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1.1 化工设计的重要性及其工作程序1

1.1.1 化工设计的重要性1

1.1.2 基本建设程序1

1 化工设计综述1

1.1.3 项目建议书2

1.1.4 可行性研究3

1.1.4.1 概述3

1.1.4.2 国外可行性研究的阶段和相应内容3

1.1.4.3 中国可行性研究报告的内容和深度4

1.1.4.4 中国可行性研究工作的组织实施6

1.1.5 计划任务书6

1.2 化工厂整套设计所包含的内容7

1.1.6 设计阶段7

1.3 化工工艺设计8

1.3.1 化工工艺设计的内容8

1.3.2 工艺设计的初步设计或扩大初步设计的内容和程序8

1.3.3 工艺施工图设计的内容和程序8

1.3.4 初步设计的设计文件8

主要参考文献13

1.3.5 工艺施工图设计文件15

1.4 整套设计中的全局性问题17

1.4.1 厂址的选择17

1.4.2 总图布置18

1.4.3.1 化工生产中物料的燃、爆性质19

1.4.3 安全防火与环境保护19

1.4.3.2 化工生产的防火防爆27

1.4.3.3 防毒与环境保护28

1.4.4 公用工程29

1.4.4.1 供热29

1.4.4.2 供水和排水31

1.4.4.3 采暖和通风31

1.4.5 供电36

1.4.5.1 用电的负荷等级36

1.4.5.2 爆炸火灾危险环境电力装置设计规定36

1.4.5.3 建筑物的防雷规定38

1.4.6.3 建筑设计防火、防爆规定40

1.4.6.1 建筑统一模数制40

1.4.6.2 化工建筑的特点40

1.4.6 土建40

1.5 工程伦理学44

主要参考文献45

2 化工工程项目的可行性研究46

2.1 市场经济的基本规律及建立社会主义市场经济的必要性46

2.2 市场调查47

2.2.1 市场需求调查47

2.2.2 市场竞争情况调查47

2.3.2.1 平均增长率法48

2.3.1 需求预测48

2.3.2 需求预测方法48

2.3 产品需求预测和预测方法48

2.3.2.2 回归分析法49

2.3.2.3 专家调查法51

2.4 项目的拟建规模51

2.4.1 生产规模大型化和单机化趋势51

2.4.2 确定拟建规模需考虑的因素52

2.4.3 合理的经济规模52

2.4.4 产品的“生命期”53

2.5.1 化学工业原料的多元化54

2.5 原料路线的选择54

2.5.2 原料路线在项目决策中的作用55

2.5.3 原料路线的选择原则55

2.6 工艺技术路线的选择56

2.6.1 工艺技术路线选择的重要性56

2.6.2 工艺技术路线的选择原则56

2.7 项目的财务规划57

2.7.1 项目建设总投资估算57

2.7.2 产品成本的估算58

2.8.1.1 资金时间价值的概念与衡量尺度59

2.8.1.2 计算资金时间价值的方法59

2.8.1 资金的时间价值59

2.8 财务评价59

2.7.3 折旧的概念59

2.8.1.3 几个术语的含义60

2.8.2 工程项目财务评价的目的和任务61

2.8.3 财务报表61

2.8.4 工程项目的寿命周期65

2.8.5 工程项目寿命期内全过程累计现金流量曲线和累计折现现金流量曲线65

2.8.6 财务评价指标和评价判据65

2.8.6.1 静态投资回收期66

2.8.6.2 投资利润率66

2.8.6.4 借款偿还期67

2.8.6.3 投资利税率67

2.8.6.5 财务净现值68

2.8.6.6 财务净现值率69

2.8.6.7 财务内部收益率70

2.8.6.8 动态投资回收期70

2.9 国民经济评价71

2.9.1 财务评价和国民经济评价的可能情况和决策原则71

2.9.2 财务评价和国民经济评价的区别71

2.9.3 国民经济评价使用的评价参数和取值72

2.9.4 国民经济评价使用的主要评价指标和评价判据72

2.9.4.1 经济内部收益率72

2.10 项目风险和不确定性分析73

2.10.1 项目风险的客观存在73

