《化工設計》在國傢現行法律、法規和標準框架下,係統介紹瞭化工設計的基本程序、內容和方法;
所列舉的均為工程實例,其中不乏作者三十餘年工程設計的精華和體會;
采用貼近工程實踐的文字敘述和內容編排方式,注重介紹設計的新方法、新軟件和新要求;
強調工程圖在設計中的作用,強化工程圖繪製能力的訓練;
通過大量介紹和引用標準,培養學生養成檢索、學習和執行標準的工作習慣。
《化工設計》是***精品資源共享課的配套教材,全麵介紹瞭化工設計的原理、手段和方法,包括化工設計概述、化工項目建設的基本程序、主要設計任務、化工過程設計、計算機輔助設計、物料衡算與能量衡算、工藝流程設計、設備的選型與設計、工廠與車間布置設計、管道布置設計、工藝專業與非工藝專業的數據交換、安全與環保和項目概算等內容,全書共分11章。在編寫過程中,作者注重培養讀者的工程思維方式和工作習慣,注重發揮化工設計的紐帶作用,全麵提高讀者綜閤運用所學知識解決復雜化工問題的能力。
《化工設計》可作為普通高等學校化工類及相近專業本科生化工設計課程的教學用書,也可供相關專業研究生、高職學生或化工設計從業人員參考。
陳礪,華南理工大學教授,廣東省高等學校教學名師,精品資源共享課“化工設計”負責人。教育部高等學校化工類專業教學指導委員會委員,全國化工高教學會常務理事。
主講“化工設計”、“現代分離技術”、“能源工程”、“資源利用理論技術”等多門研究生和本科生課程。主持及參與瞭“化工類專業創新人纔培養模式、教學內容、教學方法和教學技術改革的研究與實施”等一批國傢和省部級教學研究課題,積極參與化工高等教育的改革與實踐,發錶教學研究論文十餘篇。曾獲教學成果一等奬,教學成果二等奬,廣東省教學成果一等奬。
在天然資源利用技術,生物質能、氫能、太陽能等新能源利用技術,等離子體技術,化工過程能量利用,傳熱傳質理論及過程強化,化工分離技術,新型製冷技術等方麵有較深入的研究。在國內外學術刊物發錶研究論文70餘篇,獲授權專利9件。教育部科技進步三等奬,廣東省科技進步二等奬。
第1章緒論/1
1.1化工設計概述1
1.1.1現代化學工程師的能力要求1
1.1.2化工設計2
1.1.3化工設計課程3
1.2化工項目建設的基本程序3
1.3主要設計任務5
1.3.1項目建議書5
1.3.2可行性研究6
1.3.3初步設計9
1.3.4擴大初步設計15
1.3.5施工圖設計15
思考及練習15
主要參考文獻16
第2章化工過程設計/17
2.1現代過程工業17
2.1.1現代加工工業17
2.1.2化學工業17
2.2化工過程結構分析18
2.2.1化工過程的結構18
2.2.2化工過程的分層次分析20
2.3化學反應過程21
2.3.1反應路綫的選擇21
2.3.2反應過程設計的評價指標23
2.3.3化學反應中的原子經濟性評價25
2.4分離過程27
2.4.1分離過程的特徵和分類27
2.4.2分離過程選擇28
2.5能量交換過程32
2.5.1流體流動過程的能量分析32
2.5.2傳熱過程的能量分析33
2.5.3分離過程的能量分析33
2.5.4反應過程的能量分析36
2.6間歇/半連續過程37
2.6.1間歇/半連續過程的特徵37
2.6.2間歇過程與連續過程的比較37
思考及練習38
主要參考文獻38
第3章計算機輔助設計/39
3.1計算機輔助流程模擬39
3.1.1流程穩態模擬與優化40
3.1.2過程模擬軟件介紹45
3.1.3流體力學模擬軟件47
3.2高純度乙醇生産工藝模擬計算示例49
3.2.1高純度乙醇精餾基本工藝介紹49
3.2.2熱力學方法選擇50
3.2.3計算結果分析50
3.3計算機輔助化工製圖55
3.3.1AutoCAD簡介55
3.3.2計算機輔助三維圖56
思考及練習57
主要參考文獻58
第4章物料衡算和能量衡算/59
4.1物料衡算的基本方法59
4.1.1物料衡算的基本概念59
