目錄
前言
緒論 1
0.1 過程工程的基本概念 1
0.2 過程工程的學(xué)識(shí)基礎(chǔ) 2
0.3 過程工程的發(fā)展 2
0.3.1 化學(xué)工程科學(xué)體系在進(jìn)一步完善與更新 2
0.3.2 物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的多尺度結(jié)構(gòu)與時(shí)空尺度迅速擴(kuò)展 3
0.3.3 過程工程的綠色化 4
0.3.4 過程工程的集約化 5
0.3.5 納微結(jié)構(gòu)界面成為化學(xué)工程與技術(shù)研究的新焦點(diǎn) 6
第1章 化工設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容 8
1.1 概述 8
1.1.1 化工設(shè)計(jì)的類型和內(nèi)容 8
1.1.2 化工設(shè)計(jì)的原則、要求和設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 12
1.1.3 化工廠設(shè)計(jì)的工作程序 16
1.1.4 可行性研究 17
1.2 工藝包設(shè)計(jì) 21
1.2.1 工藝包設(shè)計(jì)的內(nèi)容 21
1.2.2 工藝流程圖及工藝流程說明 24
1.2.3 工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表及工藝設(shè)備表 24
1.2.4 工藝包設(shè)計(jì)的工作程序 25
1.3 化工車間工藝設(shè)計(jì) 26
1.3.1 化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容 26
1.3.2 化工工藝設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)文件 28
1.4 工藝設(shè)計(jì)中的全局性問題 30
1.4.1 廠址的選擇 30
1.4.2 總圖布置與設(shè)計(jì) 32
1.4.3 安全與工業(yè)衛(wèi)生 35
1.4.4 公用工程 36
1.4.5 電氣設(shè)計(jì) 37
1.4.6 自動(dòng)控制 43
1.4.7 土建設(shè)計(jì) 44
習(xí)題 45
第2章 物料衡算和能量衡算 46
2.1 物料衡算的基本概念 46
2.1.1 物料衡算式 46
2.1.2 物料衡算的基本步驟 47
2.2 反應(yīng)過程的物料衡算 49
2.2.1 基本概念 50
2.2.2 直接計(jì)算法 52
2.2.3 利用反應(yīng)速率進(jìn)行物料衡算 54
2.2.4 以結(jié)點(diǎn)進(jìn)行衡算 57
2.2.5 利用聯(lián)系組分進(jìn)行物料衡算 58
2.2.6 利用化學(xué)平衡進(jìn)行物料衡算 59
2.2.7 利用元素原子平衡進(jìn)行物料衡算 60
2.3 車間(裝置)的物料衡算 62
2.4 計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算方法在物料衡算中的應(yīng)用 66
2.4.1 MATLAB在物料衡算中的應(yīng)用 66
2.4.2 采用單元過程計(jì)算軟件進(jìn)行物料衡算 67
2.5 能量衡算 70
2.5.1 能量存在的形式 70
2.5.2 普遍化能量平衡方程式 71
2.5.3 封閉體系的能量衡算 71
2.5.4 穩(wěn)態(tài)下敞開流動(dòng)體系的能量衡算 71
2.5.5 能量衡算問題的分類與求解步驟 74
2.6 熱力學(xué)數(shù)據(jù)及計(jì)算 74
2.6.1 利用熱容計(jì)算ΔU或ΔH 75
2.6.2 恒壓摩爾熱容Cp 75
2.6.3 潛熱計(jì)算 76
2.6.4 化學(xué)反應(yīng)熱 77
2.6.5 基準(zhǔn)態(tài)的選取 78
2.7 反應(yīng)過程的能量衡算 78
2.8 車間(裝置)的能量衡算 82
2.9 計(jì)算機(jī)輔助化工流程中的能量衡算 84
習(xí)題 89
第3章 分離設(shè)備與分離過程的優(yōu)化 94
3.1 概述 94
3.1.1 分離的分類 94
3.1.2 分離因子 95
3.1.3 分離過程的選擇 96
3.2 氣液傳質(zhì)設(shè)備 99
3.2.1 板式塔的結(jié)構(gòu)和塔板類型 99
3.2.2 塔板的性能評(píng)價(jià)和比較 104
3.2.3 填料塔的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 105
