化工过程动态学

化工过程动态学，通过机理动态建模，研究化工过程动态行为，是控制系统特别是多变量控制系统分析设计与运动的基础。本书主要内容包括机理模型建立的普遍方法、线性化方法和分布参数模型的集总化处理方法；流体流动过程、传热过程、压缩机喘振模型、管壳式换热器、换热网络、板式精馏塔、聚丙烯反应器、乙炔加氢反应器和催化裂化反应再生系统的动态模型进行了详尽的分析与讨论。本书的读者以工业自动化领域的工程技术人员和科研工作者为主，既适于自学入门，也可作为高等院校教师、研究生和高年级大学生教学与参考用书。^[1]

第一章概论1

第一节模型的分类1

一、稳态模型和动态模型1

二、机理模型和“黑箱模型”2

三、集中参数模型和分布参数模型2

四、线性模型与非线性模型3

五、过程单元模型和系统结构模型3

六、各种功能的模型4

第二节建立数学模型的假设条件4

第三节机理模型的建立方法5

一、对流（流体主体流动）6

二、相内扩散7

三、相间传递8

四、源8

五、动态方程9

第四节线性化处理9

第五节分布参数模型的集总化处理13

一、空间离散化13

二、示例14

第二章流体流动过程17

第一节流体流动17

一、流体流动基础17

二、流体流动基本方程18

第二节液体储罐20

一、液相流单个储罐20

二、液相流并联储罐21

三、液相流串联储罐22

第三节气体储罐22

第四节混合过程23

一、温度和液位24

二、浓度和液位25

三、温度、浓度和液位27

第五节离心压缩系统的喘振模型29

一、离心式压缩机结构及工作原理30

二、压缩系统不稳定性30

三、离心式压缩系统喘振模型的建立32

四、模型仿真35

第三章传热过程37

第一节直接接触式换热器37

第二节夹套式换热器39

一、间歇操作39

二、夹套式换热器(集中参数模型)39

第三节管壳式换热器40

一、动态机理模型40

二、模型简化42

三、模型的线性化处理44

四、实例分析46

五、多管程多壳程换热器47

六、多管程多壳程换热器仿真模型库53

第四节套管式换热器54

一、并流操作54

二、逆流操作57

第五节换热网络59

一、换热网络优化设计59

二、换热网络动态数学模型61

三、管壳式换热器仿真模型库在复杂换热网络中的应用64

第四章分离过程69

第一节板式吸收塔69

一、平衡级稳态模型69

二、非平衡级稳态模型69

三、平衡级动态模型70

第二节板式精馏塔71

一、板式精馏塔模型概述71

二、精馏塔数学模型建立的基本方法72

三、平衡级动态数学模型的建立72

四、非平衡级动态模型93

五、模型降阶98

第三节板式萃取塔99

一、萃取过程中的传质100

二、萃取的分类及动态数学模型100

第四节填料吸收塔105

第五节工业乙烯精馏塔106

一、乙烯精馏塔工艺特点106

二、乙烯精馏塔动态数学模型107

第五章化学反应过程114

第一节全混流理想反应器114

一、等温反应114

二、非等温反应115

第二节平推流理想反应器116

一、等温反应116

二、非等温反应117

第三节聚丙烯反应器117

一、聚丙烯工艺简介118

二、丙烯聚合反应机理120

三、聚丙烯反应器的动态机理建模120

四、聚丙烯反应器的线性化模型122

五、聚丙烯反应器的动态分析125

六、聚丙烯反应器稳定性分析127

第四节乙炔加氢反应器模型131

一、乙炔加氢反应器工艺简介131

二、反应机理133

三、乙炔反应器动态机理数学模型135

四、乙炔加氢反应器系统动态性能分析144

第五节工业催化裂化装置反应再生系统148

一、动态机理模型的建立148

二、系统动态特性分析160

三、系统稳定性分析171

四、系统稳定性分析综合仿真实验189

参考文献192^[1]