化工過程設(shè)計(jì)

內(nèi)容概要

化工設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的勞動(dòng)。設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)基建投資和生產(chǎn)成本有極其重要的、甚至是決定性的作用。設(shè)計(jì)人員需有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和正確的設(shè)計(jì)方法才能勝任這一工作?！　∪珪卜?章，包括化工設(shè)計(jì)概念、經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)、反應(yīng)過程、換熱過程、分離過程、流程模擬和優(yōu)化、過程控制、化工過程設(shè)計(jì)實(shí)踐等?！　”緯鴱墓に嚬こ處煹慕嵌?。介紹了達(dá)到當(dāng)代先進(jìn)水平化工裝置設(shè)計(jì)的內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法，前者介紹設(shè)計(jì)概念、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和過程控制，后者介紹過程模擬、分析與合成理論在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，即怎樣進(jìn)行反應(yīng)、分離和換熱等過程的流程組織與工藝參數(shù)的優(yōu)化，在取材方面著重先進(jìn)、實(shí)用，注意概念與思路的敘述，避免繁復(fù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，為便于理解，編寫了大量在工業(yè)上已被實(shí)際應(yīng)用的案例?！　”緯勺鳛楦咝；ゎ悓I(yè)高年級(jí)學(xué)生的教學(xué)參考書，也可供有關(guān)科研、設(shè)施和生產(chǎn)部門科技人員參考。

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第1章 化工設(shè)計(jì)概念  1.1 設(shè)計(jì)要求  1.2 設(shè)計(jì)性質(zhì)和過程  1.3 設(shè)計(jì)種類  　1.3.1 概念設(shè)計(jì) 　 1.3.2 中試裝置設(shè)計(jì) 　 1.3.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)　  1.3.4 初步設(shè)計(jì)　  1.3.5 詳細(xì)設(shè)計(jì)  1.4 項(xiàng)目組織  1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容 　 1.5.1 設(shè)計(jì)原則　  1.5.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 　 1.5.3 物料流程圖 　 1.5.4 帶控制點(diǎn)管道流程圖 　 1.5.5 工藝設(shè)備設(shè)計(jì)  　1.5.6 設(shè)備布置 　 1.5.7 管道工程　  1.5.8 保溫工程  1.6 安全與防護(hù) 　 1.6.1 毒性 　 1.6.2 燃燒與爆炸　  1.6.3 噪聲第2章 經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)  2.1 裝置投資估算　  2.1.1 投資組成 　 2.1.2 估算種類 　 2.1.3 估算方法　  2.1.4 費(fèi)用指數(shù)  2.2 單元設(shè)備價(jià)格估算　  2.2.1 設(shè)備質(zhì)量 　 2.2.2 壓力容器 　 2.2.3 塔設(shè)備 　 2.2.4 熱交換器　  2.2.5 常壓貯槽　  2.2.6 離心泵  　2.2.7 工業(yè)爐 　 2.2.8 壓縮機(jī)  2.3 總生產(chǎn)成本估算　  2.3.1 直接生產(chǎn)成本　  2.3.2 固定費(fèi)用　  2.3.3 工廠管理費(fèi)　  2.3.4 銷售費(fèi)用  2.4 稅金和利潤(rùn)  2.5 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的幾個(gè)基本概念和準(zhǔn)則 　 2.5.1 現(xiàn)金流通圖 　 2.5.2 金錢的時(shí)間價(jià)值 　 2.5.3 靜態(tài)評(píng)價(jià)方法　  2.5.4 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法  2.6 風(fēng)險(xiǎn)分析  　2.6.1 不確定因素的存在 　 2.6.2 靈敏度分析　  2.6.3 風(fēng)險(xiǎn)型決策分析第3章 反應(yīng)過程  3.1 反應(yīng)過程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)  