系统工程第2讲过程系统工程

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1、Reviewoflastlecture……●系统:系统工程（观点、方法、角度……SAEOC)过程系统工程:（内容、作用及沿革）●过程系统工程的有关基本术语系统/环境/决策变量/状态变量/过程模拟/过程模拟系统……●过程系统工程基本任务与内容基本任务:化工生产各环节(规划设计、操作运行、控制管理、采购与销售)的优化（解决技术经济决策问题）;内容:ASO……系统分析过程系统工程：把系统工程的一套研究方法、观点、思路应用到过程系统的模拟、评价、优化、合成等问题上，形成了过程系统工程学。是将化学工程、应用数学、将

2、计算机软件、过程控制的理论与技术集成的学科。系统综合（系统合成）是在给定系统的任务或目标亦即确定了系统功能的条件下，寻求或选择各子系统的功能特性及其组合方式以实现预定的系统功能和目标（合成氨）。系统最优化（也称做运筹学方法）是近几十年形成的，它主要运用数学方法研究各种系统的优化途径及方案，为决策者提供科学决策的依据。最优化方法的主要研究对象:各种有组织系统的管理问题及其生产经营活动。最优化方法的目的:对所研究的系统，求得一个合理设计工艺参数或运用人力、物力和财力的最佳方案，发挥和提高系统的效能及效益，最终

3、达到系统的最优目标。过程系统工程要解决的基本问题：操作问题、设计型问题、操作优化和过程合成（SDOS）------简称四个基本问题。合成氨工艺流程1.5化工系统工程解决的基本问题（案例1）--------1.5.1精馏单元（系统)1.5.1.1过程单元模拟分析与设计定义：在确定过程系统的结构及其子系统的前提下，通过数学模拟的方法，推测特定系统的特性，确定各部位的信息和/或总体技术经济指标的方法为过程系统模拟分析。设计型？R，Ntt，DorW……1.5.1.2过程单元优化与综合1.4.4过程系统的优化与合成

4、●一类是对确定过程系统的优化，通常是求取能使过程系统的目标函数极小（或极大）最佳决策变量的值，通常称为过程系统的优化；J（总费用）=操作费用+折旧（设备？）（一般，简化的决策变量为R，P）综合?1.5.2化工系统工程研究的基本问题（案例2）----------乙烯氧化制环氧乙烷反应-吸收系统1.5.2.1乙烯氧化法制环氧乙烷工艺流程1.5.2.2模拟问题－获取系统的应答特性（系统分析）已知系统的输入X0、过程参数u、4个单元特性及系统的拓扑结构，求系统的输出状态以及系统中其他所有流股的信息。1.5.2.3

5、设计型问题已知系统的输入X0、4个单元特性及系统的拓扑结构，求满足某个设计规定(SP=4%)的条件下，系统的输出、系统中其他所有流股的信息以及设计规定相对应的过程参数u。1.5.2.4优化问题已知系统的输入、系统特性、系统结构，求优化目标函数极值（比如优化的目标为目的产物的利润最大）以及此时的决策变量（如反应器的温度和分割比）的数值。1.5.3合成问题（系统综合）已知输入（用什么原料）、输出（制什么产品），求为达到生产目的在某个目标函数下的最佳工艺流程。可以用下图描述过程合成系统。Aspen-plus,P

6、rocess（Pro-II),Micro-chess,ECSS过程合成的提出：1968，Rudd（美）在给定系统的任务或目标亦即确定了系统功能的条件下，寻求或选择各子系统的功能特性及其组合方式以实现预定的系统功能和目标。过程系统工程的技术手段和工具是……？1.6化工系统工程的主要技术手段与工具主要内容:系统分析的任务在于描述或预测系统的特性;系统综合是指确定化工系统结构的过程;而系统优化是为了以最佳的方式实现系统的目标或功能，是全部工作的最终目的。（化工系统工程的核心是最优化）如何实现?(手工计算?计算尺

7、?计算器?Or…….)1.6.1化工流程模拟系统（或流程模拟系统）----软件化工过程模拟程序系统常简称为流程模拟软件(chemicalengineeringsimulationsystem)，它是一种综合性计算机程序系统，用于单元过程以及由这些单元过程所组成的整个化工过程系统的模拟计算。●合成流程●工艺参数优化●脱除瓶颈●研究某些设计问题或操作模拟分析●进行参数灵敏度分析PSE的主要任务？？1.6.2历史沿革、现状与前景●1958年,FlexibleFlowsheeting（Kellogg,合成氨，第一

8、个化工模拟程序）●60年代，化工过程模拟的初始发展期。PACER（Purdueuniversity)CHESS→Micro-CHESS(Houstnuniversity)待（第一代）●70年代，化工过程模拟的成长壮大期。模拟软件的开发，研制走向专业化，商业化。从过去的分散在大学和各个炼油、石化公向转向由专门的化工软件公司进行。模拟计算的准确性、可靠性大大加强，应用范围不断拓宽，功能愈益丰富，使用越来越方便，并且涌现了一批著名的