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第1章 汽-液相平衡（VLE）基础1

1.1蒸气压1

1.2二元体系VLE相图2

1.3物性方法5

1.4相对挥发度6

1.5泡点计算7

1.6三元相图8

1.7 VLE的非理想性9

1.8三元体系的剩余曲线13

1.9精馏边界17

1.10结论20

第2章 精馏塔的分析21

2.1设计的“自由度”21

2.2二元体系McCabe-Thiele法21

2.2.1操作线23

2.2.2 q线24

2.2.3逐板法求塔板数25

2.2.4各参数的影响25

2.2.5限制条件26

2.3多元体系的近似方法26

2.3.1 Fenske方程求最少塔板数27

2.3.2 Underwood方程求最小回流比27

2.4结论27

第3章 建立一个稳态精馏模拟29

3.1新建一个模拟例子29

3.2定义化学组分及物性方法34

3.3定义物流性质38

3.4定义设备参数39

3.4.1塔C139

3.4.2阀门和泵41

3.5运行模拟算例43

3.6使用“DESIGN SPEC/VARY”功能44

3.7寻找最佳进料位置以及最小操作条件55

3.7.1最佳进料位置55

3.7.2最小回流比55

3.7.3最少塔板数55

3.8精馏塔尺寸设计56

3.8.1塔高56

3.8.2塔径56

3.9概念设计58

3.10结论61

第4章 精馏的经济优化62

4.1启发式优化法（Heuristic Optimization）62

4.1.1将总塔板数定为最少理论板数的两倍62

4.1.2将回流比定为最小回流比的1.2倍63

4.2经济核算依据64

4.3结果65

4.4操作优化68

4.5真空精馏塔压力的优化73

4.6结论74

第5章 复杂体系的精馏模拟75

5.1萃取精馏75

5.1.1设计77

5.1.2模拟难点79

5.2乙醇脱水81

5.2.1 VLLE行为83

5.2.2工艺流程模拟84

5.2.3收敛流程87

5.3变压共沸精馏89

5.4双塔热耦合精馏93

5.4.1流程93

5.4.2净操作的收敛94

5.5结论97

第6章 通过稳态计算选择控制结构98

6.1控制结构选择98

6.1.1双组分控制98

6.1.2单端控制98

6.2进料组成灵敏度分析（ZSA）98

6.3温度控制板的选择100

6.3.1方法总结100

6.3.2丙烷/异丁烷二元体系101

6.3.3苯/甲苯/二甲苯（BTX）三元体系105

6.3.4三元共沸体系107

6.4结论111

第7章 由稳态模拟转换为动态模拟112

7.1设备定径112

7.2导入Aspen Dynamics114

7.3在Aspen Dynamics中打开动态模拟115

7.4安装各基本控制器117

7.4.1回流122

7.4.2重点123

7.5添置温度和组分控制器123

7.5.1塔板温度控制124

7.5.2组分控制129

7.5.3组分-温度串级控制130

7.6性能评估131

7.6.1安装一个曲线图131

7.6.2将动态结果导入Matlab中133

7.6.3再沸器热量输入与进料流量比例136

7.6.4带有CC-TC串级控制的温度控制结构比较137

7.7结论138

第8章 复杂精馏塔的控制139

8.1萃取精馏工艺139

8.1.1设计139

8.1.2控制结构140

8.1.3动态性能142

8.2部分冷凝的精馏塔143

8.2.1全汽相采出143

8.2.2汽/液相采出159

8.3热耦合精馏塔的控制165

8.3.1工艺研究166

8.3.2热耦合关系式167

8.3.3控制结构168

8.3.4动态性能170

8.4共沸精馏塔/倾析器体系的控制173

8.4.1转化为动态模拟和闭合循环回路173

8.4.2安装控制结构175

8.4.3动态性能178

8.4.4数值积分问题181

8.5非常规控制结构182

8.5.1工艺研究183

8.5.2稳态设计经济优化185

8.5.3选择控制结构186

8.5.4动态模拟结果190

8.5.5可替代的控制结构191

8.5.6小结196

8.6结论196

第9章 反应精馏197

9.1引言197

9.2反应精馏体系的种类198

9.2.1单进料反应198

9.2.2重组分产物的不可逆反应198

9.2.3净操作与使用过量反应物的比较199

9.3 TAME流程基本点201

9.3.1预反应器202

9.3.2反应精馏塔C1202

9.4 TAME反应动力学和VLE204

9.5全厂控制结构208

9.6结论211

第10章 侧线精馏塔的控制212

10.1液相侧线精馏塔212

10.1.1稳态设计212

10.1.2动态控制213

10.2汽相侧线塔217

