化工设计第2章化工过程设计n
化工设计第二章化工工艺设计
1．2．1．2生产方法
简述产品的生产方法
例：
原乙酸三甲酯工段（简称原酸酯工段）
在反应釜中加入一定量的乙睛、甲醇及四 氯化碳，搅拌冷却至-10℃，边搅拌边通入一 定量的氯化氢气体，通气结束后，在0℃左右 保温搅拌10小时，再加入适量甲醇，并在 35℃下保温搅拌10小时，过滤除去副产物氯 化铵，脱溶后再经精馏得产品原乙酸三甲酯 。
3. 公用工程物料平衡图(UFD）
应按物料类别编制，表示需要和产生公用 物料的主要设备、主要公用物料干线、控 制方案、流量和技术参数等，并应标注设 备位号和名称
4. 工艺管道及仪表流程图（PID）
2.4 工艺管道及仪表流程图（PID）的设计 （由工艺和自控人员共同完成的）
内容：
1.设备 a. 全部编有位号的设备（包括备用设备） b．成套供应的机组制造厂的初步供应范围 c．全部设备管口 d．非定型设备的内件应适当的表示，如塔板形式、与进出管道有关 的塔板序号，折流板、除雾器、加热或冷却盘管等。 e．如有工艺要求时，应注明设备安装高度以及设备之间相对高度 f．泵、压缩机、风机等转动设备的驱动形式 g．利旧设备
主要化工单元操作的工艺参数
内容: 各单元的操作温度、压力、进料量、操作周 期、控制指标（搅拌速度、加料速度等） 可以用表格
流程说明应叙述以下内容
要点:叙述物料通过工艺设备的顺序和生成物的去 向；说明主要操作技术条件。如温度、压力、流量 配比及主要控制方案等；如系间断操作，则需说明 一次操作加料量和时间周期；连续操作或间断操作 时需要说明工艺设备常用、备用工作情况；说明副 产物的回收、利用和三废处理方案。
号
放量（公斤）
1 酯化釜 1.84 废气
氯化氢气体 86.4％
化工设计的课程设计
化工设计的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解化工设计的基本概念、原理和方法，掌握化工流程的绘制和优化。
2. 使学生掌握化工设备的设计与选型，了解材料选择、工艺参数确定等关键环节。
3. 帮助学生了解化工安全、环保等方面的知识，提高其在化工设计中的责任意识和风险防控能力。
技能目标：1. 培养学生运用CAD等软件绘制化工图纸的能力，提高其空间想象和实际操作能力。
2. 培养学生运用化工原理和计算方法解决实际问题的能力，提高其分析、解决问题的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，提高其在项目实践中的组织和协调能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化工设计的兴趣，培养其探究精神和创新意识。
2. 培养学生关注化工行业的发展，使其认识到化工技术在国民经济中的重要性。
3. 引导学生树立安全、环保意识，培养其良好的职业素养和社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合化工学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合。
通过本课程的学习，使学生能够具备化工设计的基本知识和技能，为未来从事相关工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的团队协作、沟通表达等综合素质，提升其在化工行业中的竞争力和发展潜力。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 化工设计基本概念：介绍化工设计的目的、意义、基本原理和方法，使学生了解化工设计在工程实践中的应用。
2. 化工流程绘制与优化：讲解化工流程图的绘制方法，运用CAD等软件进行流程图绘制，分析并优化化工流程。
3. 化工设备设计与选型：学习化工设备的设计原理，掌握设备选型的依据和方法，了解材料选择、工艺参数确定等关键环节。
4. 化工安全与环保：介绍化工设计中安全、环保方面的知识，分析典型事故案例，提高学生在设计过程中的风险防控能力。
5. 化工设计实例分析：结合实际案例，分析化工设计过程中的关键问题，使学生学会运用所学知识解决实际问题。
教学内容安排如下：第一周：化工设计基本概念及方法；第二周：化工流程绘制与优化；第三周：化工设备设计与选型；第四周：化工安全与环保；第五周：化工设计实例分析及总结。
第二章 化工设计的类型、阶段及主要顺序
3 进行在实验室无法进行的研究项目
中试装置设计应注意事项
1 在满足下列条件下，应尽量小： a 能满足试验任务。 b 设备、仪表、管件选型容易。 2 应选在同类生产装置的老厂内。 3 力求避免全流程。 4 中试装置形式上不一定与工业装置完全相同，但能反映工业装置 的特点和规律。
•
内容
基础设计
是完整的技术软件，是技术开发阶段的研究成果。
前期工作
厂址选择 项目建议书 可行性研究 设计任务书 总体设计 初步设计（总体） 施工图设计 初步设计 施工图设计
工程项目 设计阶段 装置设计
