Product & process design principles:synthesis, analysis, and evaluation

目录
第一篇 产品和过程的创新——试探规则和分析
第1章 设计过程
1．0 本章目的
1．1 设计的机遇
1．1．1 设计团队
1．2 产品和过程设计的步骤
1．2．1 初始问题的创建和审查
1．2．2 发现具有所需性质和性能的化学品或化学品混合物
1．2．3 过程创建
1．2．4 基本案例过程的开发
1．2．5 利用算法进行详细过程合成
1．2．6 全装置范围的可控性评价
1．2．7 详细设计、设备尺寸确定和优化——定型产品设计
1．2．8 书面设计报告和口头陈述
1．2．9 装置设计、施工、开车和运转
1．2．10 小结
1．3 环境保护
1．3．1 环境问题
1．3．2 过程设计中的环境因素
1．3．3 环境设计问题
1．4 安全考虑
1．4．1 安全问题
1．4．2 安全化工装置的设计方法
1．5 工程伦理
1．6 计算机的作用
1．6．1 电子表格
1．6．2 数学软件包
1．6．3 过程模拟软件
1．6．4 计算指南
1．7 本章小结
参考文献
第2章 分子结构设计
2．0 本章目的
2．1 引言
2．1．1 药品的产品设计
2．2 特性评估方法
2．2．1 计算机数据库
2．2．2 性质估算
2．2．3 聚合物性质估算
2．2．4 微观模拟
2．3 优化确定分子结构
2．3．1 聚合物设计
2．3．2 制冷剂设计
2．3．3 溶剂设计
2．3．4 用于暖手器的溶质
2．4 本章小结
参考文献
习题
第3章 过程创建
3．0 本章目的
3．1 引言
3．2 初始数据库的创建
3．2．1 热物理性质数据
3．2．2 环境和安全数据
3．2．3 化学品价格
3．2．4 小结
3．3 实验
3．4 初步的过程合成
3．4．1 化学状态
3．4．2 过程操作单元
3．4．3 合成步骤
3．4．4 连续或间歇加工
3．4．5 过程合成案例：氯乙烯的生产
3．4．6 合成树(1)
3．4．7 试探研究
3．4．8 过程合成案例：组织血纤维蛋白溶酶原活化剂(tPA)的生产
3．4．9 合成树(2)
3．4．10 算法
3．5 基础方案设计的开发
3．5．1 流程图
3．5．2 过程集成
3．5．3 详细数据库
3．5．4 中间试验
3．5．5 过程模拟
3．6 本章小结
参考文献
习题
第4章 模拟辅助过程创建
4．0 本章目的
4．1 引言
4．2 定态流程模拟的原则
4．2．1 工艺流程和模拟流程
4．2．2 单元子程序
4．2．3 计算顺序
4．2．4 循环
4．2．5 循环收敛方法
4．2．6 有循环的闪蒸问题
4．2．7 闪蒸罐控制
4．2．8 面向方程法的结构体系
4．3 甲苯加氢脱烷基过程的合成
4．3．1 过程模拟
4．4 氯苯分离过程的定态模拟
4．4．1 过程模拟软件的应用
4．5 间歇流程模拟的原则
4．5．1 工艺流程和模拟流程
4．5．2 设备模型
4．6 本章小结
参考文献
习题
第5章 过程合成的试探研究
5．0 本章目的
5．1 引言
5．2 原料和化学反应
5．3 化学品的分配
5．3．1 惰性组分
5．3．2 排放物流
5．3．3 循环至完全消失
5．3．4 选择性
5．3．5 反应分离
5．3．6 最优转化率
5．4 分离
5．4．1 涉及液相和气相混合物的分离
5．4．2 涉及固体颗粒的分离
5．5 反应器的移热和加热
5．5．1 放热反应器的移热
5．5．2 吸热反应器的加热
5．6 热交换器和加热炉
5．7 泵送、压缩、减压、抽真空和固体输送
5．7．1 提高压力
5．7．2 降低压力
5．7．3 泵送液体或压缩气体
5．7．4 抽真空
5．7．5 输送颗粒固体
5．7．6 改变颗粒固体的压力
5．8 改变固体的颗粒大小和颗粒的分级
5．9 从气体和液体中分离颗粒
5．10 本章小结
参考文献
习题
第二篇 详细过程合成——算法
第6章 反应器设计和反应器网络合成
6．0 本章目的
6．1 反应器模型
6．1．1 反应化学计量学
6．1．2 反应程度
6．1．3 平衡
6．1．4 动力学
6．1．5 理想反应动力学模型一一连续搅拌釜式反应器(CSTR)和活塞流反应器(PFR)
6．2 复杂结构的反应器设计
6．3 利用可达到区域法进行反应器网络设计
6．3．1 可达到区域的构成
6．3．2 反应不变因子原理
6．4 本章小结
参考文献
习题
第7章 分离序列合成
7．0 本章目的
