化工多学科工程设计与实例PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 构思与起源 1

1.1.1 多学科工程设计培养的必要性 2

1.1.2 多学科工程设计培养的可行性 2

1.1.3 多学科工程设计培养的特色 4

1.2 多学科工程设计的培养体系 5

1.2.1 培养体系的构成 5

1.2.2 化工工艺设计要求 6

1.2.3 过程装备设计要求 8

1.2.4 自动化控制工程设计要求 10

1.2.5 安全工程设计要求 11

1.3 教学模式的组织与管理 11

1.3.1 工程设计选题原则 12

1.3.2 工程设计组织管理 12

1.3.3 工程设计团队协作 13

1.3.4 工程设计考核验收 14

1.4 责任关怀 14

1.4.1 责任关怀的实施理念 15

1.4.2 责任关怀的实施原则 15

1.4.3 责任关怀的实施准则 16

第2章 化工过程工艺设计 17

2.1 工艺流程设计 17

2.1.1 工艺流程设计方法 17

2.1.2 工艺流程图的绘制 17

2.1.3 工艺设计包 24

2.2 物料衡算和能量衡算 28

2.2.1 物料衡算 29

2.2.2 能量衡算 30

2.3 工艺设备设计 30

2.3.1 设备设计的基本内容 31

2.3.2 化工设备图 34

2.4 车间布置设计 34

2.4.1 车间厂房布置设计 34

2.4.2 车间设备布置设计 36

2.5 管道布置设计 38

2.5.1 管道设计与布置的内容 38

2.5.2 管道及阀门的选用 38

2.5.3 管道压力降计算 39

2.5.4 管道热补偿设计 39

2.5.5 管道的绝热设计 39

2.5.6 管道的防腐与标志 40

2.5.7 管道布置设计 40

2.5.8 管道轴测图 41

2.5.9 管架图与管件图 41

第3章 化工过程设备设计 42

3.1 过程设备设计基础 42

3.1.1 压力容器结构 42

3.1.2 压力容器分类 42

3.1.3 压力容器受压元件 45

3.1.4 压力容器法规与标准 49

3.1.5 压力容器材料 52

3.2 过程设备强度与稳定性设计 56

3.2.1 内压设备的强度计算 57

3.2.2 外压设备的稳定性计算 60

3.2.3 压力试验的强度计算 63

3.2.4 过程设备强度计算软件 64

3.3 换热设备设计 65

3.3.1 管壳式换热器基本类型 65

3.3.2 管壳式换热器结构设计 65

3.3.3 管壳式换热器设计计算 79

3.4 塔设备设计 84

3.4.1 塔设备基本类型 84

3.4.2 塔设备结构设计 84

3.4.3 塔设备设计计算 85

3.4.4 裙座壳及地脚螺栓座的设计计算 92

3.5 储存设备设计 92

3.5.1 卧式储罐基本结构 92

3.5.2 卧式储罐强度及稳定性计算 93

3.5.3 卧式储罐鞍式支座设计 98

第4章 化工过程控制设计 99

4.1 过程控制系统设计 99

4.1.1 化工生产过程控制 99

4.1.2 简单控制系统 100

4.1.3 串级控制系统 102

4.1.4 比值控制系统 102

4.1.5 前馈控制系统 103

4.1.6 选择控制系统 103

4.1.7 分程控制系统 103

4.1.8 先进控制系统 104

4.2 精馏塔过程控制系统 104

4.2.1 控制目标与控制变量 104

4.2.2 精馏塔的基本控制方案 105

4.2.3 精馏塔的复杂控制方案 106

4.2.4 精馏塔的先进控制 107

4.3 化学反应器过程控制系统 108

4.4 检测与变送系统设计 109

4.4.1 选型原则 109

4.4.2 温度测量仪表的选择 109

4.4.3 压力测量仪表的选择 110

4.4.4 流量测量仪表的选型 111

4.4.5 物位测量仪表的选型 112

4.4.6 控制阀的选型 113

4.5 计算机集成监控系统设计 113

4.5.1 DCS集散控制系统 113

4.5.2 DCS控制方案设计 113

4.5.3 控制方案组态实现 114

4.5.4 安全联锁系统设计 116

4.6 供配电与电气控制系统设计 116

4.6.1 系统的整体连接 117

4.6.2 电缆的连接 118

4.6.3 电气控制系统设计 119

第5章 化工过程安全设计 121

5.1 化工过程危险、有害因素分析 121

5.1.1 危险、有害因素 121

5.1.2 过程危险、有害因素分析方法 123

5.1.3 风险评价 126

5.2 过程安全设计 128

5.2.1 平面布置 128

5.2.2 工艺装置安全设计 133

