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第1章 课程设计基础知识1

1.1课程设计的目的、要求和内容1

1.1.1课程设计的目的要求1

1.1.2课程设计的内容2

1.2化工生产工艺流程设计3

1.2.1工艺流程图中常见的图形符号3

1.2.2工艺流程设计7

1.2.3工艺设计包内容10

1.2.4工艺流程说明16

1.2.5工艺流程图（PFD）16

1.2.6工艺流程设计的基本原则17

1.3设备设计17

1.3.1设备工艺条件图17

1.3.2装配图18

1.4设计图纸的规定和要求22

1.4.1制图的一般规定22

1.4.2带控制点工艺流程图的绘制23

1.4.3物料流程图的绘制26

1.4.4设备布置图的绘制27

1.5典型单元设备的控制流程设计28

1.5.1输送设备的控制流程设计28

1.5.2传热设备的控制流程设计31

1.5.3精馏塔的控制流程33

1.6化工过程技术经济评价的基本概念39

1.6.1技术评价指标39

1.6.2经济评价指标39

1.6.3工程项目投资估算40

1.6.4化工产品的成本估算42

1.6.5利润和利润率44

1.7化工设备设计的最优化44

1.8计算机在化工设计中的应用45

1.9物性数据46

第2章 换热器设计48

2.1概述48

2.2列管式换热器的设计50

2.2.1设计方案的确定51

2.2.2列管式换热器的结构56

2.2.3列管式换热器的设计计算61

2.3换热器的优化设计68

2.4无相变化列管换热器设计示例69

2.4.1确定设计方案70

2.4.2确定物性数据70

2.4.3计算总传热系数70

2.4.4计算传热面积71

2.4.5工艺结构尺寸的计算71

2.4.6换热器核算72

2.5再沸器工艺设计及设计示例75

2.5.1再沸器基础知识75

2.5.2釜式再沸器设计77

2.5.3釜式再沸器设计示例81

2.6冷凝器工艺设计及设计示例84

2.6.1冷凝器基础知识84

2.6.2冷凝器设计示例86

2.7换热器设计任务书89

2.7.1煤油冷却器的设计任务书89

2.7.2乙醇-水精馏塔顶产品冷凝器的设计任务书90

2.7.3正戊烷冷凝器的设计任务书92

第3章 板式塔设计95

3.1概述96

3.1.1塔设备的类型96

3.1.2板式塔与填料塔的比较及选型96

3.2板式塔的设计97

3.2.1设计方案的确定98

3.2.2塔板的类型与选择99

3.2.3板式塔的塔体工艺尺寸计算102

3.2.4板式塔的塔板工艺尺寸计算104

3.2.5塔板的流体力学计算111

3.2.6塔板的负荷性能图115

3.2.7板式塔的结构与附属设备115

3.3精馏塔优化设计121

3.3.1精馏塔优化设计的目标函数121

3.3.2目标函数的求解125

3.4浮阀精馏塔设计示例128

3.4.1化工原理课程设计任务书128

3.4.2塔板的工艺设计129

3.4.3塔板的流体力学计算137

3.4.4塔附件设计141

3.4.5塔总体高度的设计144

3.4.6附属设备设计144

3.5筛板精馏塔设计示例146

3.5.1化工原理课程设计任务书146

3.5.2设计计算146

3.6板式塔设计任务书156

3.6.1苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计156

3.6.2乙醇-水混合液精馏塔设计任务书159

3.6.3苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务书163

3.6.4乙烯-乙烷、丙烯-丙烷板式精馏塔设计任务书165

3.6.5甲醇-水溶液连续精馏塔设计任务书166

3.6.6常压分离环己醇-苯酚连续操作筛板精馏塔的工艺设计任务书166

第4章 填料塔设计168

4.1填料塔设计169

4.1.1设计方案的确定169

4.1.2填料的类型与选择171

4.1.3填料塔工艺尺寸的计算174

4.1.4填料层压降的计算181

4.1.5填料塔内件的类型与设计182

4.2填料吸收塔设计示例184

4.2.1水吸收S02填料塔的工艺设计184

4.2.2填料吸收塔示例2——碳酸丙烯酯脱碳填料塔的工艺设计190

4.3填料精馏塔设计示例202

4.3.1课程设计任务书202

4.3.2前言202

4.3.3流程确定和说明203

4.3.4精馏塔设计计算204

4.3.5附属设备及主要附件的选型计算214

4.3.6精馏塔主要设计参数汇总表217

4.4填料塔设计任务书218

4.4.1甲醇-水分离过程填料精馏塔设计218

4.4.2水吸收氨过程填料吸收塔设计219

4.4.3水吸收丙酮过程填料吸收塔设计220

4.4.4丙酮-水填料精馏塔设计222

第5章Aspen Plus在化工设计计算中的应用223

5.1 Aspen Plus简介223

5.1.1 Aspen Plus的主要功能和特点223

5.1.2 Aspen Plus的物性数据库223

5.1.3 Aspen Plus的热力学模型224

5.1.4 Aspen Plus的物性分析工具225

5.1.5 Aspen Plus的单元模型库225

5.2 Aspen Plus基本操作225

5.2.1 Aspen Plus的启动225

5.2.2 Aspen Plus的流程设置226

5.2.3物流数据及其他数据的输入227

5.2.4结果的输出227

5.2.5灵敏度分析和设计规定228

5.2.6物性分析和物性估算228

5.2.7物性数据回归228

5.3 Aspen Plus换热器计算中的单元模块229

5.3.1 Heater模型229

5.3.2 HeatX换热器模型230

5.4 Aspen Plus塔设备计算中的单元模块236

5.4.1 DSTWU模块236

5.4.2 RadFrac模块237

5.5 Aspen Plus应用实例241

5.5.1二元混合物连续精馏的计算241

5.5.2三元混合物连续精馏的计算245

5.5.3乙醇-水-苯恒沸精馏的计算247

5.6 Aspen Plus设计任务书249

5.6.1用Aspen Plus进行精馏塔设计任务书249

5.6.2用Aspen Plus进行填料吸收塔设计任务书250

附录1精馏塔的设计任务书251

附录2化工原理课程设计评分标准254

附录3带控制点工艺流程图256

附录4列管换热器装配图257

附录5填料吸收塔装配图258

附录7浮阀精馏塔装配图259

参考文献261