4.1.2無化學反應的物料衡算66
4.1.3反應過程的物料衡算68
4.1.4過程的物料衡算74
4.2能量衡算的基本方法81
4.2.1能量衡算的基本概念82
4.2.2無化學反應過程的能量衡算84
4.2.3化學反應過程的能量衡算86
4.2.4過程的能量平衡89
4.3物料衡算和能量衡算中基本數據的獲取91
4.3.1基本數據的查找92
4.3.2物性數據估算94
思考及練習103
主要參考文獻103
第5章工藝流程設計/105
5.1工藝流程設計的分類105
5.1.1工藝流程示意圖105
5.1.2工藝流程簡圖106
5.1.3工藝物料流程圖106
5.1.4管道及儀錶流程圖107
5.2工藝流程設計內容110
5.2.1工藝流程設計階段劃分110
5.2.2工藝流程設計的主要內容110
5.3管道及儀錶流程圖的繪製111
5.3.1圖麵布置與比例111
5.3.2管道及儀錶流程圖的繪製要求113
思考及練習124
主要參考文獻124
第6章設備的選型與設計/125
6.1設備的選型與設計原則125
6.2常用材料簡介125
6.3壓力容器127
6.3.1壓力容器的定義127
6.3.2壓力容器的類彆、壓力等級和品種劃分128
6.3.3壓力容器的基本結構130
6.3.4壓力容器的應力分析130
6.3.5主要設計參數132
6.3.6內壓薄壁容器筒體及封頭厚度計算133
6.3.7壓力容器常用法規、標準135
6.4標準化通用零部件135
6.5化工過程常見設備的設計與選型137
6.5.1液體輸送設備137
6.5.2氣體輸送、壓縮、真空設備141
6.5.3固體輸送設備144
6.5.4非均相分離設備145
6.5.5熱交換器149
6.5.6反應器156
6.5.7塔器160
6.5.8貯罐162
6.5.9乾燥設備164
6.6化工設備圖165
6.6.1化工設備圖概述165
6.6.2設備裝配圖166
6.6.3部件裝配圖168
6.6.4零件圖169
思考及練習169
主要參考文獻169
第7章工廠與車間布置設計/171
7.1工廠布置171
7.1.1化工廠選址171
7.1.2化工廠總平麵布置174
7.1.3總圖的繪製179
7.2車間布置181
7.2.1車間布置概述181
7.2.2車間廠房布置設計181
7.2.3車間設備布置設計189
7.2.4設備布置圖的繪製196
7.3相關法規、標準205
思考及練習205
主要參考文獻206
第8章管道布置設計/207
8.1管道布置設計的內容207
8.2管道器材207
8.2.1管道207
8.2.2管道連接210
8.2.3管件213
8.2.4閥門213
8.2.5管道用小型設備219
8.2.6管道支(吊)架220
8.3管路計算223
8.3.1管路計算基礎223
8.3.2流動阻力224
8.3.3管徑估算226
8.4隔熱與管道熱補償227
8.4.1隔熱設計227
8.4.2管道熱補償231
8.5管道布置232
8.5.1管道布置的類型232
8.5.2布置原則234
8.6管道布置圖238
8.6.1繪製前的準備238
8.6.2管道布置圖的內容238
8.7管道軸測圖245
8.7.1管道軸測圖的內容246
8.7.2管道軸測圖的錶示方法246
思考及練習249
主要參考文獻249
第9章工藝專業與非工藝專業的數據交換/250
9.1工藝專業與非工藝專業的關係250
9.2土建設計條件250
9.3公用工程設計條件251
9.4儀錶控製設計條件252
9.5電氣設計條件252
9.6設備設計條件252
9.7配管設計條件253
思考及練習253
主要參考文獻254
第10章安全與環保/255
10.1安全與環保概述255
10.2化工建設項目安全評價256
10.2.1安全評價的目的和內容256
10.2.2安全評價的分類257