二. 设计阶段的划分：
1）凡属重要的大型企业，技术比较复杂或比较 新颖的工厂，为了保证设计质量，一般可分三个 阶段进行设计，即初步设计、技术设计和施工图 设计三个阶段。 2）一般技术上比较成熟的中小型企业，为了简化设计， 缩短设计时间，可分为二个阶段设计。二阶段设计又分 二种：第一种为技术设计和施工图设计二个阶段，第二 种为扩大的初步设计和施工图设计二个阶段。 3）在技术上比较简单，生产规模较小的工厂或车间， 而且设计比较成熟，可直接进行一个阶段的设计，即施 工图设计。
1 设计基础 2 工艺流程说明 3 物料流程图与物流表
4 带控制点管道流程图
5 设备名称表和设备规格书 6 对工程设计的要求
7 设备布置建议图
8 装置的操作说明 9装置的三废排放点ห้องสมุดไป่ตู้量
10 自控设计说明 11 消耗定额 12 有关技术资料、物性数据。 13 安全技术与劳动保护说明
（二）工程项目 1 前期工作（厂址选择、项目建议书、可行性研究、设计任务书） 2 初步设计
第二章化工设计的类型阶段及主要顺序公司经理人事部项目部项目1项目2项目3项目4项目5项目6各个常设的专业职能部室对项目部提供总体的支持技术质量部设计部各专业室采购部建设部开车部it中心财务部项目经理计划工程师控制工程师质量工程师采购经理开车经理it工程师施工经理设计经理各专业人员财务经理第二章化工设计的类型阶段及主要顺序概念设计定义在应用研究进行到一定阶段后按未来工业生产装置规模进行的假想设计
第二讲 化工过程分析及流程设计
化工产品千千万万，工艺各有不同，流程有长有短…… 如何进行分析和归纳？ 要进行工艺过程设计，首先要对化工生产过程进行分析， 从个性问题中寻找共性，是化学工程师必备的基本素质。 化学工程学的本质：单元操作、三传一反、多尺度化学 工程……就是归纳总结的最好例证。
提
纯
核心
化学反应
分 离
（1）未反 应原料的回 收； （2）副反 应产物分离， 产品提纯
规 格、型 号
数量
位号
935 937 942 943 944 945 946 941 948 947
名 称 成品计量罐 成品泵 废水塔 废水再沸器 废水冷凝器 废水冷却器 废水分相器 废水贮槽 废水泵 汽液分离器
规 格、型 号
数量
醋酸乙酯带控制 点流程图
LC-01 HG-ETA-02
华南理工大学 化工学院
来自进水总管
去 回 水 总 管
去成品罐
来自蒸汽总管
位号
901 902 903 904 912 905 906 913 914 915 1533
名 称 醋酸计量罐 酒精计量罐 低酯罐 硫酸高位槽 酯化釜 酯化再沸器 酯化塔 硫酸压送罐 酒精泵 醋酸泵 冷却水分配器
规 格、型 号
数量
位号
907 908 909 910 921 928 922 923 1531 936
燃料乙醇脱水工段讨论框图
2. 工艺流程简图 （simplified flowsheet）
在方框图的基础上，将各个工序过程换成设备示意图， 进一步修改、完善，可得到工艺流程简图。主要供化工工 艺计算和设备订货及计算使用。 从该图上可以看出必须对哪些生产工序、步骤和关键
根据工艺设计的不同阶段，化工工艺流程图可分为方框流程 图、工艺流程简图、工艺物料流程图（PFD）和带控制点的工艺 流程图（PID）。这几种图要求不同，其内容和表达的重点也不 同，但它们之问有着密不可分的联系。 它们之问的差别，主要反映在图样所表示的内容详尽与否。 通常，
化工原理过程设计
制带有主要参数控制点的工艺流程图。
•
•5.计算所设计流程的冷热公用工程用量。并对 工艺流程中的任一台换热器进行计算，要求采用 列管式换热器，计算其主要参数，包括管长、管 子规格、壳程直径、管程数、壳程数、管子数目 等。画出换热的简图，表明接管尺寸。 •6.如果采用离心泵输送原料，试确定适用的离 心泵型号，并确定离心泵的安装高度。
•
•5.2列管式换热器的主要工艺参数的计 算
•
•
•
第六章 离心泵的确定
•
•
•工艺流程简图
•
•
所选设计筛板塔的主要结果汇总表
• 序号
项目
1
平均温度
2
平均压力
3
气相流量
4
液相流量
5
实际塔板数
•6
有效段高度
17
塔径
28
板间距
39
空塔气速
4 10
塔截面积
• 11
实际加料版
1 12 全塔回流比R
•
Np=NT/ET
•①塔板效率
•精馏段的塔板效率Et精=0.45×(2.46 ×0.291)-0.245=0.532 •提馏段的塔板效率Et提=0.45 ×(2.46 ×0.266)-0.245=0.544
•
•②实际塔板数的计算
• 精馏段实际塔板数的计算:
•
Np,精=NT精/Et精=5/0.532=10块
•
第二章 设计任务及要求方案
（一）设计任务
某工厂采用石脑油为原料生产对二苯（px）时产生了一股 物流，含有苯40%（质量分数，下同)、甲苯60%.设计一 座常压精馏塔对上述混合物进行分离，要求塔顶流出液中 苯的回收率为95%，釜残液中甲苯的回收率为97%，该工 艺物流的处理量为1.5万吨/年。产品均需要冷却到40℃， 塔釜采用外置再沸器，热公用工程为饱和水蒸汽，蒸汽压 力0.4Mpa（表压），冷公用工程为循环水（20℃-30 ℃） ，环境温度为20 ℃。
