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1 概述1

1．1新的变革1

1．2 21世纪的过程工厂：简单和稳健3

1．3设计理念6

1．3．1精简设备及管线6

1．3．2除非有经济或安全方面的原因，否则就面向可靠、稳健的单一元件进行设6

1．3．3优化设计6

1．3．4巧妙的过程集成6

1．3．5减少人工干预7

1．3．6通过操作优化赚钱7

1．3．7准时制生产（JIP）7

1．3．8面向全面质量控制（TQC）的设计8

1．3．9本质安全的设计9

1．3．10环境友好的设计9

1．4过程综合和设计优化9

1．5过程简化和强化技术10

1．6基于可靠性的设计10

1．7联合体的优化及其脆弱性评估11

1．8仪表、自动化及控制设计11

1．9操作优化12

1．10高质量过程工厂的有效设计和操作12

1．11过程设计的概览性示例13

1．12小结15

参考文献16

2 简单、稳健工厂的设计17

2．1何谓“简单”？17

2．2复杂性程度18

2．3何以更加可靠？22

2．4什么是稳健？23

2．4．1机械稳健性23

2．4．2控制稳健性24

2．4．3操作稳健性24

2．5小结25

参考文献25

3 设计理念26

3．1特性数据26

3．2模型化26

3．2．1过程模型化是改进过程的途径27

3．3设计理念28

3．3．1利润28

3．3．2长效性29

3．3．3将设备、管路和仪表减到最少29

3．3．4面向可靠、稳健的单一元件进行设计32

3．3．5优化设计33

3．3．6巧妙的过程集成35

3．3．7减少人工干预36

3．3．8通过操作优化赚钱39

3．3．9准时制生产（JIP）40

3．3．10面向全面质量管理（TQC）的设计41

3．3．11本质安全的设计44

3．3．12环境友好的设计46

3．4各种设计理念的统一48

参考文献49

4 过程综合和设计优化51

4．1过程综合52

4．1．1概念设计的层级结构53

4．1．2过程综合的约束条件57

4．1．3过程综合的研究范围60

4．1．4经济核算61

4．1．5优化方法62

4．1．6创造性67

4．2过程综合方法68

4．2．1反应68

4．2．2分离76

4．2．3过程集成86

4．2．4可控性分析101

4．2．5流程的优化103

4．2．6后勤与现场集成103

参考文献105

5 过程简化与过程强化108

5．1引言108

5．2过程功能的避免与消除109

5．2．1储罐与容器109

5．2．2流体输送110

5．2．3回收系统111

5．3过程功能的耦合111

5．3．1反应112

5．3．2精馏115

5．3．3萃取、蒸发和挤出121

5．3．4加热炉122

5．4过程装置的集成123

5．5过程功能的强化126

5．5．1构筑更紧凑的单元127

5．5．2强化传热、传质与脉冲128

5．5．3借助离心力场的“超重力”131

5．6总体过程简化132

5．6．1总体过程设计的改进133

5．6．2单套设备的设计138

5．6．3供应与储存方面的策略140

5．6．4单一元件设计策略140

5．7各单元操作的简化与分级142

5．7．1反应器143

5．7．2精馏与吸收149

5．7．3液-液萃取153

5．7．4吸附与化学吸附153

5．7．5热交换154

5．7．6流体输送155

5．7．7管路155

5．7．8仪表157

5．8简化与集成设计之间有无冲突？159

参考文献161

6 基于可靠性的过程设计164

6．1引言164

6．1．1迈向更优设计的可靠性工程165

6．2可靠性的基本理论166

6．2．1可用性和不可用性169

6．2．2可靠性数据及分布170

6．2．3失效参数估值172

6．2．4可靠性的模型化173

6．3用于过程工厂设计的可靠性工程技术方法176

6．4过程和公用工厂的可靠性研究179

6．4．1连续过程工厂的可靠性研究179

6．4．2公用蒸汽工厂的可靠性研究181

6．5可靠性、可用性及可维护性（RAM）标准184

6．6小结185

6．7定义186

参考文献187

7 集成的过程工厂联合体的优化及其脆弱性评估189

7．1引言189

7．2化学联合体190

7．2．1基于氮的联合体190

