化工过程开发概要PDF电子书下载

第一章　概述 1

第一节　化工过程开发步骤 2

一、实验室研究 2

二、收集资料 2

三、概念设计 3

四、技术经济评价 3

1. 初步评价 3

2. 中间评价 3

六、中试 4

2. 热模试验 4

1. 冷模试验 4

五、模型试验 4

3. 最终评价 4

七、基础设计 5

八、工程设计 5

九、建立生产装置 6

第二节 开发研究选题 6

一、研究课题的性质和来源 6

1. 纵向课题 6

2. 横向课本 6

3. 能够生产出合格的产品 7

2. 合理的原料路线 7

4. 较好的社会效益和经济效益 7

二、技术开发项目的立项条件 7

3. 自选课题 7

1. 发展生产和市场需要 7

第三节 过程研究和工程研究的关系 8

一、小试和概念设计的关系 8

二、模型试验与技术经济评价的关系 9

三、中试和基础设计的关系 9

第四节 放大程度和开发周期 10

一、放大程度 10

二、放大效应 10

三、开发周期 11

习题 11

参考书 11

一、 研究方法 13

1.反应器的选型 13

第一节 经验放大法 13

第二章 开发放大方法 13

2. 优化工艺条件 14

3. 反应器的放大 14

二、特征 14

1. 只注重输入与输出关系，纯属于综合考察性质 14

2. 试验程序人为规定 15

3. 放大是根据试验结果外推 15

第二节 数学模型法 18

一、数学模型 18

1. 建立数学模型的思想方法 18

2. 数学模型的简化 18

3. 综合两过程规律，建立数学模型 19

1. 研究反应过程 19

2. 研究传递过程 19

3. 数学模型的针对性 19

二、研究方法 19

4. 检验数学模型 20

三、特征 20

1. 分解过程，不作综合考察 20

2. 合理简化过程运行规律 20

3. 科学试验是为了建立和届验数学模型 21

第三节 部分解析法 23

一、研究方法 23

1. 浓度效应 23

2. 温度效应 23

2. 高想技术方案 24

3. 验证设想，改进技术方案 24

1. 了解过程特征 24

二、研究步骤 24

4. 确定放大设计方法 25

三、特征 25

1. 分解研究与综合分析相结全 25

2. 确定的技术信息主要来源于试验 25

3. 技术方案的形成都通过了反复论证 25

第四节 相似放大法 28

一、研究方法 29

1. 相似条件 29

2. 相似定理 29

3. 相似特征数及其方程 29

5. 相似放大 31

4. 由试验确定特征数方程的未知系数 31

1. 试验研究属于综合考察，放大依据来源于试验 33

2. 简化了试验，提高了嗽验效率 33

3. 运用相似特征数相等为放大提供了简单可靠的依据 33

三、数量放刁法和比例放大法 33

1. 数量放大法 33

2. 比例放大法 33

习题 34

参考书 36

第三章 试验 37

第一节 试验工作程序 37

一、拟定试验计划 37

2. 试验阶段 38

三、试验总结 38

1. 试验准备阶段 38

二、试验工作 38

第二节 预试验和系统试验 40

一、预试验 40

1. 认识试验 41

2. 析因试验 41

3. 鉴别试验 41

二、系统试验 43

第三节 冷模试验 46

一、按相似论进行的冷模试验 46

二、用概率统计方法进行的冷模试验 48

三、测定特殊参数的冷模试验 49

四、类比试验 51

1. 中试规模 52

第四节 中间工厂试验 52

一、中试应考虑问题 52

2. 测量与控制 53

3. 中试装置的完整性 53

二、反应过程中试的内容 53

1. 宏观动力学研究 53

2. 考察催化剂的寿命 54

3. 确定分析方法 54

4. 考察物料对设备村质的腐蚀性 54

第五节 试验设计 57

一、正交设计法 57

二、均匀设计法 59

三、序贯设计法 60

1. 最佳序贯判别 61

2. 序贯设计中的最佳参数估算 62

第六节 试验数据处理 66

一、列表法 66

二、 图解法 66

1. 坐标纸 67

2. 坐标轴 67

3. 代表点 67

4. 试验曲线 67

5. 图解技术 68

三、数学模型表达法 72

习题 73

参考书 74

1. 测定粘度 75

一、 物性数据 75

第一节 专门资料 75

第四章 技术经济资料 75

2. 测定气、液相平衡数据 77

3. 测定表面张力 78

4. 测定催化剂性能 79

五、物料衡算和能量衡算 82

1. 物料衡算 82

二、 化学平衡数据 84

三、转化率、收率和反应的选择性 85

四、化学反应速率 86

1. 间歇操作系统的动力学研究方法 87

2. 连续操作系统的动力学研究方法 88

2. 能量衡算 96

六、工艺流程图 104

第二节 外国资料 106

一、原料方面的资料 107

1. 化学工业的原料 107

2. 关于原料来源、供应量和质量应 108

3. 关于原料产地、交通运输和包装、贮存方面的资料 109

二、产品方面的资料 109

三、副产物方面的资料 109

四、厂房建筑方面的资料 110

