化工開發(fā)與工程設(shè)計(jì)概論

前言

美國航空航天工程先驅(qū)馮·卡門教授說過，“科學(xué)家研究的是這樣一個(gè)現(xiàn)存的世界，而工程師則創(chuàng)造一個(gè)從來沒有過的世界”。盡管人們通常習(xí)慣上把理學(xué)學(xué)科和工學(xué)學(xué)科籠統(tǒng)地稱之為理工科，其實(shí)二者有很多區(qū)別。高等理科教育和高等工程教育，無論在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程體系以及人才培養(yǎng)的評(píng)價(jià)上，都有許多不同之處。高等工程教育，培養(yǎng)的是未來的工程師或說是工程師的毛坯，他們?cè)诟叩裙こ探逃A段就應(yīng)當(dāng)受到工程師的基礎(chǔ)訓(xùn)練，要有工程師綜合的思維方法和學(xué)習(xí)工作的習(xí)慣。20世紀(jì)高等工程教育走向科學(xué)，與理科教育區(qū)別不大，這是一個(gè)全球現(xiàn)象。20世紀(jì)末葉，人們就開始呼喚工程教育要回歸工程。除了工程教育加大了實(shí)踐教學(xué)的力度之外，幾乎所有的教育家都把目光投向了工程教育的開發(fā)與設(shè)計(jì)的培訓(xùn)上，有的主張高等工程教育至少有兩次設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)，有的主張畢業(yè)環(huán)節(jié)至少有70％的學(xué)生要從事畢業(yè)設(shè)計(jì)而不是寫論文。至于在課程體系上，開設(shè)“工程的開發(fā)與設(shè)計(jì)”性質(zhì)的這門理論指導(dǎo)課，也已經(jīng)形成共識(shí)。所以現(xiàn)在的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的課程體系中，“化工開發(fā)與設(shè)計(jì)”已經(jīng)成了一門必修課，其重要性已為人所共知。作為化工開發(fā)與設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)課，實(shí)際上缺乏一本好的教材。作者長(zhǎng)期在化工生產(chǎn)和開發(fā)研究設(shè)計(jì)的第一線工作，有開發(fā)和設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入高等工程教育領(lǐng)域之后，深感化工專業(yè)的學(xué)生缺乏設(shè)計(jì)的知識(shí)和訓(xùn)練。等到學(xué)生畢業(yè)之后，再向有經(jīng)驗(yàn)的工程師學(xué)習(xí)，采用師傅帶徒弟的方式，這種培訓(xùn)方式固然未嘗不可，但是要帶出一個(gè)能夠較全面了解工程開發(fā)與設(shè)計(jì)全過程的人才，將費(fèi)時(shí)間，而且也不經(jīng)濟(jì)。國外的許多工程學(xué)科院校在20世紀(jì)八九十年代，已經(jīng)開設(shè)了這樣一門課程。有鑒于此，在原化工部學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、曾任北京化工學(xué)院院長(zhǎng)的中國工程院陳鑒遠(yuǎn)院士的支持下，我們編成了一本《化工工程設(shè)計(jì)》（1996年出版）。當(dāng)時(shí)他的指示是內(nèi)容全面，而且要符合化工設(shè)計(jì)的實(shí)際，類似于手冊(cè)性的教材。這本教材當(dāng)時(shí)是開創(chuàng)性的?，F(xiàn)在看來，原書中的許多內(nèi)容已經(jīng)不適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。因此，我們對(duì)這本教材進(jìn)行了全面修訂，修訂后改書名為《化工開發(fā)與工程設(shè)計(jì)概論》。本書有以下特點(diǎn)：一是內(nèi)容全面、準(zhǔn)確。全面，就是能使讀者了解化工開發(fā)與設(shè)計(jì)的全貌，掌握其全過程。即由一個(gè)設(shè)想，如何經(jīng)過機(jī)會(huì)研究、工藝和工程的開發(fā)研究、可行性研究，從而進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段.最終建設(shè)成一套可以生產(chǎn)的裝置，直至投料試車、竣工驗(yàn)收，這樣一個(gè)全過程。內(nèi)容之全面，還包括書中有環(huán)境保護(hù)和三廢治理的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括化工非工藝專業(yè)設(shè)計(jì)的介紹。準(zhǔn)確，就是符合實(shí)際情形，真實(shí)的規(guī)范和要求，不是紙上談兵。二是有較多的工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和一些設(shè)計(jì)規(guī)范。工程技術(shù)不同于純科學(xué)，它不排除經(jīng)驗(yàn)，甚至于較重視經(jīng)驗(yàn)。書中所述的工作中，有大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和工作中的體會(huì)，有利于實(shí)踐，亦有利于啟發(fā)思維。

