化工計(jì)算與Aspen Plus應(yīng)用

第1章緒論1

1.1化工過程的基本特點(diǎn)與構(gòu)成1

1.1.1化工過程的基本特點(diǎn)1

1.1.2過程單元與過程單元系統(tǒng)2

1.2化工過程的技術(shù)開發(fā)4

1.2.1化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)4

1.2.2化工過程技術(shù)開發(fā)案例——氯乙烯生產(chǎn)過程的開發(fā)5

1.3化工工藝過程簡介9

1.3.1合成氨生產(chǎn)工藝簡介9

1.3.2乙苯脫氫制苯乙烯工藝簡介17

1.4Aspen Plus流程模擬簡介19

1.4.1Aspen Plus簡介19

1.4.2圖形界面及流程建立20

1.4.3運(yùn)行模擬及結(jié)果查看28

習(xí)題33



第2章化工數(shù)據(jù)估算方法與計(jì)算機(jī)模擬34

2.1流體的基礎(chǔ)物性及方程34

2.1.1流體的沸點(diǎn)及臨界參數(shù)估算34

2.1.2流體的狀態(tài)方程36

2.1.3活度系數(shù)模型36

2.2相平衡數(shù)據(jù)的計(jì)算與計(jì)算機(jī)模擬36

2.2.1相平衡條件40

2.2.2相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算40

2.2.3相平衡的計(jì)算機(jī)模擬42

2.2.4相平衡數(shù)據(jù)回歸的模擬計(jì)算44

2.3熱力學(xué)與傳遞物性數(shù)據(jù)估算50

2.3.1熱力學(xué)物性估算50

2.3.2傳遞性質(zhì)的估算53

2.4物性的計(jì)算機(jī)模擬55

2.4.1純物質(zhì)的物性模擬55

2.4.2混合物的物性估算模擬59

習(xí)題62



第3章過程單元物料衡算與計(jì)算機(jī)模擬63

3.1物理過程單元的物料衡算63

3.1.1物料衡算方程63

3.1.2物料衡算基準(zhǔn)65

3.1.3物料衡算的分析方法與步驟65

3.2物理過程單元物料衡算舉例66

3.2.1無相平衡過程物料衡算66

3.2.2兩相閃蒸與分凝過程物料衡算72

3.2.3三相閃蒸與分凝過程物料衡算75

3.2.4液-液萃取過程物料衡算80

3.3物理過程單元物料衡算的計(jì)算機(jī)模擬81

3.3.1混合器和分流器81

3.3.2簡單分離器86

3.4化學(xué)反應(yīng)器物料衡算96

3.4.1化學(xué)反應(yīng)過程物料平衡的特點(diǎn)和基本概念97

3.4.2直接計(jì)算法103

3.4.3利用反應(yīng)速率進(jìn)行計(jì)算104

3.4.4利用原子守恒原理進(jìn)行計(jì)算107

3.4.5可逆反應(yīng)的物料衡算111

3.4.6平衡轉(zhuǎn)化率與實(shí)際轉(zhuǎn)化率114

3.4.7連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器的簡化計(jì)算120

3.5反應(yīng)器物料衡算的計(jì)算機(jī)模擬124

3.5.1反應(yīng)器模型概述124

3.5.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器124

3.5.3平衡反應(yīng)器129

3.5.4吉布斯反應(yīng)器135

習(xí)題136



第4章過程單元能量衡算與計(jì)算機(jī)模擬144

4.1能量衡算基本方程144

4.1.1能量平衡方程144

4.1.2焓值方程147

4.2物理過程單元能量衡算148

4.2.1物理過程的焓差計(jì)算148

4.2.2物理過程單元能量衡算舉例148

4.3反應(yīng)過程單元能量衡算153

4.3.1反應(yīng)過程的焓差計(jì)算153

4.3.2反應(yīng)過程單元能量衡算舉例154

4.4過程單元能量衡算的計(jì)算機(jī)模擬159

4.4.1單流股換熱器159

4.4.2多流股換熱器162

4.4.3閃蒸與化學(xué)反應(yīng)過程能量衡算舉例166

習(xí)題172



第5章過程單元物料衡算與能量衡算聯(lián)解174

5.1概述174

5.1.1物料平衡方程的復(fù)習(xí)174

5.1.2能量平衡方程的復(fù)習(xí)175

5.1.3物料平衡與能量平衡的系統(tǒng)分析175

5.2閃蒸與泡露點(diǎn)計(jì)算176

5.3絕熱燃燒過程185

5.4精餾塔的逐級(jí)計(jì)算199

5.5物料與能量衡算聯(lián)解問題的計(jì)算機(jī)模擬213

5.5.1絕熱閃蒸過程計(jì)算213

5.5.2絕熱燃燒過程計(jì)算216

5.5.3精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算218

習(xí)題227



第6章過程單元系統(tǒng)物料衡算與能量衡算229

6.1過程單元系統(tǒng)物料衡算與能量衡算的一般求解步驟230

6.2不含循環(huán)物流過程單元系統(tǒng)的物料衡算231

6.3循環(huán)物流237

6.4排放241

6.5單元模塊法244

6.6哈伯法合成氨過程的物料衡算248

6.7工藝流程的計(jì)算機(jī)模擬258

6.7.1帶循環(huán)物流的序貫?zāi)K法258

6.7.2哈伯法生產(chǎn)合成氨過程模擬259

6.7.3乙苯催化脫氫制苯乙烯簡化過程模擬269

習(xí)題281



附錄286

附錄1求解非線性方程的Newton迭代法286

附錄2求解非線性方程組的Newton-Raphson迭代法286

附錄3求解非線性方程組的優(yōu)先排序法288

附錄4剝離變量法291

附錄5某些物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量、正常沸點(diǎn)、潛熱(SI單位和英制單位)291

附錄6理想氣體比定壓熱容293

附錄7液體比定壓熱容294

附錄8純組分蒸氣壓的安托因公式296

附錄9氣體臨界參數(shù)298

附錄1025℃下化合物的生成熱和燃燒熱299

附錄1125℃下無機(jī)化合物的生成熱、溶解熱和積分稀釋熱303



參考文獻(xiàn)305