化工設計概論(項目化教學用書)(第三版)（簡體書）

《化工設計概論(第3版)》以項目化的理念、思維、方法、設計、課程、考核的角度，將化工設計概論課程的內容設計成6個項目、16個子項目，通過教學實施驗證，總結提煉編寫而成。 《化工設計概論(第3版)》將化工設計的基本程序、生產方法選擇、工藝流程設計、流程圖繪制、典型自控方案確定、物料衡算、熱量衡算、設備計算與選型、車間布置設計、管路設計說明書、概算書、工藝設計與非工藝設計的關系、設計說明書的編寫等內容作為項目的支撐知識融合到各項目中，并在各項目中介紹計算機在設計中的應用及實例。同時，在各項目的實施過程中增加了思維導圖、實施過程、考核方案及拓展知識等內容。體現了“項目載體、任務驅動”和“做中學、做中教”的課改要求。 《化工設計概論(第3版)》可作為高職化工工藝類專業教學用書，也可以作為從事化工生產的工程技術人員的參考書。

《化工設計概論(第3版)》是教育部高職高專規劃教材,高職高專化工技術類之一。

本書是按項目化教學實施過程編寫而成。全書以順丁橡膠(BR)聚合車間工藝設計初步設計說明書的審核為總項目，具體從工藝路線確定、原料路線選擇、影響因素分析、工藝流程圖繪制、工藝計算、設備選型、非工藝設計的條件、車間布置、管路布置、概算等方面內容對初步設計階段的結果進行審核。在審核的過程中，學習化工工藝設計的相關知識，促進學生各種素質的養成，訓練學生的工藝設計能力及工程實踐能力。由于化工產品繁多，其工藝設計過程各有特點，但設計的基本程序大同小異，各職業技術院校可以根據本地化工生產情況，選擇合適的設計項目對教材中的總項目進行更換，目的是體現學生學習的針對性，充分發揮學生是課堂主體的作用，體現工作過程導向的“做中學，做中教”，調動學生主動學習的積極性，邊做邊學，邊探索，學有所用。全書共設計有課內完成的6個項目，包括16個子項目。其中，項目1為順丁橡膠生產工藝路線設計結果的審核，包括3個子項目；項目2為順丁橡膠生產工藝流程圖繪制結果的審核，包括4個子項目；項目3為順丁橡膠生產裝置工藝計算結果的審核，包括3個子項目；項目4為順丁橡膠生產車間相關問題確定結果的審核，包括3個子項目；項目5為順丁橡膠生產車間布置、管路布置的設計審核，包括2個子項目；項目6為順丁橡膠聚合車間工藝設計初步設計階段說明編制內容、格式的審核。課內全部子項目的完成時間為32～36學時。另外，為了鞏固學生課內教學項目的學習效果，使學生進一步熟練學到技能、技巧與方法，建議安排課外學生自主項目，利用課外時間自主完成。為便于教師了解具體的內容，僅以項目1為例說明如下。項目1所涉及的內容主要是以順丁橡膠（BR）生產車間工藝設計初步設計階段說明書中的文字綜述部分內容為主，對應原《化工設計概論》的內容就是化工設計過程中的車間工藝路線的選擇與設計。項目1具體分解為：子項目“11聚合方法選擇結果的審核”、子項目“12單體、溶劑、引發劑選擇結果的審核”、子項目“13聚合機理、影響因素、原料指標、產品指標分析結果的審核”。課內學時為6學時，課外總學時約為6學時。項目實施前，由指導教師與上課班級簽訂項目協議書，明確師生的身份與責任；并將順丁橡膠（BR）生產車間工藝設計初步設計階段說明書（也可由上課教師選用其他設計說明書）印刷好發給學生。項目實施中，學生根據協議書中的任務切割范圍，針對需求審核的具體內容，參照行動導向“六步法”進行，找出存在的問題，應用工藝設計的方法與原則再加以解決。項目實施後，提出審核結論，補充細化原設計樣本內容，寫出詳細項目完成報告；并填寫能力測評表格。本書主要內容由筆者完成，胡英杰高級工程師對“年產11萬噸順丁橡膠聚合車間的工藝設計”、“年產30萬噸合成氨廠的工藝設計”、“年產6萬噸丙烯精制塔的工藝設計”實例進行整理。筆者在對全部內容進行完整項目化教學實施的基礎上，對原《化工設計概論》涉及的基本內容，按項目進展的需要進行了重新切割，在保持一、二版書優點及知識點范圍的基礎上，對各子項目的拓展知識進行了補充。另外，項目化教學實施過程的一些內容，如思維導圖、過程步驟等僅供同行參考使用，力爭有所創新。