化工设计(化工过程设计)
* 化工设计（化工过程设计）教案（<B style='color:black;background-color:#A0FFFF'>PPT</B> 版）天津大学化工学院结晶中心：张美景Tel ：022 －27405754 27406483 二零零九年六月（第三版）课程基本情况：一、天津大学化工学院关于“化工设计”课程的开设情况1、天津大学原化工系从1989 年开始，在全国范围内率先开设“化工设计”本科课程。
教材从自编教材《化工设计》，王静康主编，北京，化学工业出版社，1995 年《化工过程设计》，王静康主编，北京，化学工业出版社，2006 年。
2、本课程的主要内容主要内容①、化工厂设计及化工工艺设计；②、化工技术经济分析与评价；③、计算机辅助化工设计。
3、“化工设计”课程在化学工程与工艺专业大学本科教学中的地位“大三”下半年或“大四”才能开设，已经偏向于“专业课”，要求大家学完“化工原理”、“反应工程”、“化工热力学”、“物理化学”、“化工设备基础”等一系列专业基础课后，才能开始学习本课程。
综合利用同学们以前学完的大量专业基础课知识，在化工工艺设计乃至化工厂设计的过程中综合运用。
“化工设计”课程学得好不好，比其它课程更能体现一个化学工程与工艺本科学生综合素质的高低。
4、本课程的特点①、综合性（多专业基础课知识的综合与集成）；②、实践性（面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用）；5、“化工设计”课程教学的目的①、了解国内外有关化工工艺设计、化工厂设计的先进理念；②、掌握化工工艺设计的内容、步骤及方法。
二、本课程学习的教材及参考书1、《化工过程设计》，王静康主编，北京，化学工业出版社，2006 年。
（主教材）2、《化工技术经济》，苏健民主编，北京，化学工业出版社，2002 年。
3、《化工系统分析与模拟》，彭秉璞主编，北京，化学工业出版社，2001 年。
4、《化学工程手册》，时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒主编，北京，化学工业出版社，2002 年。
化工设计的内容和程序PPT(共 57张)
二、根据化工过程开发程序分类
新技术 开发过程 中的设计
工程设计
概念概念设设计 计
中试中试设设计 计
基础设计
初步设计、
扩大 初步设计
施工图 设计
第一节 化工设计的种类
化工过程开发工作框图
《化工设计》
第一节 化工设计的种类
• 化工新技术开发过程是在基础研究的基础上，通过过程研究、 工程研究和工程设计，最终完成化工新技术开发。其中包括 四种设计类型：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。
《化工设计》
化工设计
基本要求
1、掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范 和基本思维方式； 2、给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养； 3、掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管 道布置的原则、方法和步骤； 4、掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和 方法，并能运用计算机进行工艺计算； 5、掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的 表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流 程图、设备布置图和化工设备图； 6、了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价 方法，为非工艺专业提供设计条件。
《化工设计》
第一章 化工设计概论
二、设计要求
由于本课程从工艺工程师的角度讨论化工车间（装置）设计 的主要内容和设计。 化工装置是由各种单元设备以系统的、合理的方式组合起来 的整体。它根据现有的原料和公用工程条件，通过最经济和 安全的途径，生产符合一定质量要求的产品。化工装置设计 必须满足下列要求：
化工设计
《化工设计》
《化工设计》
化工设计
一、课程的性质
本课程为化学工程与工艺专业的专业必修课。它基 于工程科学但重点是应用。
化工设计 教案(全面)
化工设计教案(全面)第一章：化工设计基础1.1 教案概述：本章节主要介绍化工设计的概念、目的、任务和基本原则。
使学生了解化工设计的基本要求和流程，掌握化工设计的基本方法。
1.2 教学目标：了解化工设计的概念和任务。
掌握化工设计的基本原则和流程。
掌握化工设计的基本方法。