7．1 引言
7．1．1 进料分离系统
7．1．2 反应器出料的相分离
7．1．3 工业分离操作
7．2 分离方法选择判据
7．2．1 进料相状态作为判据
7．2．2 分离因子作为判据
7．2．3 分离理由作为判据
7．3 设备选择
7．3．1 吸收、气提和精馏
7．3．2 液—液萃取
7．3．3 膜分离
7．3．4 吸附
7．3．5 浸取
7．3．6 结晶
7．3．7 干燥
7．4 用于近似理想流体混合物分离的常规精馏塔序列
7．4．1 塔压和冷凝器类型
7．4．2 常规精馏塔序列数
7．4．3 确定最有利序列的试探规则
7．4．4 边际气相流率法
7．4．5 复杂和热耦合精馏塔
7．5 非理想流体混合物分离的操作序列
7．5．1 共沸
7．5．2 残余曲线
7．5．3 简单精馏边界
7．5．4 精馏塔
7．5．5 精馏线
7．5．6 多组分混合物的共沸计算
7．5．7 精馏线边界和可行产物组成
7．5．8 非均相精馏
7．5．9 多重定态
7．5．10 变压精馏
7．5．11 膜、吸附器和辅助分离器
7．5．12 反应精馏
7．5．13 分离序列合成
7．6 气体混合物的分离系统
7．6．1 利用气体渗透的膜分离
7．6．2 吸附
7．6．3 吸收
7．6．4 部分冷凝和深冷精馏
7．? 固体—流体系统的分离序列
7．8 本章小结
参考文献
习题
第8章 反应器·分离器·循环网络
8．0 本章目的
8．1 引言
8．2 确定分离工段相对于反应工段的位置
8．3 涉及循环物流的过程中的协调
8．4 最优反应器转化率
8．5 循环至完全消失
8．6 涉及循环物流的过程控制中的雪球效应
8．7 本章小结
参考文献
习题
第9章 热力学第二定律分析
9．0 本章目的
9．1 引言
9．2 系统和环境
9．3 能量传递
9．4 热力学性质
9．4. 1 典型熵变
9．4．2 热力学有效能
9．4．3 典型的有效能变化
9．5 用于第二定律分析的方程
9．6 损失功计算的例子
9．7 热力学效率
9．8 功损失的原因
9．9 第二定律分析的三个例子
9．10 本章小结
参考文献
习题
第10章 热和功集成
10．0 本章目的
10．1 引言
10．2 最小公用工程目标
10．2．1 温度区间(TI)法
10．2．2 复合曲线法
10．2．3 线性规划法
10．3 最大能量回收网络
10．3．1 挟点处的物流匹配
10．3．2 混合整数线性规划
10．4 热交换器的最小数目
10．4．1 减少热交换器的数目——切断热量回路
10．4．2 减少热交换器的数目——物流分裂
10．5 温度差阈值
10．6 最优温度差
10．7 年度费用最小化的超结构
10．8 多公用工程
10．8．1 借助主复合曲线没计HENs
10．9 热集成精馏序列
10．9．1 操作压力的影响
10．9．2 多效精馏
10．9．3 热泵、蒸气再压缩和再沸器闪蒸
10．10 热机和热泵
10．10．1 确定热机和热泵的适当位置
10．10．2 最优设计
10．11 本章小结
10．11．1 热集成软件
参考文献
习题
第11章 质量集成
11．0 本章目的
11．1 引言
11．2 最小质量分离剂
11．2．1 对相平衡的趋近
11．2．2 浓度区间(CI)法
11．2．3 复合曲线法
11．3 获得最小外部MSA的质量交换网络
11．3．1 挟点处的物流匹配
11．3．2 挟点处的物流分裂
11．4 质量交换器的最小数目
11．4．1 减少质量交换器的数目——切断质量回路
11．5 高级课题
11．6 本章小结
参考文献
习题
第12章 间歇过程的最优设计和操作程序
12．0 本章目的
12．1 引言
12．2 间歇过程单元的设计
12．2．1 间歇加工
12．2．2 进料—间歇加工
12．2．3 间歇—产物排出
12．3 反应器—分离器过程设计
12．4 单一产品加工顺序设计
12．4．1 间歇过程的循环时间
12．4．2 中间贮存
12．4．3 间歇过程的批处理量
12．5 多种产品加工顺序设计
12．5．1 多种产品装置的加工顺序确定和设计
12．6 本章小结
参考文献
习题
第三篇 详细设计、设备尺寸确定和优化——定型产品设计
第13章 换热器的设计
13．0 本章目的
13．1 引言
13．1．1 热负荷
13．1．2 传热介质
13．1．3 传热温差推动力
13．1．4 压降
13．2 换热设备
13．2．1 套管式换热器
13．2．2 管壳式换热器
13．2．3 空气冷却式换热器