10.2.1稳态设计217

10.2.2动态控制217

10.3带有汽提塔的液相侧线精馏塔221

10.3.1稳态设计221

10.3.2动态控制222

10.4带有整流器的汽相侧线精馏塔226

10.4.1稳态设计226

10.4.2动态控制227

10.5侧线吹洗塔234

10.5.1稳态设计234

10.5.2动态控制235

10.6结论239

第11章 石油分馏的控制240

11.1石油馏分241

11.2原油的表征244

11.3预蒸馏塔的稳态设计250

11.4预闪蒸塔的控制255

11.5大型蒸馏塔的稳态设计260

11.5.1稳态设计概述260

11.5.2在Aspen Plus中建立大型蒸馏塔262

11.5.3设计参数的影响269

11.6大型蒸馏塔的控制271

11.7结论278

第12章 隔壁塔（热偶精馏）279

12.1引言279

12.2稳态设计281

12.2.1 MultiFrac模型281

12.2.2 RadFrac模型288

12.3隔壁塔的控制290

12.3.1控制方案290

12.3.2 Aspen Dynamics模拟293

12.3.3动态模拟结果295

12.4常规精馏塔的控制299

12.4.1控制方案299

12.4.2动态结果与比较300

12.5结论和讨论301

第13章 动态安全分析303

13.1引言303

13.2安全方案303

13.3过程研究304

13.4基本的严格精馏塔模块304

13.4.1恒定热负荷的模型305

13.4.2恒温模型305

13.4.3 LMTD模型305

13.4.4冷凝或蒸发介质模型305

13.4.5再沸器的动态模型306

13.5带有显示换热器的严格精馏塔动态模型306

13.5.1塔307

13.5.2冷凝器307

13.5.3回流罐308

13.5.4液体分离308

13.5.5再沸器308

13.6动态模拟309

13.6.1基础例子的控制结构309

13.6.2严格例子的控制结构310

13.7动态响应的比较310

13.7.1冷凝器的冷凝故障310

13.7.2输入热量增加311

13.8其他问题313

13.9结论313

第14章 二氧化碳的捕集314

14.1低压空气燃烧火力发电厂的二氧化碳捕集315

14.1.1流程设计315

14.1.2模拟问题316

14.1.3全厂性的控制结构318

14.1.4动态行为321

14.2高压IGCC火力发电厂的二氧化碳捕集324

14.2.1设计325

14.2.2全厂性控制结构327

14.2.3动态行为329

14.3结论331

第15章 精馏塔的降荷操作控制332

15.1引言332

15.2控制问题333

15.2.1双温度控制333

15.2.2阀位控制335

15.2.3循环控制336

15.3过程描述337

15.4斜坡干扰下的动态特性339

15.4.1双温度控制339

15.4.2阀位控制340

15.4.3循环控制341

15.4.4比较341

15.5阶跃干扰下的动态特性343

15.5.1双温度控制343

15.5.2 VPC控制344

15.5.3循环控制344

15.6其他控制结构346

15.6.1无温度控制346

15.6.2双重温度控制347

15.7结论349

第16章 精馏塔中压力补偿的温度控制350

16.1简介350

16.2算例研究351

16.3传统控制结构的选择352

16.4温度、压力、组成之间的相互关系355

16.5 Aspen Dynamics的应用356

16.6动态结果对比357

16.6.1进料流量的影响357

16.6.2压力的扰动358

16.7结论360

第17章 乙醇脱水361

17.1引言361

17.2酒精蒸馏釜（预浓缩器）的优化362

17.3共沸塔和回收塔的优化364

17.3.1优化进料位置365

17.3.2塔板数优化365

17.4整体工艺的优化367

17.5环己烷夹带剂368

17.6流程的循环收敛369

17.7结论370

第18章 外部复位反馈防止积分饱和371

18.1简介371

18.2实现外部复位反馈电路372

18.2.1生成误差信号372

18.2.2控制器增益的放大373

18.2.3增加滞后输出373

18.2.4信号低选器373

18.2.5 Lag模块的设置373

18.3闪蒸罐案例374

18.3.1工艺流程和普通控制结构374

18.3.2没有外部复位反馈的超驰控制结构375

18.3.3有外部复位反馈的超驰控制结构376

18.4精馏案例379

18.4.1普通的控制结构380

18.4.2没有外部复位的普通和超驰控制器381

18.4.3有外部复位的普通和超驰控制器383

18.5结论386

索引387