本教材较系统地阐述了现代化工过程工程学的核心内容——过程设计、过程经济评价和化工厂整体设计的基本原理、基本程序与方法。全书内容共分9 章，主要包括化工设计的程序与内容、物料衡算与能量衡算、分离设备与分离过程的优化、换热器的设计选型、化工工艺流程设计、管道设计与布置、车间布置设计、工程设计概算、计算机在化工设计中的应用等。书中有关章节还结合实例介绍了化工设计中的计算机辅助设计方法。
本书既可作为高校化学工程与工艺专业、制药工程、轻化工、应用化学等专业的教材、化工设计课与毕业设计参考用书，又可供从事化工类专业的工程设计人员、管理人员等参考。
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目录
前言
绪论 1
0.1 过程工程的基本概念 1
0.2 过程工程的学识基础 2
0.3 过程工程的发展 2
0.3.1 化学工程科学体系在进一步完善与更新 2
0.3.2 物质转化过程的多尺度结构与时空尺度迅速扩展 3
0.3.3 过程工程的绿色化 4
0.3.4 过程工程的集约化 5
0.3.5 纳微结构界面成为化学工程与技术研究的新焦点 6
第1章 化工设计的程序和内容 8
1.1 概述 8
1.1.1 化工设计的类型和内容 8
1.1.2 化工设计的原则、要求和设计基础 12
1.1.3 化工厂设计的工作程序 16
1.1.4 可行性研究 17
1.2 工艺包设计 21
1.2.1 工艺包设计的内容 21
1.2.2 工艺流程图及工艺流程说明 24
1.2.3 工艺设备数据表及工艺设备表 24
1.2.4 工艺包设计的工作程序 25
1.3 化工车间工艺设计 26
1.3.1 化工工艺设计的内容 26
1.3.2 化工工艺设计程序与设计文件 28
1.4 工艺设计中的全局性问题 30
1.4.1 厂址的选择 30
1.4.2 总图布置与设计 32
1.4.3 安全与工业卫生 35
1.4.4 公用工程 36
1.4.5 电气设计 37
1.4.6 自动控制 43
1.4.7 土建设计 44
习题 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 物料衡算的基本步骤 47
2.2 反应过程的物料衡算 49
2.2.1 基本概念 50
2.2.2 直接计算法 52
2.2.3 利用反应速率进行物料衡算 54
2.2.4 以结点进行衡算 57
2.2.5 利用联系组分进行物料衡算 58
2.2.6 利用化学平衡进行物料衡算 59
2.2.7 利用元素原子平衡进行物料衡算 60
2.3 车间(装置)的物料衡算 62
2.4 计算机辅助计算方法在物料衡算中的应用 66
2.4.1 MATLAB在物料衡算中的应用 66
2.4.2 采用单元过程计算软件进行物料衡算 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 封闭体系的能量衡算 71
2.5.4 稳态下敞开流动体系的能量衡算 71
2.5.5 能量衡算问题的分类与求解步骤 74
2.6 热力学数据及计算 74
2.6.1 利用热容计算ΔU或ΔH 75
2.6.2 恒压摩尔热容Cp 75
2.6.3 潜热计算 76
2.6.4 化学反应热 77
2.6.5 基准态的选取 78
2.7 反应过程的能量衡算 78
2.8 车间(装置)的能量衡算 82
2.9 计算机辅助化工流程中的能量衡算 84
习题 89
第3章 分离设备与分离过程的优化 94
3.1 概述 94
3.1.1 分离的分类 94
3.1.2 分离因子 95
3.1.3 分离过程的选择 96
3.2 气液传质设备 99
3.2.1 板式塔的结构和塔板类型 99
3.2.2 塔板的性能评价和比较 104
3.2.3 填料塔的结构与特点 105
3.2.4 填料的类型与几何特性 106
3.3 分离过程的节能 110
3.3.1 分离过程节能的基本概念 110
3.3.2 热力学效率 113
3.3.3 分离过程中有效能损失的主要形式 113
3.4 精馏节能技术 114
3.4.1 多股进料和侧线出料 115
3.4.2 适宜回流比 117
3.4.3 热泵精馏 117
3.4.4 设置中间冷凝器和中间再沸器 119
3.4.5 多效精馏 120
3.4.6 热偶精馏 122
3.5 分离流程的优化 124
3.5.1 分离流程方案数 124
3.5.2 试探法 125
3.5.3 分离序列法则 126
3.5.4 调优合成法 128
习题 130
第4章 换热器 132
4.1 换热器的分类 132
4.1.1 按作用原理和实现传热的方式分类 132
4.1.2 按使用目的分类 132
4.2 间壁式换热器的特性 132
4.3 换热器的设计与选型 134
4.3.1 换热器的系列化 134
4.3.2 管壳式换热器选择中应注意的问题 136
4.3.3 管壳式换热器设计中有关参数的确定 137
4.3.4 管壳式换热器设计及选用 139
4.3.5 换热器的最优设计 144
4.4 夹点技术基础 146
4.4.1 TGH图 146
4.4.2 组合曲线与TGH图上的夹点 147
4.4.3 问题表格算法 148
