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第1章 化工设计概论 1

1.1化工设计的种类 1

1.1.1按项目性质分类 1

1.1.2按设计性质分类 2

1.2化工设计的工作程序及设计内容 3

1.2.1项目建议书 5

1.2.2可行性研究 5

1.2.3设计任务书 6

1.2.4扩大初步设计 6

1.2.5施工图设计 7

1.2.6设计代表工作 7

1.3化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容 7

1.4国家和行业的基本设计政策和规范 8

1.5设计文件 9

1.5.1扩大初步设计文件 10

1.5.2施工图文件 11

1.6化工设计软件 12

1.7国外设计文件（Project Documentation） 15

第2章 工艺流程设计 17

2.1生产方法和工艺流程的选择 17

2.1.1生产方法和工艺流程选择的原则 17

2.1.2生产方法和工艺流程确定的步骤 18

2.2工艺流程设计 18

2.2.1工艺流程设计的任务 19

2.2.2工艺流程设计的方法 20

2.2.3工艺流程设计的方案比较 21

2.3工艺流程图 22

2.3.1工艺流程图概述 22

2.3.2工艺流程草图 23

2.3.3工艺管道及仪表流程图 24

2.3.4工艺流程中常用设备简图和符号 26

2.4典型设备的自控流程 33

2.4.1泵 33

2.4.2换热器 35

2.4.3反应釜 36

2.4.4蒸馏塔 37

2.5化工生产过程（Chemical Manufacturing Process） 40

第3章 物料衡算与能量衡算 43

3.1物料衡算概述 43

3.1.1物料衡算的理论依据 43

3.1.2物料衡算的意义 43

3.1.3物料衡算的分类 44

3.2物料衡算式 44

3.2.1化工过程的类型 44

3.2.2物料衡算式 46

3.3物料衡算的基本方法 48

3.3.1物料衡算的范围 48

3.3.2物料衡算的基本步骤 48

3.4无化学反应过程的物料衡算 56

3.4.1简单过程的物料衡算 57

3.4.2无化学反应过程多单元体系的物料衡算 62

3.5化学反应过程的物料衡算 69

3.5.1反应器的物料衡算 69

3.5.2具有循环、排放及旁路过程的物料衡算 83

3.6能量衡算概述 93

3.6.1能量衡算的意义 93

3.6.2能量衡算的理论依据 93

3.6.3能量衡算的应用 93

3.6.4能量平衡图 94

3.7能量的基本形式及与能量衡算有关的物理量 95

3.7.1能量的基本形式 95

3.7.2与能量衡算有关的重要物理量 96

3.8能量衡算的基本方法 98

3.8.1能量衡算方程 98

3.8.2机械能衡算 100

3.8.3热量衡算 103

3.9无化学反应过程的热量衡算 106

3.9.1无相变过程的热量衡算 107

3.9.2相变过程的热量衡算 111

3.9.3溶解与混合过程的热量衡算 115

3.10化学反应过程的热量衡算 117

3.10.1化学反应过程的热量衡算 117

3.10.2典型反应器的热量衡算 121

3.11物料和能量衡算概述（Material and Energy Balance Outline） 125

3.11.1 Material balance 125

3.11.2 Energy balance 127

第4章 化工设备的工艺设计与选择 128

4.1化工设备设计的分类与原则 128

4.1.1化工设备设计的分类 128

4.1.2设备选型和工艺设计的原则 128

4.2泵的选型与设计 129

4.2.1泵的分类与性能 129

4.2.2化工厂用泵的要求 130

4.2.3泵的选用与设计程序 132

4.3换热器的设计和选择 132

4.3.1换热器的分类 133

4.3.2换热器设计的一般原则 133

4.3.3管壳式换热器的设计和系列选用 135

4.4塔器的选型与设计 147

4.5贮罐容器的选型和设计 149

4.6反应器的选型和设计 149

4.7固定床反应器设计 150

4.8泵的选择（Pump Selection） 150

4.8.1 Pumps can be classified into two general types 150

4.8.2 Power requirements for pumping liquids 150