2.9.4.2 经济净现值73

2.9.4.3 经济净现值率73

2.10.3.1 盈亏平衡分析法74

2.10.2 传统的处理风险的决策方法74

2.10.3 不确定性分析74

2.10.3.2 敏感性分析法75

2.11 方案比较指标和方法76

2.11.1 差额投资利润率(差额投资收益率)法77

2.11.2 差额投资内部收益率法78

2.12 环境影响报告书78

主要参考文献79

3.2.1 工艺流程图中阀门、管件的图形符号80

3.1 工艺流程设计概述80

3.2 工艺流程图80

3 工艺流程设计80

3.2.2 仪表参量代号、仪表功能代号和仪表图形符号81

3.2.3 物料代号82

3.2.4 工艺设备位号82

3.2.5 物料流程图83

3.2.6 带控制点工艺流程图83

3.2.7 管道仪表流程图87

3.3 化工典型设备的自控流程87

3.3.1 泵的流量自控87

3.3.2 换热器的温度自控88

3.3.3 蒸馏塔的控制方案89

3.3.4 釜式反应器的釜温自控90

3.3.5 固定床反应器床层温度自控91

3.3.6 流化床反应器床层温度自控92

3.4 流程的组织和分析93

3.4.1 总流程是各令单元操作过程的合理组合93

3.4.2 蒸馏过程流程构组织和分析96

3.4.2.1 多组分蒸馏的流程方案96

3.4.2.2 具有侧线出料的蒸馏流程100

3.4.2.3 塔顶流程101

3.4.2.4 塔底流程102

3.4.3.1 带有吸收液循环的流程103

3.4.3 吸收过程流程的组织和分析103

3.4.3.2 不带吸收液循环的流程104

3.4.3.3 吸收-解吸联合使用的流程104

3.4.3.4 多个吸收塔组成的吸收流程108

3.4.4 带有物料循环的流程的组织和分析108

3.4.4.1 几种不同的循环流程108

3.4.4.2 循环比和总转化率的关系110

3.4.4.3 物料循环流程的特点112

3.5 工艺流程设计的参考资料112

4.1.3 物料衡算的基准114

4.1.2 物料衡算式114

4.1.1 物料衡算进行的步骤114

4.1 物料衡算的基本方法114

4 物料衡算114

4.2 物料计算中用到的基本量116

4.2.1 流体的流量和流速116

4.2.2 摩尔分数和质量分数117

4.2.3 混合物的平均分子量118

4.2.4 气体的体积118

4.2.5 气体的密度124

4.2.6 液体的密度125

4.2.7 物质的饱和蒸汽压127

4.2.8 溶液上方蒸气中各组分的分压128

4.2.9 转化率、收率和选择性130

4.2.10 汽液平衡常数133

4.3 物理过程的物料衡算136

4.3.1 混合136

4.3.2 连续蒸馏136

4.3.3 增湿139

4.3.4 气体混合物的部分冷凝142

4.3.5 液体混合物的部分气化147

4.3.6 闪蒸148

4.3.7 物理吸收149

4.3.8 提浓152

4.3.9 脱水152

4.4 用元素的原子平衡的方法作物料衡算153

4.5 直接使用反应计量方程式作物料衡算155

4.6 利用联系物作物料衡算157

4.7 复杂反应体系使用产物、副产物各自的收率数据作物料衡算160

4.8 带有物料循环的流程的物料衡算164

4.9 多步串联过程的物料衡算167

主要参考文献172

5 热量衡算173

5.1 热量衡算在化工设计工作中的意义173

5.2 热量衡算的基本方法174

5.2.1 热量衡算的基本关系式174

5.3 热量衡算中使用的基本数据175

5.3.1 热容175

5.2.3 热量衡算的基准175

5.2.2 热量的计算方法175

5.3.2 焓179

5.3.3 汽化热182

5.3.4 反应热183

5.3.5 溶解热185

5.4 一些物质的热力学性质图189

5.4.1 焓塭图(H-T图)189

5.4.2 温熵图(T-S图)190

5.4.3 蒸汽的焓熵图(H-S图)192

5.4.4 溶液的焓浓图192

5.5.1 气化193

5.5 物理过程的热衡算193

