化工过程分析与合成第1章绪论

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1、化工过程分析与合成什么是什么是“化工过程的分析与合成化工过程的分析与合成”?单元：由组件或零件、分组件装配在一起，通常在各种不同的环境中能够独立工作的组合体。 过程：由各种不同的单元组合而成。哲学意义是指客观事物从一个状态到另一个状态的转移。什么是什么是“化工过程的分析与合成化工过程的分析与合成”?过程的英文表述为“process”。化工过程：化工过程：化工生产从原料开始到制出目的产物，要经过众多的化学和物理加工处理步骤。化学反应：氧化、还原、磺化、硝化等物理加工：加热、冷凝、精馏、吸收等这些基本化学反应和物理加工工段，也称这些基本化学反应和物理加工工段，也称单元操作单元操作。 什么是什么是“

2、化工过程的分析与合成化工过程的分析与合成”? 分析分析分析是在思想中把事物分析是在思想中把事物分解为各个属性，部分，分解为各个属性，部分，方面方面 合成合成合成是在思想中把事物的合成是在思想中把事物的各个属性，部分，方面结各个属性，部分，方面结合起来合起来两者彼此相反而又相互联系，分析与合成贯穿于思维的整两者彼此相反而又相互联系，分析与合成贯穿于思维的整个过程个过程只有对事物内部矛盾的各个方面进行具体分析，再合成起只有对事物内部矛盾的各个方面进行具体分析，再合成起来把握其矛盾的总体，才能真正深入到事物的本质，把握来把握其矛盾的总体，才能真正深入到事物的本质，把握事物发展的规律事物发展的规律化工

3、过程分析与合成课程的特点化工过程分析与合成课程的特点综合利用了化学工程与工艺专业的主要基础课程综合利用了化学工程与工艺专业的主要基础课程的内容，如的内容，如化工原理化工原理、化工热力学化工热力学、化学反应工程化学反应工程、传递过程原理传递过程原理、分离分离工程工程、化工数学化工数学、系统最优化系统最优化、化化工系统工程工系统工程等。等。是一门综合性课程。是一门综合性课程。与上述突出与上述突出数学方法的数学方法的基础课程相比，基础课程相比，更突出实更突出实践性的典型的践性的典型的“案例案例”分析。分析。重点在于培养学生分析和解决实际问题的能力。重点在于培养学生分析和解决实际问题的能力。化工过程分

4、析与合成课程的任务化工过程分析与合成课程的任务 培养高年级学生综合运用学过的课程，培养高年级学生综合运用学过的课程，以及技术经济、环境保护方面的基础知识，以及技术经济、环境保护方面的基础知识，并结合本课程的过程系统分析与合成的方法，并结合本课程的过程系统分析与合成的方法，加强学生处理化学工业实际问题的能力。加强学生处理化学工业实际问题的能力。化工过程分析与合成课程的要求化工过程分析与合成课程的要求掌握过程系统分析与合成的基本概念、基本原理掌握过程系统分析与合成的基本概念、基本原理与方法与方法掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原掌握过程系统稳态模型、动态模型建立的基本原理，熟悉过程系统模拟

5、与优化的基本步骤与方法，理，熟悉过程系统模拟与优化的基本步骤与方法，掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换掌握分离序列合成方法，熟练运行夹点技术进行换热网络合成热网络合成理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明理解过程系统稳态模型、动态模型求解算法，明确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。明确间确过程系统操作调优的原理、步骤和方法。明确间歇系统模拟、优化与合成的特殊性歇系统模拟、优化与合成的特殊性了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域了解过程系统对象的特性，学科的发展，该领域前沿及与其它学科的关系前沿及与其它学科的关系化工过程分析与合成课程的主要内容化工过程分析与合成课程的主要内容

6、绪论绪论化工过程系统稳态模拟与分析化工过程系统稳态模拟与分析化工过程系统动态模拟与分析化工过程系统动态模拟与分析化工过程系统的优化化工过程系统的优化化工生产过程操作工况调优化工生产过程操作工况调优间歇化工过程间歇化工过程换热网络合成换热网络合成分离塔序列的合成分离塔序列的合成化工过程分析与合成内容体系化工过程系统的分析化工过程系统的合成化工过程系统的优化2，36，7，84，5绪论1化工过程系统的分析过程系统的流程、回路分析模型化模型求解断裂、收敛、矩阵CSTR、精馏、PSA、闪蒸2，3化工过程系统的合成间歇操作系统能量的综合利用分离序列综合最优时间表序列夹点技术、调优法数学规划法、探试法、调优

