化工设计 : 跨学科设计与实例（管国锋）（第二版）_管国锋、万辉、薄翠梅等编著_9787122487841

《化工设计——跨学科设计与实例》（第二版）针对高等学校化工类学生拓宽知识面的需求，将化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化、安全工程及相关专业知识融合起来，面向设计过程和工程应用，使学生建立起现代化工设计思想，提高学生整体工程设计能力。主要内容包括：绪论、化工过程工艺设计、化工过程设备设计、化工过程控制设计、化工过程安全设计、工艺过程模拟计算、醋酸甲酯制醋酸和含氨废水提浓过程设计案例（二维码部分）。既有基本原理介绍，又有工程设计案例描述，设计过程详尽。本教材强调化工类跨学科工程设计能力训练，既可作为高等学校化工类及相关专业本科生和研究生的教材，也可作为从事工程设计技术人员的参考书。

第1章绪论1 1.1化工设计的定义和作用1 1.1.1化工设计的定义1 1.1.2化工设计的作用1 1.2跨学科设计的构思与起源2 1.2.1跨学科工程设计培养的必要性3 1.2.2跨学科工程设计培养的可行性4 1.2.3跨学科工程设计培养的特色5 1.3跨学科工程设计的培养体系6 1.3.1培养体系的构成6 1.3.2工程设计阶段划分7 1.3.3工程设计各阶段的深度要求8 1.3.4化工工艺设计要求10 1.3.5过程装备设计要求12 1.3.6自控工程设计要求14 1.3.7安全工程设计要求15 1.4责任关怀15 1.4.1责任关怀的实施理念16 1.4.2责任关怀的指导原则16 1.4.3责任关怀的实施准则17 思考题17 第2章化工过程工艺设计18 2.1工艺流程设计18 2.1.1工艺流程设计方法18 2.1.2工艺流程图的绘制20 2.1.3工艺设计包27 2.2物料衡算和能量衡算31 2.2.1物料衡算31 2.2.2能量衡算32 2.3工艺设备设计33 2.3.1化工设备选型和设计原则33 2.3.2化工设备的选型和设计33 2.3.3化工设备图41 2.4车间布置设计42 2.4.1车间厂房布置设计42 2.4.2车间设备布置设计44 2.5管道布置设计46 2.5.1管道设计与布置的内容46 2.5.2管道及阀门的选用47 2.5.3管道压力降计算47 2.5.4管道热补偿设计47 2.5.5管道的绝热设计48 2.5.6管道的防腐与标志48 2.5.7典型设备的管道布置48 2.5.8管道轴测图55 2.5.9管架图与管件图55 思考题56 第3章化工过程设备设计57 3.1过程设备设计基础57 3.1.1压力容器结构57 3.1.2压力容器分类57 3.1.3压力容器受压元件60 3.1.4压力容器法规与标准64 3.1.5压力容器材料67 3.2过程设备强度与稳定性设计71 3.2.1内压设备的强度计算72 3.2.2外压设备的稳定性计算75 3.2.3压力试验的强度计算78 3.2.4过程设备强度计算软件79 3.3换热设备设计80 3.3.1管壳式换热器基本类型80 3.3.2管壳式换热器结构设计80 3.3.3管壳式换热器设计计算93 3.4塔设备设计98 3.4.1塔设备基本类型98 3.4.2塔设备结构设计98 3.4.3塔设备设计计算99 3.4.4裙座壳及地脚螺栓座的设计计算106 3.5储存设备设计106 3.5.1卧式储罐基本结构106 3.5.2卧式储罐强度及稳定性计算106 3.5.3卧式储罐用鞍式支座设计112 思考题112 第4章化工过程控制设计113 4.1过程控制系统设计113 4.1.1化工生产过程控制113 4.1.2简单控制系统114 4.1.3串级控制系统116 4.1.4比值控制系统118 4.1.5前馈控制系统118 4.1.6选择控制系统119 4.1.7分程控制系统120 4.1.8先进控制系统120 4.2精馏塔过程控制系统121 4.2.1控制目标与控制变量122 4.2.2精馏塔的基本控制方案122 4.2.3精馏塔的复杂控制方案124 4.2.4精馏塔的先进控制方案125 4.3化学反应器过程控制系统126 4.4检测与变送系统设计127 4.4.1选型原则127 4.4.2温度测量仪表的选择127 4.4.3压力测量仪表的选择128 4.4.4流量测量仪表的选型129 4.4.5物位测量仪表的选型129 4.4.6控制阀的选型130 4.5计算机集成监控系统设计131 4.5.1DCS集散控制系统131 4.5.2DCS控制方案设计131 4.5.3控制方案组态实现132 4.5.4安全联锁系统设计133 4.6供配电与电气控制系统设计134 4.6.1系统的整体连接134 4.6.2电缆的连接135 4.6.3电气控制系统设计136 