3.2.4 填料的類型與幾何特性 106
3.3 分離過程的節(jié)能 110
3.3.1 分離過程節(jié)能的基本概念 110
3.3.2 熱力學(xué)效率 113
3.3.3 分離過程中有效能損失的主要形式 113
3.4 精餾節(jié)能技術(shù) 114
3.4.1 多股進(jìn)料和側(cè)線出料 115
3.4.2 適宜回流比 117
3.4.3 熱泵精餾 117
3.4.4 設(shè)置中間冷凝器和中間再沸器 119
3.4.5 多效精餾 120
3.4.6 熱偶精餾 122
3.5 分離流程的優(yōu)化 124
3.5.1 分離流程方案數(shù) 124
3.5.2 試探法 125
3.5.3 分離序列法則 126
3.5.4 調(diào)優(yōu)合成法 128
習(xí)題 130
第4章 換熱器 132
4.1 換熱器的分類 132
4.1.1 按作用原理和實(shí)現(xiàn)傳熱的方式分類 132
4.1.2 按使用目的分類 132
4.2 間壁式換熱器的特性 132
4.3 換熱器的設(shè)計(jì)與選型 134
4.3.1 換熱器的系列化 134
4.3.2 管殼式換熱器選擇中應(yīng)注意的問題 136
4.3.3 管殼式換熱器設(shè)計(jì)中有關(guān)參數(shù)的確定 137
4.3.4 管殼式換熱器設(shè)計(jì)及選用 139
4.3.5 換熱器的最優(yōu)設(shè)計(jì) 144
4.4 夾點(diǎn)技術(shù)基礎(chǔ) 146
4.4.1 TGH圖 146
4.4.2 組合曲線與TGH圖上的夾點(diǎn) 147
4.4.3 問題表格算法 148
4.4.4 夾點(diǎn)的意義 151
4.4.5 換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)位置的確定 152
4.4.6 總組合曲線 153
4.5 夾點(diǎn)設(shè)計(jì)法 153
4.5.1 預(yù)先確定換熱網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)ΔTmin 153
4.5.2 初始網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 155
4.5.3 對(duì)初始網(wǎng)絡(luò)的調(diào)優(yōu) 156
習(xí)題 157
第5章 化工工藝流程設(shè)計(jì) 158
5.1 概述 158
5.2 工藝流程設(shè)計(jì)的分類 158
5.3 工藝路線選擇 159
5.3.1 選擇原則 159
5.3.2 確定步驟 160
5.4 工藝流程設(shè)計(jì) 161
5.4.1 工藝流程設(shè)計(jì)原則與方法 161
5.4.2 工藝流程圖的繪制 165
5.4.3 化工典型設(shè)備的自控流程設(shè)計(jì) 183
5.5 計(jì)算機(jī)輔助流程設(shè)計(jì) 193
5.5.1 概述 193
5.5.2 流程模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 195
5.5.3 化工流程模擬軟件應(yīng)用舉例——丙烯羰基合成丁醛工藝的模擬研究 195
習(xí)題 202
第6章 管道設(shè)計(jì)與布置 203
6.1 概述 203
6.1.1 化工車間管道設(shè)計(jì)與布置的任務(wù) 203
6.1.2 化工車間管道設(shè)計(jì)與布置的要求 203
6.2 管道、管件及常用閥門 206
6.2.1 基本概念 206
6.2.2 常用管道 207
6.2.3 管徑計(jì)算 209
6.2.4 管道連接 210
6.2.5 常用閥門 212
6.2.6 常用管件 219
6.3 管架和管道的安裝布置 220
6.3.1 管道敷設(shè)方式 220
6.3.2 化工管道支吊架 221
6.3.3 管道在管架上的布置原則 223
6.4 單元配管設(shè)計(jì) 223
6.4.1 塔的配管設(shè)計(jì) 223
6.4.2 立式容器的配管設(shè)計(jì) 224
6.4.3 泵的配管設(shè)計(jì) 225
6.4.4 排放管的設(shè)計(jì) 226
6.4.5 取樣管的設(shè)計(jì) 227
6.4.6 一次儀表的安裝和配管設(shè)計(jì) 228
6.5 管道布置圖的繪制 230
6.5.1 管道布置圖的內(nèi)容 230
6.5.2 一般規(guī)定 230
6.5.3 圖示方法 231
