一、主讲教师信息

姓   名

赵加民

性别

男

学历

博士

职 称

讲师

研究方向

化学工程

工作单位

化学化工学院

讲授课程

化工过程分析与合成

联系电话

电子信箱

zhaojiamin@lcu.edu.cn

二、课程信息

课程名称

中文

化工过程系统分析与合成

先修课程

高等数学、化工原理、化工热力学、

英文

Analysis and synthesis of Chemical Process System

课程性质

专业提高课

学时 /学分

36/2

授课范围

化学工程与工艺专业21级化工7班

授课时间

和地点

周三5-6节：4A511室；

周五3-4节：4A511室；

人数

限制

32

课程简介

本课程的一门交叉的综合学科，它涉及化学工程、计算机技术、运筹学、工程经济学、最优化理论等多门学科。本门课程从整体出发，对整个体系建立模型并进行相应的模型求解，从而实现整个系统的最优化分析、合成过程。学习了本门课程以后，同学们可以进行复杂系统的分析优化与合成处理，并涉及了基本的经济学的知识，可以大大提高学生解决实际问题的能力。

三、教学资源

指定教材

都健 刘琳琳主编，《化工过程系统分析与综合》，化学工业出版社，2023年

参考文献

[1] 方立国 主编. 化工过程分析与合成

[2] 史彬 主编，化工过程分析与综合

[3] 孙兰义 主编，化工过程模拟实训-Aspen Plus教程

教学网站

薛定宇 教授 讲解的国家精品课程“现代科学运算—MATLAB语言与应用”

https://www.icourse163.org/learn/NEU-1002660001?tid=1002834002#/learn/announce

四、教学信息

教学目标

（1）通过第二章的学习，能够针对具体的化工过程建立合适的数学模型，并能够建立5个单元以下的系统的单元模型和结构模型（毕业要求1-2）；

（2）通过第三章的学习，使学生能够基于数学模型找到复杂化学工程问题的关键环节和制约因素；（毕业要求2-1）

（3）通过第三章的化学网络调优、第四章分离过程综合等方面知识的学习，使学生能够基于数学模型找到复杂化学工程问题的最优化方案（毕业要求2-2）

（4）通过补充知识的学习，学习经济的时间效益等基本经济知识，初步认识工程设计的全周期的经济决策问题（毕业要求11-1）；

教学进度

（以周为单位）

课堂讲授

实验、实习、作业、课外阅读及参考文献等

教学内容摘要

（章节名称、讲述的内容提要，课堂讨论的题目等）

内容及时间、地点

第1周

第1章 绪论（1学时）

内容提要：系统的定义、系统的基本构成要素、化工过程分析、化工过程系统合成、过程系统优化的区别。

第2章 过程系统的稳态模拟（3学时）

内容提要：过程系统数学模型的分类；三种过程系统求解方法的定义及优缺点；化工单元过程的建模方法。

随堂辅导 课后部分习题

第2周

第2章 过程系统的稳态模拟 （2学时）

内容提要：有向图、过程矩阵、关联矩阵、邻接矩阵的定义、写法和相关性质介绍；

过程系统分隔的单元串搜索法、邻接矩阵乘幂法的学习与应用。

随堂辅导 课后部分习题

第3周

第2章 化工过程系统模型化（2学时）

内容提要：过程系统的切断方法及应用；联立方程法的介绍，线性规划的Excel实现方法，联立模块法的介绍，非线性模型的线性化方法。

第3章 换热网络综合 （2学时）

内容提要：换热网络综合的意义；过程系统的挟点及其意义。

第4周

第3章 换热网络综合 （2学时）

内容提要：过程系统挟点位置的确定。过程系统的总组合曲线的意义、绘制方法。

随堂辅导 课后部分习题

第5周

第3章 换热网络综合 （4学时）

内容提要：根据温焓图综合换热器网络的方法，热力学最小传热面积网络，挟点设计法综合换热网络。换热器网络的调优方法。

第6周

第3章 换热网络综合 （2学时）

内容提要：数学规划法的计算机实现方法分布综合换热网络的数学规划法；同步综合换热器网络的数学规划法。

随堂辅导 课后部分习题

第7周

第4章 分离序列的合成（4学时）

内容提要：分离序列合成的意义；分离序列的方案评价、能耗。有序直观推断法；渐进调优法的学习与应用。

随堂辅导 课后部分习题

第8周

第4章 分离序列的合成（4学时）

内容提要：数学规划法。

随堂辅导 课后部分习题

第9周

期中考试复习。

第11~12周

补充知识：

§4-1化工过程系统优化概述  （0.5学时）

§4-2 优化的数学基础  （0.5学时）

内容提要：优化问题的性质、简单的优化数学基础

§4-4 线性及混合整数规划  （2学时）

内容提要：线性规划模型的建立，线性规划标准型的转化方法；

随堂辅导 课后部分习题

随堂辅导 课后部分习题

随堂辅导 课后部分习题

第13周

第5章 过程系统能量集成（4学时）

内容提要：过程系统的能量集成概述；精馏塔在系统中的合理设置及能量集成；公用工程与过程系统的能量集成。

随堂辅导 课后部分习题

第14周

第6章 过程系统的质量集成（2学时）

内容提要：质量交换网络综合的基本概念，质量交换网络与热交换网络的类比；质量交换网络综合方法。

随堂辅导 课后部分习题

第15周

第6章 过程系统的质量集成（4学时）

内容提要：质量挟点法；水分配网络综合。

随堂辅导 课后部分习题

随堂辅导 课后部分习题

第16周

补充知识：

经济的时间效益等基本经济知识，初步认识工程设计的全周期的经济决策问题

教学方法

与手段

通过教材进行基本内容讲解，理论联系实际，并辅以多媒体辅助教学手段。

学习方法

课前预习，课上听讲、记笔记，课后复习。

五、实践教学（含课程实验、课程论文、读书报告、文物考察、野外实习、写生等）

六、成绩考核

平时成绩

占总成绩30%，包括作业或测验。

考试成绩

期末考试成绩占总成绩的70%。

考试说明

缺席1/3学时者，取消考试资格，重修；总成绩不及格者，补考；补考不及格者，重修；补考或重修时，期末考试占100%。

备    注

1．开学一周内，班长或课代表将其姓名、联络电话、手机以e-mail传送给任课老师。

2．若以e-mail与老师联络时，请于主题处注明您的班级、姓名及事由等。

3．修读本课程的同学均应准时到课，若无法准时前来，应有请假条。