7、法化工过程系统的优化通常的优化问题化工大系统优化离线调优方法LP、NLP可行路径、不可行路径机理模型、统计模型、智能模型绪 论绪绪 论论1.1 1.1 化工过程化工过程1.2 1.2 化工过程生产操作控制化工过程生产操作控制1.3 1.3 化工过程的分析与合成化工过程的分析与合成1.4 1.4 化工过程模拟系统化工过程模拟系统1.5 1.5 化工企业化工企业CIPSCIPS技术技术1.6 1.6 人工智能技术在化工过程中的应用人工智能技术在化工过程中的应用1.7 1.7 本教材的目的与内容本教材的目的与内容课 程 背 景二战后，化工高等教育出现了两大流派和倾向。二战后，化工高等教育出现了两大流

8、派和倾向。 西西方方发发达达国国家家，随随着着化化工工热热力力学学、传传递递过过程程原原理理、反反应应工工程程与与化化工工系系统统工工程程知知识识的的系系统统化化、理理论论化化，突突出出了了化化学学工工程程科科学学分分类类知知识识的的教教育育，对对工工程程师师面面对的实际问题反而注意不够对的实际问题反而注意不够 在在前前苏苏联联和和东东欧欧各各国国，则则出出现现了了专专业业划划分分过过细细，所培养的高级人才缺乏生命力的落后局面。所培养的高级人才缺乏生命力的落后局面。课 程 背 景 在我国，一方面由于受前苏联的影响，专业划分在我国，一方面由于受前苏联的影响，专业划分过细，人才适应能力差的问题早已

9、暴露无遗；另一过细，人才适应能力差的问题早已暴露无遗；另一方面，化学工程专业又因循西方的模式，过分强调方面，化学工程专业又因循西方的模式，过分强调学科性，忽视化学工程与技术问题的综合性与实践学科性，忽视化学工程与技术问题的综合性与实践性。性。工程师的基本任务和能力就是综合，工程师工程师的基本任务和能力就是综合，工程师的创造性也主要通过综合来体现。的创造性也主要通过综合来体现。反应B+C精馏ABB反应分离CEC+DDC 过程过程就是客观事物从一个状态到另一个状态就是客观事物从一个状态到另一个状态的转移。的转移。在工艺生产上，对物料流进行物理或化在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺，称作

10、学的加工工艺，称作过程工艺过程工艺；以汽车、轮船等；以汽车、轮船等工件为对象的加工工艺，称为工件为对象的加工工艺，称为制造工艺制造工艺。常见的过程工艺：常见的过程工艺：z化工过程化工过程z冶金过程冶金过程z石油炼制过程石油炼制过程z医药生产过程医药生产过程化工过程化工过程是以天然物料为原料经过物理或化学的是以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。加工制成产品的过程。通常化工过程包括三个部分：通常化工过程包括三个部分：v原料制备原料制备v化学反应化学反应v产品分离产品分离1.1 化工过程化工过程 各种单元过程由被处理的物料流联接起各种单元过程由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产

11、工艺流程。来，构成化工过程生产工艺流程。最重要的单元过程：最重要的单元过程：v化学反应过程化学反应过程v换热过程换热过程v分离过程分离过程化学反应过程化学反应过程 化工过程的核心部分化工过程的核心部分催化反应过程催化反应过程热裂解反应过程热裂解反应过程电解质溶液离子反应过程电解质溶液离子反应过程生化反应过程生化反应过程.催化反应过程催化反应过程合成反应合成反应：合成氨、合成甲醇等的反应过程合成氨、合成甲醇等的反应过程；催化反应过程催化反应过程氧氧化化反反应应：萘萘氧氧化化制制苯苯酐酐、乙乙烯烯氧氧化化制制环环氧氧乙乙烯烯等的反应过程；等的反应过程；催化反应过程催化反应过程脱氢反应脱氢反应：乙苯

