化工设计一节PPT课件
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《天津大学化工设计》课件
职业卫生与安全防护措施
职业卫生措施
确保工作场所符合国家和地方的职业卫生标准，采取有效的 通风和换气措施，减少有害物质的产生和积累，提供个人防 护用品，定期进行职业健康检查。
安全防护措施
建立健全的安全管理制度和操作规程，对员工进行安全培训 和教育，提供完备的安全设施和个体防护装备，定期进行安 全检查和隐患排查。
05
环保与安全设计
环保设计理念与原则
环保设计理念
在化工设计中，应遵循绿色、低碳、循环的理念，通过减少资源消耗、降低环 境污染、提高资源利用效率等方式，实现可持续发展。
环保设计原则
遵循国家和地方的环保法律法规，采用清洁生产技术和工艺，减少废气、废水 、废渣的排放，合理利用能源和资源，确保化工生产与环境保护相协调。
安全可靠
设备应具备必要的安全保护装 置和措施，保证操作人员的安 全和生产的可靠性。
易于维护
设备的结构应简单明了，便于 安装、操作和维护，降低维修
成本。
典型化工设备设计
反应器设计
反应器是化工生产中的重要设备 之一，设计时应考虑反应速度、 温度、压力等工艺参数，以及设
备的结构、材料和安全性能。
塔器设计
详细描述
化工设计是化学工业发展的核心环节，它决定了企业的生产能力和产品质量。一个优秀的设计能够提 高生产效率、降低能耗和减少环境污染，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。同时，化工设计也 是实现可持续发展的重要手段，通过节能减排和资源循环利用，推动企业绿色发展。
化工设计的流程
• 总结词：化工设计的流程包括工艺流程设计、设备设计与选型、管道设
通过模拟可以预测实际生产中的各种情况，为优化提 供依据和支持。
工艺流程模拟的方法
《化工设计》课件
未来化工设计的发展趋势
绿色化工
发展低能耗、低污染、低风险、高效益的绿色化工 技术和产品，推动可持续发展。
精细化工
发展特种化学品、功能化学品、高效催化剂和智能 化工产品，提高产品附加值和市场竞争力。
新材料
新能源
发展先进材料技术，例如：纳米材料、高分子材料、 石墨烯等，引领科技创新。
发展可再生能源技术，例如：太阳能、风能、地热 能等，推进能源转型。
化工产品的分类
基础化工产品
例如：合成氨、丙烯等。
间体产品
例如：氯乙烯、硫酸等。
下游行业产品
例如：塑料制品、合成纤维等。
化工产品的设计流程
市场需求分析
收集需求、市场动态、竞争对手情况等信息，进 行市场调查和分析。
工艺设计与改进
选择先进设备，确定生产流程，制定标准化、规 范化的操作程序。
工艺研究与开发
选择技术路线，研究新工艺、新材料及其应用， 完成可行性研究。
工艺评价与优化
对产品性能、工艺流程、生产成本、能源消耗、 环境影响等指标进行评估和优化。
化工设计流程中的关键技术
反应工程学 传递过程 分离操作 热力学分析技术
研究反应过程、动力学，优化反应条件，提高反 应效率。
研究质量传递、热传递、动量传递等基础理论和 实践应用。
化工设计 PPT 课件
本课程将分享化工设计的定义、历史、设计流程，关键技术，环境与安全等 方面的知识，并提出未来的发展趋势。
化工设计的定义
1
广义定义
2
包括产品设计、设备设计、过程设计、
工艺评价、技术经济分析等一系列活动。
3
狭义定义
化学工程中将原料加工成合成的有用化 学品的过程。
化工设计(化工过程设计)教案(PPT版)PPT23页
离散型制造业
现代制造业
（例如汽车工业等）
过程工业型制造业（又称“流程型制造业”）
（例如化学工业、冶金行业等）
流程型制造业一般是能耗大户，也是排放的大户。其节能、降耗、 减排的任务十分艰巨。
例如：一个年产值不过仅10亿元人民币的合成原料药制造企 业，它每天的耗水量可高达5000立方米。
3、现代化学工业覆盖的范围
工艺专业部与工艺系统专业部之间，在设计工作过程中有许多需要交流的条件、 文件（“条件表”），有发出条件的主导专业，有接收“条件表”的接收专业。
我
化学工程与工艺
国 化
化工机械
工 设
自动化及仪表
计 院
总图
的 专
概预算（工程经济）
业 种
