化工设计PDF电子书下载

1.1 化工设计的重要性及其工作程序 1

1.1.1 化工设计的重要性 1

1.1.2 基本建设程序 1

1 化工设计综述 1

1.1.3 项目建议书 2

1.1.4 可行性研究 3

1.1.4.1 概述 3

1.1.4.2 国外可行性研究的阶段和相应内容 3

1.1.4.3 中国可行性研究报告的内容和深度 4

1.1.4.4 中国可行性研究工作的组织实施 6

1.1.5 计划任务书 6

1.2 化工厂整套设计所包含的内容 7

1.1.6 设计阶段 7

1.3 化工工艺设计 8

1.3.1 化工工艺设计的内容 8

1.3.2 工艺设计的初步设计或扩大初步设计的内容和程序 8

1.3.3 工艺施工图设计的内容和程序 8

1.3.4 初步设计的设计文件 8

主要参考文献 13

1.3.5 工艺施工图设计文件 15

1.4 整套设计中的全局性问题 17

1.4.1 厂址的选择 17

1.4.2 总图布置 18

1.4.3.1 化工生产中物料的燃、爆性质 19

1.4.3 安全防火与环境保护 19

1.4.3.2 化工生产的防火防爆 27

1.4.3.3 防毒与环境保护 28

1.4.4 公用工程 29

1.4.4.1 供热 29

1.4.4.2 供水和排水 31

1.4.4.3 采暖和通风 31

1.4.5 供电 36

1.4.5.1 用电的负荷等级 36

1.4.5.2 爆炸火灾危险环境电力装置设计规定 36

1.4.5.3 建筑物的防雷规定 38

1.4.6.3 建筑设计防火、防爆规定 40

1.4.6.1 建筑统一模数制 40

1.4.6.2 化工建筑的特点 40

1.4.6 土建 40

1.5 工程伦理学 44

主要参考文献 45

2 化工工程项目的可行性研究 46

2.1 市场经济的基本规律及建立社会主义市场经济的必要性 46

2.2 市场调查 47

2.2.1 市场需求调查 47

2.2.2 市场竞争情况调查 47

2.3.2.1 平均增长率法 48

2.3.1 需求预测 48

2.3.2 需求预测方法 48

2.3 产品需求预测和预测方法 48

2.3.2.2 回归分析法 49

2.3.2.3 专家调查法 51

2.4 项目的拟建规模 51

2.4.1 生产规模大型化和单机化趋势 51

2.4.2 确定拟建规模需考虑的因素 52

2.4.3 合理的经济规模 52

2.4.4 产品的“生命期” 53

2.5.1 化学工业原料的多元化 54

2.5 原料路线的选择 54

2.5.2 原料路线在项目决策中的作用 55

2.5.3 原料路线的选择原则 55

2.6 工艺技术路线的选择 56

2.6.1 工艺技术路线选择的重要性 56

2.6.2 工艺技术路线的选择原则 56

2.7 项目的财务规划 57

2.7.1 项目建设总投资估算 57

2.7.2 产品成本的估算 58

2.8.1.1 资金时间价值的概念与衡量尺度 59

2.8.1.2 计算资金时间价值的方法 59

2.8.1 资金的时间价值 59

2.8 财务评价 59

2.7.3 折旧的概念 59

2.8.1.3 几个术语的含义 60

2.8.2 工程项目财务评价的目的和任务 61

2.8.3 财务报表 61

2.8.4 工程项目的寿命周期 65

2.8.5 工程项目寿命期内全过程累计现金流量曲线和累计折现现金流量曲线 65

2.8.6 财务评价指标和评价判据 65

2.8.6.1 静态投资回收期 66

2.8.6.2 投资利润率 66

2.8.6.4 借款偿还期 67

2.8.6.3 投资利税率 67

2.8.6.5 财务净现值 68

2.8.6.6 财务净现值率 69

2.8.6.7 财务内部收益率 70

2.8.6.8 动态投资回收期 70

2.9 国民经济评价 71

2.9.1 财务评价和国民经济评价的可能情况和决策原则 71

2.9.2 财务评价和国民经济评价的区别 71

2.9.3 国民经济评价使用的评价参数和取值 72

2.9.4 国民经济评价使用的主要评价指标和评价判据 72

2.9.4.1 经济内部收益率 72

2.10 项目风险和不确定性分析 73

2.10.1 项目风险的客观存在 73

2.9.4.2 经济净现值 73

2.9.4.3 经济净现值率 73