內(nèi)容概要

本書是一本關(guān)于化工開發(fā)和工程設(shè)計(jì)的教科書和指導(dǎo)手冊(cè)，全面系統(tǒng)地介紹了從化工開發(fā)的設(shè)想、到建成一個(gè)生產(chǎn)裝置、再到進(jìn)行正常生產(chǎn)的全過程。內(nèi)容包括化工開發(fā)的內(nèi)容和步驟，開發(fā)的過程和成果表達(dá)，化工設(shè)計(jì)的程序，工廠的選址和工廠總平面布置，工藝流程的設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)計(jì)算和化工設(shè)備的工藝選型和設(shè)計(jì)，管道布置設(shè)計(jì)，工廠和車間布置設(shè)計(jì)，化工非工藝專業(yè)的設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)概況，環(huán)境保護(hù)和三廢處理，設(shè)計(jì)文件的要求和編制，設(shè)計(jì)代表和工程建設(shè)，化工試車和工程竣工，其中詳略有致。重點(diǎn)介紹的是工藝流程的設(shè)計(jì)方法和工藝流程變成可以操作的生產(chǎn)裝置的工作思路、工作方法和某些技巧?！　”緯m用于高等院?；?、輕工、生物化工、石油化工等專業(yè)的本科高年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)，也是畢業(yè)環(huán)節(jié)的指導(dǎo)參考。同時(shí)，本書也是走上工作崗位的相關(guān)工程技術(shù)人員、研究人員不可多得的參考書。

