精馏过程的建模、优化与控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学

作者:刘兴高

出品人:

页数:303

译者:

出版时间:2007-3

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787030183231

丛书系列:

图书标签:

• 过程控制
• 专业书籍类
• 精馏
• 精馏
• 过程工程
• 建模
• 优化
• 控制
• 化工
• 分离工程
• 模拟
• 自动化
• 工业应用

《精馏过程的建模、优化与控制》聚焦于化学工程领域中至关重要的单元操作——精馏。本书旨在系统性地介绍精馏塔的设计、运行优化以及动态控制等关键技术，为读者提供一套全面深入的理论框架和实践指导。 核心内容涵盖： 精馏基础理论： 本书首先回顾和梳理了精馏过程所需的基础物理化学原理，包括相平衡、传质传热机理、塔内效率等。将详细讲解理想溶液和非理想溶液在气液平衡中的行为，介绍不同类型的精馏塔（如板式塔、填料塔）的结构特点及其对分离效率的影响。对于蒸馏的各种类型，如简单蒸馏、恒沸蒸馏、萃取精馏、反应精馏等，也会进行深入的理论阐述和案例分析。 精馏过程建模： 建模是理解和预测精馏过程行为的基础。本书将系统介绍构建精馏塔数学模型的方法。内容将从稳态模型入手，详细讲解如何基于物料衡算、能量衡算、相平衡关系以及传质传热速率方程来描述精馏塔内的温度、组分分布等。随后，将深入探讨动态模型的建立，强调如何考虑系统中的惯性、时滞等动态特性，从而为精馏过程的实时监控和控制打下基础。此外，本书还将介绍如何运用 Aspen Plus、HYSYS 等主流过程模拟软件来构建和求解精馏模型，并通过实例演示模型的验证和参数辨识过程。 精馏过程优化： 优化旨在寻找最优的运行参数，以最小化操作成本、最大化产品收率或达到其他经济或环境目标。本书将介绍多种精馏过程优化策略。稳态优化方面，将讲解如何利用优化算法（如牛顿法、最速下降法、序列二次规划法等）来求解精馏模型的优化问题，确定最佳的回流比、塔顶采出率、进料位置等操作参数。动态优化也将是重点，探讨如何针对动态变化的过程条件，设计能够快速响应并恢复到最优状态的控制策略。书中还将引入一些先进的优化技术，如模型预测控制（MPC）在精馏优化中的应用，以及如何考虑多目标优化的问题。 精馏过程控制： 有效的控制策略能够确保精馏过程稳定运行，维持产品质量，并应对外部扰动。本书将系统介绍精馏过程的控制原理和方法。内容将从经典的PID控制讲起，详细阐述如何针对精馏塔的关键变量（如塔顶温度、塔釜液位、塔压、产品组成等）设计和整定PID控制器。在此基础上，本书将深入探讨更先进的控制技术，包括： 多变量控制： 考虑到精馏塔各变量之间的强耦合性，将详细介绍如何运用解耦控制、模型预测控制（MPC）等策略来处理多输入多输出（MIMO）系统。 先进过程控制（APC）： 介绍如何利用精馏过程模型来设计预测控制、自适应控制等先进控制算法，以实现对过程的精确控制和最优操作。 抑制扰动和恢复： 强调控制系统在应对进料流量、组成、热源/冷源扰动时的鲁棒性和响应速度，以及如何通过控制策略快速恢复到目标操作点。 安全性与稳定性： 讨论在控制系统设计中如何充分考虑过程的安全性，避免越界操作，并确保系统的长期稳定性。 案例研究与工程应用： 为增强理论与实践的结合，本书将通过大量的工程案例来展示建模、优化与控制技术的具体应用。这些案例将涵盖石化、化工、制药等多个行业中典型的精馏过程，例如乙烯/乙烷分离、丙烯/丙烷分离、水/乙醇分离、炼油厂常减压塔等。通过对这些案例的分析，读者可以深入理解不同分离任务对建模、优化和控制策略提出的具体要求，以及如何根据实际工程问题选择和应用合适的技术。 本书的特点： 理论体系完整： 从基础理论到前沿技术，构建了完整的精馏工程知识体系。 数学推导严谨： 对关键模型和控制算法的推导过程进行清晰的阐述，便于读者深入理解。 工程实践导向： 大量结合实际工程问题和案例，突出技术的应用价值。 软件工具结合： 鼓励读者学习和使用主流过程模拟软件，提升工程实践能力。 面向广泛读者： 适合化学工程、化工过程控制、过程系统工程等专业的本科生、研究生，以及从事精馏过程设计、优化和操作的工程师。 通过阅读本书，读者将能够全面掌握精馏过程的核心原理，熟练运用建模和优化技术，并能够设计和实施有效的控制策略，从而提升精馏过程的效率、稳定性和经济性。