由于項目化教學探索是永無止境的事情，因此，希望各兄弟院校在使用過程中，對出現問題及時反饋給筆者，以便再版時加以調整、更新。本書為方便教學，配備有電子教學課件，歡迎授課教師索取。侯文順2011年4月于常州第二版前言《化工設計概論》第二版是在第一版基礎上改編而成，主要依據對全國化工高職化學工藝、有機化工、無機化工、精細化工、高分子化工、石油煉制等專業教學計劃和指導性教學大綱的要求編寫的。該教材不但是上述各專業的一門主要選修課教材，而且是學生畢業後從事生產實踐時經常使用的參考資料。在第二版編寫過程中，除了對原內容進行必要的修改外，增加新版AutoCAD在化工設計中的應用內容和二個設計實例，可以作為化工類高職學生的課程設計和畢業設計樣本使用。本書共分十章。緒論簡要介紹化工設計的意義、作用、特點及發展；第一章介紹化工設計的基本程序和內容；第二章介紹生產方法選擇、工藝流程設計、流程圖繪制、典型自控方案確定的方法與步驟；第三章介紹物料衡算、熱量衡算、設備計算與選型的程序以及注意事項；第四章介紹車間布置設計的類型、原則、方法；第五章較詳細介紹化工管路設計的相關知識與規定；第六章介紹工藝設計與非工藝設計的關系及提供的條件；第七章介紹設計說明書、概算書的編寫程序與內容；第八章從物性數據查找、模擬計算、設備計算、AutoCAD等方面介紹計算機在化工設計中的應用；第九章較詳細介紹三個典型的化工工藝設計的全過程。另外，根據需要在書後有針對性的收錄一些常用儀表、化工設備等圖例，以供學生在實踐中參考。在本書編寫過程中由遼寧石化職業技術學院侯文順對第一版的緒論、第一、二、三、四、五、六、七、八章、第九章設計實例一、附錄進行必要的修改；遼寧石化職業技術學院武海濱編寫第八章第四節及附圖，張立新編寫第九章設計實例二、三，全書由侯文順主編。限于編者水平，書中難免存在錯誤與不妥之處，懇請讀者批評指正。編者2005年1月第一版前言《化工設計概論》是根據全國化工中專化學工藝、有機化工、無機化工、精細化工、高分子化工、石油煉制等專業教學計劃和指導性教學大綱的要求而編寫，是上述各專業的主要選修課教材。化工設計實踐性強，涉及的知識面較寬，過程復雜，參考資料繁多。為了幫助學生順利進行化工設計，達到教學目的，本書在編寫內容上，注意以化工車間(工段)工藝設計為對象，比較系統地、完整地闡述了化工設計的基本程序、內容、方法，力求實用性、參考性及指導性。在編寫時也適當考慮了化工類高職班及非工藝專業的需要，內容略多，各校可按需要適當選擇講授，部分章節也可作為學生自學內容。全書共分十部分。在第二～五章中引入了石油化工行業的最新設計標準及規定，更換了設計實例的全部內容。以化工生產中應用最廣的釜式反應器設計為核心，較詳細介紹了設計的全過程。另外，根據需要在書後有針對性的附了一些常用儀表、化工設備等圖例，以供參考。參加本書編寫的有遼寧省石油化工學校侯文順(緒論、第一、二、三、六、七、八、九章、附錄)，河北化工學校陳瑞珍(第四、五章)。全書由侯文順主編，吉林化工學校趙杰民主審。參加審稿會的有：瀘州化工學校凌光祖，陜西省化工學校劉寶鴻，常州化工學校王玉琴，蘭州化工學校楊西萍，北京市化工學校劉同卷，上海化工學校沙偉，山東化工學校張敏，吉林化工學校李曉林，南京化工學校周立青等。本書編寫過程中，得到了山東化工學校、北京市化工學校等單位的熱情幫助和支持，錦州石化公司李居石同志對第三、九章的編寫提供大量數據及參考性意見，在此一并表示衷心的感謝。限于編者水平，書中難免有不妥之處，懇請讀者批評指正。編者1999年3月

