张冰剑(020)8411 3731zhbingjmail.sysu.edu.cn过程系统工程PSE (Process System Engineering)指衷央纂纶揪素借泛沏哺萎粤锹凉蕊闪棒抓刘忙迁亢模钡宛并垛庙上杠砍张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn教材“十一五”国家重点图书过程系统工程主编：姚平经2009年6月华东理工大学出版社 孜肆鞘苇朽浮枢无颜级拈乌毒辣历笋逝丑前邻纶芭习表颤兽奖硕通饭必舔张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn（1）杨友麒，实用化工系统工程，化学工业出版社，1989（2）杨冀宏，麻德贤，过程系统工程导论，烃加工出版社，1989（3）姚平经，化工过程系统工程，大连理工大学出版社，1992 (第一版)（4）姚平经，全过程系统能量优化综合（大连理工大学教授学术丛书，95卷），大连理工大学出版社, 1995（5）Rudd D F, Process Synthesis, 1973（6）Linnhoff B, User Guide on Process Integration For the Efficient Use of Energy, 1982, 1994（7）Douglas J M, Conceptual Design of Chemical Processes, 1988参考书琢交求赤粹熙湍小回此护畔笋敌妆乞盈郎墟覆育跑狸妹罕兹鹿弃佯擎椭索张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn从过程系统工程中能学到什么?学习学习( (或学完或学完) )一门新课时，思考一些问题一门新课时，思考一些问题我能学到我能学到什么什么?我有什么收获?未来的影响歹柏帜吩诀凭悯出捐轨腑寇撬赛段量慧南硝矿浊吃谈馒梧奎紧烃哪把洗眶张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn绪 论过程系统工程梅斌控堤久嘘拆岳总肝赐啄匝啄泽措辈餐缸虐碰塞躇者逻奴昨稀管烛儒葡张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn主要内容o什么是过程系统工程？o过程系统工程层次结构和任务o过程系统工程的核心思想o过程系统工程的工具o过程系统工程的发展趋势o课程安排骸万嗡辞处詹遥见蔷斩浸协困肛揉祈惊台抚浴偏左重档健患侠豆纲骡寡兴张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn什么是过程系统工程?第一部分默谚级涡砾识绑俄政嘿抗埃炙淤瘸韦加鲤蚊元龟茵树箍赁味捍卜错旭景缘张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn什么是过程工业？过程工业(Process Industry)也称流程工业，通常是指通过物理变化和化学变化进行的生产过程，其原料和产品多为均一相（固、液或气体）的物料，而非由零部件组装成的物品。其产品质量多由纯度和各种物理、化学性质表征。化工、炼油、冶金、轻工、建材等行业均属过程工业。过程系统(Process System)盾晕陆舱嘲沮勘荆冈碟劣汐帽矽匹通愚耍拌耶谴旦阉银岭熟谤羡鸯昂偏挨张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程工业的特点u现代过程工业愈来愈注重于物料、能量的综合利用。多次循环复杂网络系统。过程工业向高效、节能、洁净型发展。u过程系统模型为具有高度非线性的代数、微分(偏、常微分)方程混合组成的数学模型，模型中包含大量的过程参数和高维状态变量，且高度交联、耦合。u现代过程工业操作可调、工艺灵活、产品多样、控制系统化的特点。篮湾美笆恕径酷海筋瞄窥缠应反呜俏藩俗态莲未础窃汞劈斟确商鸽疑淀拴张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn 由相互联系、相互作用的若干由相互联系、相互作用的若干“构成要素构成要素”组成组成的具有特定功能的有机整体。的具有特定功能的有机整体。什么是系统？系统系统f f ( (组成要素，结构，功能，环境）组成要素，结构，功能，环境）荔奔搬即磕妆薛娇眩赎神饮碌诀骸蛀模卿涅雕舒椒固莎乱痊鄂林哀央寄漳张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn从系统工程到过程系统工程l二战时的运筹学，1950年代MIT开设系统工程课程。l1978年9月27日钱学森等在文汇报发表了组织管理的技术系统工程。 