13．2．4 紧凑型换热器
13．2．5 加热炉
13．2．6 管壳式换热器中的温差推动力
13．3 传热系数与压降
13．3．1 传热总系数的估算
13．3．2 传热分系数和摩擦压降的估算
13．3．3 光滑直管、渠和圆管中的湍流
13．3．4 圆截面光滑直同心管之间环形区域中的湍流
13．3．5 管壳式换热器壳程的湍流
13．3．6 层流、冷凝、沸腾和紧凑型换热器的传热系数
13．4 管壳式换热器的设计
13．5 本章小结
参考文献
习题
第14章 分离塔的设计
14．0 本章目的
14．1 操作条件
14．2 用于普通蒸馏的Fenske—Underwood—Gilliland(FUG)捷算法
14．3 用于吸收和解吸的Kremser捷算法
14．4 应用模拟软件的多组分多平衡级严格计算法
14．5 板效率和等板高度
14．6 塔径
14．6．1 板式塔
14．6．2 填料塔
14．7 压降和漏液
14．8 本章小结
参考文献
习题
第15章 泵、压缩机和膨胀机
15．0 本章目的
15．1 泵
15．1．1 离心泵
15．1．2 正位移泵
15．1．3 模拟软件中泵的模型
15．2 压缩机和膨胀机
15．2．1 离心式压缩机
15．2．2 正位移压缩机
15．2．3 膨胀机
15．2．4 模拟软件中的压缩机和膨胀机模型
15．3 本章小结
参考文献
习题
第16章 费用会计学和投资估算
16．0 本章目的
16．1 会计学
16．1．1 借方和贷方
16．1．2 年度报告
16．1．3 资产负债表
16．1．4 损益表
16．1．5 现金流报表
16．1．6 财务比率分析
16．1．7 费用会计学
16．2 大宗化学品的费用指数和投资
16．2．1 费用指数
16．2．2 大宗化学品
16．2．3 规模经济和十分之六因子
16．2．4 大宗化学品的典型装置产能和投资
16．3 投资费用
16．3．1 直接材料和人工(M&L)
16．3．2 间接费用
16．3．3 其他投资费用
16．3．4 投资估算案例
16．4 总投资估算
16．4．1 方法1——数量级估算(以Hill法为基础，1956年)
16．4．2 方法2——研究估算(以Lang的总因子法为基础，1947a，b，1948年)
16．4．3 方法3——初步估算(以Guthrie的个别因子法为基础，1969年，1974年)
16．5 使用最广泛的过程设备的购置费用
16．5．1 泵和电动机
16．5．2 泵和电动机的购置费用
16．5．3 通风机、鼓风机和压缩机
16．5．4 换热器
16．5．5 火焰加热器
16．5．6 压力容器和用于精馏、吸收和解吸的塔
16．6 其他化工设备的购置费用
16．6．1 吸附设备
16．6．2 搅拌器(螺旋桨和涡轮)
16．6．3 高压釜
16．6．4 结晶器
16．6．5 电动机以外的驱动机
16．6．6 干燥器
16．6．7 除尘器
16．6．8 蒸发器
16．6．9 特殊用途的火焰加热器
16．6．10 液—液萃取器
16．6．11 膜分离
16．6．12 用于粉末、浆料和捏塑体的混合器
16．6．13 动力回收
16．6．14 筛
16．6．15 造粒
16．6．16 粉碎设备
16．6．17 固液分离设备(增稠器、澄清器、过滤器、离心机和压榨机)
16．6．18 固体处理系统
16．6．19 贮槽和容器
16．6．20 真空系统
16．6．21 废水处理
16．7 利用Aspen lcarus过程评价软件(1PE)确定设备尺寸估算设备费用
16．8 本章小结
参考文献
习题
第17章 年度费用、收入和利润率分析
17．0 本章目的
17．1 引言
17．2 年度销售收入、生产费用和费用表
17．2．1 销售收入
17．2．2 原材料
17．2．3 公用工程
17．2．4 与操作有关的人工o
17．2．5 维修费用M
17．2．6 经营间接费用
17．2．7 财产税和保险
17．2．8 折旧 D
17．2．9 生产费用COM
17．2．10 总生产费用C
17．2．11 税前(毛)收入和税后(净)收入(利润)
17．3 经营资本和总投资
17．4 近似的利润率指标
17．4．1 投资收益(R0I)
17．4．2 还本期(PBP)
17．4．3 风险利润(VP)
17．4．4 年度化费用(C〓)
17．4．5 能够赢利的产品销售价
17．5 金钱的时间价值
17．5．1 复利
17．5．2 名义利率和实际利率
17．5．3 连续复利
17．5．4 年金