5.5.2 分流196

5.5.3 溶液稀释197

5.5.4 增湿197

5.5.5 非等温吸收198

5.5.6 连续蒸馏200

5.5.7 提浓202

5.6 伴有化学反应过程的热衡算203

5.7 化工生产常用热载体210

5.8.1 冷冻剂213

5.8.2 载冷体213

5.8 冷冻剂和载冷体213

5.9 加热剂、冷却剂用量的计算214

5.10 动力消耗综合表216

5.11 系统能量的合理利用217

主要参考文献219

6 化工设备的工艺设计220

6.1 化工设备工艺设计的内容220

6.2 泵的选用221

6.2.1 对化工用泵的要求221

6.2.2 泵型式的确定223

6.2.7 离心泵安装高度的校核224

6.2.5 泵的轴功率的校核224

6.2.6 泵的台数和备用率224

6.2.3 扬程和流量的安全系数224

6.2.4 扬程和流量的校核224

6.3 换热设备的设计和选用226

6.3.1 传热设备的类型和性能比较226

6.3.2 换热器的系列化227

6.3.3 换热器部分设计参数的取值227

6.3.3.1 流体的流速227

6.3.3.2 流体的路径227

6.3.3.3 换热器两端冷热流体温差的取值227

6.3.3.4 供初估换热面积使用的总传热系数推荐值228

6.3.3.5 污垢系数经验值238

6.4.1 贮罐的系列化和标准化239

6.4 贮罐的选型和设计239

6.4.2 贮罐存贮量的确定240

6.4.3 贮罐设计的一般程序241

6.5 塔器的设计242

6.5.1 塔型的选择242

6.5.2 板式蒸馏塔的设计244

6.5.2.1 板式蒸馏塔的设计程序244

6.5.2.2 板式蒸馏塔实际板数的确定244

6.5.2.3 板式蒸馏塔塔径的确定248

6.5.3 填料蒸馏塔的设计249

6.5.3.1 填料蒸馏塔的设计程序249

6.5.3.2 填料的选用249

6.5.3.3 填料塔塔径的确定251

6.5.3.4 填料蒸馏塔填料高度的计算253

6.5.3.5 液体的最小喷淋密度255

6.5.3.6 填料的分段256

6.5.4 填料吸收塔的设计256

6.5.5 板式吸收塔的设计258

6.5.5.1 板式吸收塔理论塔板数258

6.5.5.2 板式吸收塔的板效率258

6.6 反应器的设计259

6.6.1 常用工业反应器的类型259

6.6.2 工业反应器的放大260

6.6.2.2 釜式反应器设计的工作内容261

6.6.3.1 釜式反应器设计的系列化261

6.6.3 釜式反应器的设计261

6.6.3.3 釜式反应器体积的计算263

6.6.4 固定床催化反应器的设计266

6.6.4.1 固定床催化反应器的类型266

6.6.4.2 固定床催化反应器催化剂用量的确定269

6.6.5 流化床反应器的设计271

6.6.5.1 流化床反应器的构造271

6.6.5.2 流化床反应器与固定床反应器的比较272

6.6.5.3 流化床反应器的各种类型272

6.6.5.4 流化床反应器主体尺寸的确定273

6.6.5.5 流化床反应器的传热装置275

6.7.3 设备管口方位图280

6.7.2 非定型设备设计条件图(表)280

6.7 非定型设备的设计程序和设计条件280

6.7.1 非定型设备的设计程序280

6.8 工艺设备一览表282

主要参考文献283

7 车间布置设计284

7.1 车间布置设计概述284

7.2 厂房的整体布置和厂房轮廓设计285

7.2.1 厂房的整体布置285

7.2.2 厂房的平面布置285

7.2.3 厂房的立体布置285

7.3 车间设备布置设计286

7.4.2 行政福利用室的配置289

7.4 车间生产辅助用室和行政福利用室的配置289

7.4.1 车间生产辅助用室的配置289

7.5 车间布置图290

7.5.1 车间布置平、立面图290

7.5.2 车间首页图292

主要参考文献292

8 车间管路设计293

8.1 车间管路设计包含的内容293

8.2 化工用管293

