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绪论1

1化工设计的概念及重要性1

2化工设计类型及内容1

3化工设计的特点2

4化工设计的总体要求3

5课程的学习内容及目的3

第1章 化工设计的程序与内容4

1.1 化工设计的工作程序4

1.1.1 基本建设程序4

1.1.2 环境评价4

1.1.3 可行性研究6

1.1.4 计划任务书7

1.1.5 安全评价7

1.1.6 初步设计10

1.1.7 施工设计10

1.2 化工厂整体工艺设计所包含的内容10

1.3 化工工艺设计11

1.3.1 化工工艺设计内容11

1.3.2 初步设计的内容和程序11

1.3.3 施工设计的内容和程序11

1.3.4 初步设计的文件12

1.3.5 施工图设计文件24

1.4 整体设计中的全局性26

1.4.1 厂址的选择26

1.4.2 总图布置27

1.4.3 安全防火与环境保护28

1.4.4 公用工程30

1.4.5 土建31

参考文献37

第2章 化工工艺流程设计38

2.1 工艺路线选择38

2.1.1 选择原则38

2.1.2 工作步骤39

2.2 工艺流程设计40

2.2.1 工艺流程设计原则41

2.2.2 工艺流程设计中要解决的问题41

2.2.3 工艺流程设计步骤42

2.3 工艺流程图绘制43

2.3.1 工艺流程图中阀门、管件的图形符号43

2.3.2 仪表参数代号、仪表功能符号和仪表图形符号44

2.3.3 物料代号45

2.3.4 工艺设备位号46

2.3.5 生产工艺流程示意图48

2.3.6 工艺物料流程图和带控制点工艺物料流程图48

2.3.7 管道仪表流程图50

2.4 化工典型设备的自控流程50

2.4.1 泵的流程自控50

2.4.2 换热器的温度自控51

2.4.3 精馏塔的控制方案53

2.4.4 釜式反应器的釜温自控54

参考文献55

第3章 物料衡算56

3.1 物料衡算的概念及基本方法56

3.1.1 物料衡算的概念及分类56

3.1.2 物料衡算平衡方程57

3.1.3 物料衡算的步骤59

3.2 无化学反应过程的单元操作物料衡算60

3.2.1 简单过程的物料衡算60

3.2.2 有多个设备过程的物料衡算62

3.3 反应过程的物料衡算63

3.3.1 常用计算方法64

3.3.2 复杂反应体系所有产物或副产物各自的收率做物料衡算70

3.4 具有循环、排放及旁路过程的物料衡算71

3.4.1 循环过程的物料衡算71

3.4.2 具有循环及排放过程的物料衡算73

3.4.3 具有旁路过程的物料衡算74

3.5 多步串联过程的物料衡算75

参考文献76

第4章 热量衡算77

4.1 热量衡算在化工设计工作中的意义77

4.2 热量衡算的基本关系式和程序78

4.2.1 能量衡算的基本概念78

4.2.2 能量衡算的基本方程79

4.2.3 热量衡算的基本步骤80

4.2.4 热量衡算的基准80

4.3 过程热效应的计算方法81

4.3.1 变温变压过程的显热量82

4.3.2 状态变化过程的热量82

4.3.3 化学反应过程的热量85

4.3.4 流体流动过程的热量衡算86

4.3.5 非稳态过程的热量衡算87

4.4 典型过程的热量衡算实例88

4.4.1 换热器的热量衡算88

4.4.2 混合与溶解过程88

4.4.3 物理吸收过程89

4.4.4 汽化过程90

4.4.5 蒸发过程91

4.4.6 间歇反应过程91

4.4.7 连续反应过程92

4.4.8 绝热反应过程93

4.4.9 非稳态过程94

4.5 加热剂、冷却剂及其他能量消耗计算95

4.5.1 水蒸气的消耗量96

4.5.2 燃料的消耗量96

4.5.3 电能的消耗量96

4.5.4 冷却剂的消耗量97

4.5.5 压缩空气的消耗量97

4.5.6 真空的抽气量98

参考文献101

第5章 化工设备的工艺设计102

5.1 化工设备工艺设计内容102

5.1.1 化工设备的分类102

5.1.2 化工设备设计方法与步骤102

5.2 泵的选用103

5.2.1 对化工用泵的要求103

5.2.2 泵型式的确定104

5.2.3 扬程和流量的安全系数106

5.2.4 扬程和流量的校核106

5.2.5 泵的轴功率校核107

5.2.6 泵的台数和备用率107

5.2.7 离心泵安装高度校核107

5.3 换热设备的设计和选用109

5.3.1 换热设备的类型和性能比较109

5.3.2 换热器的系列化110

5.3.3 换热器部分设计参数的取值111

5.4 贮罐的选型和设计114

5.4.1 贮罐的系列化和标准化114

5.4.2 贮罐存贮量的确定114

5.4.3 贮罐设计的一般程序115

5.5 塔器的设计115

5.5.1 塔型的选择116

5.5.2 板式精馏塔的设计117