思考题137 第5章化工过程安全设计138 5.1化工本质安全设计138 5.1.1本质安全设计基本策略138 5.1.2本质安全设计基础139 5.1.3本质安全设计原则139 5.2基于风险的简化设计140 5.3化工过程危险、有害因素分析141 5.3.1危险、有害因素141 5.3.2过程危险、有害因素分析方法143 5.3.3风险评价147 5.4过程安全设计149 5.4.1平面布置149 5.4.2工艺装置安全设计153 5.4.3储运设施安全设计157 5.4.4管道布置161 5.4.5消防设计163 5.4.6电气安全166 5.4.7职业危害防护167 5.4.8其他安全设计168 思考题168 第6章工艺过程模拟计算170 6.1Aspen Plus图形界面与模型建立170 6.1.1Aspen Plus图形界面170 6.1.2Aspen Plus模型建立170 6.2分离单元模拟计算171 6.2.1精馏简捷计算模块171 6.2.2精馏严格计算模块172 6.2.3萃取计算模块175 6.3换热单元模拟计算176 6.3.1Heater换热器176 6.3.2HeatX换热器177 6.3.3EDR设计179 6.4反应单元模拟计算182 6.4.1Rplug模块输入183 6.4.2Rplug计算结果185 6.5模型分析工具185 6.5.1设计规定185 6.5.2灵敏度分析187 6.6动态流程模拟188 思考题190 第7章醋酸甲酯制醋酸工艺过程设计191 7.1工程概况191 7.1.1工程意义191 7.1.2工程设计内容191 7.2醋酸甲酯制醋酸工艺的模拟与优化192 7.2.1醋酸甲酯制醋酸工艺流程192 7.2.2醋酸甲酯原料规格及处理要求193 7.2.3热力学分析193 7.2.4反应动力学196 7.2.5醋酸甲酯制醋酸工艺参数的优化196 7.3醋酸甲酯制醋酸工艺包设计201 7.3.1设计基础201 7.3.2工艺说明203 7.3.3物料平衡210 7.3.4消耗量210 7.3.5界区条件表211 7.3.6卫生、安全、环保说明211 7.3.7分析化验项目表212 7.3.8工艺管道及仪表流程图（P&ID）217 7.3.9建议的设备布置图及说明217 7.3.10工艺设备表223 7.3.11工艺设备225 7.3.12自控仪表238 7.3.13安全阀规格书240 思考题245 第8章醋酸甲酯制醋酸过程装备设计246 8.1设备布置设计246 8.1.1设计一般要求246 8.1.2设备布置图247 8.2管道布置设计248 8.2.1设计一般要求248 8.2.2管道布置图250 8.3换热设备设计250 8.3.1结构设计250 8.3.2强度计算253 8.3.3施工图绘制257 8.4塔设备设计257 8.4.1结构设计257 8.4.2强度计算259 8.4.3施工图绘制263 8.5储存设备设计263 8.5.1催化精馏塔回流罐结构设计263 8.5.2强度计算263 8.5.3施工图绘制266 8.6工程技术经济评价267 8.6.1装置投资预算267 8.6.2生产成本估算268 8.6.3盈亏平衡分析268 思考题269 第9章醋酸甲酯制醋酸过程控制设计270 9.1控制方案设计270 9.1.1控制目标与要求270 9.1.2灵敏板位置确定270 9.1.3控制自由度分析270 9.1.4控制系统设计方法271 9.1.5厂级过程控制方案的设计272 9.2醋酸甲酯水解工艺控制系统动态模拟274 9.2.1Aspen稳态模拟系统274 9.2.2稳态模拟转到动态模拟274 9.2.3控制方案1的动态模拟系统276 9.3DCS控制系统的实现279 9.3.1浙大中控DCS软件279 9.3.2I/O点设置279 9.3.3控制方案的组态实现281 9.3.4监控组态画面设计282 9.3.5组态调试284 思考题285 第10章醋酸甲酯制醋酸过程安全设计286 10.1工艺危险、有害因素辨识286 10.1.1物料的危险性286 10.1.2生产工艺的危险性288 10.1.3设备装置的危险性288 10.2工艺安全风险分析289 10.3安全防护措施293 10.3.1防爆设计293 10.3.2防火设计293 10.3.3可燃气体检测报警系统设计294 10.3.4工艺防雷、防静电设计294 10.3.5控制与安全联锁设计295 10.3.6设备、设施的安全防护设计295 10.3.7警示标志设置295 思考题296 参考文献297 附录醋酸甲酯制醋酸过程装备设计图样298

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