面向本质安全化的化工过程设计 多稳态及其稳定性分析2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 引言1

1.1 背景简介1

1.2 本质安全化设计方法研究进展2

1.3 本书内容介绍6

参考文献7

第2章 化工过程中的多稳态现象10

2.1 引言10

2.2 非线性方程组求解方法10

2.2.1 线性方程组高斯消元法和共轭梯度法11

2.2.2 牛顿法及其变体14

2.2.3 同伦延拓法16

2.2.4 多启动延拓法18

2.2.5 单纯形算法和长方体算法19

2.2.6 郭涛算法21

2.2.7 扩展的同伦延拓法24

2.2.8 算法小结25

2.3 案例一 全混釜串联反应过程26

2.3.1 反应过程简介26

2.3.2 反应过程数学模型27

2.3.3 单参数变化时的多稳态解现象28

2.3.4 稳态解在操作参数空间中的分布31

2.3.5 结果讨论32

2.4 案例二 甲苯氧化反应过程33

2.4.1 引言33

2.4.2 化工过程34

2.4.3 甲苯氧化过程数学模型35

2.4.4 甲苯氧化过程模拟38

2.4.5 甲苯氧化过程的多稳态解现象39

2.4.6 结果讨论42

2.5 本章小结42

参考文献42

第3章 化工过程多稳态点的稳定性分析45

3.1 引言45

3.2 稳定性的概念46

3.3 稳定性的判断方法48

3.3.1 李雅普诺夫判断方法48

3.3.2 用奇异点判断系统的稳定性50

3.4 案例一 发酵反应过程51

3.4.1 发酵反应过程的数学模型51

3.4.2 稳态点的稳定性判断52

3.4.3 不同操作条件下的稳定性区域划分55

3.4.4 结果讨论56

3.5 案例二 苯乙烯聚合反应57

3.5.1 苯乙烯聚合反应过程简介57

3.5.2 苯乙烯聚合过程的数学模型58

3.5.3 苯乙烯聚合过程的多稳态及其稳定性59

3.5.4 结果讨论59

3.6 本章小结60

参考文献61

第4章 稳定稳态点的稳定性的量化及其应用63

4.1 引言63

4.2 稳定稳态操作点稳定性的表征63

4.2.1 稳定稳态点所能承受的最大扰动范围63

4.2.2 稳定稳态点在扰动下的收敛速率71

4.3 稳定稳态操作点的稳定性量化表征72

4.3.1 稳定稳态点所能承受的最大扰动范围的量化表征73

4.3.2 稳定稳态点在扰动下的收敛速率的量化表征73

4.4 本章小结79

参考文献79

第5章 化工过程中的奇异点及相应的设计方法研究80

5.1 引言80

5.2 微生物连续发酵过程中的振荡现象80

5.3 化工过程中的奇异点81

5.3.1 Hopf点的识别82

5.3.2 Hopf分岔周期解的计算83

5.3.3 Hopf奇异点分析框架83

5.4 运动发酵单胞菌连续发酵生产生物乙醇84

5.4.1 发酵过程模型86

5.4.2 体系中的Hopf奇异点与极限环89

5.4.3 参数变化对Hopf奇异点的影响90

5.4.4 结果讨论97

5.5 肺炎克雷伯菌连续发酵生产1，3-丙二醇98

5.5.1 引言98

5.5.2 发酵过程描述99

5.5.3 厌氧发酵过程的代谢路径99

5.5.4 发酵过程的模型99

5.5.5 奇异点及振荡现象102

5.5.6 Hopf奇异点区域103

5.5.7 定量描述操作点到奇异点区域的表征方法103

5.5.8 1，3-丙二醇生产过程的优化设计106

5.5.9 考虑Hopf奇异点分布的优化计算结果109

5.5.10 考虑稳定性的优化计算结果115

5.5.11 结果讨论119

5.6 设计思路120

5.7 本章小结120

参考文献121

第6章 本质安全化的化工过程设计方法框架126

6.1 引言126

6.2 设计框架126

6.3 稳定性量化表征在优化设计中的应用128

6.3.1 设计步骤128

6.3.2 计算案例129

6.4 考虑Hopf奇异点影响范围的优化设计132

6.4.1 奇异点分布132

6.4.2 未考虑奇异点区域影响的优化设计133

6.4.3 综合考虑奇异点区域影响的优化设计134

6.5 本章小结136

参考文献136

第7章 稳定性分析的工业实例137

7.1 聚丙烯工业发展概况137

7.2 气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器的稳态模型139

7.2.1 气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器介绍139

7.2.2 反应器模型140

7.2.3 物性方法143

7.2.4 反应动力学145

7.3 气相卧式搅拌釜反应器多稳态分析及其稳定性研究148

7.3.1 气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器的多稳态现象148

7.3.2 稳定性分析及工况操作点范围识别153

7.3.3 多分岔变量下的多稳态现象162

7.4 本章小结164

参考文献165

第8章 后续研究展望——稳定性与柔性相结合166

8.1 引言166

8.1.1 后续研究方向166

8.1.2 化工柔性分析简介167

8.2 柔性与稳定性联立计算的必要性168

8.2.1 甲基丙烯酸甲酯聚合反应过程168

8.2.2 甲基丙烯酸甲酯聚合反应过程可行域及柔性区域169

8.2.3 两种情况的对比171

8.3 柔性与稳定性联立计算算法172

8.4 柔性与稳定性联立计算算法的讨论176

8.5 本章小结177

参考文献177