1.3 教学内容：1.3.1 化工设计的概念和目的1.3.2 化工设计的任务和分类1.3.3 化工设计的基本原则1.3.4 化工设计的流程1.3.5 化工设计的方法1.4 教学方法：讲授：讲解化工设计的概念、目的、任务和基本原则。
案例分析：分析实际化工设计案例，让学生了解化工设计的流程和方法。
1.5 教学评估：课堂问答：检查学生对化工设计概念、目的、任务和基本原则的理解。
案例分析：评估学生对化工设计流程和方法的应用能力。
第二章：化工过程设计2.1 教案概述：本章节主要介绍化工过程设计的基本原理和方法。
使学生了解化工过程设计的重要性和基本步骤，掌握化工过程设计的方法。
2.2 教学目标：了解化工过程设计的重要性和任务。
掌握化工过程设计的基本步骤和原理。
掌握化工过程设计的方法。
2.3 教学内容：2.3.1 化工过程设计的重要性2.3.2 化工过程设计的基本步骤2.3.3 化工过程设计的原理2.3.4 化工过程设计的方法2.4 教学方法：讲授：讲解化工过程设计的重要性、基本步骤和原理。
案例分析：分析实际化工过程设计案例，让学生了解化工过程设计的方法。
2.5 教学评估：课堂问答：检查学生对化工过程设计重要性、基本步骤和原理的理解。
案例分析：评估学生对化工过程设计方法的运用能力。
第三章：化工设备设计3.1 教案概述：本章节主要介绍化工设备设计的基本原理和方法。
使学生了解化工设备设计的重要性和基本步骤，掌握化工设备设计的方法。
3.2 教学目标：了解化工设备设计的重要性和任务。
掌握化工设备设计的基本步骤和原理。
掌握化工设备设计的方法。
3.3 教学内容：3.3.1 化工设备设计的重要性3.3.2 化工设备设计的基本步骤3.3.3 化工设备设计的原理3.3.4 化工设备设计的方法3.4 教学方法：讲授：讲解化工设备设计的重要性、基本步骤和原理。
《化工设计》工艺流程设计
德士古（GE）水煤浆气化概略流程
煤
磨煤机
气化炉
混合器 旋 风 分 离 器
煤浆泵
锁斗
废渣
第二节 工艺流程设计
水洗塔
合成气
酸气
蒸 发 热 水 塔
渣水
例3-4 苯乙烯制取过程：反应器之间穿插着分离单元操作， 未反应完的物料重新回到反应器。
乙烯 苯
乙烯:苯=1:5
①
烷
苯乙
① 国内外生产方法及工艺流程； ② 原料来源及产品应用情况； ③ 试验研究报告； ④综合利用及三废处理； ⑤生产技术的先进水平； ⑥安全技术及劳动保护措施； ⑦ 设备的大型化及制造、运输情况； ⑧ 基本建设投资、产品成本、占地面积； ⑨ 水、电、汽、燃料及主要基建材料的用量及供应； ⑩ 厂址、地质、水文、气象等资料；工厂环境与周围的情况。
H
0 298
41.19kJ
/
mol
温度的影响：
压力对平衡无影响，但 加压变换比常压变换有以下优点：
（1）可以加快反应速率和提高催化剂的生产能力，加压下变换催化剂 的空速比常压下大一倍以上。采用加压流程的催化剂用量少，可降低 成本。
（2）由于干原料煤气的摩尔数小于干变换气摩尔数，加压比常压变换 后再压缩变换气的能耗低15～30％。
（3）湿变换气中的蒸汽冷凝温度高，有利于能量的回收利用。
加压变换缺点：
对设备腐蚀加重，且必须使用中压蒸汽。
2、变换工艺流程设计
变换反应分段进行，段间降温以达到高转化率
变换反应是剧烈的放热反应，随着反应的进行气体温度不断升高， 但最适宜反应温度则是随着变换率的增高而逐步降低的。因此，为 了提高变换率，使反应能在最适宜温度下进行，必须不断移走反应 热，使温度随反应进行不断降低以提高转化率。 其次，催化剂本身耐热性有一定限度（活性温度上限），为防止 催化剂层超温也必须及时移走反应热。 因此在两段反应器之间冷却降温，然后进行下一段反应。
化工设计目录知识点总结
化工设计目录知识点总结
一、化工设计概述
1. 化工设计的定义和意义
2. 化工设计的发展历程
3. 化工设计的基本原则
二、化工设计的基本理论
1. 化工过程计算
2. 化工过程流程图
3. 化工设备设计
4. 化工工艺设计
5. 化工系统设计
三、化工设计的基本知识
1. 化工原理
2. 化工材料
3. 化工流体力学
4. 化工热力学
5. 化工反应工程
6. 化工传热传质
四、化工设计的基本操作
1. 化工设计的工程分析
2. 化工设计的工艺流程
3. 化工设计的设备选型
4. 化工设计的工程经济性分析
五、化工设计的相关技术
1. 化工设计的CAD技术应用
2. 化工设计的模拟仿真技术
3. 化工设计的智能化应用
4. 化工设计的信息化管理
六、化工设计的现代化发展
1. 化工设计的绿色化技术
2. 化工设计的清洁生产技术
3. 化工设计的资源综合利用技术
4. 化工设计的循环经济技术
七、化工设计的质量管理
1. 化工设计的ISO认证
2. 化工设计的质量控制
3. 化工设计的安全管理
4. 化工设计的环境保护
八、化工设计的案例分析
1. 化工设计的典型案例
2. 化工设计的成功案例
3. 化工设计的失败案例
4. 化工设计的借鉴案例