12、脱氢制苯乙烯的反应过程；乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程；催化反应过程催化反应过程裂裂化化反反应应：重重质质油油催催化化裂裂化化制制轻轻质油的反应过程；质油的反应过程；催化反应过程催化反应过程烷基化反应烷基化反应：乙烯与苯的烷基化制乙苯的反应过程；乙烯与苯的烷基化制乙苯的反应过程；热裂解反应过程热裂解反应过程煤煤干干馏馏生生成成焦焦碳碳、煤煤焦焦油油、焦焦炉炉煤煤气气的的反反应过程应过程；轻轻油油裂裂解解制制乙乙烯的反应过程烯的反应过程；电解质溶液离子反应过程电解质溶液离子反应过程各种无机盐生产以及氨碱法制碱的反应过程各种无机盐生产以及氨碱法制碱的反应过程；生物化学反应过程生物化学反应过程发酵法生产

13、氨基酸、有机醇、酮等的反应过程发酵法生产氨基酸、有机醇、酮等的反应过程换热过程换热过程 使被处理的物流，按要求的温度进入各个单元过使被处理的物流，按要求的温度进入各个单元过程。这一过程是由换热器与换热物流所构成的换程。这一过程是由换热器与换热物流所构成的换热网络实现的。热网络实现的。 合理的设计，能充分回收过程系统中的热量或冷合理的设计，能充分回收过程系统中的热量或冷量。量。 以最大限度的节能、经济的设备投资、良好的操以最大限度的节能、经济的设备投资、良好的操作适应性为目标，实现最佳的换热网络设计，是作适应性为目标，实现最佳的换热网络设计，是化工过程系统综合研究的一项典型的事例化工过程系统综合

14、研究的一项典型的事例。分离过程分离过程非均一系非均一系 气固相分离：沉降、过滤、湿法除尘、电除尘气固相分离：沉降、过滤、湿法除尘、电除尘 液固相分离：过滤、干燥、沉降液固相分离：过滤、干燥、沉降均一系均一系 气相分离：吸附、吸收、膜分离气相分离：吸附、吸收、膜分离 液相分离：蒸馏与精馏、蒸发、结晶、气提、液相分离：蒸馏与精馏、蒸发、结晶、气提、 萃取、膜分离等萃取、膜分离等 分离产物、副产物、废物以及未反应的原料，分离产物、副产物、废物以及未反应的原料，最终得到一定纯度的产物最终得到一定纯度的产物 化工过程生产操作工况的调节，主要化工过程生产操作工况的调节，主要是对物料流温度、压力、流量、液位

15、、组是对物料流温度、压力、流量、液位、组成等操作参数的调节。成等操作参数的调节。1.2 化工过程生产化工过程生产操作控制操作控制基地式控制技术基地式控制技术（40-5040-50年代年代）特点：特点：采用基地式控制仪表实施单输入、采用基地式控制仪表实施单输入、单输出的简单回路控制单输出的简单回路控制控制目标：控制目标：保持生产工况平稳保持生产工况平稳出现了单元组合式控制仪表，从简单控出现了单元组合式控制仪表，从简单控制回路发展了串级、前馈补偿等控制系制回路发展了串级、前馈补偿等控制系统统 优点：优点：特点为各个控制回特点为各个控制回路都是相互独立的路都是相互独立的当某一控制回路出当某一控制回路

16、出现故障时，不致影现故障时，不致影响其他回路的正常响其他回路的正常工作，系统的可靠工作，系统的可靠性易于得到保障性易于得到保障 缺点：缺点：对于规模范围较大对于规模范围较大被控参数较多的对被控参数较多的对象来说，较多的控象来说，较多的控制回路需要相应设制回路需要相应设置较多的硬件。置较多的硬件。分散控制，难于实分散控制，难于实现总体优化的控制现总体优化的控制方案。方案。计算机集中式控制技术（计算机集中式控制技术（6060年代）年代）化工过程向着大型化、连续化发展化工过程向着大型化、连续化发展要求检测、控制的生产操作参数数量很要求检测、控制的生产操作参数数量很多，并需要更优良的控制质量多，并需要

