应用设计

题目:工艺流程

评分标准：

 1. 过程仿真设计模型（40 分）
   1.1 全流程正确运行（得 40 分）
     1.1.1 全流程模拟，模拟精度为默认精度（0.0001），在加热器中设置了中国 规格的公用工程，包含了循环物流和工艺流股间换热器，正确运行无 错误和警告（包括控制面板），得 40 分。
     1.1.2 全流程模拟，公用工程未在换热器中正确设置处理，扣 1 分。
     1.1.3 全流程模拟，部分循环物流未能连通，扣 1 分。
     1.1.4 全流程模拟，循环物流未能连通，扣 2 分。
     1.1.5 全流程模拟，未完整包含工艺流股间换热器，扣 1 分。
     1.1.6 全流程模拟，未包含工艺流股间换热器，扣 2 分。
     1.1.7 全流程模拟，运行通过，控制面板中物性部分有警告，不扣分；模拟 部分有警告，扣 1 分。
     1.1.8 全流程模拟，运行通过，控制面板中有错误，扣 2 分。
     1.1.9 全流程模拟精度设置为 0.001，扣 10 分。
     1.1.10 全流程模拟精度设置大于 0.001，扣 20 分。

1.2 分区流程正确运行（得 30 分）

1.2.1 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，模拟精度为默认精度 （0.0001），公用工程在加热器中正确设置处理，各段都包含了循环物 流和工艺流股间换热器，正确运行无错误和警告（包括控制面板）， 得 30 分。

1.2.2 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，公用工程未在换热器中 设置处理，扣 1 分。

1.2.3 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，部分循环物流未能连 通，扣 1 分。

1.2.4 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，循环物流未能连通，扣2 分。

1.2.5 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，未完整包含工艺流股间 换热器，扣 1 分。

1.2.6 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，未包含工艺流股间换热 器，扣 2 分。

1.2.7 流程模拟运行通过，控制面板中有警告，不扣分；模拟部分有警告， 扣 1 分。

1.2.8 流程模拟运行通过，控制面板中有错误，扣 0 分。

1.2.9 全流程模拟精度设置为 0.001，扣 10 分。

1.2.10 全流程模拟精度设置大于 0.001，扣 20 分。

1.3 运行通过有警告（得 20 分）

1.3.1 全流程模拟，公用工程在加热器中正确设置处理，包含了循环物流和 工艺流股间换热器，运行结果带警告，得 20 分。

1.3.2 全流程模拟，公用工程未在换热器中设置处理，扣 1 分。

1.3.3 全流程模拟，部分循环物流未能连通，扣 1 分。

1.3.4 全流程模拟，循环物流未能连通，扣 2 分。

1.3.5 全流程模拟，未完整包含工艺流股间换热器，扣 1 分。

1.3.6 全流程模拟，未包含工艺流股间换热器，扣 2 分。

1.3.7 全流程模拟，运行结果带警告，控制面板中有警告，不扣分；控制面 板中有错误，扣 1 分。

1.3.8 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，运行结果带警告，控制 面板中有警告，不扣分；控制面板中有错误，扣 2 分。

1.3.9 全流程模拟精度设置大于 0.001，扣 10 分。

1.4 运行通过有错误（得 10 分）

1.4.1 全流程模拟，公用工程在加热器中正确设置处理，包含了循环物流和 工艺流股间换热器，运行结果有错误，控制面板中有错误不扣分。

1.4.2 全流程划分成车间或工序进行分段流程模拟，运行结果有错误，控制面板中有错误扣 2 分。

1.4.3 全流程模拟精度设置大于 0.001，扣 5 分。

2. 反应器设计模型（20 分） 至少完成一个反应器。

2.1 速率模型反应器（10 分）

2.1.1 主要反应工序都用速率模型反应器模拟，其中的主反应都用化学动力 学（反应速率）模型、化学平衡模型、或快速反应模型（动力学模型 的极端形式）。如果用化学平衡模型或快速反应模型，则反应器模型 中包含了传质速率对反应结果的影响，从而确定必需的反应器停留时 间（或空速）。得 10 分。