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坦率地说，最初我担心这本书会过于偏向理论推导而缺乏实际操作指导，但事实证明我的担忧是多余的。它在“控制”这一块的内容，简直就是一本操作手册的升级版。书中详细介绍了PID控制回路在精馏塔温度和液位控制中的具体参数整定方法，并引入了基于模型预测控制（MPC）的案例研究。最让我眼前一亮的是，作者没有使用过于抽象的仿真结果，而是提供了几个虚拟的“控制室界面”截图和对应的操作日志分析，让我们能够直观地看到不同控制方案在应对冲击负荷时的表现差异。这种从宏观到微观，从设计到运行的全流程覆盖，使得这本书的实用价值极高，对于现场的工艺工程师来说，是一本可以随时翻阅、解决实际问题的工具书。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深邃的蓝色调和工整的字体搭配，一下子就让人感觉内容扎实可靠。我最欣赏的是它对基础理论的阐述，特别是那些复杂的化学反应动力学和传热传质的原理，作者没有采取那种枯燥的教科书式说教，而是用了很多贴近实际工业应用的例子来贯穿讲解。比如，在讨论塔板效率和回流比对分离效果的影响时，作者不仅仅给出了数学模型，还结合了不同操作压力下的实际数据曲线进行对比分析，这对于初入化工领域的工程师来说，无疑是极佳的入门向导。光是理解精馏塔的物理过程，就已经让人受益匪浅，很多过去在脑海中模糊的概念，通过书中的图示和详尽的文字描述，变得清晰透彻起来。尤其是关于新型塔内件结构对分离性能改进的部分，提供了很多值得深入研究的创新方向，这远超我预期的深度。

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我必须强调这本书在案例研究和数据可视化方面的出色表现。通常，关于化工过程的书籍在图表上往往比较单调，但这本书中的插图质量极高，许多关键的相图、流程图和数据分布图都经过了精心的设计和标注，极大地辅助了理解。特别是那些关于优化算法收敛路径的动态图，即便不深入阅读旁边的文字，也能大致把握住最优解是如何被逼近的。此外，作者在最后几章总结了当前精馏技术面临的挑战，比如如何适应间歇式生产的需求，以及如何将AI/机器学习引入过程建模中以应对高度非线性问题。这部分内容虽然篇幅不大，但站位很高，为读者指明了未来研究和技术发展的方向，显示出作者不仅是技术专家，更是一位富有远见的行业观察者。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻，它似乎不仅仅关注于“如何做”精馏，更着眼于“为什么会这样”的本质。我特别喜欢它在“优化”章节的处理方式，作者并未停留在传统的最小化能耗或最大化产率的单一目标优化上，而是引入了多目标优化和鲁棒性设计（Robust Design）的概念。例如，在考虑塔的动态行为和外部扰动（如原料波动、蒸汽压力变化）时，书中展示了一套基于先进过程控制（APC）的解耦策略，这种将理论控制与实际设备限制相结合的思路，体现了作者深厚的工程实践背景。阅读这些内容时，我感觉自己就像是坐在一个经验丰富的首席工程师旁边，听他剖析一个复杂系统的决策过程，那种逻辑的严密性和决策的权衡艺术，比单纯的公式推导要更有启发性。

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这本书的行文风格非常沉稳且富有条理，结构上的安排堪称典范。从第一章对精馏基本原理的温和引入，到中间章节对复杂模型（如非理想溶液、共沸体系）的处理，再到后面对现代控制理论的应用，整个知识体系的递进是水到渠成的。每一个新的概念，都会在前文已有知识的基础上进行构建，确保读者不会在知识链条上产生断裂感。例如，在讨论复杂精馏（如萃取精馏或反应精馏）的模型简化时，作者非常细致地解释了舍弃某些项的物理合理性，而不是简单地给出一个简化公式。这种对推导过程的尊重和对读者学习体验的关怀，让这本书的阅读体验非常流畅，即便是面对艰深的数学工具，也丝毫不会感到晦涩难懂，反而会激发进一步探索的兴趣。

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