2.10.3.1 盈亏平衡分析法 74

2.10.2 传统的处理风险的决策方法 74

2.10.3 不确定性分析 74

2.10.3.2 敏感性分析法 75

2.11 方案比较指标和方法 76

2.11.1 差额投资利润率(差额投资收益率)法 77

2.11.2 差额投资内部收益率法 78

2.12 环境影响报告书 78

主要参考文献 79

3.2.1 工艺流程图中阀门、管件的图形符号 80

3.1 工艺流程设计概述 80

3.2 工艺流程图 80

3 工艺流程设计 80

3.2.2 仪表参量代号、仪表功能代号和仪表图形符号 81

3.2.3 物料代号 82

3.2.4 工艺设备位号 82

3.2.5 物料流程图 83

3.2.6 带控制点工艺流程图 83

3.2.7 管道仪表流程图 87

3.3 化工典型设备的自控流程 87

3.3.1 泵的流量自控 87

3.3.2 换热器的温度自控 88

3.3.3 蒸馏塔的控制方案 89

3.3.4 釜式反应器的釜温自控 90

3.3.5 固定床反应器床层温度自控 91

3.3.6 流化床反应器床层温度自控 92

3.4 流程的组织和分析 93

3.4.1 总流程是各令单元操作过程的合理组合 93

3.4.2 蒸馏过程流程构组织和分析 96

3.4.2.1 多组分蒸馏的流程方案 96

3.4.2.2 具有侧线出料的蒸馏流程 100

3.4.2.3 塔顶流程 101

3.4.2.4 塔底流程 102

3.4.3.1 带有吸收液循环的流程 103

3.4.3 吸收过程流程的组织和分析 103

3.4.3.2 不带吸收液循环的流程 104

3.4.3.3 吸收-解吸联合使用的流程 104

3.4.3.4 多个吸收塔组成的吸收流程 108

3.4.4 带有物料循环的流程的组织和分析 108

3.4.4.1 几种不同的循环流程 108

3.4.4.2 循环比和总转化率的关系 110

3.4.4.3 物料循环流程的特点 112

3.5 工艺流程设计的参考资料 112

4.1.3 物料衡算的基准 114

4.1.2 物料衡算式 114

4.1.1 物料衡算进行的步骤 114

4.1 物料衡算的基本方法 114

4 物料衡算 114

4.2 物料计算中用到的基本量 116

4.2.1 流体的流量和流速 116

4.2.2 摩尔分数和质量分数 117

4.2.3 混合物的平均分子量 118

4.2.4 气体的体积 118

4.2.5 气体的密度 124

4.2.6 液体的密度 125

4.2.7 物质的饱和蒸汽压 127

4.2.8 溶液上方蒸气中各组分的分压 128

4.2.9 转化率、收率和选择性 130

4.2.10 汽液平衡常数 133

4.3 物理过程的物料衡算 136

4.3.1 混合 136

4.3.2 连续蒸馏 136

4.3.3 增湿 139

4.3.4 气体混合物的部分冷凝 142

4.3.5 液体混合物的部分气化 147

4.3.6 闪蒸 148

4.3.7 物理吸收 149

4.3.8 提浓 152

4.3.9 脱水 152

4.4 用元素的原子平衡的方法作物料衡算 153

4.5 直接使用反应计量方程式作物料衡算 155

4.6 利用联系物作物料衡算 157

4.7 复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算 160

4.8 带有物料循环的流程的物料衡算 164

4.9 多步串联过程的物料衡算 167

主要参考文献 172

5 热量衡算 173

5.1 热量衡算在化工设计工作中的意义 173

5.2 热量衡算的基本方法 174

5.2.1 热量衡算的基本关系式 174

5.3 热量衡算中使用的基本数据 175

5.3.1 热容 175

5.2.3 热量衡算的基准 175

5.2.2 热量的计算方法 175

5.3.2 焓 179

5.3.3 汽化热 182

5.3.4 反应热 183

5.3.5 溶解热 185

5.4 一些物质的热力学性质图 189

5.4.1 焓塭图(H-T图) 189

5.4.2 温熵图(T-S图) 190

5.4.3 蒸汽的焓熵图(H-S图) 192

5.4.4 溶液的焓浓图 192

5.5.1 气化 193

5.5 物理过程的热衡算 193