2.1.2 如果部分主要反应工序未用速率模型反应器模拟，扣 2 分。

2.1.3 如果用了速率模型反应器模拟，但部分主反应未用速率模型，扣 2 分。

2.2 速率模型来源合理（10 分）

2.2.1 所有的速率模型及其中的模型参数都有正式发表的文献来源，以正确 的格式和单位应用，得满 10 分。

2.2.2 部分速率模型和模型参数通过正式发表的文献资料用化学反应工程 方法或传递过程方法间接估算获取，以正确的格式和单位应用，并有 正确的原理说明，得满 10 分。

2.2.3 模型参数的应用格式或单位不正确，扣 2 分。

2.2.4 部分速率模型和模型参数通过正式发表的文献资料用化学反应工程 方法间接估算获取，有原理说明，但说明不充分而难以判断其正确性， 扣 2 分。

2.2.5 部分速率模型和模型参数通过正式发表的文献资料用化学反应工程 方法间接估算获取，缺少原理说明，扣 4 分。

3. 分离过程设计（20 分）

至少完成一座分离塔设备的设计。

3.1 用精确计算模型（10 分）

3.1.1 精馏、吸收和萃取过程用平衡级模型或传质速率模型计算，选用了合 理的相平衡模型表达物系的非理想性，反应精馏塔模型中合理设置了 持料量（汽相/液相）。吸附过程用 Aspen Adsorption 模拟，合理设置 了吸附模型参数。得 10 分。

3.1.2 未选用合理的相平衡模型表达物系的非理想性，扣 4 分。

3.1.3 反应精馏塔模型中缺少持液量对结果的影响分析及优化，扣 2 分。

3.1.4 反应精馏塔模型中未设置持液量值，扣 4 分。

3.1.5 Aspen Adsorption 中缺少模型参数对结果的影响分析及优化，扣 2 分。

3.2 进行参数优化（10 分）

3.2.1 对精馏塔的总板数（填料高度）、加料板和侧线出料板位置、回流比、 侧线出料量进行了优化，对吸收（解吸）塔的气液比进行了优化，对 萃取塔的萃取剂用量进行了优化，得 10 分。

3.2.2 未优化加料板和侧线出料板位置，扣 2 分。

3.2.3 未优化回流比、侧线出料量、气液比、萃取剂用量，扣 2 分。

3.2.4 未优化吸附、脱附操作条件（压力、温度、循环周期），扣 2 分。

4. 过程热集成（20 分）

4.1 用夹点技术分析过程（10 分）

4.1.1 完整展示了夹点技术分析设计换热网络的计算过程及比较方案，绘制 了实施热集成技术前后的过程组合曲线图，分析了夹点温度与节能综 合经济效益（能耗成本和装置成本）的关系，以此为依据选定了合理 的夹点温度，得 10 分。

4.1.2 仅给出最后的换热网络，没有保留计算过程及比较方案，扣 4 分。

4.1.3 未分析夹点温度与节能综合效益（能耗成本和装置成本）的关系，扣2 分。

4.1.4 未分析并绘制实施热集成技术前后的过程组合曲线图，扣 2 分。

4.2 用夹点分析结果对工艺流程进行优化设计（10 分）

4.2.1 根据夹点分析的结果，运用热泵、多效精馏/蒸发等热集成技术优化工 艺流程，降低相变过程（组合曲线上的平台区）的公用工程需求，并 以节能综合经济效益为目标进行换热网络优化设计（应去除回路、不 经济的小换热器、距离太远管路成本过高的换热关系），并将优化换热网络方案应用到工艺流程设计中，得满 10 分。

4.2.2 未分析运用热集成技术利用组合曲线平台区的能量，扣 2 分。

4.2.3 未以节能综合经济效益为目标进行换热网络优化设计，扣 2 分。

4.2.4 未将优化的换热网络方案应用到最终的工艺流程设计中，扣 4 分。