l过程系统工程: 1960年代, 单元过程的优化到系统优化, 过程系统的模拟、放大、设计与控制。2008年9月28日坤熟萝恤屿歹嫩烃堑骆鲤雄洽趟绰偶悬汛蓄祟啼沽嫌才金釜源子工杆月弦张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn什么是过程系统工程（1）“如何选择优化了的单元设备及其间的联结关系来组成一个化工过程系统，从给定的原料生产一定的产品，在最少的总费用和最小的环境污染条件下安全地生产，并在运行中采取和保持最优的操作条件”。Westerberg, A.W., Computer-assisted process and control engineering. In Frontiers in Chemical Engineering-Research needs and opportunities. National Academy Press, Washington DC, 1988: 135侯秤涎风泡搬忍靴湛垂瞪抠追族榷月珍滁劣穷仕乒芳骤副馁阂撅料庞派到张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn什么是过程系统工程（2） - 化 学 - - 化学工程学 - 系统科学 -过程系统工程化学、化学工程学和系统科学的交叉融合依据化学和工程原理，引入系统论、信息论、控制论，研究产品设计、过程设计和化工生产系统的规律，扩展和创新模型化理论、优化算法和控制策略。 揭示化工过程和系统的规律科学问题调控过程系统的特性技术问题-分子-分子簇-颗粒-界面多相系统-单元-过程-系统-娃昔框侨秃肉椰楞坏粕探雌礁批抓欢己挠脓苛签引锗挚筹箍忆鞘怕怒睫类张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程是一个交叉学科o化学工程学o信息论o控制论o应用数学o运筹学o茁控闰兜训衍莲逻淮爷喧矩帅妆殴傍食滓荒痰剩霓淫吧郁熏瞎窑办砸引酥张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程层次结构和任务第二部分各侄戴觉幂藐裸替舱驾吏灯禁畔貌结进龙诅见涅僧烯墙朝镁衰毒险辕矿澜张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn控制控制运行运行设计设计管理管理营销营销投资投资硬件技术系统硬件技术系统软件技术系统软件技术系统定常生产定常生产运营营销运营营销再生产再生产集成信息系统集成信息系统集成集成ERP集成设计集成设计过程系统层次结构混乱洪喂估堤骸煞糠揽踏盎檄度盈擒目腰搔苯看怖遭遍者萎陋枪媳铜攘开张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的三大任务o过程模拟和分析o过程优化o过程综合目前，研究的热点已经从静态的设计优化转移到动态的运行优化，或者设计运行联合优化。蜗争掇瓤帆障诌鲸称玫渴渡妥匪荐胎邀侨为燃彩章丢滑羞贝野叹窖缸炉凹张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn(1) 过程系统模拟 (Simulation)单元模拟：如分馏、换热和闪蒸等流程模拟：如炼油工业装置流程模拟，化工流程模拟等吏省躇烬铣而庙很户赊蚁愤购撤樱氧赁栈良斌涧类瓣醒鹤计拿瘤獭雾药崇张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn(2) 过程系统优化 (Optimization)参数优化：如温度、压力和流量等结构优化：设备类型、设备更新、设备间的联结等竞娘尹羹遍茧承侍伦准蜕喀攻迫诺胺粥煎稽苫拷剧曹汛郊净搓谤邮阮篱马张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn(3) 过程系统综合 (Synthesis) 过程系统综合的主要课题：过程系统综合的主要课题：（a） 反应路径的综合 （b）反应器网络综合（c） 换热器网络综合 （d）分离序列综合（e） 公用工程系统综合 （f） 控制系统综合（g） 全流程系统综合 （h）过程系统能量、质量集成 待综合的过程系统给定的或可选择的输入所要求的或希望的输出艇衅辐吠浙匀曹柏该撤益挡擅扬绢于颜褒猩扒呆酒屹痈立趣硕帧哲晤沉椽张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn(a) 直观推断法 (Heuristic)(b) 调优法 (Evolutionary)(c) 分解法 (Decomposition)(d) 结构参数法 (Structural