書籍目錄

緒論　第一章　化工開發(fā)概論　　第一節(jié)　概述　　第二節(jié)　課題選定和機(jī)會(huì)研究　　第三節(jié)　工藝開發(fā)研究　　第四節(jié)　過程開發(fā)研究　　第五節(jié)　工程開發(fā)綜合研究和成果　　第六節(jié)　評(píng)價(jià)分析和工業(yè)化決定　第二章　化工工程設(shè)計(jì)概述　　第一節(jié)　化工設(shè)計(jì)全過程述略　　第二節(jié)　可行性研究報(bào)告　　第三節(jié)　化工設(shè)計(jì)的組織和分工　　第四節(jié)　化上設(shè)計(jì)的類型和工作程序　　第五節(jié)　工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和工藝設(shè)計(jì)工程師的工作　第三章　工廠選址和總圖設(shè)計(jì)　　第一節(jié)　工廠選址概說　　第二節(jié)　化工廠組成分區(qū)　　第三節(jié)　工廠總平面布置　　第四節(jié)　工廠總平面布置的設(shè)計(jì)文件　第四章　化工工藝流程設(shè)計(jì)　　第一節(jié)　工藝流程的開發(fā)研究　　第二節(jié)　工藝流程方案的設(shè)計(jì)　　第三節(jié)　工藝流程的工程設(shè)計(jì)　　第四節(jié)　工藝流程圖　第五章　化工工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)計(jì)算　　第一節(jié)　物料衡算　　第二節(jié)　熱量衡算和傭的概念　第六章　化工設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)　　第一節(jié)　概述　　第二節(jié)　化工設(shè)備的材料和選材原則　　第三節(jié)　泵和電動(dòng)機(jī)的選用與系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　第四節(jié)　換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)和選用　　第五節(jié)　儲(chǔ)罐容器的選型和設(shè)計(jì)　　第六節(jié)　塔器的選型與設(shè)計(jì)　　第七節(jié)　反應(yīng)器選型設(shè)計(jì)　　第八節(jié)　蒸發(fā)、分離和干燥裝置選型設(shè)計(jì)　　第九節(jié)　壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)和真空裝置選型設(shè)計(jì)　　第十節(jié)　其他設(shè)備、機(jī)械選型一般原則　　第十一節(jié)　設(shè)備保溫防腐設(shè)計(jì)和材料選用　第七章　車間布置設(shè)計(jì)　　第一節(jié)　概述　　第二節(jié)　車間廠房布置設(shè)計(jì)　　第三節(jié)　車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)　　第四節(jié)　車間布置設(shè)計(jì)技術(shù)文件　第八章　化工管道布置設(shè)計(jì)　　第一節(jié)　化工管道、管件和閥門的選擇與設(shè)計(jì)　　第二節(jié)　化工管道布置設(shè)計(jì)　　第三節(jié)　管道布置設(shè)計(jì)的一般原則　　第四節(jié)　化工管道的補(bǔ)償設(shè)計(jì)　　第五節(jié)　化工管道的支架設(shè)計(jì)　　第六節(jié)　化工管道的保溫、防腐與標(biāo)志　　第七節(jié)　管道布置設(shè)計(jì)技術(shù)文件　第九章　化工非工藝專業(yè)設(shè)計(jì)和條件　　第一節(jié)　設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第二節(jié)　土建專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第三節(jié)　電氣專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第四節(jié)　儀表和自控專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第五節(jié)　給排水專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第六節(jié)　采暖和通風(fēng)專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第七節(jié)　供熱及供冷專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第八節(jié)　總圖專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第九節(jié)　機(jī)運(yùn)專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第十節(jié)　安全與衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)　　第十一節(jié)　空壓空分專業(yè)設(shè)計(jì)條件　　第十二節(jié)　設(shè)計(jì)概算　第十章　三廢治理和環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)　　第一節(jié)　三廢的產(chǎn)生與分析　　第二節(jié)　三廢治理的一般原則　　第三節(jié)　三廢的處理方案和流程設(shè)計(jì)　　第四節(jié)　噪聲污染及其他污染防治設(shè)計(jì)　　第五節(jié)　工廠綠化和環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)　　第六節(jié)　三廢治理的設(shè)計(jì)文件　第十一章　工藝設(shè)計(jì)文件的編制　　第一節(jié)　初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)說明書　　第二節(jié)　設(shè)計(jì)說明書的附圖和附表　　第三節(jié)　施工圖設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)文件的編制　