8.3.1 化工管路常用阀门294

8.3 化工管路常用阀门和管件294

8.4 公称压力和公称直径295

8.4.1 公称压力和公称压力系列295

8.3.2 化工管路常用管件295

8.4.2 公称直径和公称直径系列296

8.5 管径和壁厚的确定296

8.5.1 管径的确定296

8.5.2 管子壁厚的确定296

8.6 管路布置设计300

8.7.1 视图的配置302

8.7.2 视图的画法302

8.7 管路布置图302

8.7.3 管路布置图的标注305

主要参考文献306

9 概算307

9.1 概述307

9.2 工程项目设计概算的内容307

9.3 工程项目设计概算的编制依据和编制方法308

9.3.1 概算的编制依据308

9.3.2 概算的编制方法308

主要参考文献311

10.1 设计任务312

10.2 生产方法312

10 设计示例5000t／a丙烯腈合成工段的工艺设计312

10.3 物料衡算和热量衡算313

10.3.1 生产工艺流程示意图313

10.3.2 小时生产能力313

10.3.3 物料衡算和热量衡算313

10.3.3.1 反应器的物料衡算和热量衡算313

10.3.3.2 废热锅炉的热量衡算316

10.3.3.3 空气饱和塔物料衡算和热量衡算317

10.3.3.4 氨中和塔物料衡算和热量衡算319

10.3.3.5 换热器物料衡算和热量衡算322

10.3.3.6 水吸收塔物料衡算和热量衡算324

10.3.3.7 空气水饱和塔釜液槽327

10.3.3.8 丙烯蒸发器热量衡算328

10.3.3.9 丙烯过热器热量衡算328

10.3.3.10 氨蒸发器热量衡算329

10.3.3.11 气氨过热器329

10.3.3.12 混合器329

10.3.3.13 空气加热器的热量衡算330

10.3.3.14 吸收水第一冷却器330

10.3.3.15 吸收水第二冷却器330

10.3.3.16 吸收水第三冷却器331

10.4 主要设备的工艺计算331

10.4.1 空气饱和塔331

10.4.2 水吸收塔333

10.4.3 合成反应器335

10.4.4 废热锅炉336

10.4.5 丙烯蒸发器337

10.4.6 循环冷却器338

10.4.7 吸收水第一冷却器340

10.4.8 吸收水第二冷却器342

10.4.9 吸收水第三冷却器343

10.4.10 氨蒸发器345

10.4.11 氨气过热器345

10.4.12 丙烯过热器346

10.4.13 空气加热器346

10.4.16 中和液贮槽347

10.4.14 循环液泵347

10.4.15 空气压缩机347

10.5 工艺设备一览表348

10.6 原料消耗综合表350

10.7 能量消耗综合表350

10.8 排出物综合表351

10.9 主要管道流速表352

10.10 工艺流程图355

主要参考文献355

11 计算机辅助化工设计356

11.1 简介356

11.2 电子表格程序357

11.3 过程合成359

11.4 流程模拟363

11.5 稳态流程模拟软件——ASPEN PLUS简介368

11.5.1 软件概述368

11.5.2 ASPEN PLUS的基本功能368

11.6 计算机绘图工具AutoCAD372

11.7 发展趋势373

主要参考文献373

附录375

1.化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定375

2.化工建设项目建议书内容和深度的规定387

3.化工某些行业大中型建设项目财务评价参数391

4.部分货物影子价格392

5.全国独立核算工业企业财务三率(化学工业部分)392

6.常用物质重要物性数据表393

7.常用物质气体热容和饱和蒸汽压数据表401

8.常用物质标准焓差数据表406

9.乙烯的焓温图409

10.丙烯的焓温图410

11.苯的焓温图411

12.甲醇的焓温图412

13.氨的温熵图413

14.常用设计规范(规定、标准)414