17、更优良的控制质量计算机应用迅速的渗入各个领域，过程计算机应用迅速的渗入各个领域，过程控制也开始了应用计算机的尝试控制也开始了应用计算机的尝试 优点：优点：计算机用于化工过程控计算机用于化工过程控制，可以把各个控制回制，可以把各个控制回路的运算、控制、显示路的运算、控制、显示都集中于计算机来实现都集中于计算机来实现这种集中控制可以大大这种集中控制可以大大的节省硬件成本，便于的节省硬件成本，便于同时分析各个控制回路同时分析各个控制回路的信息，为实现全系统的信息，为实现全系统的优化控制提供了条件的优化控制提供了条件 缺点：缺点：一旦发生计算机故障则将一旦发生计算机故障则将出现全控制系统瘫痪的危出现全

18、控制系统瘫痪的危险险Distributed Control System （7070年代）年代）随随着着化化工工装装置置规规模模的的增增大大，被被控控对对象象参参数数，控控制制回回路路的的增增多多，为为了了满满足足对对工工业业控控制制计计算算机机应应具具备备高度可靠性和灵活性的要求高度可靠性和灵活性的要求把把计计算算机机技技术术、控控制制技技术术、通通讯讯技技术术、图图像像显显示示技技术术等等集集成成为为一一体体化化的的计计算算机机控控制制系系统统，这这就就是是分布式控制系统，又称集散系统。分布式控制系统，又称集散系统。集散系统吸取了分散系统和集中系统两者的优点集散系统吸取了分散系统和集中系统

19、两者的优点优点优点集：集：管理、操作、控制三方面的集中管理、操作、控制三方面的集中散散：功能分散、负荷分散和危险分散功能分散、负荷分散和危险分散克服了分散系统难于实现全局系统控制克服了分散系统难于实现全局系统控制的缺点的缺点克服了集中系统的危险集中克服了集中系统的危险集中DCS的产品的产品美国美国Honeywell公司的公司的TDC-3000Foxboro公司的公司的SPECTRUMFisher公司的公司的PROVOXBailey公司的公司的NETWORK90Taylor公司的公司的MOD-300日本横河公司的日本横河公司的CENTUMDCS的发展前景的发展前景向扩大应用覆盖面方向发展向扩大应

20、用覆盖面方向发展向管控一体化方向发展向管控一体化方向发展产品向开放化和标准化方向发展产品向开放化和标准化方向发展向现场总线技术发展向现场总线技术发展DCS的先进控制与优化控制的先进控制与优化控制 目前目前DCS大多采用大多采用PID控制模式，控制模式，把收集到的把收集到的数据和一个参考值进行比较，产生的差别用于计算新的数据和一个参考值进行比较，产生的差别用于计算新的输入值，这个新的输入值可以让系统的数据达到或保持输入值，这个新的输入值可以让系统的数据达到或保持参考值。参考值。先进控制：先进控制：自适应、预估值、模糊、智能控制等。自适应、预估值、模糊、智能控制等。优化控制：优化控制：在在DCS上

21、安装运行某化工过程的数学模型，上安装运行某化工过程的数学模型，按既定的目标函数进行优化计算，从而实现优化控制。按既定的目标函数进行优化计算，从而实现优化控制。1.3 化工过程的分析与合成化工过程的分析与合成 60年代初，在年代初，在化学工程、系统工程、运筹学、化学工程、系统工程、运筹学、数值计算方法、过程控制论数值计算方法、过程控制论等学科边缘，产生了等学科边缘，产生了过程系统工程，也称化工过程系统工程。过程系统工程，也称化工过程系统工程。 任务任务:以系统工程的思想、方法，解决化工过以系统工程的思想、方法，解决化工过程系统的设计、开发、操作、控制等问题，程系统的设计、开发、操作、控制等问题，

