化工过程与分析化工过程与分析主讲教师：张卫东主讲教师：张卫东电话电话： 6442-3628E-Mail: zhangwdmail.buct.edu.cn答疑地点：工程楼答疑地点：工程楼 306 306，303303答疑时间：周四中午答疑时间：周四中午1212：301301：5050师者 所谓 传道 授业 解惑 什么是化工过程的“分析”与“合成”基本设想和思路：基本设想和思路：虽然化学工业门类众多，但若将其归结为典型的虽然化学工业门类众多，但若将其归结为典型的“过程系统过程系统”，就有可能突出其共性，就有可能突出其共性将其作为综合训练的对象和载体，然后利用作为将其作为综合训练的对象和载体，然后利用作为过程系统综合方法论的化工系统工程的基本思想，过程系统综合方法论的化工系统工程的基本思想，阐明综合的目标、任务、内容和最基本的方法，阐明综合的目标、任务、内容和最基本的方法，训练基于模型化和借助于计算机处理综合性实际训练基于模型化和借助于计算机处理综合性实际问题的能力。问题的能力。即要把突出数学方法的传统的化工系统工程即要把突出数学方法的传统的化工系统工程改造成体现系统工程思想的、但更突出实践性的改造成体现系统工程思想的、但更突出实践性的典型的典型的“案例案例”分析。分析。 聚乙烯醇生产聚合工段流程图聚乙烯醇生产聚合工段流程图聚乙烯醇生产聚合工段流程图聚乙烯醇生产聚合工段流程图 分析分析分析是在思想中把事物分析是在思想中把事物分解为各个属性，部分，分解为各个属性，部分，方面方面 合成合成综合是在思想中把事物的综合是在思想中把事物的各个属性，部分，方面结各个属性，部分，方面结合起来合起来两者彼此相反而又相互联系两者彼此相反而又相互联系分析与综合贯穿于思维的整个过程分析与综合贯穿于思维的整个过程只有对事物内部矛盾的各个方面进行具体分析，只有对事物内部矛盾的各个方面进行具体分析，再综合起来把握其矛盾的总体，才能真正深再综合起来把握其矛盾的总体，才能真正深入到事物的本质，把握事物发展的规律入到事物的本质，把握事物发展的规律化工过程分析与合成的特点综合利用了化学工程与工艺专业的主要基础课程综合利用了化学工程与工艺专业的主要基础课程的内容，如化工原理、化工热力学、的内容，如化工原理、化工热力学、化学反应工程、传递过程原理、分离化学反应工程、传递过程原理、分离工程、化工数学、系统最优化、化工程、化工数学、系统最优化、化工系统工程等。工系统工程等。是一门综合性较强的课程。是一门综合性较强的课程。与其他基础课程相比，与实践的联系更为密切。与其他基础课程相比，与实践的联系更为密切。重点在于培养学生分析和解决实际问题的能力。重点在于培养学生分析和解决实际问题的能力。课程的性质、目的和任务课程的性质、目的和任务化学工程与工艺专业教学计划化学工程与工艺专业教学计划中化工基础课程之一中化工基础课程之一培养高年级学生综合运用学过的课培养高年级学生综合运用学过的课程，以及技术经济、环境保护方面程，以及技术经济、环境保护方面的基础知识，并结合本课程的过程的基础知识，并结合本课程的过程系统分析与合成的方法，加强学生系统分析与合成的方法，加强学生处理化学工业实际问题的能力处理化学工业实际问题的能力课程背景课程背景九五重点教改项目、面向九五重点教改项目、面向21世纪教材世纪教材北京市精品教材北京市精品教材国家重点教改项目（教学方法、教学技国家重点教改项目（教学方法、教学技术、教学内容等）术、教学内容等）北京化工大学重点教改项目北京化工大学重点教改项目2002年年7月在我校招开了化工过程分析月在我校招开了化工过程分析与合成教学交流研讨会与合成教学交流研讨会教学基本要求教学基本要求掌握过程系统的概念，过程系统分析与掌握过程系统的概念，过程系统分析与合成的基本概念、基本原理与方法合成的基本概念、基本原理与方法掌握过程系统稳态模型、动态模型建立掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原理，熟悉过程系统模拟与优化的基本原理，熟悉过程系统模拟与优化的基本步骤与方法，掌握分离序列合成的基本步骤与方法，掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换热网络方法，熟练运行夹点技术进行换热网络合成合成教学基本要求教学基本要求理解过程系统稳态模型、动态模型求解理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明确过程系统操作调优的原理、算法，明确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。