以上是关于化工设计目录知识点总结的基本内容，希望对你有所帮助。
化工原理课程设计(第二版)
第3章换热装置的工艺设计
3.1概述
3.2管壳式换热器的 工艺设计
3.3再沸器的工艺设 计
3.4换热器设计任务 四则
第4章蒸发装置的工艺设计
4.1概述
4.2多效蒸发过程的 工艺计算
4.3蒸发器主要工艺 结构尺寸的设计计算
4.4蒸发装置的辅助 设备
第4章蒸发装置的工艺设计
4.5蒸发装置工 艺设计示例
附录4管法兰
5
附录5椭圆形封 头
作者介绍
同名作者介绍
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读书笔记
读书笔记
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精彩摘录
精彩摘录
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化工原理课程设计（第二版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
设计
概述
化工
教材
课程设计
化工 器
版
化工
装置 设计
任务
原理
工艺
换热
装置
设备
第章
示例
内容摘要
内容摘要
本书为高等院校化工原理课程设计教材，全书共分七章，内容包括：化工原理课程设计基础、搅拌装置、换 热装置、蒸发装置、塔设备、液 液萃取装置、干燥装置的工艺设计。为强调化学工程项目设计的实用性和可操作 性，本书选编了12个不同类型的化工装置设计示例，借此引导学生快速掌握化工装置的设计技巧与方法。本书可 作为化工、石油、材料、制药、生物、食品、环境等相关专业的教材，以及完成毕业设计的参考书，亦可供化工 领域设计、生产与管理部门工程技术人员参考。
化工设计概论第二章
第二节 工艺流程的设计
工艺流程设计是工艺设计的核心，它 通过工艺流程图的形式，形象地反映化 工生产由原料输入到产品输出的过程， 其中包括物料和能量发生的变化，物料 的流向以及生产中所经历的工艺过程和 使用的设备仪表等。
第二节 工艺流程的设计
工艺流程设计的主要任务
（ 1）确定生产流程中各个过程的具体内容， 顺序和组织方式，操作条件，控制方案，确定 “三废”治理方案，确定安全生产措施，达到 加工原料以制得所需产品的目的。 （2）在工艺流程设计的不同阶段，绘制不 同的工艺流程图。
wt% kgmol/h mol%
1 2 合 计 1 温 度
2
3 4
压 力
密 度 黏 度
二、工艺物料流程图的绘制
（5）物流变化和物流表 对于物料发生变化的设备，要从物 料管线上画一个引出线，并于引出线端用 列表的形式表示物料的组成、名称、质量 流量(kg／h)、质量百分数、摩尔流量 (kmol／h)。 物料的某些工艺参数，例如物料温 度、压力等可在流程线旁注明。
一、方框流程图(Block Flowsheet)
绘制要求：矩形框用细实线，用粗实线加箭头表示出主要物 流方向，并加上必要的文字注释。
硫酸 氧化铜 滤液
反应
过滤
母液
结晶
离心
产品
生产硫酸铜的方框流程图
生产聚甲醛的方框流程图
一、方框流程图和工艺流程草图
2、工艺流程草图
在方框图流程图的基础上，将各个工序过 程换成设备示意图，进一步修改、完善可得到 工艺流程草图。
三、管道及仪表流程图
(PID)
piping and instrument diagram
作用：为设备布置、管道布置设计提供依 据；为设备布置、管道布置及仪表控制等 施工安装提供依据；它是施工安装的指导 性文件。 要求：表示出全部工艺设备、物料管路、 阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪 表的图例、符号等。
第二章 化工工艺开发与工艺设计(过程装备成套技术)
烯烃醚化技术 Dow化学公司和Snamprogetti公司正在 联合开发以苯和乙烷为原料制苯乙烯单 体的工艺。通过采用成本较低的乙烷原 料，苯乙烯生产商无需外购乙烯或无需 投资乙烯生产设备。
苯和乙烷制苯乙烯单体工艺
20世纪90年代Snamprogetti获得关于苯与乙烷制苯乙 烯工艺的专利 Dow和Snamprogetti一直共同推进制取苯乙烯单体催 化剂和工程技术的开发。 确定专利的可行性 新开发的工艺包括特制反应器 基于现有技术的乙苯生产体系和Dow提纯工艺。该提 纯工艺正在Dow的工艺开发装置中进行验证，需要耗 时6～8个月。Dow公司称如果验证结果成功，预计该 新工艺将在2010年前投入工业应用。
内蒙古化肥厂建设大事记（一）
立项：《关于报送内蒙古自治区建设化肥厂项目建议书的报告》 可行性研究报告 厂址的选择 原料供应 内蒙古化肥厂筹建处 可行性研究报告的预审，报送 资金来源情况 初步设计 总体规划 可行性研究报告通过终审 初步设计的初审定稿及审查意见的批复 1990年正式成立内蒙古化肥厂
鹤壁煤电 1 套 65,000 Nm3/h 兖矿国泰 2 套 60,000 Nm3/h 兖矿贵州 1 套 60,000 Nm3/h 寰球工程公司（越南化肥 ）1 套 35,000 Nm3/h