建筑、结构、暖通、给排水、强弱电
类
热工、环境工程（环保）、工业炉
三、计算机辅助化工过程设计
化工设计(化工过程设计)教案(PPT版)
16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。
化工设计（化工过程设计） 教案
（PPT版）
天津大学化工学院结晶中心：张美景 Tel：022－27405754
工
业 发 展
②、近代化学工业：从18世纪中叶，欧洲造纸、玻璃、 肥皂的大规模生产开始，表明近代化学工业的形成。
阶
段
③、现代化学工业：上世纪40年代开始，随着合成橡胶、
石油炼制、合成纤维工业的迅速发展，随着化工单元操作
理论的日益成熟，在科学技术和生产规模二个层面上，揭 示现代化学工业开始形成。
2、化学工业属于过程工业型制造业（流程型制造业）
化工原理课程设计介绍PPT课件
03
化工原理课程设计案例分析
设计案例一：分离设备的设计
分离设备设计
介绍各种分离设备的原理、 特点和应用，如离心机、 过滤器、萃取塔等。
设计要求
根据给定的工艺条件和要 求，选择合适的分离设备， 进行结构设计、参数计算 和性能评估。
案例分析
以实际生产中的分离设备 为例，分析其设计特点、 操作原理和优缺点，提出 改进方案。
计算错误或误差过大
总结词
计算错误或误差过大是化工原理课程设计中 常见的问题之一，可能影响设计的可行性和 准确性。
详细描述
学生在计算过程中可能因为粗心或对计算公 式掌握不够熟练，导致计算错误或误差过大。 为了解决这个问题，学生需要仔细核对计算 过程和结果，确保计算的准确性和可靠性。 同时，学生也需要加强对计算公式和方法的 掌握和理解，提高计算能力和精度。
设计案例三：换热设备的设计
换热设备设计
介绍各种换热设备的原理、特点 和应用，如管壳式换热器、板式
换热器、翅片式换热器等。
设计要求
根据给定的热量交换条件和要求， 选择合适的换热设备，进行结构设 计、参数计算和性能评估。
案例分析
以实际生产中的换热设备为例，分 析其设计特点、操作原理和优缺点， 提出改进方案。
培养能力
课程设计有助于培养学生 的工程设计能力、创新能 力和解决问题的能力。
学科交叉
化工原理课程设计涉及多 个学科领域，如化学、物 理、数学等，有助于提高 学生的跨学科思维能力。
课程设计的任务和要求
系统分析
工艺计算
学生需要分析给定化工过程的流程、设备 、操作条件等，理解各单元操作的基本原 理和相互关系。
见和建议，不断完善和优化设计方案。
化工设计的内容和程序PPT(共 57张)
《化工设计》
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。
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 ppt课件
设计规范与标准流程
01
指导原则
02
化工设计应遵循一系列设计规范和标准流 程，以确保设计质量和效率。
03
这些规范和流程包括工艺流程设计、设备 布置、管道设计、安全设施设置等。
04
遵循规范和流程可以减少设计错误和漏洞 ，提高设计的可靠性和经济性。
工程伦理与职业操守
01 02 03 04
职业要求
化工设计工程师应具备高度的工程伦理和职业操守，以确保设计的公 正、安全和合法性。
特点
化工设计涉及多个学科领域，包括化学工程、机械工程、电 气工程、环境工程等，具有综合性、复杂性、创新性等特点 。
化工设计的重要性
保障生产安全
化工设计是化工生产的前提和 基础，其合理性和安全性直接 关系到生产过程的安全和稳定
。
提高生产效率
合理的化工设计能够优化生产 流程，降低能耗和物耗，提高 生产效率，降低生产成本。
防腐措施
根据介质腐蚀性、工作温度和压力等条件， 采取相应的防腐措施，如涂层防腐、衬里防
腐等。
设备强度与稳定性分析
要点一
强度计算
根据设备的工作压力、温度和介质特性，进行设备的强度 计算。
要点二
稳定性分析
分析设备在正常工作条件下的稳定性，以及在异常工况下 的安全性能。
设备制造与安装要求
制造要求
根据设备的设计图纸和技术要求，制定合理的制造工艺 和质量控制标准。
总结词
可靠性、稳定性
详细描述
