本教材詳細介紹了典型化工單元過程的工藝設計、包括精餾過程、吸收過程、干燥過程。同時考慮到在化工過程中，列管式換熱器應用的廣泛性，教材也較為詳細地介紹了列管換熱器的工藝設計。在這些章節(jié)中，突出強調(diào)單元過程工藝設計中方案設計的綜合性，目的是引導學生用系統(tǒng)工程學的觀點全面分析設計過程中涉及的諸多因素對全系統(tǒng)過程的影響，強調(diào)系統(tǒng)的綜合性和協(xié)調(diào)性。在單元設備設計方面，考慮到篇幅和工藝類學生的教學基本要求，選取了典型的列管換熱器機械設計和塔設備的機械設計作為本課程教學的基本內(nèi)容。教材中所選擇的設計實例多來自于作者的實際工程實踐的設計題目，具有真實的工程應用背景。
第1章 緒論 1
1.1 化工原理課程設計的重要性和目的 1
1.1.1 我國工程教育對工程實踐能力的要求 1
1.1.2 化工原理課程設計的目的 1
1.2 化工項目的設計過程 2
1.2.1 化工項目的建設過程 2
1.2.2 化工項目的工程設計 3
1.2.3 單元操作過程與設備設計 3
1.3 化工原理課程設計的基本內(nèi)容、步驟和要求 5
1.3.1 課程設計的基本內(nèi)容 5
1.3.2 課程設計的主要步驟 6
1.3.3 課程設計的要求 7
1.4 化工過程模擬與相關計算軟件簡介 7
1.4.1 化工流程模擬軟件Aspen Plus 8
1.4.2 化工過程模擬軟件PRO/Ⅱ 9
1.4.3 化工過程模擬軟件ChemCAD 10
1.4.4 化工過程模擬軟件HYSYS 10
1.4.5 計算機繪圖軟件AutoCAD 11
1.4.6 計算流體力學軟件CFD 11
1.4.7 分子模擬軟件 12
參考文獻 12
第2章 化工設計基礎 13
2.1 物料衡算與熱量衡算 13
2.1.1 物料衡算 13
2.1.2 熱量衡算 14
2.2 混合物物性數(shù)據(jù)估算 14
2.2.1 混合物的密度 14
2.2.2 混合物的黏度 15
2.2.3 混合物的表面張力 16
2.2.4 混合物的比熱容 16
2.2.5 混合物的相變熱 16
2.2.6 混合物的熱導率 17
2.3 儲罐、泵、管路的設計或選型 17
2.3.1 儲罐 17
2.3.2 泵 22
2.3.3 管路 22
2.4 化工設計技術文件編制 25
2.4.1 課程設計說明書編制 26
2.4.2 化工工藝流程圖 26
2.4.3 設備工藝條件圖 41
2.5 技術經(jīng)濟分析與評價 41
2.5.1 經(jīng)濟效益 41
2.5.2 投資 42
2.5.3 固定資產(chǎn)的折舊 44
2.5.4 成本費用 46
2.5.5 銷售收入、稅金和利潤 48
2.5.6 項目經(jīng)濟效益評價 49
主要符號說明 51
參考文獻 52
第3章 列管式換熱器工藝設計 53
3.1 設計任務 53
3.2 設計方案的確定 54
3.2.1 工藝設計方案 54
3.2.2 換熱器工藝結(jié)構設計 61
3.2.3 換熱器核算 73
3.2.4 設計示例 79
3.3 再沸器工藝設計 85
3.3.1 再沸器型式及其選用 85
3.3.2 立式熱虹吸再沸器工藝設計 87
3.3.3 釜式再沸器工藝設計 105
3.4 冷凝器工藝設計 113
3.4.1 設計任務 113
3.4.2 冷凝器類型及其選擇 113
3.4.3 冷凝器傳熱過程計算 115
3.5 換熱器的控制方案 116
3.5.1 調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量 117
3.5.2 調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)溫度 117
3.5.3 調(diào)節(jié)換熱面積 118
主要符號說明 118
參考文獻 119
第4章 蒸發(fā)過程工藝設計 120
4.1 設計任務 121
4.2 設計方案 121
4.2.1 蒸發(fā)器型式選擇 121
4.2.2 加熱蒸汽壓力和冷凝器壓力確定 122
4.2.3 多效蒸發(fā)流程確定 122
4.2.4 蒸發(fā)器結(jié)構形式及其特點 124
4.3 多效蒸發(fā)工藝設計 129
4.3.1 多效蒸發(fā)工藝計算 129
4.3.2 蒸發(fā)器主要工藝尺寸確定 134
4.3.3 主要輔助設備 136
4.4 蒸發(fā)裝置工藝設計的一般步驟 141
4.5 設計示例 142
4.5.1 工藝設計條件 142
4.5.2 設計方案確定 142
4.5.3 工藝流程 142
4.5.4 工藝設計計算 142
4.5.5 工藝設計計算結(jié)果匯總 151
主要符號說明 151
參考文獻 153
第5章 精餾過程工藝設計 154
5.1 設計任務 154
5.2 設計方案的確定 155
5.2.1 精餾方式選定 155
5.2.2 裝置流程確定 155
5.2.3 精餾塔塔型選擇 156
5.2.4 操作條件選擇 157
5.2.5 控制方案選擇 159
5.3 精餾過程系統(tǒng)模擬計算 161
5.3.1 雙組分連續(xù)精餾過程計算 161
5.3.2 精餾過程模擬計算 164
5.4 板式塔結(jié)構及工藝設計特點 167
5.4.1 板式塔結(jié)構 167