首钢集团 1 套 23,000Nm3/h(O2)
宝钢集团 4 套 60,000Nm3/h(O2) 邯钢集团 1 套 35,000Nm3/h(O2) 本钢集团 1 套 20,000Nm3/h(O2)
工艺过程开发的定义和特点 工艺过程开发程序
现阶段工艺过程开发的研究进展
工艺过程开发的定义
工艺过程开发是在理论研究和应用研究基础之上从实
《化工设计》第二节基本物性数据课件
T2
C pdT
Cp
T1
T2
T1
（3-40）
从附录六表查得的为25℃与较高温度区间的平均 值。即：
Cp
Qp T2 25
或
Qp Cp (T2 25)
当我们遇到问题为初温不是25℃，而是Ti时， 应用下式求Qp：
Qp H nCp25T2 (T2 25) nCp25Ti (Ti 25)
i
i
i
i
(二)平均热容与真热容
1.平均热容:若恒压下，当温度自T1变化至T2， 1mol物质所需的热量为Qp，则T1至T2温度范围 内物质的平均热容为：
Cp
Qp T2 T1
2.真热容 在恒压下，1摩尔物质的真恒压热容为
Cp H Q T P T P
即：在一温度下的真恒压热容
3.平均热容与真热容CP的关系为：
＝447620J （3）取平均温度0.5×（1100+400）＝750K 查750K平均热容（实际为750K真热容）为 44.79kJ/（kmol.K ）。 Qp=ΔH=10×44.79（1100－400）＝313530J
分析上述的方法那种可用，为什么？ 注意正确的做法及三种错误的做法。
为什么当热容与温度为直线关系时第三种 方法可用？热容与温度是直线关系吗？ 收集数据时，需注意计算自始至终应尽量保 持同一数据来源。
f
0
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5.92714
6.09648 Tr
1.28862
ln Tr 0.169347 Tr 6
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15.6875
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13.4721 ln Tr
0.43577 Tr 6
例题:P53
化工设计复习题一
《化工设计与制图》复习题一、填空题第一章化工厂设计的内容与程序1、概念设计是以过程研究中间结果或最终结果为基础，从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假想设计。
2、化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算和设备选型和计算三方面内容。
3、设计代表工作的任务是参加基本建设的现场施工和安装。
4、根据化工过程开发程序进行分类，化工设计分为四种设计类型，即概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。
5、在化工新技术开发过程中，可能存在三种类型的设计，即概念设计、中试设计和基础设计。
6、中试设计内容和程序基本上和工程设计相同，但由于规模小，若施工安装力量较强，可以不出管道、仪表、管架等安装图纸。
7、按国内传统设计体制，工程设计可分为三种类型，即初步设计、扩大初步设计和施工图设计。
第二章工艺流程设计8、在工艺流程草图中，流程线的起始和终了处注明物料的名称、来源及去向。
9、工艺流程草图又称为方案流程图或流程示意图，一般在生产方法（或工艺路线）确定后绘制，主要为工艺计算服务，也是工艺流程图设计的依据。
10、工艺管道及仪表流程图上，管道的标注内容应包括三个组成部分：即管道号、管径和管道等级。
11、工厂的三废治理工程的“三同时”是指三废治理工程必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用。
12、在选择生产方法和工艺流程时，应遵循的三原则是先进性、可靠性和合理性。
13、当生产工艺路线(生产方法)选定后，就可以进行流程设计。
14、工艺管道及仪表流程图一般采用 A1 图幅横幅绘制，数量不限；流程简单时，可采用A2图幅；图纸不宜加长和加宽。
15、化工工艺图纸的图线宽度有粗、中、细三种类型，其宽度比例为4:2:1 。
16、绘制工艺流程图时，流程线一般画成水平线和垂直线，转弯一律画成直角。
第三章物料衡算与能量衡算17、对于物料衡算而言，按计算范围分为单个设备的物料衡算与全流程的物料衡算。
18、在进行化工设计计算时，生产时间现在一般按 330 天或 8000 小时进行设计计算。
化工制图 第二章工艺流程图
工段号按工程规 定填写，采用两 位数字，从01开 始，至99为止
管道尺寸一般 标注公称通径， 以mm为单位， 注数字，不注 单位
需隔热和伴热的设备
在适当部位画出一段隔 热或伴热图例，必要时注出 其隔热等级、伴热类型和介 质代号。