22、系系统工程的分析与合成统工程的分析与合成 手手段段：运运算算描描述述过过程程系系统统的的数数学学模模型型，这这种种模型的运算称作化工过程系统模拟模型的运算称作化工过程系统模拟化工过程系统的分析化工过程系统的分析 主主要要是是分分析析过过程程系系统统的的运运行行机机制制、影影响响因因素素、过过程程模模型型的的数数学学描描述述、目目标标函函数数的的建建立、优惠工况下的最佳操作参数立、优惠工况下的最佳操作参数 目目标标是是使使决决择择方方案案，技技术术上上先先进进、可可行行，经济上优越、合理经济上优越、合理 对对于于操操作作工工况况的的分分析析也也就就是是通通常常说说的的生生产操作调优，包括在线调优

23、和离线调优。产操作调优，包括在线调优和离线调优。化工过程系统的合成化工过程系统的合成包包括括：反反应应路路径径合合成成；换换热热网网络络合合成成；分分离离序序列合成；过程控制系统合成；列合成；过程控制系统合成；解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务由由于于化化工工过过程程系系统统的的复复杂杂性性，这这类类优优化化问问题题常常是是具具有有非非线线性性、奇奇异异、有有约约束束、多多极极值值等等现现象象，近年来出现的模拟退火法和进化算法近年来出现的模拟退火法和进化算法1.4 化工化工过程模拟过程模拟系统系统 对于化工过程的开发、设计，上世纪初期，由对于化工过

24、程的开发、设计，上世纪初期，由实验室到中间厂逐级放大的经验办法；实验室到中间厂逐级放大的经验办法； 30年年代代，以以相相似似论论为为基基础础得得出出准准数数方方程程的的办办法法，建立数学模型的模拟放大法；建立数学模型的模拟放大法； 50年年代代后后期期，采采用用计计算算机机数数学学模模拟拟，基基本本上上解解决了大部分单元过程的开发放大问题。决了大部分单元过程的开发放大问题。化工流程稳态模拟系统化工流程稳态模拟系统特点：特点：模型中不包括时间参数，即把过程中的各模型中不包括时间参数，即把过程中的各种因素都看成是不随时间而变化的，种因素都看成是不随时间而变化的，适用于适用于连续过程连续过程 。在

25、大规模连续化的工艺流程中，稳态是不存在的在大规模连续化的工艺流程中，稳态是不存在的稳稳态态模模拟拟是是对对动动态态过过程程到到达达平平稳稳状状态态的的一一种种简简化化处理，这种处理是很必要的处理，这种处理是很必要的稳态模拟系统的发展稳态模拟系统的发展第一代（第一代（50-60年代）年代）美国美国KelloggKellogg公司的公司的FLEXIBLEFLEXIBLEFLOWSHEETFLOWSHEET，美国美国HoustonHouston大学开发的大学开发的CHESSCHESS（Chemical Engineering Simulation Chemical Engineering Simul

26、ation System System ）第二代（第二代（70年代）年代）美国美国Monsanto公司开发的公司开发的FLOWTRAN美国美国Braun公司开发的公司开发的PF10（Process Flow）日日 本本 千千 代代 田田 工工 程程 公公 司司 开开 发发 的的 CAPES（ Computer Aided Process Engineering System）第三代（第三代（1981）ASPEN(Advanced System of Process Engineering)化工流程动态模拟系统化工流程动态模拟系统许多的动态过程不允许简化处理为稳态过程许多的动态过程不允许简化处理

27、为稳态过程间歇过程：间歇过程：间歇过程：间歇过程：装料、开车、反应、停车、卸料装料、开车、反应、停车、卸料连续过程：连续过程：连续过程：连续过程：开车、停车、事故处理开车、停车、事故处理动态模拟系统的发展动态模拟系统的发展第一代（第一代（70年代）年代）1969年加拿大年加拿大McMaster大学开发的大学开发的DYNSYS美国杜邦公司开发的美国杜邦公司开发的DYFLO美国美国Michigan大学开发了大学开发了DYSCO日本千代田化工建设公司开发了日本千代田化工建设公司开发了DOPL第二代（第二代（70-80年代）年代）美美国国的的鲁鲁姆姆斯斯公公司司将将动动态态模模拟拟技技术术用用于于进进