1 順丁橡膠(BR)生產工藝路線設計結果的審核總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求1.1 聚合方法選擇結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求1.1.1 項目分析1.1.2 項目實施1.1.3 結果展示1.1.4 考核評價1.1.5 支撐知識1.1.6 拓展知識1.2 單體、溶劑、引發劑選擇結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求1.2.1 項目分析1.2.2 項目實施1.2.3 結果展示1.2.4 考核評價1.2.5 支撐知識1.2.6 拓展知識——典型引發劑體系的對比1.3 聚合機理、影響因素、原料指標、產品指標分析結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求1.3.1 項目分析1.3.2 項目實施1.3.3 結果展示1.3.4 考核評價1.3.5 支撐知識——利用計算機進行物性數據的查找2 順丁橡膠（BR）生產工藝流程圖繪制結果的審核總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求2.1 車間組成、生產制度確定結果的審核及流程草圖的繪制教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求2.1.1 項目分析2.1.2 項目實施2.1.3 結果展示2.1.4 考核評價2.1.5 支撐知識2.1.6 拓展知識2.2 物料流程圖繪制結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求2.2.1 項目分析2.2.2 項目實施2.2.3 結果展示2.2.4 考核評價2.2.5 支撐知識2.2.6 拓展知識——化工生產裝置的標定介紹2.3 帶控制點工藝流程圖繪制結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求2.3.1 項目分析2.3.2 項目實施2.3.3 結果展示2.3.4 考核評價2.3.5 支撐知識2.3.6 拓展知識2.4 流程描述、參數確定、安全分析結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求2.4.1 項目分析2.4.2 項目實施2.4.3 結果展示2.4.4 考核評價2.4.5 支撐知識2.4.6 拓展知識3 順丁橡膠（BR）生產裝置工藝計算結果的審核總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求3.1 物料衡算過程與結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求3.1.1 項目分析3.1.2 項目實施3.1.3 結果展示3.1.4 考核評價3.1.5 支撐知識3.1.6 拓展知識3.2 熱量衡算過程與結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求3.2.1 項目分析3.2.2 項目實施3.2.3 結果展示3.2.4 考核評價3.2.5 支撐知識3.2.6 拓展知識——利用計算機進行丁二烯聚合轉化率的計算3.3 設備計算及選型結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求3.3.1 項目分析3.3.2 項目實施3.3.3 結果展示3.3.4 考核評價3.3.5 支撐知識3.3.6 拓展知識4 順丁橡膠（BR）生產車間相關問題確定結果的審核總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求4.1 消耗定額、控制指標、人員定額、三廢處理確定結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求4.1.1 項目分析4.1.2 項目實施4.1.3 結果展示4.1.4 考核評價4.1.5 支撐知識4.1.6 拓展知識4.2 BR工藝設計需要向其他設計提交數據的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求4.2.1 項目分析4.2.2 項目實施4.2.3 結果展示4.2.4 考核評價4.2.5 