4.8.3 Pump selection 151

第5章 车间布置及管道布置设计 153

5.1车间布置设计的内容和程序 153

5.1.1车间布置设计的种类 153

5.1.2车间布置设计的内容 154

5.1.3车间布置设计的依据 154

5.1.4车间布置设计的原则 154

5.1.5车间布置设计的组织和程序 155

5.2化工建筑的基本知识 156

5.2.1建筑物的构件 156

5.2.2建筑物的结构 157

5.2.3厂房建筑的图示内容 157

5.2.4化工建筑的特殊要求 158

5.3车间平面布置 159

5.4车间设备布置 161

5.4.1车间设备布置的内容 161

5.4.2车间设备布置的要求 161

5.4.3车间设备布置的方法与步骤 162

5.5典型设备的布置方案 162

5.5.1容器（罐、槽） 162

5.5.2泵和压缩机 163

5.5.3换热器 163

5.5.4反应器 163

5.5.5塔 164

5.6设备布置图 164

5.6.1设备布置设计的图样 164

5.6.2设备布置图与建筑图的关系 167

5.6.3设备布置图的内容 168

5.6.4不同设计阶段的设备布置图 168

5.6.5设备布置图的视图 168

5.6.6设备布置图的绘制步骤 171

5.7化工车间管道布置设计的任务和要求 171

5.7.1化工车间管道布置设计的任务 171

5.7.2化工车间管道布置设计的要求 171

5.8管架和管道的安装布置 172

5.8.1管道在管架上的平面布置原则 173

5.8.2管道和管架的立面布置原则 173

5.9典型设备的管道布置 173

5.9.1容器的管道布置 173

5.9.2换热器的管道布置 174

5.9.3塔的管道布置 174

5.10管道布置图 175

5.10.1管道及附件的常用画法 175

5.10.2视图的配置与画法 176

5.10.3管道布置图的标注 176

5.10.4管道布置图的绘制 177

5.10.5管道布置图的阅读 177

5.11管道系统（Piping Systems） 177

5.11.1 Pipe supports 177

5.11.2 Pipe fittings 178

5.11.3 Pipe stressing 178

5.11.4 Pipe size selection 178

第6章 化工设计相关基本知识 180

6.1公用工程 180

6.1.1给排水 180

6.1.2供电 181

6.1.3供热与冷冻 182

6.1.4采暖通风及空气调节 182

6.2安全防火 183

6.2.1化工生产中安全防火设计的重要性 183

6.2.2燃烧与爆炸的起因及其危险程度 183

6.2.3安全防火设计 184

6.3环境保护 184

6.3.1环境污染及治理 184

6.3.2环境保护的具体措施 184

6.4工程概算 185

6.4.1化工设计工程的综合技术经济指标 185

6.4.2工程概算费用的分类和概算项目的划分 185

6.4.3工程概算的编制 186

6.5工厂选址（General Site Considerations） 188

6.5.1 Plant location and site selection 188

6.5.2 Site layout 190

6.5.3 Plant layout 191

6.5.4 Utilities 193

6.5.5 Environmental considera-tions 195

第7章 稀硝酸生产工艺流程与操作 199

7.1稀硝酸生产方法概述 199

7.2稀硝酸生产基本工艺 200

7.2.1硝酸的物理性质 200

7.2.2硝酸的化学性质 202

7.2.3生产稀硝酸的原料 202

7.2.4生产稀硝酸的化学反应 203

7.2.5生产稀硝酸的物料衡算 203

7.2.6生产稀硝酸的热量衡算 206

7.3双加压法稀硝酸生产工艺流程 208

7.3.1工艺流程简述 208

7.3.2工艺流程特点 209

7.3.3 DCS控制流程图 209

7.4生产操作 212

7.4.1开车前的准备 212

7.4.2开车 213

7.4.3正常操作 217

7.4.4停车 218

7.5稀硝酸生产安全技术 220

7.5.1安全生产条例 220

7.5.2有害物质的防护 220

7.5.3检修安全规定 221

7.6硝酸的工业生产（Industrial Production of Nitric Acid） 222

参考文献 224