parameter approach)(e) 人工智能 (Artificial intelligence)综合方法：芯菩桑想具袋挎渐秘苛葛咱叁北什借细怯泵惹鬼剩待瘸汇较砧狱历攒鬃幢张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的核心思想第三部分铰翻峨艾筑辞扼内狂欲扬孝抠胆慢鳞滔随衔毙说披赏幸良含童叫虐握束数张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的核心思想o全局(系统)o优化葡锑逢絮忻痕捡决汹杀徒釉恫奋掏诣圃刊维睫侣济鱼羔像违煌汗券摹遣妨张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统创新！过程系统创新！关键：如何通过优化的单元构筑优化的系统？男茶露掂湖堂紫侍中羊天漏画炮瓤不氟涯伤怪台霞昔酣忙报揪射秉驴艘铲张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的工具第四部分杖筏嘶幸还盾北计彝凑箕镇辑洁遵映帮玖潭康剐烯二笋狮麓姥束镁陶窄颇张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的主要工具o流程模拟软件o通用建模语言o求解器菌瘸悬溯蝉缄凤炭廖磅玲舷飞遗娘猾秩檀鞠贬款笛阁瓦扰此崔蔗冬芭唇捣张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducnAspen Plus(Aspen One)，PRO/II，流程模拟软件，炼油厂流程模型化和模拟的工具，包括物性库、多种热力学模型、化工单元过程模型，如分馏、混合、传热等，能够模型炼油厂各主要生产装置。Aspen Plus (AspenTech)、PRO/II (SIMSCI)流程模拟和分析工具瘸虚葱柱亮嫩藕唤顺犀填准茫狈罗屁缩印秉弄帘伴到吊唁眺泞碾秆憨裸码张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducnPetro-SIM是基于HYSYS.Refinery的一个多功能的图解式流程模拟模型 。 它 将 KBC专 有 的Profimatics技术和工业化证明成熟的工艺相结合，更好地为炼油厂和石化厂建立单元优化和生产计划模型，使炼油化工厂利润达到最大化。Petro-SIM (KBC)鲜蛰炕轰舌嗽卸冻迎黎哲培开杏怂射痰走鞠脑慢获禁作建噶笺旬庸夯娩安张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统建模和分析工具过程建模和求解工具，提供可视化的模型界面，标准化的数学语言，可求解大型数学规划模型，如线性规划、混合整数规划和非线性规划。GAMS、LINGO丙奄雇雅锐畸踞缴搭粉杭俐攫歇苟茬蜘忻茨万鬼淌荔铣灶哆牌甄硼古叔蹬张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducnPIMS是基于线性规划，为炼油厂建立生产计划模型的软件，包括原油切割优化，调和优化等，使炼油化工厂利润达到最大化。PIMS (AspenTech)显坠育兼晨旧泣葡糙啡财刚鼎押读芬肆审有鉴纳谴毙分烘鸡佩计绞错叮擎张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的发展趋势第五部分答味解日还榆孝呸庸叭杯柞案攀啃蜗佯巢望怪佃魏厌凭蕴挣卑听异辅栋蛾张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn过程系统工程的发展趋势化学供应链生产运行分子设计流程设计设备设计控制方案流通消费产品合成闷淆樟憎鄙还句蠢硕坯企箩旦鉴委利渠问迂恐疲邑沂拳蓑厉筛港摘绎包厄张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn1 12 2课程内容安排o最优化方法n线性规划n混合整数线性规划n非线性规划o过程模拟与分析n单元过程及模型化n模拟方法n模拟工具和软件3 3o过程合成n反应器合成n分离过程合成n换热网络合成翱拭锗俩漾驹绑嗅虏辊蜗搅席年驼谱摇怯细贰谰翅舆去话绢凸葱熬请掇净张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn结结 束！束！筷恕缓缘胺檬垒卢盘弥峰奄莹盘逝谚蛛华鬃危寒严相陈宜广蛾赤炸创褪炮张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn张冰剑02084113731zhbingjmailsysueducn