支撐知識4.3 概算問題確定結果的審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求4.3.1 項目分析4.3.2 項目實施4.3.3 結果展示4.3.4 考核評價4.3.5 支撐知識4.3.6 拓展知識——化工建設設備與材料劃分5 順丁橡膠（BR）生產車間布置、管路布置的設計審核總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求5.1 車間平面與設備布置設計教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求5.1.1 項目分析5.1.2 項目實施5.1.3 結果展示5.1.4 考核評價5.1.5 支撐知識5.2 順丁橡膠(BR)生產車間管路布置設計審核教學目的能力目標知識目標素質目標實施要求5.2.1 項目分析5.2.2 項目實施5.2.3 結果展示5.2.4 考核評價5.2.5 支撐知識5.2.6 拓展知識——管路軸測圖的繪制6 順丁橡膠（BR）聚合車間工藝設計初步設計階段說明編制內容、格式的審核總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求6.1 項目分析6.1.1 需要審核的具體內容——順丁橡膠（BR）聚合車間工藝設計初步設計階段說明書編制內容、格式的審核6.1.2 項目分析——思維導圖6.2 項目實施6.2.1 項目實施展示的畫面6.2.2 建議采用的實施步驟6.3 結果展示6.4 考核評價6.5 支撐知識——初步設計階段的設計說明書編制6.5.1 設計說明書的編制內容6.5.2 設計說明書的附圖和附表6.5.3 文件歸檔6.6 拓展知識——化工工藝設計施工圖的內容6.6.1 化工工藝設計施工圖設計說明6.6.2 化工工藝設計施工圖設計用表格6.6.3 化工工藝設計施工圖設計用圖紙7 課外自選項目總教學目的總能力目標總知識目標總素質目標總實施要求8 設計實例設計實例一年產6萬噸丙烯精制塔的工藝設計設計實例二年產30萬噸合成氨廠的工藝設計參考文獻

b.生產方法的比較與確定在仔細領會設計任務所提出的各項原則要求基礎上，對收集到的資料進行加工整理，提煉出能夠反映出本質的、突出主要優缺點的數據資料，作為比較依據，從各種生產方法的技術、經濟、安全等方面進行全面分析，反復從主觀和客觀條件進行詳細比較，從中選出優點最多，又符合國情地情的切實可行的生產方法。并邀請有關方面的專家對選定的生產方法進行討論，集思廣益，以求進一步修改完善，最後將確定下來的生產方法作為工藝流程設計的依據。（2）選擇時應注意的事項注意在有幾種不同的生產方法時，必須從中選出能夠滿足產品性能規格要求的生產方法。注意利用新技術、新工藝，盡力采用國內外先進的生產裝置和專門技術。注意解決處理好流程中的關鍵性技術難關，以保證足夠的開工時數、有效的操作控制、穩定的產品質量，確保選用的生產方法必須具備工業化生產條件。注意從投資、產品成本、消耗定額和勞動生產率等方面進行比較。好的工藝路線，不但技術上先進，而且經濟指標更應該合理。這反映在生產過程中就是物料損耗少、循環量少、能量消耗少、回收利用好、設備投資少、生產能力大、產品收率高。注意大規模生產盡量采用連續化生產。對規模較小、產品種類較多且生產能力低，或不具備連續生產條件時，可采用間歇操作。注意生產能力較大的生產過程裝置大型化不僅可以提高勞動生產率，同時與相同生產能力的數個小型裝置相比，基建投資少，占地面積小、布局緊湊、節能、經濟效益好等特點都非常明顯，此外還便于實施計算機控制與管理。但是裝置大型化也受到機械設計與制造和運輸等方面的限制。另外，裝置大型化還有一些不足，如大型附屬設備貴，沒有備用設備，一旦出故障只好停車，倘若勉強開車就不安全。如果以單生產線的大型裝置與生產能力相同的雙生產線小型裝置相比，開工率高時，則大型裝置的經濟效益好；假如開工不足或生產負荷常變動，尤其是幾種牌號的產品經常換產時，則小型裝置的經濟效益好。