7．2．2基于烃的联合体190

7．2．3基于氯的联合体191

7．2．4炼厂联合体191

7．2．5集群联合体191

7．3集成联合体的设计理念191

7．4现场的选择192

7．5集成联合体的优化193

7．5．1现场流程193

7．5．2现场公用工程集成195

7．6储存能力的优化200

7．6．1工厂失效200

7．6．2储罐201

7．6．3模拟及结果202

7．6．4生产过程链205

7．7现场的脆弱性207

7．8小结212

参考文献213

8 操作／控制仪表和自动化215

8．1引言215

8．2仪表216

8．2．1仪表216

8．2．2仪表系统218

8．2．3仪表设计218

8．2．4安全仪表系统（SIS）222

8．3操作自动化224

8．3．1仪表选型（模拟输入、输出和数字输入、输出）225

8．3．2基于操作策略的操作自动化225

8．3．3仪表安全防护系统234

8．3．4联锁239

8．3．5监测239

8．3．6仪表自动化系统241

8．3．7概述：操作自动化242

8．4控制设计244

8．4．1基本控制层的策略设计245

8．4．2控制目标界定246

8．4．3评估开环稳定性247

8．4．4过程分解为独立工段247

8．4．5确定自由度247

8．4．6确定受控变量、操作变量、待测变量和扰动变量248

8．4．7工厂和单元范围控制中可行配对方案选取250

8．4．8评估配对备选方案中的静态相互作用258

8．4．9评估减少后选定配对方案中的动态相互作用259

8．4．10建立最终配对并设计控制器260

8．4．11采用动态模拟开发并测试控制性能260

8．4．12基本控制层上的模型控制261

8．5小结263

参考文献264

9 操作优化266

9．1引言266

9．2发展历史266

9．3连续过程的广义操作优化268

9．3．1动机268

9．3．2连续过程269

9．4性能（绩效）计量271

9．4．1性能计量的设计272

9．5闭环定态优化274

9．5．1优化技术274

9．5．2优化循环279

9．6操作优化的项目方法287

9．6．1可行性研究：步骤0287

9．6．2范围界定：步骤1291

9．6．3开发、安装性能测量并开始跟踪过程性能：步骤2292

9．6．4开发含CVs， MVs和DOFs的控制结构：步骤3292

9．6．5面向定态检测和性能计量构建执行器并执行数据分析：步骤4296

9．6．6开发并验证反应器模型：步骤5M297

9．6．7开发含反应器模型和优化器的过程模型298

9．6．8依据过程条件及价格测试过程模型的稳健性298

9．6．9针对选定的数据执行数据分析并评估定态工况：步骤9299

9．6．10执行数据协调：步骤10299

9．6．11执行同时的数据协调和参数估值（DR和PE）：步骤11299

9．6．12验证模型：步骤12299

9．6．13执行CLO：步骤13302

9．6．14评估项目并构建维护结构302

9．6．15其他类型的优化303

9．7操作优化的实用方法305

9．8附录：基于Lagrange乘子法以及测量与模型化协调结果分析的优化技术308

参考文献310

10 从组织角度进行高质量过程工厂的有效设计和持续改进312

10．1引言312

10．2高质量工厂的持续改进312

10．2．1过程能力313

10．2．2过程可靠性和可用性313

10．2．3操作质量314

10．2．4最优操作315

10．2．5设计改进的机遇316

10．3高质量工厂的设计316

10．3．1工作过程317

10．3．2设计的质量方面：VIPs322

参考文献333

11 综述：简单、稳健的过程工厂的设计335

11．1设计理念335

11．2实现简单、稳健的过程工厂的设计理念335

11．3过程综合和设计优化335

11．4过程简化和强化336

11．4．1避免或消除功能336

11．4．2功能的耦合336

11．4．3功能的强化336

11．4．4总体过程简化337

11．4．5简单单元设计的排序337

11．5基于可靠性的过程设计337

11．6过程工厂集成联合体的优化及其脆弱性评估337

11．7仪表，操作／自动化及控制338

11．8操作优化338

11．9高质量过程工厂的有效设计和持续改进339

译后记340