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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 Matlab 197

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