4.4.4 夹点的意义 151
4.4.5 换热网络夹点位置的确定 152
4.4.6 总组合曲线 153
4.5 夹点设计法 153
4.5.1 预先确定换热网络的最优ΔTmin 153
4.5.2 初始网络的设计 155
4.5.3 对初始网络的调优 156
习题 157
第5章 化工工艺流程设计 158
5.1 概述 158
5.2 工艺流程设计的分类 158
5.3 工艺路线选择 159
5.3.1 选择原则 159
5.3.2 确定步骤 160
5.4 工艺流程设计 161
5.4.1 工艺流程设计原则与方法 161
5.4.2 工艺流程图的绘制 165
5.4.3 化工典型设备的自控流程设计 183
5.5 计算机辅助流程设计 193
5.5.1 概述 193
5.5.2 流程模拟系统的结构 195
5.5.3 化工流程模拟软件应用举例——丙烯羰基合成丁醛工艺的模拟研究 195
习题 202
第6章 管道设计与布置 203
6.1 概述 203
6.1.1 化工车间管道设计与布置的任务 203
6.1.2 化工车间管道设计与布置的要求 203
6.2 管道、管件及常用阀门 206
6.2.1 基本概念 206
6.2.2 常用管道 207
6.2.3 管径计算 209
6.2.4 管道连接 210
6.2.5 常用阀门 212
6.2.6 常用管件 219
6.3 管架和管道的安装布置 220
6.3.1 管道敷设方式 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则 223
6.4 单元配管设计 223
6.4.1 塔的配管设计 223
6.4.2 立式容器的配管设计 224
6.4.3 泵的配管设计 225
6.4.4 排放管的设计 226
6.4.5 取样管的设计 227
6.4.6 一次仪表的安装和配管设计 228
6.5 管道布置图的绘制 230
6.5.1 管道布置图的内容 230
6.5.2 一般规定 230
6.5.3 图示方法 231
6.5.4 管道布置图的标注 234
6.5.5 管道布置图的绘制 237
6.6 管道轴测图 238
6.6.1 管道轴测图的内容 238
6.6.2 管道轴测图的绘制 238
6.6.3 尺寸及其他标注 241
6.6.4 方向标及材料表 244
习题 244
第7章 车间布置设计 245
7.1 概述 245
7.1.1 化工车间组成 245
7.1.2 车间布置设计的依据 246
7.1.3 车间布置设计的内容及程序 246
7.2 厂房的整体布置设计 247
7.2.1 厂房的平面布置 248
7.2.2 厂房的立面布置 250
7.3 车间设备布置设计 250
7.3.1 车间设备布置设计的内容 250
7.3.2 车间设备布置设计的要求 251
7.4 常用设备布置 256
7.4.1 塔和立式容器的布置 256
7.4.2 换热器 258
7.4.3 容器 258
7.4.4 反应器 260
7.4.5 泵 261
7.4.6 压缩机 262
7.5 车间布置图 263
7.5.1 车间布置图的内容 263
7.5.2 绘制车间布置图的一般规定 265
.5.3 设备布置图的视图 266
7.5.4 设备布置图的标注 270
7.5.5 设备布置图的绘图步骤 272
7.6 管口方位图 273
7.7 设备安装图 274
习题 275
第8章 工程设计概算 276
8.1 设计概算 276
8.1.1 概算的内容和分类 276
8.1.2 概算的编制依据 278
8.1.3 工程概算的编制 278
8.2 投资估算 284
8.2.1 工程项目投资估算 284
8.2.2 工艺装置投资估算方法 288
8.2.3 单元设备价格估算 291
8.3 产品成本估算 294
8.3.1 产品成本的构成 295
8.3.2 成本费用估算 296
8.4 经济评价 297
8.4.1 静态评价方法 297
8.4.2 动态评价方法 299
8.4.3 不确定性分析 301
习题 302
第9章 计算机在化工设计中的应用 304
9.1 分子模拟 304
9.1.1 分子模拟技术的应用 304
9.1.2 分子模拟方法 305
9.1.3 分子模拟软件的主要功能 306
9.2 流程模拟系统简介 307
9.2.1 流程模拟技术的发展与分类 307
9.2.2 流程模拟软件ChemCAD及其模拟计算 309
9.3 三维管道设计中的计算机技术 320
9.3.1 三维管道设计软件 320
9.3.2 PDS软件在配管设计中的应用 321
9.4 化工CAD技术在化工设计中的应用 324
9.4.1 工艺设计软件 324
9.4.2 计算机绘图工具AutoCAD 329
9.4.3 建立和应用CAD网络系统 334
9.4.4 用PIDCAD绘制工艺流程图 335
9.5 计算流体力学模拟在化工中的应用 337
9.5.1 CFD的基本原理及可视化软件 337
9.5.2 CFD在化工中的应用 338
习题 340
参考文献 341
附录 343
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