明确间歇系统模拟、优化步骤和方法。明确间歇系统模拟、优化与合成的特殊性与合成的特殊性了解过程系统对象的特性，学科的发展，了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域前沿及与其它学科的关系该领域前沿及与其它学科的关系本课程主要内容本课程主要内容绪论绪论化工过程系统稳态模拟与分析化工过程系统稳态模拟与分析化工过程系统动态模拟与分析化工过程系统动态模拟与分析化工过程系统的优化化工过程系统的优化化工生产过程操作工况调优化工生产过程操作工况调优间歇化工过程间歇化工过程换热网络合成换热网络合成分离塔序列的合成分离塔序列的合成化工过程分析与合成内容体系化工过程系统的分析化工过程系统的合成化工过程系统的优化2，36，7，84，5绪论1化工过程系统的分析过程系统的流程、回路分析模型化模型求解断裂、收敛、矩阵CSTR、精馏、PSA、闪蒸2，3化工过程系统的合成间歇操作系统能量的综合利用分离序列综合最优时间表序列夹点技术、调优法数学规划法、探试法、调优法化工过程系统的优化通常的优化问题化工大系统优化离线调优方法LP、NLP可行路径、不可行路径机理模型、统计模型、智能模型与系统工程的不同与系统工程的不同建立在化工系统工程研究与发展的基础上，建立在化工系统工程研究与发展的基础上，尝试突破化工系统工程的限制尝试突破化工系统工程的限制希望从单纯突出系统工程方法论过渡到在介绍希望从单纯突出系统工程方法论过渡到在介绍基本数学方法的基础上，强调注意运用系统工基本数学方法的基础上，强调注意运用系统工程思想和方法进行程思想和方法进行“案例案例”分析分析突出实践性和综合性。突出实践性和综合性。与国外同类教材相比较R. Turton，Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Process, 1998W.D. Seider & J.D.Seader，Process Design PrinciplesR.Smith，Chemical Process Design多是采用针对某一具体实例，通过一步步的分析、多是采用针对某一具体实例，通过一步步的分析、设计，使学生在对实际问题进行分析和综合的过设计，使学生在对实际问题进行分析和综合的过程中，掌握对化工大系统的设计及优化方法。程中，掌握对化工大系统的设计及优化方法。在教学过程中，主要采用课程设计的教学方法，在教学过程中，主要采用课程设计的教学方法，由学生为主体，教师主要负责相应的指导工作。由学生为主体，教师主要负责相应的指导工作。不仅要求学生有较强的自学能力和查阅资料的不仅要求学生有较强的自学能力和查阅资料的能力，而且，该方法是与国外化学工程与工艺能力，而且，该方法是与国外化学工程与工艺专业的整体教学过程相配套的。专业的整体教学过程相配套的。国内的整体教学方法还存在交互性不足、创新国内的整体教学方法还存在交互性不足、创新意识的培养不足等问题，以教师为主体的单向意识的培养不足等问题，以教师为主体的单向式教学模式仍占有着比较大的比例。式教学模式仍占有着比较大的比例。同时，国内高校师生比例悬殊，教学软件和硬同时，国内高校师生比例悬殊，教学软件和硬件条件上也有很大差距。件条件上也有很大差距。因此，尽管国外的优秀教材在实践知识上和创因此，尽管国外的优秀教材在实践知识上和创新意识的培养上具有其独特的优势，但不适合新意识的培养上具有其独特的优势，但不适合国内高校目前的实际情况，不适于照搬照抄，国内高校目前的实际情况，不适于照搬照抄，而应通过对教学模式的改革，逐步借鉴国外优而应通过对教学模式的改革，逐步借鉴国外优秀教材的优点。秀教材的优点。