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第一章 绿色过程系统集成概述3

1.1 过程系统工程的研究内容3

1.2 过程系统集成的基本方法4

1.3 环境影响的量化分析及评价5

1.3.1 基于环境危害指数的方法6

1.3.2 基于热力学分析的方法8

1.4 绿色过程系统集成8

1.4.1 绿色过程系统集成的研究现状8

1.4.2 绿色过程系统集成的模型化及求解11

1.4.3 绿色过程集成的应用13

1.5 展望14

参考文献16

第二章 环境性能分析与评价21

2.1 基本原理21

2.1.1 环境性能评价的意义21

2.1.2 环境性能评价的理论基础23

2.2 环境性能的分析与定量估算27

2.2.1 评价方法27

2.2.2 指标分类32

2.2.3 指标体系33

2.2.4 化合物种的环境影响估算35

2.2.5 能量与危害物质的折算41

2.2.6 化工流程的环境影响计算模型42

2.3 环境性能分析评价体系44

2.3.1 环境性能指标体系44

2.3.2 过程环境性能评价程序45

2.3.3 环境性能评价模型47

2.4 国外部分研究机构51

2.5 推荐的国外图书52

2.6 数据库和软件54

参考文献56

3.1 绿色模拟的基本概念60

第三章 绿色过程模拟与设计60

3.2 绿色过程模拟61

3.2.1 过程工业与环境的关系61

3.2.2 过程模拟的发展概况64

3.3 过程模拟的基本理论及方法66

3.3.1 序贯模块法67

3.3.2 联立方程法68

3.3.3 联立模块法69

3.4 绿色过程模拟74

3.4.1 绿色过程模拟的基本原理及方法76

3.4.2 废物削减算法及模拟77

3.4.3 环境危害和风险评价方法及绿色设计82

参考文献87

第四章 流体动力学模拟与分析89

4.1 计算流体动力学数值模拟方法的特点及优越性89

4.2 计算流体动力学数值模拟基本方法90

4.2.1 建立基本守恒方程组90

4.2.2 确定边界条件91

4.2.3 建立或选择模型或封闭方法91

4.2.4 建立离散化方程91

4.2.5 制定求解方法91

4.2.9 模拟与实验的对比92

4.2.10 改进模型及解法92

4.2.6 研究计算技巧92

4.2.8 调试程序92

4.2.7 编写计算程序92

4.3 计算流体动力学的发展93

4.4 计算流体动力学的应用领域94

4.5 应用实例——循环流化床煤气化反应器的数值模拟95

4.5.1 物理模型及物性参数95

4.5.2 数学模型95

4.5.3 结果与讨论98

4.6 流体动力学与过程模拟的结合及发展101

4.5.4 结论101

参考文献106

第五章 反应器网络合成110

5.1 几何方法110

5.1.1 可得区的基本概念111

5.1.2 可得区的构造方法113

5.2 超结构优化法115

5.3 基于目标策略的方法116

5.3.1 目标策略模型的发展116

5.3.2 间隔流动近似模型118

5.4.1 算法的研究122

5.4 氯乙烯合成过程的反应网络合成122

5.4.2 氯乙烯单体生产过程反应器网络的合成125

参考文献129

第六章 绿色分离过程合成131

6.1 分离过程简介131

6.2 分离过程合成135

6.2.1 概述135

6.2.2 分离方案数135

6.2.3 分离方法的选择137

6.3 分离过程合成方法140

6.3.1 启发探试法140

6.3.2 数学规划法144

6.3.3 调优法146

6.3.4 进化算法148

6.4 绿色共沸体系分离过程合成151

6.4.1 共沸剂或萃取剂的选择和设计151

6.4.2 二元共沸体系绿色分离过程合成154

参考文献161

第七章 以产品为导向的过程集成166

7.1 过程工程166

7.2.1 产品工程的发展168

7.2 产品工程及产品设计168

7.2.2 绿色产品设计174

7.3 以产品为导向的过程系统集成177

7.3.1 以产品为导向的过程系统集成方法177

7.3.2 实例分析与研究179

参考文献183

第八章 过程集成优化原理与方法184

8.1 过程优化的必要性184

8.2 过程优化模型的建立184

8.2.1 过程优化问题数学模型的一般形式184

8.3 无约束多变量最优化法185

8.2.3 可行域和可行解、最优值和最优解185

8.2.2 决策变量、状态变量和优化问题的自由度185

8.3.1 最速下降法186

8.3.2 共轭梯度法187

8.3.3 牛顿法及阻尼牛顿法188

8.3.4 DFP变尺度法189

8.3.5 Marquardt法190

8.3.6 单纯形法196

8.3.7 Powell法197

8.4.1 遗传算法的基本思想200

8.4.2 遗传算法的特点200

8.4 遗传算法200

8.4.3 遗传算法的编码201

8.5 线性规划205

8.5.1 线性规划的数学模型205

8.5.2 单纯形法206

8.5.3 整数规划207

8.6 非线性规划208

8.6.1 等式约束优化问题208

8.6.2 罚函数法212

8.6.3 序贯二次规划法213

8.6.4 复合形法214

8.7.1 化工过程中复杂体系相平衡性质的神经网络预测215

8.7 优化技术在化工中的应用215

8.7.2 化工过程系统合成与优化221

参考文献225

第九章 能量集成226

9.1 换热网络综合226

9.1.1 换热网络设计目标226

9.1.2 换热网络的夹点设计方法228

9.1.3 流股分流230

9.2.1 反应器与过程系统的能量集成231

9.2 过程系统能量集成231

9.2.2 蒸馏过程与过程系统的能量集成236

9.2.3 公用工程与过程系统的能量集成241

9.3 全局系统能量集成243

9.3.1 全局系统能量集成分类244

9.3.2 全局系统能量集成的夹点分析法245

9.3.3 全局系统能量集成的分析原则250

参考文献255

第十章 生命周期评价及应用258

10.1 生命周期评价258

10.1.1 目标定义和范围界定259

10.1.3 影响评价260

10.1.2 清单分析260

10.1.4 解释阶段261

10.2 生命周期评价在过程系统工程中的应用261

10.2.1 生命周期评价用于过程选择262

10.2.2 生命周期评价用于过程优化263

10.2.3 生命周期评价用于产品和过程设计263

10.3 生命周期分析工具265

参考文献267

第十一章 生态工业园区269

11.1 生态工业及工业生态学269

11.1.1 基本概念269

11.1.2 工业生态学的发展270

11.1.3 工业生态学的研究内容272

11.2 生态工业园区274

11.2.1 基本概念274

11.2.2 生态工业园区的发展275

11.2.3 丹麦卡伦堡工业生态园区277

11.3 生态工业园区的系统集成280

11.3.1 物质集成280

11.3.2 能量集成281

11.3.3 水网络集成281

11.3.4 生态工业园区系统集成的发展282

参考文献284