3.2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方法  3.3 在反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前必須掌握的知識(shí)和信息 　 3.3.1 化學(xué)計(jì)量學(xué) 　 3.3.2 化學(xué)熱力學(xué) 　 3.3.3 化學(xué)動(dòng)力學(xué)　  3.3.4 催化反應(yīng)　  3.3.5 共性數(shù)據(jù)　3.4 過程性質(zhì)和輸出輸入條件 　 3.4.1 過程連續(xù)或間歇　  3.4.2 原料的預(yù)處理　  3.4.3 目的產(chǎn)品和產(chǎn)品流股數(shù)的確定  3.5 反應(yīng)器選型　  3.5.1 反應(yīng)器類型  　3.5.2 反應(yīng)器選型方法 　 3.5.3 反應(yīng)器選型判據(jù)  3.6 主要工藝參數(shù)選擇 　 3.6.1 溫度　  3.6.2 壓力　  3.6.3 組成　  3.6.4 轉(zhuǎn)化率  3.7 控制反應(yīng)熱的補(bǔ)充方法 　 3.7.1 溶劑蒸發(fā) 　 3.7.2 出口物料循環(huán) 　 3.7.3 催化劑稀釋　  3.7.4 惰性稀釋劑  3.8 反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的配置第4章 換熱過程  4.1 問題的提出  4.2 基本概念  　4.2.1 T－H圖 　 4.2.2 挾點(diǎn)及最小公用工程用量　  4.2.3 柵格圖  4.3 挾點(diǎn)和最小公用工程用量的求取  4.4 挾點(diǎn)特性  4.5 最小換熱器個(gè)數(shù)的確定  4.6 換熱網(wǎng)絡(luò)的合成　  4.6.1 熱端的合成　  4.6.2 冷端的合成　  4.6.3 初始網(wǎng)絡(luò)的合成 　 4.6.4 初始網(wǎng)絡(luò)的調(diào)優(yōu)    4.6.5 ΔTmin的選擇  4.7 偽挾點(diǎn)方法　  4.7.1 偽挾點(diǎn)的確定 　 4.7.2 α分配原則  　4.7.3 實(shí)例分析　  4.7.4 減少流股分割第5章 分離過程  5.1 分離過程的熱力學(xué)效率　  5.1.1 最小分離功 　 5.1.2 凈功耗 　 5.1.3 熱力學(xué)效率　5.2 分離流程的合成　  5.2.1 分離方案數(shù) 　 5.2.2 分離方法的選擇 　 5.2.3 分離序列的確定  5.3 工藝參數(shù)的確定　  5.3.1 塔壓　  5.3.2 回流比　  5.3.3 產(chǎn)品純度或回收率　  5.3.4 進(jìn)料的熱狀態(tài)  5.4 塔型選擇和實(shí)際板數(shù)的確定 　 5.4.1 塔型選擇　  5.4.2 平衡級(jí)計(jì)算結(jié)果分析  　5.4.3 理論板數(shù)的決定 　 5.4.4 實(shí)際板數(shù)的決定  5.5 分離過程的節(jié)能措施 　 5.5.1 多股進(jìn)料  　5.5.2 側(cè)線塔 　 5.5.3 中間再沸器或中間冷凝器　  5.5.4 熱泵　  5.5.5 精餾系統(tǒng)之間的熱集成　  5.5.6 精餾系統(tǒng)與全過程的熱集成　  5.5.7 熱與功的集成第6章 流程模擬與優(yōu)化  6.1 流程物料衡算的幾個(gè)問題　  6.1.1 計(jì)算基準(zhǔn)　  6.1.2 比率系數(shù)　  6.1.3 物流的循環(huán) 　 6.1.4 物料的排放  6.2 流程模擬的幾種方法　  6.2.1 序貫?zāi)K法　  6.2.2 聯(lián)立方程法　  6.2.3 聯(lián)立模塊法  6.3 流程模擬軟件的用途  6.4 流程模擬軟件的組成　  6.4.1 執(zhí)行程序　  6.4.2 物性數(shù)據(jù)庫(kù)　  6.4.3 算法子程序 　 6.4.4 成本估算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)　  6.4.5 單元操作模塊  6.5 化工過程的自由度分析　  6.5.1 物流的獨(dú)立變量數(shù)　  6.5.2 單元模塊的自由度　  6.5.3 流程的自由度  6.6 流程模擬的數(shù)據(jù)輸入　  6.6.1 文件名稱　  6.6.2 單位的選擇　　6.6.3 組分集 　 6.6.4 熱力學(xué)性質(zhì)  　6.6.5 流程  　6.6.6 進(jìn)料和循環(huán)物流  　6.6.7 單元模塊參數(shù) 　 6.6.8 迭代方法和收斂精度  6.7 流程模擬計(jì)算的幾個(gè)注意點(diǎn) 　 6.7.1 物料流程的正確描述 　 6.7.2 設(shè)計(jì)變量的選擇 　 6.7.3 設(shè)計(jì)變量數(shù)值的決定 　 6.7.4 逐步擴(kuò)大流程計(jì)算的范圍 　 6.7.5 有效地選擇單元模塊  6.8 設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本概念 　 6.8.1 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)表達(dá) 　 6.8.2 目標(biāo)函數(shù) 　 6.8.3 決策變量和狀態(tài)變量 　 6.8.4 等式約束 　 6.8.5 不等式約束  6.9 解決最優(yōu)化問題的幾種途徑 　 6.9.1 案例研究 　 6.9.2 參數(shù)靈敏度分析　  6.9.3 直接優(yōu)化法　  6.9.4 減少待優(yōu)化的決策變量數(shù)第7章 過程控制　7.1 控制要求　　7.1.1 抑制外部擾動(dòng)的影響　　7.1.2 使過程在優(yōu)化的工況下操作　7.