊断能力。

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这本书的内容简直是一部关于分离过程的百科全书，但它又不像一本平淡的参考手册，而是充满了作者对过程优化近乎偏执的追求。我尤其关注其在膜分离技术部分的处理，对于渗透蒸发、纳滤和反渗透等技术的选择标准，作者给出了一个非常实用的决策树模型，而不是仅仅罗列技术参数。最让我感到震撼的是它对精馏塔热集成和节能设计章节的论述。作者没有简单介绍热集成 Pinch 点分析，而是详细展示了如何运用过程模拟软件（如 Aspen Plus）来迭代优化塔底和塔顶物流的热交换网络，甚至讨论了在间歇操作中如何进行动态集成，这一点在很多经典教材中是看不到的。它对新型分离技术如反应精馏和萃取的结合应用也进行了前瞻性的探讨，使得这本书不仅能指导当下的工程实践，还能指引未来的研发方向。对于任何希望在分离工程领域深耕的工程师而言，这本书都是一本不可或缺的“内功心法”。

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