10.2.3安全評價的依據257
10.2.4對安全評價機構和人員的要求259
10.2.5安全預評價259
10.2.6安全驗收評價260
10.3化工建設項目環境影響評價261
10.3.1環境影響評價的目的261
10.3.2環境影響評價的工作程序261
10.3.3建設項目環境影響評價的分類261
10.3.4化工建設項目環境影響評價依據263
10.3.5設計與建設單位應提供的資料263
10.3.6環境影響報告書263
思考及練習264
主要參考文獻264
第11章項目概算/265
11.1工程項目的估算與概算265
11.1.1可行性研究投資估算265
11.1.2工程設計概算266
11.2經濟評價的技術經濟基礎266
11.2.1資金的時間價值266
11.2.2資金的等效值計算266
11.2.3項目評價指標269
11.3項目概算編製276
11.3.1項目概算編製的原則和依據276
11.3.2項目概算的編製方法277
11.3.3工程概算書的內容278
思考及練習279
主要參考文獻279
化學工業是國民經濟的支柱産業,為改善人類的生産和生活作齣瞭突齣貢獻,創造瞭巨大的經濟效益。化學工業是以化學方法為主導,通過物質的分離和轉化等方法製造大宗化學品的過程工業,包含石油化工、有機化工、機化工、精細化工、生物化工、能源化工、材料化工、資源化工和環境化工等諸多領域。作為過程工業的核心,化學工業的許多技術、方法和裝備可拓展至相關過程工業。化學工業是復雜的工業體係,隨著資源、環境、安全等製約因素的增強,大量集成現代高新科技以改造傳統工藝及設備,已經成為化工産業可持續發展的必然趨勢,這對化工從業人員、特彆是化學工程師提齣瞭極高的要求。
化工高等教育肩負著為化學工業培養高素質工程技術人纔的重任。設計教育是工程教育的核心和精髓,化工設計課程是化工類本科生的專業主乾課程。通過課程的學習,可使學生掌握將化工廠由設想變為現實的設計理論、方法、程序、手段和工具,養成科學嚴謹、實事求是、勇於創新和敢於擔當的工程思維和工作態度。以化工設計課程為紐帶,還可對大學四年所學各門課程的主要知識點進行梳理、串接和復習,使學生在走齣校門時,成為具有解決復雜化工問題能力的化學工程師後備人纔。
本書在國傢現行法律、法規和標準的框架下,係統介紹瞭化工設計的基本程序、內容和方法,所列舉的均為工程實例,其中不乏作者三十餘年工程設計的精華和體會。本書采用貼近工程實踐的文字敘述和內容編排方式;注重介紹設計的新方法、新軟件和新要求;強調工程圖在設計中的作用,強化工程圖繪製能力的訓練;通過大量介紹和引用標準,培養學生養成檢索、學習和執行標準的工作習慣。化工設計涉及的知識點量多麵廣,教材中每一章、甚至每一節都有可能是一門先修課程的內容。對此,作者從啓發、迴顧的角度進行簡要敘述,讀者如欲深入瞭解某方麵的知識,還需查閱該領域的文獻,這也為終身學習能力的養成提供瞭空間。本書為化工設計課程的配套教材,重點在於傳授設計方法,所列的數據、圖錶和實例僅用於說明書中所述內容。當進行實際工程設計時,應以工程設計手冊和設計軟件為準,並密切注意資料的更新。
本書由陳礪、王紅林、嚴宗誠編著,共11章,其中第1、6~8、10章由陳礪編著,第2、5、9、11章由王紅林編著,第3、4章由嚴宗誠編著,全書由陳礪統稿。鬍麗華、韋美姣、吳明月、郭邦晨、吳朔、王利、餘希文、秦紅雷、楊凱業、梁劍斌、彭傢誌和成貝貝參與瞭本書的資料收集和數據處理工作。在本書的編寫過程中,作者參考瞭大量文獻資料,在此一並錶示感謝。
由於編者水平有限,時間倉促,錯漏之處在所難免,懇請讀者批評指正。
編者
2017年1月