28、行行系系统统可可行行性性分分析析、先先进进控控制制系统方案设计系统方案设计日日本本的的一一些些大大型型化化工工建建设设工工程程公公司司将将动动态态模模拟拟技技术术用用于于进进行行新新建建大大型型化化工厂工艺及控制系统的设计工厂工艺及控制系统的设计第三代（第三代（1981）由由动动态态模模拟拟技技术术衍衍生生出出用用于于培培训训工工人人的的模模拟拟培培训训器器（Simulation Control Co., Autodynamics Co., Atlantic Simulation Inc）1.5 化工化工企业企业CIPS技术技术 化工过程分析与合成的化工过程分析与合成的任务任务是以高产、优质、

29、低是以高产、优质、低耗为目标，寻求工艺生产中的设备、流程的合理配置耗为目标，寻求工艺生产中的设备、流程的合理配置方案以及最优生产工况的操作方案以及最优生产工况的操作 在在生生产产实实践践中中人人们们认认识识到到，寻寻求求化化工工过过程程优优惠惠工工况况依依据据不不仅仅来来自自工工艺艺过过程程本本身身，而而必必须须遵遵循循的的根根本本性性依据是企业的经营决策依据是企业的经营决策 为为实实现现企企业业最最佳佳经经营营、生生产产决决策策的的手手段段是是当当代代的的CIMS技术技术Computeromputer Integratedntegrated Manufacturinganufacturing

30、 Systemystem 1974年年 美美 国国 Joseph Harrington博博 士士 在在Computer Integrated Manufacturing一一书书中首次提出中首次提出 通通过过计计算算机机硬硬、软软件件综综合合运运用用现现代代管管理理技技术术、制制造造技技术术、信信息息技技术术、自自动动化化技技术术、系系统统工工程程技技术术，将将企企业业生生产产中中有有关关的的人人、技技术术、经经营营管管理理三三要要素素及及其其信信息息流流、物物质质流流有有机机集集成成为为实施优化运作的大系统实施优化运作的大系统Enterprise Resource Planning 企业拥有卓

31、越的销售人员，但生产线上的工人却企业拥有卓越的销售人员，但生产线上的工人却无法如期交货，车间管理人员则抱怨说采购部门无法如期交货，车间管理人员则抱怨说采购部门没有及时供应他们所需要的原料；没有及时供应他们所需要的原料；采购部门的效率过高，仓库里囤积的某些材料采购部门的效率过高，仓库里囤积的某些材料10年都用不完，仓库库位饱和，资金周转很慢；年都用不完，仓库库位饱和，资金周转很慢；Manufacturing Resources Planning未来两年我国未来两年我国ERP产品市场达一百亿元。产品市场达一百亿元。准时生产制；精良生产制准时生产制；精良生产制Computer omputer Int

32、egrated ntegrated Process rocess Systemystem 化化工工、石石化化企企业业, ,特特别别是是一一些些特特种种化化学学品品、精精细细化化工工产产品品的的生生产产企企业业，要要求求新新产产品品开开发发周周期期短短、上上市市快快; ;并并要要求求生生产产工工艺艺装装备备是是具具有有适适应应多多种种产产品品的的柔柔性性系统。系统。 以以CIPSCIPS的的概概念念和和方方法法组组织织过过程程生生产产企企业业的的运运作作环环节节，包包括括生生产产控控制制、调调度度、管管理理、经经营营决决策策、市市场场分分析析、新新产产品品设设计计及及研研究究开开发发，直直到到销

33、销售售和和售售后后服服务务、用用户户意意见见反反馈馈等等，形形成成以以市市场场驱驱动动、全全局局优优化化的的企企业业系统，收到了显著的经济效益。系统，收到了显著的经济效益。CIPS的应用的应用 日日本本三三井井石石油油化化学学公公司司实实施施CIPSCIPS，预预计计库库存存量量可可减减少少30%30%，生生产产周周期期可可缩缩短短30%30%，成成品品油油产产量量可可增增加加10%10%，管理效率可提高，管理效率可提高20%20%。 当当前前发发达达国国家家的的大大型型化化工工、石石化化公公司司几几乎乎都都处处在在对对CIPSCIPS的实施、研究阶段。的实施、研究阶段。 国国内内的的一一些些