17．5．5 年金的现值
17．5．6 比较可供选择的设备采购
17．6 现金流和折旧
17．6．1 折旧
17．6．2 消耗
17．7 严格的利润率指标
17．7．1 净现值(NPV)
17．7．2 投资者收益率(1RR或DCFRR)
17．7．3 通货膨胀
17．8 利润分析表
17．8．1 应用利润分析一1.0．xls的一般介绍
17．9 本章小结
参考文献
习题
第18章 工艺流程的最优化
18．0 本章目的
18．1 引言
18．2 优化问题的通用表述
18．2．1 目标函数和决策变量
18．2．2 等式约束
18．2．3 不等式约束
18．2．4 下限和上限
18．3 优化问题的分类
18．4 线性规划(LP)
18．5 单变量非线性规划(NLP)
18．5．1 黄金分割搜索
18．6 梯度法用于含两个或两个以上决策变量的非线性规划(NLP)的条件
18．6．1 一般构成
18．6．2 静止条件
18．6．3 静止方程的求解
18．7 优化算法
18．7．1 反复模拟
18．7．2 不可行途径法
18．7．3 折衷法
18．7．4 流程优化的实际问题
18．8 流程优化——案例研究
18．9 本章小结
参考文献
习题
第19章 产品设计
19．0 本章目的
19．1 设计工业产品和消费产品的步骤
19．1．1 产品设计和制造的六西格玛
19．2 血液透析设备
19．3 太阳能脱盐装置
19．4 暖手器
19．4. 1 GRABBER MYCOAL暖手器
19．4．2 Zap Pak贮热器
19．5 多层聚合物镜面
19．6 集成电路(IC)制造中多晶硅的化学气相淀积(CVD)
19．6．1 初始离解
19．7 杀菌表面
19．8 防昆虫腕套
19．9 汽车燃料电池
19．10 环境安全冷冻剂
19．11 本章小结
参考文献
习题
第四篇 全装置范围可控性评估
第20章 过程设计和过程控制的相互作用
20．0 本章目的
20．1 引言
20．2 控制系统构成
20．2．1 过程变量分类
20．2．2 被控制(输出)变量的选择
20．2．3 操纵变量的选择
20．2．4 测量变量的选择
20．2．5 自由度分析
20．3 定性全装置范围控制系统合成
20．4 本章小结
参考文献
习题
第21章 流程可控性分析
21．0 本章目的
21．1 标准形式线性模型的产生
21．2 可控性和缓冲性的定量指标
21．2．1 定态RGA(Bristol，1966年)
21．2．2 定态RGA的性质
21．2．3 动态RGA(McAvoy，1983年)
21．2．4 RGA作为过程对不确定性的灵敏度的度量
21．2．5 利用扰动成本评估对扰动的缓冲性
21．3 流程的C&R的自动化诊断前景
21．3．1 简捷C&R诊断
21．3．2 产生低阶动态模型
21．3．3 定态增益矩阵，K
21．3．4 动态矩阵，〓{s }
21．4 控制器回路定义和调节
21．4．1 PID控制回路的定义
21．4．2 控制器调节
21．4．3 基于模型的PI控制器调节
21．5 案例研究
21．5．1 案例研究21．1-—生产丙二醇的放热反应器的设计(重做例21．1)
21．5．2 案例研究21．2——可供选择的两种换热器网络(重做例20．1和21．5)
21．5．3 案例研究21．3 MCB分离过程中设计和控制的相互作用
21．6 用于C&R分析的MATLAB
21．7 本章小结
参考文献
习题
第五篇 设计报告
第22章 书面报告和口头陈述
22．0 本章目的
22．1 书面报告的内容
22．1．1 报告的开头部分
22．1．2 过程设计报告的其余部分
22．1．3 产品设计报告的其余部分
22．1．4 书面报告的准备
22．1．5 设计报告样本
22．2 口头的设计陈述
22．2．1 典型陈述
22．2．2 用于陈述的媒体
22．2．3 陈述的演练
22．2．4 供散发的书面材料
22．2．5 口头陈述的评价
22．2．6 录像带和DVD
22．3 竞奖
22．4 本章小结
参考文献
附录
附录Ⅰ 非均相系统的残余曲线
附录Ⅱ 设计习题陈述
A—Ⅱ．0 目录和介绍
A—Ⅱ．1 石油化工产品
A—Ⅱ．2 石油产品
A—Ⅱ．3 气体制造
A—Ⅱ．4 食品
A—Ⅱ．5 药品
A—Ⅱ．6 聚合物
A—Ⅱ．7 环境——大气质量
A—Ⅱ．8 环境——水处理
A—Ⅱ．9 环境——土壤处理
A—Ⅱ．10 其他环境问题
附录Ⅲ 结构材料
附录Ⅳ 本书部分非SI制单位意义及换算
作者索引
主题索引