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第1章 化工设计概论1

1.1化工设计的种类1

1.1.1按项目性质分类1

1.1.2按设计性质分类2

1.2化工设计的工作程序及设计内容3

1.2.1项目建议书5

1.2.2可行性研究5

1.2.3设计任务书6

1.2.4扩大初步设计6

1.2.5施工图设计7

1.2.6设计代表工作7

1.3化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容7

1.4国家和行业的基本设计政策和规范8

1.5设计文件9

1.5.1扩大初步设计文件10

1.5.2施工图文件11

1.6化工设计软件12

1.7国外设计文件（Project Documentation）15

第2章 工艺流程设计17

2.1生产方法和工艺流程的选择17

2.1.1生产方法和工艺流程选择的原则17

2.1.2生产方法和工艺流程确定的步骤18

2.2工艺流程设计18

2.2.1工艺流程设计的任务19

2.2.2工艺流程设计的方法20

2.2.3工艺流程设计的方案比较21

2.3工艺流程图22

2.3.1工艺流程图概述22

2.3.2工艺流程草图23

2.3.3工艺管道及仪表流程图24

2.3.4工艺流程中常用设备简图和符号26

2.4典型设备的自控流程33

2.4.1泵33

2.4.2换热器35

2.4.3反应釜36

2.4.4蒸馏塔37

2.5化工生产过程（Chemical Manufacturing Process）40

第3章 物料衡算与能量衡算43

3.1物料衡算概述43

3.1.1物料衡算的理论依据43

3.1.2物料衡算的意义43

3.1.3物料衡算的分类44

3.2物料衡算式44

3.2.1化工过程的类型44

3.2.2物料衡算式46

3.3物料衡算的基本方法48

3.3.1物料衡算的范围48

3.3.2物料衡算的基本步骤48

3.4无化学反应过程的物料衡算56

3.4.1简单过程的物料衡算57

3.4.2无化学反应过程多单元体系的物料衡算62

3.5化学反应过程的物料衡算69

3.5.1反应器的物料衡算69

3.5.2具有循环、排放及旁路过程的物料衡算83

3.6能量衡算概述93

3.6.1能量衡算的意义93

3.6.2能量衡算的理论依据93

3.6.3能量衡算的应用93

3.6.4能量平衡图94

3.7能量的基本形式及与能量衡算有关的物理量95

3.7.1能量的基本形式95

3.7.2与能量衡算有关的重要物理量96

3.8能量衡算的基本方法98

3.8.1能量衡算方程98

3.8.2机械能衡算100

3.8.3热量衡算103

3.9无化学反应过程的热量衡算106

3.9.1无相变过程的热量衡算107

3.9.2相变过程的热量衡算111

3.9.3溶解与混合过程的热量衡算115

3.10化学反应过程的热量衡算117

3.10.1化学反应过程的热量衡算117

3.10.2典型反应器的热量衡算121

3.11物料和能量衡算概述（Material and Energy Balance Outline）125

3.11.1 Material balance125

3.11.2 Energy balance127

第4章 化工设备的工艺设计与选择128

4.1化工设备设计的分类与原则128

4.1.1化工设备设计的分类128

4.1.2设备选型和工艺设计的原则128

4.2泵的选型与设计129

4.2.1泵的分类与性能129

4.2.2化工厂用泵的要求130

4.2.3泵的选用与设计程序132

4.3换热器的设计和选择132

4.3.1换热器的分类133

4.3.2换热器设计的一般原则133

4.3.3管壳式换热器的设计和系列选用135

4.4塔器的选型与设计147

4.5贮罐容器的选型和设计149

4.6反应器的选型和设计149

4.7固定床反应器设计150

4.8泵的选择（Pump Selection）150

4.8.1 Pumps can be classified into two general types150

4.8.2 Power requirements for pumping liquids150

4.8.3 Pump selection151

第5章 车间布置及管道布置设计153

5.1车间布置设计的内容和程序153

5.1.1车间布置设计的种类153

5.1.2车间布置设计的内容154

5.1.3车间布置设计的依据154

5.1.4车间布置设计的原则154

5.1.5车间布置设计的组织和程序155

5.2化工建筑的基本知识156

5.2.1建筑物的构件156

5.2.2建筑物的结构157

5.2.3厂房建筑的图示内容157

5.2.4化工建筑的特殊要求158

5.3车间平面布置159

5.4车间设备布置161

5.4.1车间设备布置的内容161

5.4.2车间设备布置的要求161

5.4.3车间设备布置的方法与步骤162

5.5典型设备的布置方案162

5.5.1容器（罐、槽）162

5.5.2泵和压缩机163

5.5.3换热器163

5.5.4反应器163

5.5.5塔164

5.6设备布置图164

5.6.1设备布置设计的图样164

5.6.2设备布置图与建筑图的关系167

5.6.3设备布置图的内容168

5.6.4不同设计阶段的设备布置图168

5.6.5设备布置图的视图168

5.6.6设备布置图的绘制步骤171

5.7化工车间管道布置设计的任务和要求171

5.7.1化工车间管道布置设计的任务171

5.7.2化工车间管道布置设计的要求171

5.8管架和管道的安装布置172

5.8.1管道在管架上的平面布置原则173

5.8.2管道和管架的立面布置原则173

5.9典型设备的管道布置173

5.9.1容器的管道布置173

5.9.2换热器的管道布置174

5.9.3塔的管道布置174

5.10管道布置图175

5.10.1管道及附件的常用画法175

5.10.2视图的配置与画法176

5.10.3管道布置图的标注176

5.10.4管道布置图的绘制177

5.10.5管道布置图的阅读177

5.11管道系统（Piping Systems）177

5.11.1 Pipe supports177

5.11.2 Pipe fittings178

5.11.3 Pipe stressing178

5.11.4 Pipe size selection178

第6章 化工设计相关基本知识180

6.1公用工程180

6.1.1给排水180

6.1.2供电181

6.1.3供热与冷冻182

6.1.4采暖通风及空气调节182

6.2安全防火183

6.2.1化工生产中安全防火设计的重要性183

6.2.2燃烧与爆炸的起因及其危险程度183

6.2.3安全防火设计184

6.3环境保护184

6.3.1环境污染及治理184

6.3.2环境保护的具体措施184

6.4工程概算185

6.4.1化工设计工程的综合技术经济指标185

6.4.2工程概算费用的分类和概算项目的划分185

6.4.3工程概算的编制186

6.5工厂选址（General Site Considerations）188

6.5.1 Plant location and site selection188

6.5.2 Site layout190

6.5.3 Plant layout191

6.5.4 Utilities193

6.5.5 Environmental considera-tions195

第7章 稀硝酸生产工艺流程与操作199

7.1稀硝酸生产方法概述199

7.2稀硝酸生产基本工艺200

7.2.1硝酸的物理性质200

7.2.2硝酸的化学性质202

7.2.3生产稀硝酸的原料202

7.2.4生产稀硝酸的化学反应203

7.2.5生产稀硝酸的物料衡算203

7.2.6生产稀硝酸的热量衡算206

7.3双加压法稀硝酸生产工艺流程208

7.3.1工艺流程简述208

7.3.2工艺流程特点209

7.3.3 DCS控制流程图209

7.4生产操作212

7.4.1开车前的准备212

7.4.2开车213

7.4.3正常操作217

7.4.4停车218

7.5稀硝酸生产安全技术220

7.5.1安全生产条例220

7.5.2有害物质的防护220

7.5.3检修安全规定221

7.6硝酸的工业生产（Industrial Production of Nitric Acid）222

参考文献224