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目录1

第一篇引论1

第一章目标和约束条件1

1.1保质产品1

1.1.1不合格1

1.1.2通过调合使产品合格2

1.1.3在平均值附近变化3

1.1.4超过规格3

1.1.5第三组分4

1.2质量可变的产品4

3.2.3多组分物料平衡5

3.3多塔系统5

3.2.2各组分之间的分离度5

1.2.1第三组分的控制5

1.2.3负价产品7

1.2.2中间产品和副产品7

1.2.4再循环的原料8

1.3产品收率8

1.3.1收率的定义8

1.3.2收率与纯度9

1.3.4最大收率10

1.3.3未回收产品的成本10

1.4.1能源11

1.4加热和冷却成本11

1.4.2冷源12

1.4.3成本和转换系数13

1.4.4最低能耗14

1.4.5能耗与纯度14

1.5能量传递的限制15

1.5.1再沸器的约束条件15

1.5.3浮压操作17

1.5.2冷凝器的约束条件17

1.6.1泄漏和脉动现象18

1.6塔的约束条件18

1.6.2液泛现象19

1.6.3雾沫夹带和起泡19

1.6.4预估液泛界限19

1.6.5操作窗20

6.4.1塔的差压控制22

1.6.6总操作成本22

第二章二元分离过程23

2.1.1理想混合物23

2.1相对挥发度23

第二篇常规蒸馏过程23

2.1.2相对挥发度的定义23

2.1.3α随温度的变化25

2.1.4全回流操作26

2.2.1影响分离度的因素27

2.2分离度27

2.2.2分离度与V/F的关系29

2.2.3恒定分离度的等值线31

2.3物料平衡32

2.3.1总物料平衡和组分平衡32

2.3.2质量与数量33

2.3.3内部平衡33

2.3.4液体容量滞后34

2.3.6回流罐的滞后35

2.3.5成分的时间常数35

2.3.7可控性36

2.4.2液体蓄积量37

2.4能量平衡37

2.4.1总的能量平衡37

2.4.3回流的热焓38

2.4.4进料的热焓39

2.5质量与能量之间的相互关联39

2.5.1相关和控制39

2.5.2操作回流比40

2.5.3能量平衡的扰动41

2.5.4部分冷凝器42

2.5.5双塔43

3.1.1气体在液体中的溶解度45

3.1塔顶的第三组分45

第三章多组分分离过程45

3.1.2常压操作和用气体加压46

3.1.3全部冷凝47

3.1.4部分冷凝48

3.1.5两相的塔顶产品50

3.2双产品塔50

3.2.1关键组分51

3.3.1轻馏分的分馏55

3.3.2再循环流体56

3.3.3蓄液量的控制57

3.3.4能量的综合利用58

3.4多产品塔59

3.4.1精制塔（即巴氏塔）59

3.4.2蒸汽侧线与液体侧线61

3.4.3多股进料62

3.5.1常压塔63

3.5天然原料的蒸馏63

3.5.2产品的规格64

3.5.3过闪蒸残渣65

3.5.4物料平衡65

3.5.5热量回收66

第三篇特殊蒸馏过程67

第四章吸收、汽提（解吸）和萃取蒸馏67

4.1物理吸收和解吸68

4.1.1吸收平衡68

4.1.2预吸收作用69

4.1.3吸收剂的性质69

4.1.4物料平衡70

4.2.1化学平衡71

4.2化学吸收与解吸71

4.1.5再沸式汽提塔71

4.2.2pH调节72

4.2.3酸性气体73

4.2.4烟道气的脱硫74

4.3萃取蒸馏75

4.3.1萃取剂的循环回路76

4.3.2萃取机理77

4.3.3萃取剂的选择78

4.3.4热量平衡79

4.4用水蒸气汽提80

4.4.1单液相80

4.4.2双液相81

4.4.3热量平衡82

5.1.1糠醛－水系统84

5.1二元多相共沸混合物84

第五章共沸蒸馏84

5.1.2用倾析器的进料汽提85

5.1.3用塔的进料汽提87

5.1.4双塔操作88

5.1.5能量平衡89

5.2.1在两种压力下操作90

5.2对压力敏感的均相共沸混合物90

5.2.2能量的需要量91

5.2.3能量的综合利用92

5.3三元多相共沸混合物92

5.3.1用苯从水中分离乙醇92

5.3.2塔板上的双液相93

5.3.3物料和能量平衡93

5.4含有二元共沸混合物的94

三元系统94

5.4.1醋酸－水－醋酸乙酯系统95

5.4.2萃取过程95

5.4.3酸的脱水96

5.4.4物料平衡的若干考虑97