管路的使用温度范围 隔热或隔音的功能 管道等级代号
CW0401——32x3.5A1A—C 6
工程名称 单元项目 设计阶段
施工设计
××××－668－×× 第 张 共 张
29
2.5 工艺流程图的绘制
一、绘制步骤 草图设计
——以流程示意图或流程框图为依据
图面设计
——在草稿纸上通过简单尺寸计算完成
绘制正式工艺流程图 ——以流程草图为参考，图面设计为指导
第二章
2.1 概述
工艺流程图
2.2 2.3
2.4Leabharlann 工艺方案流程图 物料流程图
带控制点的工艺流程图
2.5 2.6
1
工艺流程图的绘制 工艺流程图的现场测绘
2.1
方案流程图 工 艺 流 程 图
概
述
工艺流程图是用来表达化工生产工艺流程的设计文件。 在工艺路线选定后，进行概念性 设计时完成，不编入设计文件 在初步设计阶段，完成物料衡算 时绘制 在方案流程图的基础上绘制的内 容较为详细的一种工艺流程图
物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相结合 的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。
在方案流程图上增加以下内容： 在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数。 如：换热设备的换热面积； 塔设备的直径、高度； 贮罐的容积； 机器的型号等。 在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物 料变化前后其组分的名称、流量（kg/h）、摩尔分数（%） 等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。 表格线和指引线都用细实线绘制。
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有可能合成应在常温和常压下进行。 7.使用可再生原料(use renewable feedstocks):
只要技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将耗竭的。 8.减少衍生物(reduce derivatives):
分离剂 2
分离——精制、提纯、浓缩、纯化、除杂、富集、 分级、隔离
分离剂
能量分离剂 机械能、光能、电能、磁能、热量、冷量
质量分离剂 溶剂、吸收液、吸附剂、交换树脂、表面活性剂、酸、碱、
化学反应、过滤介质、助滤剂、膜等
二、分离过程分类
分离过程
机械分离过程 传质分离过程
毒的物质。 11.防止污染的快速分析(real-time analysis for pollution prevention):
分析方法须进一步发展，以能够进行即时的和在线的跟踪及控制 有害物质的生成。 12.本身安全、能防止意外事故的化学(inherently safer chemistry for accident prevention):
分离
第n工艺过程
成品
2、化工过程的分层次设计
化工过程的组织和设计采用分层次设计方法。
（1）核心层：化学反应过程。 化学反应是物质发生化学变化的唯一途径，也是组织工
艺过程的基本出发点，是化工过程的核心 。 （2）第二层：分离操作系统 。
原料需要通过分离单元操作使之纯化后进行反应，化学 反应后产生的混合物也需要依据组分之间的物性差别进行分 离。
宜采用间歇反应器或活塞流反应器。
五、反应器控制参数
1.反应物浓度 2.反应器温度 3.反应器压力 4.相态（气、液、固） 5.催化剂
1、反应物浓度
A）不可逆反应：选择反应物过量的目的是使下一步分离过程中难 以分离的组分减少或完全转化。 B）可逆反应：向一个平衡系统过量加入一种反应物，则反应向减 少这种物质的方向移动，即增加平衡转化率。 C）反应中存在惰性物质，应尽量使其减少。 D）随着反应的进行，连续移走产物，会增加平衡转化率。
4、相态
液相比气相具有较高的反应浓度，因此反应速度快，反应器体积 小。
第四节 反应过程的合理选择与设计
遵循“绿色化学12条原则”
1.预防（prevention)： 防止废物产生优于废物产生后再处理或清理
2.原子经济性（atom economy）： 应设计合成方法使其能把反应过程中利用的所有材料尽可能 多地转化到最终产物中
吸收
乙醛+水+酒精
汽化
+催化剂
氧化反应
乙醛+水+酒精
冷却
蒸发
浓乙醛
酒精+水
分离 水
酒精
第二步反应的工艺过程
催化剂
浓乙醛 +空气
氧化反应
醋酸+副产物 +催化剂
低沸副产物
分离
醋酸
蒸发 催化剂
醋酸+催化剂
化工工艺流程的模型
原料
预处理
第一步反应
第一工艺过程
分离
中间半成品
中间缓冲罐
……
中间缓冲罐
预处理
第n步反应
反应分离与聚合
墨水、染料、皮革
醇酸树脂、涤纶
二甘醇 ……. 三甘醇 …….
医药、化妆品等
醇解或 水解
单体
…….
绿色石油化工的生产链——如环氧乙烷的深度加工，及再生资源的循
…….
