《化工设计》教学大纲

《化工设计》教学大纲

课程编号：

课程名称：化工设计/Chemical Process Design

学时/学分：48 / 3

先修课程：化工原理，化工制图

适用专业：化学工程与工艺

开课学院、系：化工学院、化学工程系

一、课程的性质与任务

《化工设计》是化学工程专业的专业课程，内容包括化工工艺过程设计与化工厂设计。本课程系统地阐述了现代化工过程工程学中的核心内容：工艺过程设计与化工厂整体设计的基本原理、基本程序与基本方法。“化工设计”是化学工程技术人员必不可少的技术基础知识之一，

要求具备一定的洞察化学工业全局的能力，对过程进行全面的技术经济评价，在设计中，善于将技术与经济进行综合研究来指导设计和处理设计中的具体问题。

二、课程的教学内容、基本要求及学时分配

（一）教学内容

1．绪论

化工厂概况：化工厂分类，化工厂组成

立项过程：立项，招标，项目建议书的编制

设计要求：设计原则，设计种类，设计程序，原始资料收集，项目组织及设计机构，设计内容

质量管理体系

设计部门与其他部门的关系

2．工艺路线

工艺路线的确定

工艺流程：一般化工工艺流程，工艺路线论证，流程设计程序

3．物料衡算与能量衡算

物料衡算：基本原理，举例

热量衡算：基本原理，加热剂与冷却剂，举例

运用计算软件进行化工工艺计算：概述，模拟软件的应用

4．工艺流程设计

设计方法：设计中涉及的问题，从工艺角度进行流程设计

流程图绘制方法：基本要求，图面绘制要求

带控制点的工艺流程：单元设备的自控流程，特定过程及管路的流程

辅助生产流程：公用工程，开停车流程，安全生产流程

5．化工设备的选型和设计计算

物料输送设备：液体输送设备，气体输送、压缩设备，固体搬运及粉碎设备，输送设备选择贮罐：贮罐系列，贮罐设计

换热设备：化工生产中的换热设备，管壳式换热器设计分离设备：液固分离设备，气固分离设备

传质设备：板式塔和填料塔，干燥设备

化学反应器：反应器的选型，搅拌釜式反应器

6．化工厂布置

厂址选择：厂址选择的原则与指标

总平面布置：布置原则与方法，平面布置，竖向布置，管廊布置

车间布置：设计技术，设备布置图绘制方法，单元设备布置方法

7．非工艺专业设计

土建设计：土建设计依据，土建设计条件及内容

设备设计：化工容器分类，容器制造的材料选择，设备设计条件，设备设计程序

电器设计：电器设计内容、条件

自控设计：自控设计条件，与工艺专业的关系

给水排水设计，采暖通风设计

8．化工管路

管道设计基础：管道的分类与等级

管道及其组件的材料与规格：管道的材料与规格，管道组件的材料与规格

管路计算：管径的确定，管路压降计算，阀门、管件的选择，管路绝热设计，管路应力分析与热补偿

管道布置设计：管道敷设种类及其设计要求，管道布置图绘制方法，单元设备的管道布置，管道布置图的识读，材料统计

工艺绘图软件的应用

9．设计中必须注意的几个问题

标准与规范：概述，设计规范内容示例

化工过程设计优化：优化的概念，解决优化问题的几种途径

安全生产：化学物质的毒性，腐蚀性，燃烧与爆炸，噪声

环境保护，工业卫生，节能

10．工程经济

建设项目投资估算：投资组成，固定资产的估算法，投资估算方法

单元设备价格估算：以预算定额为依据的估算方法，单元设备及附件价格

生产成本估算，经济评价，综合技术经济指标

工程概算书的编制：编制依据，概算文件的内容

（二）基本要求

要求掌握工艺路线的确定，工艺流程，物料衡算，热量衡算，绘制物料流程图、带控制点的工艺流程图，液体、气体输送设备、贮罐、换热设备、分离设备、传质设备、化学反应器的选型及设计计算，化工厂车间布置，设备设计，化工管路计算、管路布置。

熟悉化工厂设计要求：设计原则、程序、内容，辅助生产流程设计，厂址选择，总平面布置，设计标准与规范，化工过程设计优化。

了解土建设计，电器设计，自控设计，给水排水设计，采暖通风设计，环境保护，工业卫生，节能，建设项目投资估算，单元设备价格估算，生产成本估算，经济评价，综合技术经济指标，工程概算书的编制，化工过程模拟软件的应用。

（三）学时分配

本课程的教学时数为48学时，课内学时分配如下表：

教学环节

课程内容学时讲课小计教学环节

课程内容学时讲课小计

绪论2 2

工艺路线2 2

物料衡算与能量衡算8 8

工艺流程设计8 8

化工设备的选型和设计计算8 8

化工厂布置4 4

非工艺专业设计2 2

化工管路6 6

设计中必须注意的几个问题 4 4

工程经济4 4

合计48 48

（四）课程内容的重点、难点

1．绪论

重点：设计要求：设计原则，设计程序，设计内容。

2．工艺路线

重点：工艺路线、工艺流程的确定。

3．物料衡算与能量衡算

重点：物料衡算与热量衡算的基本原理、计算。

难点：化工过程模拟软件的应用。

4．工艺流程设计

重点：绘制物料流程图、带控制点的工艺流程图。

难点：单元设备的自控流程，特定过程及管路的流程

5．化工设备的选型和设计计算

重点：液体输送设备，气体输送、压缩设备的选型，贮罐设计，管壳式换热器选型及设计，液固分离设备、气固分离设备选型及设计，板式塔和填料塔，干燥设备，搅拌釜式反应器的设计。

难点：板式塔和填料塔，干燥设备，搅拌釜式反应器的设计计算。

6．化工厂布置

重点：平面布置，竖向布置，管廊布置，车间布置，绘制设备布置图。

难点：绘制平面布置、竖向布置、管廊布置、设备布置图。

7．非工艺专业设计

重点：化工容器制造的材料选择，设备设计。

难点：土建设计，自控设计，电器设计，给水排水设计，采暖通风设计。

8．化工管路

重点：管道及其组件的材料与规格，管路计算：管径的确定，管路压降计算，阀门、管件的选择，绘制管道布置图，单元设备的管道布置。

难点：管路绝热设计，管路应力分析与热补偿，管道布置图的识读。

9．设计中必须注意的几个问题

重点：设计标准与规范，

难点：化工过程设计优化

10．工程经济难点：建设项目投资估算，生产成本估算，经济评价，综合技术经济指标，工程概算书的编

制。

三、课程改革与特色

本课程结合工艺计算示例、计算图表及各种图纸示例，着重于传授化工设计的基本原理、标