5.5.3 填料精馏塔的设计121

5.5.4 填料吸收塔的设计124

5.5.5 板式吸收塔的设计125

5.6 反应器的设计126

5.6.1 常用工业反应器的类型126

5.6.2 工业反应器的放大128

5.6.3 釜式反应器的设计129

5.6.4 固定床催化反应器的设计132

5.6.5 流化床反应器的设计134

5.7 非定型设备的设计程序和设计条件135

5.7.1 非定型设备的设计程序136

5.7.2 非定型设备设计条件图（表）136

5.7.3 设备管口方位图136

5.8 工艺设备一览表139

参考文献139

第6章 车间管道设计141

6.1 车间管道设计包含的内容141

6.2 化工用管142

6.3 化工管路道用阀门和管件143

6.3.1 化工管道常用阀门143

6.3.2 化工管道常用管件146

6.4 公称压力和公称直径147

6.4.1 公称压力和公称压力系列147

6.4.2 公称直径和公称直径系列148

6.5 管径和壁厚的确定148

6.5.1 管径的确定148

6.5.2 管子壁厚的确定150

6.6 管道布置设计151

6.7 管道布置图152

6.7.1 视图的配置152

6.7.2 视图的画法153

6.7.3 管道布置图的标注154

参考文献154

第7章 车间工艺布置155

7.1 车间布置设计概述155

7.1.1 车间布置设计的依据155

7.1.2 车间布置的原则155

7.1.3 车间工艺布置设计的任务与内容156

7.2 车间厂房布置157

7.2.1 厂房的整体布置157

7.2.2 厂房的平面布置157

7.2.3 厂房的立体布置158

7.3 车间设备布置159

7.3.1 车间设备布置设计要求159

7.3.2 设备安装专业对布置的要求160

7.3.3 设备布置安全要求161

7.3.4 操作对设备布置的要求161

7.4 车间布置图绘制161

7.4.1 建筑物布置图绘制161

7.4.2 设备布置图绘制165

参考文献175

第8章 向非工艺专业提供的设计条件176

8.1 土建设计条件176

8.1.1 化工建筑基本知识176

8.1.2 工艺专业向土建设计提供的条件177

8.2 非定型设备设计条件178

8.3 变配电及电气设计条件179

8.3.1 变配电180

8.3.2 电气设计条件180

8.4 自动控制设计条件181

8.5 给排水、暖通条件182

8.5.1 供水设计条件182

8.5.2 排水设计条件183

8.5.3 采暖通风设计条件183

8.6 供热及冷冻设计条件184

8.6.1 供热系统条件184

8.6.2 冷冻系统条件186

参考文献187

第9章 工程设计概算188

9.1 概述188

9.2 工程设计概算的内容188

9.3 工程项目设计概算的编制依据和编制方法191

9.3.1 概算的编制依据191

9.3.2 概算的编制方法191

参考文献195

第10章 计算机在化工过程开发中的应用196

10.1 数据处理和数学建模197

10.1.1 Matlab197

10.1.2 使用Simulink进行过程仿真206

10.2 化工过程系统模拟软件在化工过程开发中的应用208

10.2.1 过程模拟软件的构成208

10.2.2 过程模拟软件的发展208

10.2.3 过程模拟软件面向的问题209

10.2.4 Aspen Plus简介209

10.2.5 Hysys简介211

10.2.6 Pro/II简介212

10.2.7 ChemCAD简介213

10.3 项目设计案例215

10.3.1 工艺选择215

10.3.2 绘制过程流程图（PFD）216

10.3.3 定义系统物料组成和热力学方法217

10.3.4 定义流股和设备219

10.3.5 运行模拟和察看运行结果222

10.3.6 模拟结果评价和工艺改进224

10.3.7 优化和灵敏度分析225

10.4 过程模拟计算应注意的问题227

参考文献229

第11章 毕业设计230

11.1 毕业设计的作用和目的230

11.1.1 毕业设计的作用230

11.1.2 毕业设计的目的230

11.2 毕业设计的工作程序231

11.3 毕业设计的指导231

11.3.1 毕业设计的选题231

11.3.2 毕业设计的指导书231

11.3.3 毕业设计的评阅232

11.3.4 毕业设计的答辩232

11.3.5 毕业设计成绩的评定232

11.4 毕业设计说明书233

11.4.1 概述233

11.4.2 生产方案选择233

11.4.3 工艺流程设计233

11.4.4 工艺计算书233

11.4.5 主要设备的工艺计算和设备选型233

11.4.6 工艺流程图的设计与绘制233

11.4.7 环境保护与安全措施234

11.4.8 设计体会和收获234

参考文献234