环利用
合理生产链及其优化与产品结构的及时调整
20世纪末期，美国商业部作了一项统计，以石油作基准计 算，如果作为燃料烧掉价值为1的话，若把它全部分离为“基本 原料”，则价值增至2，若合成出“通用化学品”将增值至4， 进一步制成“精细化学品”将增值至8，最终制成“专用化学品” 增值至106，其价值比值为1:2:4:8:106。
原料
未反应原料循环
预处理
化学 反应
分离
副产品 或杂质
产品
能量的输入/输出
以乙醇为原料生产乙酸的化工过程，反应分两步进行：
C2H5OH + O2 → CH3CHO + H2O+173.1kJ/mol ……①
CH3CHO + O2 → CH3COOH +Q放
……②
第一步反应的工艺过程
酒精
配料
水
酒精+空气
（3） 第三层：能量的输入/输出。 反应系统和分离系统的物质流动引起了系统内物质质
量的变化，同时也伴随有系统能量的变化，化学反应热的输 入和输出、分离过程的能量输入和输出则需要在第三个层次 的设计中获得解决。 （4）第四层：过程的信息处理。
现代化工生产中都离不开对相关物流和设备的各种信息 的测量、记录、显示和控制，各个单元设备的物位（液位、 温度、压力等）和流率的测量、记录、显示，并根据工艺要 求对上述工艺参数进行控制和调节。
国际制造业业竞争焦点：我国必须向精品高端制造强国前 进。
第五节 分离过程
通常分离装置在化工厂基建投资中 占50～90%的比重。
原料
分离
（1）保证： 平衡转化率， 反应速率；
（2）催化 剂对毒物的 要求
化学反应
分离
（1）未反 应原料的回 收；
（2）副反 应产物分离， 产品提纯
产品
一、分离过程的特征
循环进料
冷却水
进料
蒸汽
进料+产品 +副产品
冷却水
蒸汽
反应器
冷却水
蒸汽
产品
副产品
第三层：增加了热集成的工艺过程（1）
循环进料
冷却水
蒸汽
反应器
冷却水
冷却水
进料
蒸汽 副产品
蒸汽 产品
第三层：增加了热集成的工艺过程（2）
循环进料
冷却水
蒸汽
反应器
冷却水
冷却水
进料
蒸汽 副产品
蒸汽 产品
第三节 化学反应过程
应尽可能避免不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物理和化 学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加试剂并可能产生废物。
9.催化(catalysis): 催化试剂（有尽可能好的选择性）优于化学计量试剂。
10.降解设计(design for degradation): 应设计化工产品使其在完成使命后不在环境中久留，并降解为无
三、 反应过程的设计参数
1、化学平衡
aA + bB →dD + eE
PDd .PEe PAa .PBb
KP
CDd .CEe
C
a A
.CBb
KC
2、 转化率
xA =
nA0 nA nA0
3、 选择性
aA → pP → sS
β = (np np0) / p (nA0 nA) / a
4、 收率
3)甲醇羰基合成法：（20世纪70年代后）
cat. CH3OH+CO → CH3COOH
催化效率高，转化率高，产品纯度高、三废少。是目前醋酸生产的 主流方法。 4)粮食发酵法： 以淀粉为原料，采用醋酸菌发酵生产醋酸。 随着现代生物化工技术的发展，粮食发酵生产醋酸的成本不断降低， 由粮食成产醋酸将成为可能。
2、反应器温度
对于吸热反应，反应温度应为最高允许温度。 对于不可逆放热反应，反应温度应为最高允许温度。 对于可逆放热反应，反应温度应随反应转化率的增加而逐步降低。 还可采用冷激和热激等方法。
3、反应器压力
对摩尔数减少的系统，应采用高压反应。 对摩尔数增加的系统，压力应随着转化率的增加而逐渐降低。可采 用降低操作系统的绝对压力或向反应系统加入稀释剂以降低反应物 组分的分压。 以提高反应选择性或转化率为目标。
动下，依靠传递速率的差异进行分离的过程称为速率控 制分离。 反应分离是指通过输入能量，促进反应达到物质转化而 分离的过程。
应用能量分离剂的分离过程
蒸发 闪蒸 精馏 结晶 固体干燥 冷冻干燥 凝华 区域熔融 ……
应用质量分离剂的分离过程
汽提 吸收 萃取 超临界萃取 沥取和洗涤 吸附 沉淀 离子交换 层析 浮选
平衡过程 速率控制过程 反应过程
机械分离过程
过滤 沉降 离心分离 旋风分离 静电分离 磁力分离 压榨 ……
非均相体系
传质分离过程
以物质传递为主的分离过程，处理的是均相混合物。 通过输入分离剂，使混合物系形成新的相，并利用相间
平衡关系进行分离的过程称为平衡分离。 通过某种介质，在压力、温度、浓度、电势等梯度等驱
速率控制过程的分离过程
扩散 渗析 电渗析 渗透蒸发 气体渗透 反渗透 超滤 液膜 凝胶过滤 分子蒸馏 超速离心机 电泳
三、 分离因子
xi1
ij xi2 x j1
二、反应自由能的计算
反应 aA + bB →dD + eE 则 ΔG = ∑γiμi = （dμD + eμE）－（aμA+bμB）≤ 0
按照反应的自由能，可以给出反应路线的一个大致的评价准则： 1.ΔG＜0，即ΔG取负值，这反应是可能的。 2.ΔG＜40kJ/mol，即ΔG是较小的正值，这反应值得考虑。 3.ΔG＞40kJ/mol，则该反应只有在特定的情况下才能考虑。
一、反应路线的选择（乙酸生产）
1)乙炔氧化法：（20世纪50年代以前）
HC≡CH
H→2OCH3CHO
[O] → CH3COOH
以煤和天然气为基础原料，成本较高。
2)乙烯氧化法：（20世纪60年代以后）
[O]
[O]
HC=CH → CH3CHO → CH3COOH