5.5.2 分流 196

5.5.3 溶液稀释 197

5.5.4 增湿 197

5.5.5 非等温吸收 198

5.5.6 连续蒸馏 200

5.5.7 提浓 202

5.6 伴有化学反应过程的热衡算 203

5.7 化工生产常用热载体 210

5.8.1 冷冻剂 213

5.8.2 载冷体 213

5.8 冷冻剂和载冷体 213

5.9 加热剂、冷却剂用量的计算 214

5.10 动力消耗综合表 216

5.11 系统能量的合理利用 217

主要参考文献 219

6 化工设备的工艺设计 220

6.1 化工设备工艺设计的内容 220

6.2 泵的选用 221

6.2.1 对化工用泵的要求 221

6.2.2 泵型式的确定 223

6.2.7 离心泵安装高度的校核 224

6.2.5 泵的轴功率的校核 224

6.2.6 泵的台数和备用率 224

6.2.3 扬程和流量的安全系数 224

6.2.4 扬程和流量的校核 224

6.3 换热设备的设计和选用 226

6.3.1 传热设备的类型和性能比较 226

6.3.2 换热器的系列化 227

6.3.3 换热器部分设计参数的取值 227

6.3.3.1 流体的流速 227

6.3.3.2 流体的路径 227

6.3.3.3 换热器两端冷热流体温差的取值 227

6.3.3.4 供初估换热面积使用的总传热系数推荐值 228

6.3.3.5 污垢系数经验值 238

6.4.1 贮罐的系列化和标准化 239

6.4 贮罐的选型和设计 239

6.4.2 贮罐存贮量的确定 240

6.4.3 贮罐设计的一般程序 241

6.5 塔器的设计 242

6.5.1 塔型的选择 242

6.5.2 板式蒸馏塔的设计 244

6.5.2.1 板式蒸馏塔的设计程序 244

6.5.2.2 板式蒸馏塔实际板数的确定 244

6.5.2.3 板式蒸馏塔塔径的确定 248

6.5.3 填料蒸馏塔的设计 249

6.5.3.1 填料蒸馏塔的设计程序 249

6.5.3.2 填料的选用 249

6.5.3.3 填料塔塔径的确定 251

6.5.3.4 填料蒸馏塔填料高度的计算 253

6.5.3.5 液体的最小喷淋密度 255

6.5.3.6 填料的分段 256

6.5.4 填料吸收塔的设计 256

6.5.5 板式吸收塔的设计 258

6.5.5.1 板式吸收塔理论塔板数 258

6.5.5.2 板式吸收塔的板效率 258

6.6 反应器的设计 259

6.6.1 常用工业反应器的类型 259

6.6.2 工业反应器的放大 260

6.6.2.2 釜式反应器设计的工作内容 261

6.6.3.1 釜式反应器设计的系列化 261

6.6.3 釜式反应器的设计 261

6.6.3.3 釜式反应器体积的计算 263

6.6.4 固定床催化反应器的设计 266

6.6.4.1 固定床催化反应器的类型 266

6.6.4.2 固定床催化反应器催化剂用量的确定 269

6.6.5 流化床反应器的设计 271

6.6.5.1 流化床反应器的构造 271

6.6.5.2 流化床反应器与固定床反应器的比较 272

6.6.5.3 流化床反应器的各种类型 272

6.6.5.4 流化床反应器主体尺寸的确定 273

6.6.5.5 流化床反应器的传热装置 275

6.7.3 设备管口方位图 280

6.7.2 非定型设备设计条件图(表) 280

6.7 非定型设备的设计程序和设计条件 280

6.7.1 非定型设备的设计程序 280

6.8 工艺设备一览表 282

主要参考文献 283

7 车间布置设计 284

7.1 车间布置设计概述 284

7.2 厂房的整体布置和厂房轮廓设计 285

7.2.1 厂房的整体布置 285

7.2.2 厂房的平面布置 285

7.2.3 厂房的立体布置 285

7.3 车间设备布置设计 286

7.4.2 行政福利用室的配置 289

7.4 车间生产辅助用室和行政福利用室的配置 289

7.4.1 车间生产辅助用室的配置 289

7.5 车间布置图 290

7.5.1 车间布置平、立面图 290

7.5.2 车间首页图 292

主要参考文献 292

8 车间管路设计 293

8.1 车间管路设计包含的内容 293

8.2 化工用管 293