该制药厂的管道系统设计注重可靠性和稳定性。通过合理的管道布置和材料选择，确保了管道系统的长期稳定运 行。同时，采用自动化监测和控制系统，提高了管道系统的可靠性和安全性，减少了药品生产过程中的污染和交 叉污染风险。
《化工工艺设计》课件
化工设备的设计原则与要求
原则
化工设备设计应遵循安全、可靠、经 济、环保等原则，确保设备在正常操 作和异常情况下都能安全、稳定地运 行。
要求
化工设备设计应满足工艺要求、操作 要求、安全要求等方面的要求，同时 要考虑到设备的可维护性和可扩展性 。
化工设备的选型与计算
选型
根据工艺要求和设备特点选择合适的 化工设备型号，需要考虑设备的性能 参数、材料、结构形式等因素。
选择合适的保温材料，并定期进行维 护和更换，以减少热损失和提高能源 利用效率。
对易腐蚀部位采取有效的防腐措施， 如设置牺牲阳极、外加电流等。
05
化工工艺安全设计
化工工艺安全风险评估
1 2 3
工艺流程安全评估
对化工工艺流程进行全面分析，识别潜在的安全 风险，如高温、高压、腐蚀、泄漏等。
设备安全评估
要了解各个符号和设备的含义和作用，以及整个工艺流程的工作原理和特点。
03
化工设备设计与选型
化工设备的分类与特点
分类
化工设备可以根据其用途、操作 原理、结构形式等进行分类，如 反应设备、分离设备、换热设备 等。
特点
不同类型的化工设备具有不同的 特点和使用范围，如高温、高压 、腐蚀等环境下的特殊要求。
足工艺要求。
经济性
在满足安全性和可靠性 的前提下，尽可能降低 管道的建设和运行成本
。
环保性
减少管道对环境的污染 和破坏，合理利用资源 ，符合可持续发展要求
。
管道的布置与安装
合理规划管道走向
根据工艺流程和设备布置，合理规划 管道的走向，尽量减少管道长度和弯 曲。
确定管道支架形式和位置
根据管道的重量、长度、直径等因素 ，合理确定管道支架的形式和位置， 确保管道稳定可靠。
化工工艺基础安全设计ppt课件
(13)重要场所的备用泵要设置泵自启动(autostart)安装，以保证出口的压力不可太低。
2.1.2维护系统管道
1)暖泵及防凝管道--保送介质温度230℃以 上，或者介质的凝点高于环境温度的泵，为 了防止泵在启动时因温变过快而产生应力问 题。
暖泵管道
防凝管道
2)小流量旁路管道--当泵的流量低到一定的 程度，泵的任务效率很低，而且还会出现发 热、空转等平安问题，引起泵运转的事故形 状。
(3)换热器冷却水出口侧应设温度计，以便于调 理冷却水流量，控制冷却水出口温度不至于过高 而结垢。被冷却或加热的工艺介质的出口也应设 温度丈量点，以便控制物料的加热(冷却)温度。
(4)规格大小完全一样的换热器并联运用，普通 上管板应与塔釜稳时的控制液面相等。
7.泄压与放净
1)对换热器在阀门封锁后能够由于热膨胀或液 体蒸发呵斥压力太高的地方，应设泄压阀
2)换热器的管侧、壳侧根据需求普通应设置放 空阀及排净阀，必要时排火炬或排往特定的容器 加以搜集。
(4)拱顶常压罐的顶部应设呼吸阀、真空阀或 其他相应的设备，以防止贮罐超压损坏或被真 空吸扁。浮顶罐不需求设置呼吸阀和真空阀。
(5)球罐应设置平安阀和真空阀。 (6)球罐与产品塔之间常设置平衡管道，以使 球罐因日照而汽化出的气体可以及时排出，稳 定球罐的压力。 (7)常压贮罐常设有化学泡沫灭火系统。 (8)贮罐储存轻烃时，应设消防喷淋系统。拱 顶罐普通沿罐顶设一环状喷淋水管或者水堰； 球罐从顶究竟，可设多圈平行的喷水管。一旦 发生火灾，喷淋水管自动或手动开启，使贮罐 外表不致过热。
8)各级冷却器的冷凝液应分别用管道排出，并 保证各级排出压力。
9)凝液分别罐至紧缩机间的管道应进展保温或 伴热。
10)紧缩机入口和入口管道上的切断阀之间应设 过滤器。
2.1.2维护系统管道
1)暖泵及防凝管道--保送介质温度230℃以 上，或者介质的凝点高于环境温度的泵，为 了防止泵在启动时因温变过快而产生应力问 题。
暖泵管道
防凝管道
2)小流量旁路管道--当泵的流量低到一定的 程度，泵的任务效率很低，而且还会出现发 热、空转等平安问题，引起泵运转的事故形 状。
(3)换热器冷却水出口侧应设温度计，以便于调 理冷却水流量，控制冷却水出口温度不至于过高 而结垢。被冷却或加热的工艺介质的出口也应设 温度丈量点，以便控制物料的加热(冷却)温度。