第十二章　設(shè)計(jì)代表與工程竣工　　第一節(jié)　設(shè)計(jì)交底　　第二節(jié)　試運(yùn)轉(zhuǎn)　　第三節(jié)　竣工、驗(yàn)收和總結(jié)　附錄　　附錄1　計(jì)算機(jī)繪圖軟件簡(jiǎn)介　　附錄2　工廠總平面布置圖圖例（舉例）　　附錄3　管道及儀表流程圖設(shè)備、機(jī)器的代號(hào)圖例　　附錄4　流程圖上物料代號(hào)　　附錄5　流程圖上管子管件閥門圖例　　附錄6　工藝設(shè)備位號(hào)編法　　附錄7　物流表圖樣　　附錄8　管道隔熱隔音代號(hào)　　附錄9　儀表標(biāo)注和字母代號(hào)表　　附錄10　管道圖常用縮寫詞　　附錄11　管道圖上的管子管件圖例　　附錄12　管道圖上的閥門、管道附件圖例　　附錄13　設(shè)備管道布置圖用的圖例　　附錄14　不同的開發(fā)設(shè)計(jì)階段圖樣的深度要求　　附錄15　物料平衡圖　　附錄16　簡(jiǎn)單的物料流程圖　　附錄17（a）　工藝管道及儀表流程圖　　附錄17（b）　工藝管道及儀表流程圖　　附錄18　設(shè)備平面布置圖簡(jiǎn)圖　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：三、過程開發(fā)研究的方法1.建立一套完整流程的中試裝置在工藝開發(fā)研究的基礎(chǔ)上，已經(jīng)可以提出工藝流程的預(yù)想方案，即概念設(shè)計(jì)方案。通過已有的工程知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步計(jì)算，從而確定中試裝置的規(guī)模，并用工程的方式安裝，有比較完善的測(cè)試控制儀表，有比較方便的裝拆改造性能。設(shè)備使用的材料，一般也依照概念設(shè)計(jì)來選取。中試裝置是在工藝開發(fā)的基礎(chǔ)上，依概念設(shè)計(jì)方案確定的流程，它不是實(shí)驗(yàn)室裝置的放大，而是將來工業(yè)化大裝置的小樣。這一點(diǎn)是非常重要的，因?yàn)檫@中間要有設(shè)計(jì)的思想。2.用工業(yè)原料投料研究，從試車到正常運(yùn)轉(zhuǎn)主要目的是研究裝置連續(xù)化運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性、工藝條件的合理性和先進(jìn)性、工藝設(shè)備操作的穩(wěn)定性和先進(jìn)性、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和產(chǎn)率、產(chǎn)品與達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的合格率等，希望通過近似于工業(yè)化的中試研究，發(fā)現(xiàn)問題，加以調(diào)整，同時(shí)反饋到實(shí)驗(yàn)室研究，解決存在的不完善之處。以使中試裝置達(dá)到可以工業(yè)化的水平，得到可靠數(shù)據(jù)。在中試生產(chǎn)中，要收集和產(chǎn)生足夠的副產(chǎn)物和“三廢”，以便研究其綜合利用和治理的工藝與途徑。3.某些關(guān)鍵設(shè)備的放大研究當(dāng)一個(gè)概念設(shè)計(jì)的流程比較簡(jiǎn)單，或者對(duì)于大多數(shù)化工過程比較成熟，有一定的設(shè)計(jì)理論，又不要求有一定的產(chǎn)品提供市場(chǎng)進(jìn)行開發(fā)研究，而工藝開發(fā)基礎(chǔ)研究的數(shù)據(jù)就足以提供設(shè)計(jì)時(shí)，就不必要建立中試裝置。但對(duì)于某些反應(yīng)裝置、傳遞裝置、在有必要時(shí)，可單獨(dú)進(jìn)行放大研究，從而使全流程先進(jìn)、合理。過去缺乏化工過程理論指導(dǎo)的情況下，對(duì)反應(yīng)裝置或主要傳遞過程常采用“逐級(jí)放大法”。這種方法浪費(fèi)人力、物力和時(shí)間，又不能很好地解決問題，放大之后，仍然總結(jié)不出有關(guān)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律。但正是由于過去采用的逐級(jí)放大，使人們?cè)黾恿嗽S多經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工程增進(jìn)了了解，有的形成了設(shè)計(jì)理論?，F(xiàn)在一般不采用這種方法，除非對(duì)于這個(gè)過程太缺乏了解的情況下，出于無奈，仍采用逐級(jí)放大法。除了逐級(jí)放大之外，現(xiàn)在新興的數(shù)學(xué)模型放大，由于參數(shù)多而復(fù)雜，許多數(shù)學(xué)模型仍不成熟，還有待于將來的發(fā)展。目前采用較多的，是理論分析指導(dǎo)下的經(jīng)驗(yàn)放大。人們?cè)诨ら_發(fā)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，許多經(jīng)驗(yàn)放大的數(shù)據(jù)、方程已公開發(fā)表，對(duì)化學(xué)工程理論研究逐步深入。在大多數(shù)情況下，已經(jīng)可以據(jù)此分析進(jìn)行放大，不必逐級(jí)放大。為了取得詳實(shí)的數(shù)據(jù)，必要時(shí)，才對(duì)某些裝置個(gè)別地獨(dú)立出來進(jìn)行放大試驗(yàn)研究。通常對(duì)于技術(shù)復(fù)雜、利潤少、工業(yè)規(guī)模很大又是技術(shù)全新的化工過程裝置，一般要在化工開發(fā)中，經(jīng)歷小試、中試、半工業(yè)化試驗(yàn)，直到可以進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的開發(fā)全過程。對(duì)于過程不太復(fù)雜，利潤又很大的老工藝的改進(jìn)過程，則可以通過小試，收集已有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和資料，利用相關(guān)工程理論和經(jīng)驗(yàn)，直接放大到工業(yè)化設(shè)計(jì)。

編輯推薦

《化工開發(fā)與工程設(shè)計(jì)概論》是由中國石化出版社出版的。

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