5.4.5调整溶剂－水的比值98

5.4.6间接测量酸的质量99

第四篇控制101

第六章能量引入控制101

6.1热力学与节能101

6.1.1不可逆过程102

6.1.2调合103

6.1.3调节阀105

6.1.4传热108

6.2再沸器110

6.2.1沸腾110

6.2.2再沸器的特性111

6.2.3逆响应114

6.3加热介质117

6.3.1水蒸气和其它蒸汽117

6.3.2用液体加热119

6.3.3燃料的直接燃烧120

6.4控制蒸汽流量122

6.4.2用计算单元控制传热123

6.4.3控制预热124

第七章能量引出控制126

7.1冷凝器126

7.1.1空气冷却式冷凝器126

7.1.2蒸发式冷凝器128

7.1.3水冷式冷凝器129

7.1.4直接接触式冷凝器132

7.2压缩和膨胀132

7.2.1热泵132

7.2.2压缩机控制135

7.2.3膨胀和液化137

7.2.4减压系统139

7.3致冷140

7.3.1单组分致冷剂141

7.3.2多组分致冷剂143

7.3.3吸收系统144

7.3.4水蒸气喷射致冷145

7.4压力和回流的控制146

7.4.1浮压控制147

7.4.2部分冷凝器149

7.4.3内回流控制152

第八章产品质量控制154

8.1物料平衡控制154

8.1.1常规控制系统154

8.1.2物料平衡控制156

8.1.3对进料成分的灵敏度157

8.1.4对控制作用的灵敏度159

8.1.5多组分系统的灵敏度161

8.1.6动态响应162

8.2前馈控制系统164

8.2.1前馈控制165

8.2.2稳态模型165

8.2.3强迫内部平衡167

8.2.4动态补偿168

8.2.5反馈调整169

8.2.6标度换算171

8.3分离度的影响172

8.3.1维持恒定的分离度172

8.3.2恒汽化量操作173

8.3.3分离度的调整175

8.3.4对压力变化的补偿176

8.4质量的反馈控制176

8.4.1间接测量法176

8.4.2在线分析器178

8.4.3反馈回路的动态179

8.4.4采样控制180

8.4.5补偿增益的变化181

第九章约束条件内的控制183

9.1选择性控制系统183

9.1.1自加的约束条件183

9.1.2超驰控制185

9.1.3可变结构系统187

9.1.4开车、停车和备用操作188

9.2加热系统的管理190

9.2.1防止过量的燃料190

9.2.2补充燃烧191

9.2.3多再沸器塔191

9.3修改质量控制192

9.3.1符合几种规格192

9.3.2前馈控制的改变193

9.3.3质量控制的失灵194

9.3.4重新构成质量控制回路194

9.4最大生产率197

9.4.1约束条件的估计197

9.4.2估算塔的能力199

9.4.3平衡塔间负荷201

9.4.4生产调度201

第十章相关与去偶203

10.1相对增益的概念203

10.1.1相对增益的确定204

10.1.2正相关206

10.1.3负相关207

10.1.4动态影响208

10.2涉及单一产品的相关210

10.2.1矩阵化简211

10.2.2叠套式控制回路211

10.2.3成分和液位之间的相关212

10.2.4并联再沸器213

10.3成分回路之间的相关214

10.3.1操作产品和分离度215

10.3.2操作回流量与汽化量216

10.3.3附加组分的影响218

10.3.4多产品塔219

10.4去偶系统221

10.4.1正相关的去偶221

10.4.2负相关的去偶223

10.4.3动态补偿224

10.4.4多产品的去偶225

10.4.5部分去偶225

第五篇最优化227

第十一章最优控制系统227

11.1最优化的原则227

11.1.2目标函数228

11.1.1最优化水平228

11.1.3用前馈和反馈实现最优229

化的比较229

11.1.4操作变量的选择230

11.2单塔最优化231

11.2.1生产保质产品的塔231

11.2.2无保质产品的塔235

11.2.3求最优进料量237

11.3多塔最优化239

11.3.1双塔最优化239

11.3.2有限能源的分配241

附录A二元分离过程的逐板计算程序243

附录B符号表245

附录C成分的换算246

附录D逆响应的动态分析247

英－公制单位换算表248