34、企企业业联联合合着着高高校校和和科科学学院院所所正正在在积积极极开开展展CIPSCIPS的的建建设设，如如齐齐鲁鲁石石化化胜胜利利炼炼油油厂厂、沧沧州州大大化化集团、大庆石化总厂等。集团、大庆石化总厂等。1.6 人工智能在化工过程中的应用人工智能在化工过程中的应用 各种化工过程系统基本上都可用数学模型描述。各种化工过程系统基本上都可用数学模型描述。 但由于实际化工过程的复杂性，还有许多现象具有离但由于实际化工过程的复杂性，还有许多现象具有离散的、非数值的、模糊的、不确定的特性，对这类对象建散的、非数值的、模糊的、不确定的特性，对这类对象建立数学模型非常困难立数学模型非常困难一般：由技术专家凭籍

35、他们的专业技术和经验来解决。一般：由技术专家凭籍他们的专业技术和经验来解决。缺点：对不同的专家，解决办法可能有差异缺点：对不同的专家，解决办法可能有差异人工智能技术人工智能技术的引用，为解决这类问题辟出了新径的引用，为解决这类问题辟出了新径人人 工工 智智 能能 技技 术术 宏宏观观模模拟拟从人在思维时的心理活动出发。分析、研究人是如何运用知识、逻辑而解释问题的，从而掌握人脑的逻辑思维规律 运用计算机模拟这个过程，选出与人的思维过程相一致的结果，这就是专家系统专家系统专家系统专家系统 微微观观模模拟拟是从人脑的生理结构出发，模拟人脑在思维过程中的生理活动，从而得出和人脑思维过程相一致的结果 这

36、种模拟包括建立神经元（脑细胞）模型，以及它们相互间传递信息的网络结构模型。这就是人人人人工神经网络工神经网络工神经网络工神经网络ExPertxPert Systemystem关关键键组组成成是是知知识识库库与与推推理理机机制制，适适用用于于求求解解非非数数值的，不确定的或模糊的问题值的，不确定的或模糊的问题70年年代代中中期期以以前前多多属属于于解解释释型型和和诊诊断断型型。70年年代代后后期期出出现现了了设设计计型型、规规划划型型、控控制制型型等等其其它它类类型型的专家系统的专家系统19651965年年美美国国斯斯坦坦褔褔大大学学研研制制出出可可根根据据化化合合物物分分子子式式及及其其质质谱

37、谱数数据据来推断分子结构的计算机程序系统来推断分子结构的计算机程序系统DENDRALDENDRAL19741974年开发成功的用于诊断和治疗感染性疾病的年开发成功的用于诊断和治疗感染性疾病的MYCINMYCIN19761976年开发成功用于找矿的年开发成功用于找矿的PROSPECTORPROSPECTORES在化工过程中的应用反应路径的综合：反应路径的综合： SYNCHEM换热网络综合：换热网络综合： HEATEX过程流程综合：过程流程综合： PIP过程控制系统综合：过程控制系统综合： CASEArtificalrtifical Neuraleural Networksetworks近近年年来

38、来人人工工神神经经网网络络的的应应用用无无论论在在广广度度上上还还是是深深度度上上都都取取得得了了迅迅速速发发展展，应应用用领领域域涉涉及及医医学学、国国防防、运运输输、通通讯讯、工工业业生生产产、电电子子、航空航天以及金融管理等方面航空航天以及金融管理等方面医疗方面的心肌梗塞早期诊断、心电图分类医疗方面的心肌梗塞早期诊断、心电图分类军事方面多目标跟踪、战斗机飞行控制、声源定位军事方面多目标跟踪、战斗机飞行控制、声源定位金融管理方面的支票及票据验收、股票行情分析金融管理方面的支票及票据验收、股票行情分析思考题化工过程分析与合成是讲什么的？化工过程分析与合成是讲什么的？化工过程分析与合成与化工原理、化学反应工程、化工过程分析与合成与化工原理、化学反应工程、分离工程等课程有什么区别？有什么联系？分离工程等课程有什么区别？有什么联系？参考几本过程系统工程的书籍，比较该教材与本参考几本过程系统工程的书籍，比较该教材与本教材的区别教材的区别什么叫过程系统，与单元操作有什么关系？什么叫过程系统，与单元操作有什么关系？举例说明人工智能技术在化工中的应用。举例说明人工智能技术在化工中的应用。