《过程合成》一书评介

《Process Synthesis》书评

化工学院98级博士生 黄启明

一、概述

　　本书是美国学术出版社(Academic Press)出版的 Advances in Chemical Engineering丛书中的第23卷，1996年出版，由美国卡耐基梅隆大学化学工程系编篡而成。

　　在过去的三十多年里,过程合成的原理与技术对化工工艺的开发、设计和操作起了很大的推动作用，这一领域的主要研究内容为过程工业中的关键性的物理化学现象及其相互关系。目前过程合成策略主要用于开发设计换热网络、公用工程系统、分离序列、反应器网络及控制系统。

二、本书特点及主要内容

• 本书特点

1.系统性强，条理清晰。这其实也是几乎所有国外专著共同的特点。本书各章都是以前言及文献综述开篇，接着讲解理论与原理，再使用工业实例对相应理论加以具体的阐述与实践，最后对本章内容做出精辟的总结并展望未来的发展趋势。

2.内容新颖，文献详实。过程合成已经有了三十多年的发展历史，但这一领域早期研究方法及内容相对较为独立分散，八十年代末期才开始使用系统论的观点对过程工业加以研究。本书则着重强调知识的集成与整合，如在反应器网络一章中，先后介绍并了几何结构方法、常规优化方法及启发式推断法，并混合使用上述方法解决工业中的实际问题。本书大量引用了前人的研究成果，并给出详细的文献来源，全书文献多达359篇，且大部分都是八十年代末期以来的文献。

• 主要内容

1.化工过程合成的工业应用。本章主要综述了过程合成对工业的冲击，阐述了过程合成如何应用于工业制造与研究中，同时本章给出了许多基本工业节能与降低全局费用的成功实例，这些实例主要包括精馏序列的合成、热集成分离序列与共沸体系的分离等。

2.基于精馏的分离体系的合成。运用人工智能、 简化模型和几何结构分类等技术，进一步开发出了非理想体系分离序列的合成方法。综合运用上述技术，能得到一个复杂分离序列，使非理想混合物实现分离从而得到预期产品。

3.规则系统过程合成的混合整数优化技术。本章开发了一个规则系 统过程合成的总体结构，这一结构可应用于换热器网络的合成、分离序列的合成及全流程的超结构等复杂问题。使用处理离散和连续决策优化问题的混合整数非线性规划(MINLP)方法来求解上述问题。本章对混合整数非线性规划算法进行了评述，并讨论了逻辑限制和直观推断在开发过程合成定性/定量结构中的协调作用。

4.化学反应器网络的指标与集成：一个优化方法。本章讨论了较为困难的反应器网络合成问题。一般而言，反应器网络合成问题是强非线性的，启发式方法与常规优化方法都只能局部最优解。本章综运用反应器网络可行域的几何概念与优化方法，解决了大量的工业实际问题。

5.过程合成与设计的可操作性和控制。本章主要涉及过程合成与设计的可操作性和控制的优化方法。首先扼要介绍了过程合成与设计的常规技术，然后详细论述了废水中和作用及系统的模拟，最后列出设计实例，阐明该理论的实践意义。

三．本书章节

第一章 化学过程合成的工业应用

1. 引言

2. 工业化学过程改造

3. 概念过程工程中的合成

4. 总流程图实例

5. 高效蒸馏能量合成

6. 剩余物曲线图与共沸物分离

7. 新挑战

8. 结论

第二章 基于精馏分离体系的合成

1. 引言

2. 溶液区浓度

3. 混合物动态评价

4. 近似理想体系分离

5. 完全非理想混合物分离

6. 合成讨论

7. 预分析方法

8. 非理想混合物合成方法

9. 改进后的预分析方法

10. 后分析方法：柱设计计算

第三章 规则系统过程合成的混合整数优化技术

1. 引言

2. 历史回顾

3. 线性规划方法

4. 替代表示法

5. 非线性规划模拟

6. 规则系统的非线性规划

7. 非线性规划合成问题解决策略

8. 应用

9. 结论

第四章 化学反应器网络的指标与集成：一个优化方法

1. 引言

2. 可行域的几何概念

3. 反应器网络合成：恒温体系

4. 反应器网络合成：变温体系

5. 反应器网络能量集成

6. 同步反应、分离、能量系统合成

7. 结论

第五章 过程合成与设计的可操作性和控制

1. 引言

2. 常规技术

3. 废水中和作用

4. 废水中和系统模拟

5. 设计范例

6. 结论

　本书馆藏索书号：O622/E02