8.3.1 化工管路常用阀门 294

8.3 化工管路常用阀门和管件 294

8.4 公称压力和公称直径 295

8.4.1 公称压力和公称压力系列 295

8.3.2 化工管路常用管件 295

8.4.2 公称直径和公称直径系列 296

8.5 管径和壁厚的确定 296

8.5.1 管径的确定 296

8.5.2 管子壁厚的确定 296

8.6 管路布置设计 300

8.7.1 视图的配置 302

8.7.2 视图的画法 302

8.7 管路布置图 302

8.7.3 管路布置图的标注 305

主要参考文献 306

9 概算 307

9.1 概述 307

9.2 工程项目设计概算的内容 307

9.3 工程项目设计概算的编制依据和编制方法 308

9.3.1 概算的编制依据 308

9.3.2 概算的编制方法 308

主要参考文献 311

10.1 设计任务 312

10.2 生产方法 312

10 设计示例5000t／a丙烯腈合成工段的工艺设计 312

10.3 物料衡算和热量衡算 313

10.3.1 生产工艺流程示意图 313

10.3.2 小时生产能力 313

10.3.3 物料衡算和热量衡算 313

10.3.3.1 反应器的物料衡算和热量衡算 313

10.3.3.2 废热锅炉的热量衡算 316

10.3.3.3 空气饱和塔物料衡算和热量衡算 317

10.3.3.4 氨中和塔物料衡算和热量衡算 319

10.3.3.5 换热器物料衡算和热量衡算 322

10.3.3.6 水吸收塔物料衡算和热量衡算 324

10.3.3.7 空气水饱和塔釜液槽 327

10.3.3.8 丙烯蒸发器热量衡算 328

10.3.3.9 丙烯过热器热量衡算 328

10.3.3.10 氨蒸发器热量衡算 329

10.3.3.11 气氨过热器 329

10.3.3.12 混合器 329

10.3.3.13 空气加热器的热量衡算 330

10.3.3.14 吸收水第一冷却器 330

10.3.3.15 吸收水第二冷却器 330

10.3.3.16 吸收水第三冷却器 331

10.4 主要设备的工艺计算 331

10.4.1 空气饱和塔 331

10.4.2 水吸收塔 333

10.4.3 合成反应器 335

10.4.4 废热锅炉 336

10.4.5 丙烯蒸发器 337

10.4.6 循环冷却器 338

10.4.7 吸收水第一冷却器 340

10.4.8 吸收水第二冷却器 342

10.4.9 吸收水第三冷却器 343

10.4.10 氨蒸发器 345

10.4.11 氨气过热器 345

10.4.12 丙烯过热器 346

10.4.13 空气加热器 346

10.4.16 中和液贮槽 347

10.4.14 循环液泵 347

10.4.15 空气压缩机 347

10.5 工艺设备一览表 348

10.6 原料消耗综合表 350

10.7 能量消耗综合表 350

10.8 排出物综合表 351

10.9 主要管道流速表 352

10.10 工艺流程图 355

主要参考文献 355

11 计算机辅助化工设计 356

11.1 简介 356

11.2 电子表格程序 357

11.3 过程合成 359

11.4 流程模拟 363

11.5 稳态流程模拟软件——ASPEN PLUS简介 368

11.5.1 软件概述 368

11.5.2 ASPEN PLUS的基本功能 368

11.6 计算机绘图工具AutoCAD 372

11.7 发展趋势 373

主要参考文献 373

附录 375

1.化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定 375

2.化工建设项目建议书内容和深度的规定 387

3.化工某些行业大中型建设项目财务评价参数 391

4.部分货物影子价格 392

5.全国独立核算工业企业财务三率(化学工业部分) 392

6.常用物质重要物性数据表 393

7.常用物质气体热容和饱和蒸汽压数据表 401

8.常用物质标准焓差数据表 406

9.乙烯的焓温图 409

10.丙烯的焓温图 410

11.苯的焓温图 411

12.甲醇的焓温图 412

13.氨的温熵图 413

14.常用设计规范(规定、标准) 414