這本書的圖錶運用,我認為是相當精妙且恰到好處的。陳礪教授在講解復雜的概念或者流程時,會非常嫻熟地運用各種圖錶,比如流程圖、P&ID圖、相平衡圖、性能麯綫圖等等。這些圖錶不僅直觀地展示瞭信息,而且能夠幫助讀者快速理解那些文字難以清晰錶達的內容。我記得在學習關於換熱器設計的部分,他提供的不同類型換熱器的示意圖,以及它們在不同工況下的性能麯綫,讓我對各種換熱器的優缺點有瞭非常直觀的認識。而且,這些圖錶往往不是孤立存在的,而是與文字講解相互印證,形成一種多維度的信息傳遞。有時候,我甚至覺得,單憑這些圖錶,我都能大緻理解某個章節的核心內容。這種“圖文並茂”的設計,極大地提升瞭學習的效率和體驗。
評分這本書的語言風格,給我最深的印象就是那種直擊本質的專業性,沒有絲毫的冗餘和含糊。陳礪教授的文字,仿佛是經過韆錘百煉的精密儀器,每一個詞語都經過瞭精確的考量,力求錶達最準確的科學概念和工程原理。他很少使用那些花哨的修飾詞或者比喻,而是直接切入主題,用嚴謹的邏輯和清晰的條理來闡述復雜的化工過程。我記得其中關於反應器設計的那一部分,他並沒有一開始就陷入各種圖錶和公式的海洋,而是先用簡練的語言解釋瞭反應器在整個化工生産流程中的核心作用,以及需要考慮的關鍵因素。然後,他纔逐步引入相關的熱力學、動力學原理,並解釋這些原理如何指導實際的工程設計。這種層層遞進、由錶及裏的講解方式,讓我這個非專業背景但對化工感興趣的讀者,也能逐步理解其中的奧妙。而且,他非常注重細節,比如在討論物質傳遞和能量傳遞時,他會清晰地分析各種邊界條件和傳質傳熱係數的影響,並給齣相應的計算公式和圖錶,讓你明白每一個參數背後的物理意義。閱讀他的文字,感覺就像在與一位經驗豐富的工程師進行深入的交流,他不會敷衍你,而是耐心地引導你思考,直到你真正理解問題的核心。
評分這本書的內容深度和廣度,都給我留下瞭深刻的印象。陳礪教授在涉及的各個化工領域,都展現齣瞭非常全麵的知識儲備。從基礎的物料衡算、能量衡算,到復雜的反應工程、分離工程,再到設備設計、過程控製,他幾乎麵麵俱到。更重要的是,他並不是淺嘗輒止,而是在每一個專題都深入挖掘,給齣瞭非常詳細的講解和分析。比如,在提到化工設備設計時,他不僅介紹瞭各種常用設備的結構和特點,還對材料選擇、強度計算、安全設計等方麵進行瞭詳細的闡述。這種“厚重感”讓這本書非常有價值,它不僅僅是一本入門級的教材,更是一本可以作為參考手冊,在實際工作中隨時翻閱的工具書。我甚至覺得,即使是經驗豐富的工程師,也可能在這本書中找到一些新的啓發或者對某個問題的更深入的理解。
評分我特彆欣賞這本書在闡述化工單元操作時所展現齣的係統性思維。陳礪教授並沒有孤立地介紹每一個單元操作,而是將它們置於整個化工生産流程的大背景下進行講解。比如,在講到分離操作時,他會先迴顧上遊反應器的産物組成,再分析下遊産品質量的要求,然後纔引齣蒸餾、萃取、吸附等多種分離方法的適用性以及各自的優缺點。這種宏觀與微觀相結閤的視角,讓我能夠更好地理解為什麼在特定的生産場景下會選擇某種分離技術,而不是僅僅停留在對單一操作原理的記憶上。他還經常會提到不同單元操作之間的耦閤關係,以及如何在工藝流程設計中進行優化,以提高整體的效率和經濟性。例如,他會分析先進行一個初步的分離,然後再進行一個更精細的分離,這樣做的好處是什麼,潛在的弊端又有哪些。這種全局觀的培養,對於一個想要從事化工設計或者工藝開發的人來說,是極其寶貴的。它不僅僅是知識的傳授,更是一種解決問題的思維方式的訓練。
評分在閱讀過程中,我注意到書中對於成本效益分析的提及,這是一個在實際化工設計中至關重要的環節,但往往在一些理論性過強的書籍中會被忽略。陳礪教授在介紹不同的工藝方案或者設備選擇時,會不止一次地提醒讀者要考慮經濟性。他會分析不同方案在設備投資、運行成本、能耗、以及産品收率等方麵的差異,並引導讀者權衡利弊,做齣最優的選擇。雖然書中沒有專門開闢一個章節來詳細講解成本核算,但這種貫穿始終的成本意識,讓我深刻理解到,化工設計不僅僅是技術上的可行性,更是經濟上的閤理性。這對於一個初學者來說,是一個非常重要的啓示,避免瞭日後在實際工作中隻懂技術而忽略經濟效益的弊端。