1. 关于厂房的平面布置 110

2. 关于厂房的柱网蹁度 110

3. 关于厂房的空间布置 110

4. 交通运输资料 111

3. 工程地质资料 111

5. 环境保护资料 111

4. 防火墙和防爆墙 111

1. 气象资料 111

五、厂址选择方面的资料 111

2. 地形资料 111

6. 水源资料 112

7. 厂区及邻近地区情况资料 112

8. 排洪和排水资料 112

9. 供电和电讯资料 112

六、能源方面的资料 112

习题 112

参考书 113

第一节 工业反应器的基本类型 114

一、按反应器的构型特征分类 114

第五章 反应器的类型及设计 114

二、按反应物料的相态分类 115

三、按操作方法分类 115

第二节 间歇操作搅拌釜 115

一、等温间歇操作的反应时间 116

二、间歇操作搅拌釜放大应注意的问题 116

第三节 管式反应器 118

一、活塞流反应器的数学模型 118

二、管式反应器放大应注意的问题 120

第四节 连续操作搅拌釜 122

一、连续操作搅拌釜的数学模型 122

二、连续操作搅拌釜放大应注意的问题 124

3. 催化剂床层 125

2. 最佳反应温度 125

第五节 固定床催化反应器 125

1. 反应热效应的影响 125

一、固定床反应器放大应考虑的问题 125

二、固定床催化反应器的数学模型 126

第六节 流化床反应器 130

一、 流化床反应器的数学模型 131

二、流化床反应器放大应考虑的问题 134

1. 催化剂 134

2. 操作条件 134

3. 反应器结构 135

4. 反应速率和反应的转化率 135

1. 气、液相接触方式 136

一、气、液反应器的选型 136

第七节 气、液反应器 136

2. 拿云握雾系数(KG,KL) 137

3. 气、液相的流动速率 137

4. 气、液相反应的控制步骤 138

二、气、液反应器的数学模型 138

第八节 气、液、固三相反应器 142

一、滴流床反应器 142

二、浆态反应器 145

习题 149

参考书 151

一、工艺流程的内容 152

第一节 流程的内容和设计应考虑的问题 152

第六章 工艺流程的合成与优化 152

二、设计流程应考虑的问题 154

1. 技术的成熟程度 154

2. 技术的先进性和可靠性的关系 156

3. 流程的可操作性 156

4. 投资和操作费用 156

5. 安全 156

一、选择合成路线 157

1. 从生产成本考虑 157

2. 从产品和副产品的分配考虑 157

第二节 合成路线、操作方式及其他 157

6. 环境和生态 157

3. 从反应的自由能(△G)考虑 158

二、选择操作方式 159

1. 生产规模 159

2. 市场需求 159

3. 受特殊条件的限制 159

三、关于原料预处理的判断 159

四、如何确定产物的流股数 160

第三节 反应器的选型 161

一、反应器的选型方法 161

二、选择反应器的原则 162

1. 从物料的相态选择反应器 162

2. 从传热的要求选择反应器 163

4. 从反应的转化率和选择性来考虑反应器 166

3. 从相际间的传质选择反应器 166

第四节 热交换网络的合成 167

一、热交换网络的表示方法 167

二、t-H图、窄点和热交换网络的最小能耗 168

三、热交换网络设计 171

1. 建立回收最大能量网络的准备工作 171

2. 最大能量回收的目标 172

3. 网络设计 172

四、降低能量回收的要求，减少换热器 174

第五节 分离过程的组合 174

二、选用分离方法的原则 175

5. 气体混合物的分离 175

4. 液体混合物的分离 175

3. 液固相混合物的分离 175

2. 固体混合物的分离 175

1. 气固相混合物的分离 175

一、分离方法 175

三、多组分混合物离顺序的确定 176

1. 试探法 177

2. 调优合成法 182

第六节 物料搭配和最佳操作时间的配合 185

一、物料搭配 185

二、最佳操作时间的配合 186

1. 将某些操作任务合并 186

2. 在流程中设置平行的相同设备 186

3. 中断工序衔接链进行配合 186

4. 破坏工序衔接链进行配合 186

第七节 工艺流程优化 190

一、化工过程的优化方法 191

1. 分析与比较方法 192

2. 显函数形式的数学模型优化法 192

3. 最优化数学法 192

二、工艺流程的定性优化方法 193

1. 经验优化法 193

2. 形态分析法 193

3. 调优综合法 194

三、工艺流程的计算机模拟 194

2. 工艺参数的优化 195

3. 解决工艺流程中的“瓶颈”现象 195

4. 研究设计存在的问题和操作问题 195

1. 工艺流程的合成与优化 195

四、工艺流程模拟软件的功能 195

5. 对设计和操作参数的灵敏度进行分析 196

6. 参数拟合 196

五、工艺流程模块软件的组成 196

1. 执行程序 196

2. 物性数据库 197

3. 算法子程序 197