5.4.2 板式塔工藝設計特點 167
5.5 板式塔工藝設計 168
5.5.1 塔高 168
5.5.2 塔徑 170
5.5.3 溢流裝置設計 174
5.5.4 塔板及其布置 179
5.5.5 篩孔(浮閥)數(shù)及排列 180
5.5.6 塔板流動性能校核 182
5.5.7 塔板的負荷性能圖 188
5.6 輔助設備的選擇 189
5.6.1 傳熱設備 189
5.6.2 容器、管線及泵 190
5.7 精餾過程工藝設計示例 191
5.7.1 設計任務及要求 191
5.7.2 設計方案及工藝流程確定 192
5.7.3 操作參數(shù)確定 192
5.7.4 精餾過程模擬計算 194
5.7.5 乙烷-乙烯精餾塔工藝設計 196
5.7.6 塔板流動性能的校核 200
5.7.7 塔板負荷性能圖 202
5.7.8 輔助設備設計 204
5.7.9 控制方案 210
5.7.10 設備一覽表 210
主要符號說明 211
參考文獻 212
第6章 吸收過程工藝設計 213
6.1 設計任務 213
6.2 工藝設計方案 214
6.2.1 吸收劑選擇 214
6.2.2 吸收設備類型選擇 215
6.2.3 吸收流程選擇 215
6.2.4 吸收劑再生方法選擇 216
6.2.5 吸收操作參數(shù)選擇 217
6.2.6 吸收控制方案選擇 218
6.3 物料衡算及模擬計算 218
6.3.1 單組分吸收過程計算 219
6.3.2 吸收過程模擬計算方法 220
6.3.3 吸收過程的節(jié)能措施 220
6.4 填料塔的結(jié)構特點 220
6.5 填料吸收塔的工藝設計 221
6.5.1 填料類型與選擇 221
6.5.2 塔徑計算 226
6.5.3 填料塔高度計算 230
6.5.4 液體初始分布器工藝設計 236
6.5.5 液體收集及再分布裝置 242
6.5.6 氣體分布裝置 242
6.5.7 除沫裝置 244
6.5.8 填料支承及壓緊裝置 244
6.5.9 填料塔的流體力學參數(shù)核算 246
6.6 板式吸收塔的理論塔板數(shù)計算 249
6.7 輔助設備的設計和選擇 249
6.7.1 容器設計 249
6.7.2 換熱設備設計 250
6.7.3 輸送管線設計 250
6.7.4 輸送設備選擇 250
6.8 吸收過程設計示例 251
6.8.1 設計任務及要求 251
6.8.2 設計方案確定 251
6.8.3 吸收過程模擬計算 252
6.8.4 吸收塔工藝設計 253
6.8.5 再生塔的設計 259
6.8.6 輔助設備設計或選用 262
6.8.7 工藝流程及控制方案 264
6.8.8 設備一覽表 265
主要符號說明 266
參考文獻 266
第7章 干燥過程工藝設計 267
7.1 設計任務 267
7.2 設計方案 267
7.2.1 干燥介質(zhì)選擇 268
7.2.2 干燥介質(zhì)輸送設備選擇及配置 268
7.2.3 干燥器選擇 269
7.2.4 干燥條件選擇 269
7.2.5 細粉回收設備選擇 269
7.2.6 加料器及卸料器選擇 269
7.3 噴霧干燥裝置工藝設計 270
7.3.1 噴霧干燥基本原理和特點 270
7.3.2 噴霧干燥裝置設計步驟 272
7.3.3 干燥過程的物料和熱量衡算 272
7.3.4 霧化器結(jié)構和設計 273
7.3.5 霧滴的干燥 282
7.3.6 噴霧干燥塔直徑和高度 284
7.3.7 主要輔助設備 291
7.3.8 設計示例 293
主要符號說明 302
參考文獻 302
第8章 液-液萃取過程工藝設計 304
8.1 設計任務 304
8.2 設計方案 305
8.2.1 萃取劑選擇 305
8.2.2 萃取流程選擇 306
8.2.3 液-液萃取設備選擇 307
8.2.4 萃取過程操作參數(shù)選擇 310
8.2.5 萃取劑回收方法 311
8.3 萃取塔工藝設計 311
8.3.1 萃取塔直徑計算 311
8.3.2 塔設備高度計算 312
8.4 轉(zhuǎn)盤萃取塔工藝設計 313
8.4.1 轉(zhuǎn)盤萃取塔基本結(jié)構 313
8.4.2 轉(zhuǎn)盤塔內(nèi)流體流動 313
8.4.3 轉(zhuǎn)盤塔工藝設計特點 314
8.4.4 轉(zhuǎn)盤塔的基本結(jié)構單元和尺寸 314
8.4.5 轉(zhuǎn)盤塔的功率與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 315
8.4.6 塔徑計算 315
8.4.7 塔高計算 317
8.4.8 澄清段高度計算 322
8.5 萃取過程的工藝設計示例 323
8.5.1 設計條件 323
8.5.2 設計方案確定 323
8.5.3 萃取塔工藝設計 325
主要符號說明 330
參考文獻 330
附錄 331
附錄1 輸送流體用無縫鋼管常用規(guī)格品種 331
附錄2 國內(nèi)常用離心泵的型號及參數(shù) 332
附錄3 離心式通風機規(guī)格 334
附錄4 管殼式換熱器系列標準 336
附錄5 板式塔塔板結(jié)構參數(shù) 342
附錄6 橢圓形封頭 344
電子版附錄 345
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