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟　　7.2.1 確定為達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)　　7.2.2 選擇控制變量　　7.2.3 確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律　7.3 簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)　　7.3.1 壓力控制　　7.3.2 液位控制　　7.3.3 溫度控制　　7.3.4 流量控制　7.4 復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)　　7.4.1 串級(jí)控制　　7.4.2 分程控制　　7.4.3 超弛控制　　7.4.4 選拔控制　　7.4.5 前饋控制　7.5 報(bào)警、切斷和聯(lián)鎖　7.6 安全和操作性能檢查第八章 化工過程設(shè)計(jì)實(shí)踐　案例一 乙烯裝置的輕烴分離過程合成　　8.1 裂解氣組成　　8.2 系統(tǒng)壓力　　8.3 冷凍壓縮機(jī)各級(jí)壓力和溫度的確定　　　8.3.1 冷劑的選擇　　　8.3.2 丙烯冷凍壓縮機(jī)物料流程圖　　　8.3.3 丙烯冷凍壓縮機(jī)出口壓力的決定　　　8.3.4 丙烯冷凍壓縮機(jī)各級(jí)入口壓力的決定　　　8.3.5 乙烯冷凍壓縮機(jī)一級(jí)吸入壓力的決定　　　8.3.6 乙烯冷凍壓縮機(jī)的出口壓力　　　8.3.7 乙烯冷凍壓縮機(jī)中間各級(jí)壓力的決定　　8.4 裂解氣冷卻及脫甲烷塔系統(tǒng)過程合成　　　8.4.1 脫甲烷塔壓力的決定　　　8.4.2 脫甲烷塔進(jìn)料股數(shù)和溫度的決定　　　8.4.3 脫甲烷及進(jìn)料預(yù)冷系統(tǒng)的熱量平衡　　　8.4.4 脫甲烷進(jìn)料冷卻系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)的合成　　8.5 脫碳二系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　　8.5.1 工藝參數(shù)的確定　　　8.5.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化　　8.6 脫丙烷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　　8.6.1 工藝特性　　　8.6.2 脫丙烷塔工藝設(shè)計(jì)　　　8.6.3 方案比較　　8.7 乙烯冷凍壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　　8.7.1 冷凍負(fù)荷　　　8.7.2 流程拓?fù)浔怼　　?.7.3 模擬計(jì)算結(jié)果　　　8.7.4 其他方案的研究　　8.8 丙烯冷凍壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　　8.8.1 冷凍負(fù)荷　　　8.8.2 流程拓?fù)浔怼　　?.8.3 模擬計(jì)算結(jié)果　案例二 環(huán)氧丙烷過程概念設(shè)計(jì)　　8.9 年產(chǎn)2萬(wàn)噸環(huán)氧丙烷概念設(shè)計(jì)　　　8.9.1 環(huán)氧丙烷過程簡(jiǎn)介　　　8.9.2 現(xiàn)有裝置生產(chǎn)情況　　　8.9.3 過程分析和試驗(yàn)　　　8.9.4 小試流程　　　8.9.5 對(duì)小試數(shù)據(jù)的初步評(píng)價(jià)　　　8.9.6 流程和工藝參數(shù)的改進(jìn)　　　8.9.7 中試裝置設(shè)計(jì)附錄 設(shè)計(jì)文件　1.1 設(shè)計(jì)說明書　1.2 操作說明書　1.3 分析規(guī)程　1.4 工藝設(shè)備一覽表　1.5 設(shè)備規(guī)格說明書　1.6 工藝物料流程圖（Process Flow Diagram）　1.7 帶控制點(diǎn)管道流程圖（Piping and Instrumentation Diagram）　1.8 設(shè)備布置圖　1.9 管道布置圖和單線圖　1.10 管道等級(jí)表　1.11 配管工程說明　附圖1 常用設(shè)備圖例　附圖2 常用管道附件圖例

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