4. 成本和经济评价指标 197

5. 单元操作模块 197

六、工艺流程模块计算应注意的问题 197

1. 正确模拟工艺流程 197

2. 正确选择决策变量 197

3. 正确确定决策变量的数值 197

七、如何减少工艺流程优化中的决策变量数 198

4. 表叔扩大工艺流程模块软件的计算范围 198

5. 有效选择单元模块 198

习题 201

参考书 203

第七章 投资、成本、折旧和盈利 205

第一节 投资估算 205

一、比例法(又称转换率法)估算 206

二、兰格(Lang)因子法估算 208

三、工艺装置投资估算 209

1. 仿建装置投资估算 209

2. 新开发工艺装置的投资估算 210

四、公用工程及罐区投资估算 212

五、其他工程费用估算 213

1. 储备资金估算 214

六、开工费、管理费和未可预见费用估算 214

七、流动资金估算 214

2. 生产资金估算 215

3. 成品资金估算 215

第二节 成本估算 215

一、成本的组成 215

1. 车间成本 216

2. 工厂成本 216

3. 经营成本 217

4. 销售成本 217

二、成本估算 217

一、直线折旧法 218

二、定率折旧法 218

第三节 折旧 218

第四节 资金的时间值 219

一、利息 220

二、时值和现值 221

第五节 工业企业中的资金流向 222

一、企业的资金运行机制 222

二、现金流通图 224

习题 225

参考书 225

1. 国际市场对产品的需求量 226

3. 产品在市场上的竞争能力 226

2. 国内市场对产品的需求量 226

一、市场预测的内容 226

第一节 市场预测的内容和程序 226

第八章 市场预测和生产规模 226

二、市场预测程序 227

1. 明确市场预测目标 227

2. 正确选择市场变量 227

3. 收集和整理市场调查的资料 227

4. 选择预测方法，提出预测结果 227

第二节 市场预测方法 228

一、定性预测法 228

二、定量预测法 228

1. 消费系数 228

2. 消费水平法 229

3. 平滑预测法 231

4. 回归预测法 235

第三节 生产规模的确定 239

一、控制因素 239

二、最佳经济规模 239

1. 线性盈亏分析 240

2. 非线性盈亏分析 241

三、开工率 241

习题 242

参考书 243

第一节 技术经济评价标准和方法 244

一、评价标准的确定 244

第九章 技术经济评价 244

二、评价标准 245

1. 技术评价标准 245

2. 经济评价标准 246

3. 社会评价标准 247

4. 生态环境评价标准 247

5. 原料、能源和水源评价标准 247

6. 市场需求评价标准 248

三、评价方法 248

第二节 评价工艺技术 250

一、评价原料路线的原则 250

1. 可靠性 250

1. 结合原料路线考虑 251

二、评价工艺技术路线的原则 251

2. 工艺技术全面的生产考察或中试的检验 251

2. 经济性 251

3. 合理性 251

3. 副产物的利用价值 252

4. 劳动力和资金的密集程度 252

5. 吸收消化技术的能力 252

三、评价技术可靠性 252

1. 生产步骤的技术可靠性评价 252

2. 单元操作的技术可靠性评价 253

3. 物料性质对于技术可靠性影响的评价 253

4. 化工机械和传动机器的技术可靠性评价 254

5. 测量调节系统的技术可靠性评价 254

6. 对提高生产薄弱环节技术可靠性措施的评价 254

第三节 经济分析与评价 254

1. 时间指标 255

一、现金流通图和经济评价指标 255

2. 现金指标 256

二、指数评价法 258

三、价值工程法 258

四、林迪夫(Leontief W)投入产出模型法 258

第四节 对环境影响的评价 259

一、对环境影响评价应考虑的问题 261

1. 识别对环境的影响 261

2. 评价范围 261

3. 评价精度 261

二、评价内容 261

1. 开发项目对于环境的影响 261

2. 受影响的环境 261

2. 综合指数 262

三、环境质量指数 262

1. 分指数 262

四、环境要素和综合评价 263

习题 264

参考书 264

第十章 概念设计与基础设计 266

第一节 概念设计 266

一、合成工艺流程 266

二、工艺方案说明 266

三、提出问题 267

四、物料衡算和能量衡算 267

五、确定主要生产设备 267

六、设计中试装置 267

第二节 基础设计 281

参考书 291

习题 291

附录 292

附录一 初步可行性研究报告提纲 292

附录二 设计说明书的内容 293

附录三 厂区布置 294

附录四 常用设备图例 296

附录五 常用管疲乏附件图例 298

附录六 搅拌器形式 301

附录七 大气、水源及土壤的卫生防护 302

附录八 贮存物品的火灾危险性分类 306

附录九 部分物质的烯爆性质 307

索引 309

符号表 314