評分總的來說,這本書給我最大的感受是“有料”。它不是那種看起來厚重但實際內容空洞的書,而是每一頁、每一句話都充滿瞭知識和乾貨。陳礪教授以其深厚的專業知識和嚴謹的治學態度,為我們呈現瞭一部高質量的化工設計參考書。這本書的價值在於,它不僅教授瞭我們“是什麼”,更重要的是教會瞭我們“為什麼”和“怎麼做”。它激發瞭我對化工設計的興趣,也為我打開瞭更廣闊的學習視野。即使是那些已經有一定工作經驗的同行,我相信也能從這本書中獲得不少啓發,或者對某些被忽視的細節有更深刻的認識。我個人非常推薦這本書給所有對化工設計感興趣的朋友,無論是學生還是在職人員,這本書都能為你提供寶貴的知識和指導。
評分這本書的參考文獻和引用的齣處,給我的感覺是相當嚴謹和負責任的。在講解每一個概念或者提齣某種方法論時,陳礪教授都會明確地標明其來源,無論是經典的教材、重要的學術論文,還是相關的行業標準。這不僅體現瞭作者紮實的學術功底,也為讀者提供瞭一個進一步深入學習的途徑。如果你對某個問題特彆感興趣,可以通過參考文獻找到更詳細的資料。這種嚴謹的態度,讓我對書中內容的權威性更加信服,也讓我覺得這本書不僅僅是作者個人的輸齣,更是站在巨人的肩膀上的總結和升華。在如今信息爆炸的時代,能夠找到一本有清晰引用來源的專業書籍,是非常難得的。
評分這本書對於基礎理論的講解,我認為是相當紮實的,並且與實際工程應用緊密結閤。陳礪教授在介紹化工原理時,並沒有停留在純粹的數學推導或者概念闡述,而是時刻提醒我們這些理論在實際工程設計中的指導意義。比如,在討論流體力學部分,他會詳細講解牛頓粘性定律、連續性方程、能量方程等,但隨後他會立刻將這些方程應用到管道流、泵的選型、以及設備內部流場的分析中。你會發現,那些抽象的公式 suddenly 變得鮮活起來,它們是解決實際工程問題的工具。同樣,在熱力學部分,他不僅講授瞭第一定律和第二定律,還深入探討瞭相平衡、化學平衡在反應器設計和分離過程中的重要性。這種理論與實踐的無縫銜接,讓我能夠深刻理解“為什麼”要學習這些理論,以及“如何”將它們應用到實際的化工項目中。它避免瞭那種“為瞭理論而理論”的枯燥感,讓學習過程充滿瞭目標感和成就感。
評分對於書中案例分析的部分,我必須要說,這是這本書的亮點之一。陳礪教授並沒有將理論知識束之高閣,而是通過一係列精心設計的案例,將抽象的理論知識具象化。這些案例涵蓋瞭不同類型的化工過程,從精細化工到石油化工,再到生物化工,都涉及到瞭。他通過對這些案例的剖析,詳細展示瞭如何在實際的工程設計中應用前麵學到的原理和方法。比如,他可能會拿一個具體的生産裝置作為例子,從物料的來源、反應條件的選擇,到能量的迴收、設備的布置,一步一步地講解設計思路和決策過程。這種“實戰演練”式的講解,讓我能夠清晰地看到理論知識是如何轉化為實際生産力的,也讓我對化工設計的整個流程有瞭更深刻的體會。
評分這本書的封麵設計相當樸實,沒有花哨的插圖,就是書名和作者名,字體顔色也比較沉穩,給人一種踏實、嚴謹的感覺。拿到手裏,能感覺到紙張的厚度適中,摸上去有種韌性,不是那種廉價的滑膩感。翻開第一頁,扉頁上作者陳礪的名字赫然在目,字跡清晰,印刷也相當到位。我個人對這種低調但信息明確的封麵設計是比較有好感的,因為它暗示瞭內容本身纔是重點,而不是形式的堆砌。在如今這個追求視覺衝擊力的時代,這種返璞歸真的設計反而更容易吸引那些真正看重知識和專業性的讀者。我仔細看瞭一下印刷的批次和日期,感覺是比較新的版本,這一點也很重要,化工領域技術更新迭代很快,買到新版本的書能確保內容的時效性,不至於學到一些過時或者已經被淘汰的工藝。書本的裝幀工藝也很好,膠裝牢固,翻頁的時候不會齣現散架的跡象,而且書頁的排版也很舒服,字體大小適中,行間距也閤理,長時間閱讀也不會覺得眼睛疲勞。整體來說,從拿到書的那一刻起,就給我的第一印象是專業、可靠,並且注重細節。
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