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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 物料衡算和能最衡算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ΔH75

2.6.2恒压摩尔热容Cp75

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 T-H图146

4.4.2组合曲线与T-H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ΔTmln153

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

7.5.3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AutoCAD329

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