5.2.3 储运设施安全设计 137

5.2.4 管道布置 141

5.2.5 消防设计 142

5.2.6 电气安全 145

5.2.7 职业危害防护 146

5.2.8 其他安全设计 147

第6章 工艺过程模拟计算 149

6.1 Aspen Plus图形界面与模型建立 149

6.1.1 Aspen Plus图形界面 149

6.1.2 Aspen Plus模型建立 149

6.2 分离单元模拟计算 150

6.2.1 精馏简捷计算模块 150

6.2.2 精馏严格计算模块 151

6.2.3 萃取模块 154

6.3 换热单元模拟计算 155

6.3.1 Heater换热器 155

6.3.2 HeatX换热器 156

6.3.3 EDR设计 160

6.4 反应单元模拟计算 161

6.4.1 Rplug模块的输入 162

6.4.2 Rplug计算结果 163

6.5 模型分析工具 164

6.5.1 设计规定 164

6.5.2 灵敏度分析 165

6.6 动态流程模拟 167

第7章 醋酸甲酯制醋酸工艺过程设计 169

7.1 工程概况 169

7.1.1 工程意义 169

7.1.2 工程设计内容 169

7.2 醋酸甲酯制醋酸工艺的模拟与优化 170

7.2.1 醋酸甲酯制醋酸工艺流程 170

7.2.2 醋酸甲酯原料规格及处理要求 171

7.2.3 热力学分析 171

7.2.4 反应动力学 174

7.2.5 醋酸甲酯制醋酸工艺参数的优化 175

7.3 醋酸甲酯制醋酸工艺包设计 179

7.3.1 设计基础 179

7.3.2 工艺说明 182

7.3.3 物料平衡 188

7.3.4 消耗量 188

7.3.5 界区条件表 189

7.3.6 卫生、安全、环保说明 189

7.3.7 分析化验项目表 190

7.3.8 艺管道及仪表流程图 195

7.3.9 建议的设备布置图及说明 195

7.3.10 工艺设备表 201

7.3.11 工艺设备 203

7.3.12 自控仪表 221

7.3.13 安全阀规格书 228

第8章 醋酸甲酯制醋酸过程装备设计 229

8.1 设备布置设计 229

8.1.1 设计一般要求 229

8.1.2 设备布置图 230

8.2 管道布置设计 231

8.2.1 设计一般要求 231

8.2.2 管道布置图 233

8.3 换热设备设计 233

8.3.1 结构设计 233

8.3.2 强度计算 236

8.3.3 施工图绘制 241

8.4 塔设备设计 241

8.4.1 结构设计 241

8.4.2 强度计算 243

8.4.3 施工图绘制 246

8.5 储存设备设计 247

8.5.1 催化精馏塔回流罐结构设计 247

8.5.2 强度计算 247

8.5.3 施工图绘制 251

8.6 工程技术经济评价 251

8.6.1 装置投资预算 251

8.6.2 生产成本估算 252

8.6.3 盈亏平衡分析 252

第9章 醋酸甲酯制醋酸过程控制设计 254

9.1 控制方案设计 254

9.1.1 控制目标与要求 254

9.1.2 灵敏板位置确定 254

9.1.3 控制自由度分析 254

9.1.4 控制系统设计方法 255

9.1.5 厂级过程控制方案的设计 256

9.2 醋酸甲酯水解工艺控制系统动态模拟 258

9.2.1 Aspen稳态模拟系统 258

9.2.2 稳态模拟转到动态模拟 258

9.2.3 控制方案1的动态模拟系统 260

9.3 DCS控制系统的实现 263

9.3.1 浙大中控DCS软件 263

9.3.2 I/O点设置 264

9.3.3 控制方案的组态实现 265

9.3.4 监控组态画面设计 266

9.3.5 组态调试 269

第10章 醋酸甲酯制醋酸过程安全设计 270

10.1 工艺危险、有害因素辨识 270

10.1.1 物料的危险性 270

10.1.2 生产工艺的危险性 271

10.1.3 设备装置的危险性 272

10.2 工艺安全评价 273

10.2.1 安全评价方法选取 273

10.2.2 作业条件危险性分析 273

10.2.3 六阶段安全评价法 275

10.3 安全防护措施 286

10.3.1 防爆设计 286

10.3.2 防火设计 287

10.3.3 可燃气体检测报警系统设计 287

10.3.4 工艺防雷、防静电设计 288

10.3.5 控制与联锁安全设计 288

10.3.6 设备、设施的安全防护设计 288

10.3.7 警示标志设置 289

参考文献 290

附录 醋酸甲酯制醋酸过程装备设计图样 290