6.5.4 管道布置圖的標(biāo)注 234
6.5.5 管道布置圖的繪制 237
6.6 管道軸測(cè)圖 238
6.6.1 管道軸測(cè)圖的內(nèi)容 238
6.6.2 管道軸測(cè)圖的繪制 238
6.6.3 尺寸及其他標(biāo)注 241
6.6.4 方向標(biāo)及材料表 244
習(xí)題 244
第7章 車間布置設(shè)計(jì) 245
7.1 概述 245
7.1.1 化工車間組成 245
7.1.2 車間布置設(shè)計(jì)的依據(jù) 246
7.1.3 車間布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容及程序 246
7.2 廠房的整體布置設(shè)計(jì) 247
7.2.1 廠房的平面布置 248
7.2.2 廠房的立面布置 250
7.3 車間設(shè)備布置設(shè)計(jì) 250
7.3.1 車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容 250
7.3.2 車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)的要求 251
7.4 常用設(shè)備布置 256
7.4.1 塔和立式容器的布置 256
7.4.2 換熱器 258
7.4.3 容器 258
7.4.4 反應(yīng)器 260
7.4.5 泵 261
7.4.6 壓縮機(jī) 262
7.5 車間布置圖 263
7.5.1 車間布置圖的內(nèi)容 263
7.5.2 繪制車間布置圖的一般規(guī)定 265
.5.3 設(shè)備布置圖的視圖 266
7.5.4 設(shè)備布置圖的標(biāo)注 270
7.5.5 設(shè)備布置圖的繪圖步驟 272
7.6 管口方位圖 273
7.7 設(shè)備安裝圖 274
習(xí)題 275
第8章 工程設(shè)計(jì)概算 276
8.1 設(shè)計(jì)概算 276
8.1.1 概算的內(nèi)容和分類 276
8.1.2 概算的編制依據(jù) 278
8.1.3 工程概算的編制 278
8.2 投資估算 284
8.2.1 工程項(xiàng)目投資估算 284
8.2.2 工藝裝置投資估算方法 288
8.2.3 單元設(shè)備價(jià)格估算 291
8.3 產(chǎn)品成本估算 294
8.3.1 產(chǎn)品成本的構(gòu)成 295
8.3.2 成本費(fèi)用估算 296
8.4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 297
8.4.1 靜態(tài)評(píng)價(jià)方法 297
8.4.2 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法 299
8.4.3 不確定性分析 301
習(xí)題 302
第9章 計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 304
9.1 分子模擬 304
9.1.1 分子模擬技術(shù)的應(yīng)用 304
9.1.2 分子模擬方法 305
9.1.3 分子模擬軟件的主要功能 306
9.2 流程模擬系統(tǒng)簡(jiǎn)介 307
9.2.1 流程模擬技術(shù)的發(fā)展與分類 307
9.2.2 流程模擬軟件ChemCAD及其模擬計(jì)算 309
9.3 三維管道設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)技術(shù) 320
9.3.1 三維管道設(shè)計(jì)軟件 320
9.3.2 PDS軟件在配管設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 321
9.4 化工CAD技術(shù)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 324
9.4.1 工藝設(shè)計(jì)軟件 324
9.4.2 計(jì)算機(jī)繪圖工具AutoCAD 329
9.4.3 建立和應(yīng)用CAD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 334
9.4.4 用PIDCAD繪制工藝流程圖 335
9.5 計(jì)算流體力學(xué)模擬在化工中的應(yīng)用 337
9.5.1 CFD的基本原理及可視化軟件 337
9.5.2 CFD在化工中的應(yīng)用 338
習(xí)題 340
參考文獻(xiàn) 341
附錄 343