目錄
前言
緒論 1
0.1 過程工程的基本概念 1
0.2 過程工程的學識基礎 2
0.3 過程工程的發(fā)展 2
0.3.1 化學工程科學體系在進一步完善與更新 2
0.3.2 物質(zhì)轉化過程的多尺度結構與時空尺度迅速擴展 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 納微結構界面成為化學工程與技術研究的新焦點 6
第1章 化工設計的程序和內(nèi)容 8
1.1 概述 8
1.1.1 化工設計的類型和內(nèi)容 8
1.1.2 化工設計的原則、要求和設計基礎 12
1.1.3 化工廠設計的工作程序 16
1.1.4 可行性研究 17
1.2 工藝包設計 21
1.2.1 工藝包設計的內(nèi)容 21
1.2.2 工藝流程圖及工藝流程說明 24
1.2.3 工藝設備數(shù)據(jù)表及工藝設備表 24
1.2.4 工藝包設計的工作程序 25
1.3 化工車間工藝設計 26
1.3.1 化工工藝設計的內(nèi)容 26
1.3.2 化工工藝設計程序與設計文件 28
1.4 工藝設計中的全局性問題 30
1.4.1 廠址的選擇 30
1.4.2 總圖布置與設計 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 電氣設計 37
1.4.6 自動控制 43
1.4.7 土建設計 44
習題 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 反應過程的物料衡算 49
2.2.1 基本概念 50
2.2.2 直接計算法 52
2.2.3 利用反應速率進行物料衡算 54
2.2.4 以結點進行衡算 57
2.2.5 利用聯(lián)系組分進行物料衡算 58
2.2.6 利用化學平衡進行物料衡算 59
2.2.7 利用元素原子平衡進行物料衡算 60
2.3 車間(裝置)的物料衡算 62
2.4 計算機輔助計算方法在物料衡算中的應用 66
2.4.1 MATLAB在物料衡算中的應用 66
2.4.2 采用單元過程計算軟件進行物料衡算 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 熱力學數(shù)據(jù)及計算 74
2.6.1 利用熱容計算ΔU或ΔH 75
2.6.2 恒壓摩爾熱容Cp 75
2.6.3 潛熱計算 76
2.6.4 化學反應熱 77
2.6.5 基準態(tài)的選取 78
2.7 反應過程的能量衡算 78
2.8 車間(裝置)的能量衡算 82
2.9 計算機輔助化工流程中的能量衡算 84
習題 89
第3章 分離設備與分離過程的優(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)設備 99
3.2.1 板式塔的結構和塔板類型 99
3.2.2 塔板的性能評價和比較 104
3.2.3 填料塔的結構與特點 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 114
3.4.1 多股進料和側線出料 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 換熱器的設計與選型 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注意的問題 136
4.3.3 管殼式換熱器設計中有關參數(shù)的確定 137
4.3.4 管殼式換熱器設計及選用 139
4.3.5 換熱器的最優(yōu)設計 144
4.4 夾點技術基礎 146
4.4.1 TGH圖 146
4.4.2 組合曲線與TGH圖上的夾點 147
4.4.3 問題表格算法 148
4.4.4 夾點的意義 151
4.4.5 換熱網(wǎng)絡夾點位置的確定 152
4.4.6 總組合曲線 153
4.5 夾點設計法 153
4.5.1 預先確定換熱網(wǎng)絡的最優(yōu)ΔTmin 153
4.5.2 初始網(wǎng)絡的設計 155
4.5.3 對初始網(wǎng)絡的調(diào)優(yōu) 156
習題 157
第5章 化工工藝流程設計 158
5.1 概述 158
5.2 工藝流程設計的分類 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 工藝流程設計 161
5.4.1 工藝流程設計原則與方法 161
5.4.2 工藝流程圖的繪制 165
5.4.3 化工典型設備的自控流程設計 183
5.5 計算機輔助流程設計 193
5.5.1 概述 193
5.5.2 流程模擬系統(tǒng)的結構 195
5.5.3 化工流程模擬軟件應用舉例——丙烯羰基合成丁醛工藝的模擬研究 195
習題 202
第6章 管道設計與布置 203
6.1 概述 203
6.1.1 化工車間管道設計與布置的任務 203
6.1.2 化工車間管道設計與布置的要求 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 單元配管設計 223
6.4.1 塔的配管設計 223
6.4.2 立式容器的配管設計 224
6.4.3 泵的配管設計 225
6.4.4 排放管的設計 226
6.4.5 取樣管的設計 227
6.4.6 一次儀表的安裝和配管設計 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 管道布置圖的標注 234
6.5.5 管道布置圖的繪制 237
6.6 管道軸測圖 238
6.6.1 管道軸測圖的內(nèi)容 238
6.6.2 管道軸測圖的繪制 238
6.6.3 尺寸及其他標注 241
6.6.4 方向標及材料表 244
習題 244
第7章 車間布置設計 245
7.1 概述 245
7.1.1 化工車間組成 245
7.1.2 車間布置設計的依據(jù) 246
7.1.3 車間布置設計的內(nèi)容及程序 246
7.2 廠房的整體布置設計 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 車間設備布置設計 250
7.3.1 車間設備布置設計的內(nèi)容 250
7.3.2 車間設備布置設計的要求 251
7.4 常用設備布置 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 反應器 260
7.4.5 泵 261
7.4.6 壓縮機 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 設備布置圖的視圖 266
7.5.4 設備布置圖的標注 270
7.5.5 設備布置圖的繪圖步驟 272
7.6 管口方位圖 273
7.7 設備安裝圖 274
習題 275
第8章 工程設計概算 276
8.1 設計概算 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 單元設備價格估算 291
8.3 產(chǎn)品成本估算 294
8.3.1 產(chǎn)品成本的構成 295
8.3.2 成本費用估算 296
8.4 經(jīng)濟評價 297
8.4.1 靜態(tài)評價方法 297
8.4.2 動態(tài)評價方法 299
8.4.3 不確定性分析 301
習題 302
第9章 計算機在化工設計中的應用 304
9.1 分子模擬 304
9.1.1 分子模擬技術的應用 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)簡介 307
9.2.1 流程模擬技術的發(fā)展與分類 307
9.2.2 流程模擬軟件ChemCAD及其模擬計算 309
9.3 三維管道設計中的計算機技術 320
9.3.1 三維管道設計軟件 320
9.3.2 PDS軟件在配管設計中的應用 321
9.4 化工CAD技術在化工設計中的應用 324
9.4.1 工藝設計軟件 324
9.4.2 計算機繪圖工具AutoCAD 329
9.4.3 建立和應用CAD網(wǎng)絡系統(tǒng) 334
9.4.4 用PIDCAD繪制工藝流程圖 335
9.5 計算流體力學模擬在化工中的應用 337
9.5.1 CFD的基本原理及可視化軟件 337
9.5.2 CFD在化工中的應用 338
習題 340
參考文獻 341
附錄 343