(4)规格大小完全一样的换热器并联运用，普通 上管板应与塔釜稳时的控制液面相等。
7.泄压与放净
1)对换热器在阀门封锁后能够由于热膨胀或液 体蒸发呵斥压力太高的地方，应设泄压阀
2)换热器的管侧、壳侧根据需求普通应设置放 空阀及排净阀，必要时排火炬或排往特定的容器 加以搜集。
(4)拱顶常压罐的顶部应设呼吸阀、真空阀或 其他相应的设备，以防止贮罐超压损坏或被真 空吸扁。浮顶罐不需求设置呼吸阀和真空阀。
(5)球罐应设置平安阀和真空阀。 (6)球罐与产品塔之间常设置平衡管道，以使 球罐因日照而汽化出的气体可以及时排出，稳 定球罐的压力。 (7)常压贮罐常设有化学泡沫灭火系统。 (8)贮罐储存轻烃时，应设消防喷淋系统。拱 顶罐普通沿罐顶设一环状喷淋水管或者水堰； 球罐从顶究竟，可设多圈平行的喷水管。一旦 发生火灾，喷淋水管自动或手动开启，使贮罐 外表不致过热。
8)各级冷却器的冷凝液应分别用管道排出，并 保证各级排出压力。
9)凝液分别罐至紧缩机间的管道应进展保温或 伴热。
10)紧缩机入口和入口管道上的切断阀之间应设 过滤器。
化工设计 ppt课件
可行性研究报告，必须由有相应设计资质或咨询资质的单位来完成。
可行性研究报告的实质： 主要内容就是项目的技术经济分析报告，要求针对业主自己做出的
项目建议书的内容逐一地进行论证研究与分析。
相对于项目建议书，可行性研究报告在以下方面需要加强： （1）、重新收集信息资料，尤其是要求重新做市场预测分析； （2）、做初步的工艺计算，对项目的投资、产品成本、经济效益尽 可能详细估算； （3）、加强不确定性、风险性分析； （4）、得出明确的结论与建议
（10）、投资估算、资金筹措方案； （11）、基建及投资规划； （12）、经济效益初步分析与评价； （13）、结论及建议
项目建议书的实质： 想投资该项目的主体，将它前期收集的所有资料（信息），经过加工
（初步定量计算、并结合专家经验）处理，按以上主要章节整理成一本文 件。其目的就是要打动上级决策者，让决策人下决心上该项目。
• 在向苏联方面方提出的《技术任务书》里，关于泥沙， 中方给出的数据是：到1967年，来沙可减少到50％； 50年之后，可减少100％。
• 苏联专家就此提出的修改意见是：“水土保持的措施 估计得低些，是比较审慎的”，然后就象小学生做算 术题一样，笔下一动就将1967年来沙改为“减少20％， 50年后减少50％”。
化工科研成果
化工生产力
科学研究的一般程序
研究试验
中间工厂
工程设计
市场调研及论 证
工艺
题目 开题报告
小试
质材 设备
中试
工程研究
数模 工程设计
根据设计性质分类
概念设计
新技术开发过程设计
设计性质
初步设计
中试设计 基础设计
工程设计
技术设计（扩大初步设计 ） 施工图设计
化工ppt模板课件课件
总结词
定期的维护和保养是保证化工设备正常运行 的重要措施。
详细描述
化工设备的维护和保养包括日常检查、定期 检修、清洗、更换易损件等。通过这些措施 ，可以及时发现并解决设备存在的问题，延 长设备的使用寿命，保证生产的稳定性和安 全性。同时，也需要注意设备的润滑和防腐 工作，以减少设备的磨损和腐蚀。
04
化工安全与环保
化工安全概述
化工安全定义
化工安全是指在化工生产过程中 ，为确保人员和设备安全而采取
的一系列措施和规定。
化工安全的重要性
化工生产过程中涉及大量易燃、易 爆、有毒、有害物质，一旦发生事 故，后果严重。因此，化工安全至 关重要。
化工安全管理体系
化工企业应建立完善的安全管理体 系，包括安全生产责任制、安全培 训、危险化学品管理、应急预案等 。
绿色发展
化工产业将更加注重环保 和可持续发展，推动绿色 化工的发展，实现经济和 环境的双赢。
化工人才培养与教育
培养目标
培养具备化学工程与工艺基本理论、基本知识和基本技能，具有创 新意识、实践能力和国际视野的高素质专门人才。
教育内容
主要包括化学工程与工艺、化学实验、化工设计、化工生产实习等 方面的知识和技能。
教育方式
采用多种教育方式，包括理论教学、实验教学和实践教学等，注重培 养学生的实践能力和创新能力。
化工生产流程优化
优化目标
01
提高生产效率、降低能耗和物耗、减少环境污染等。
优化方法
02
包括工艺参数优化、设备改进、流程重组等。
优化工具
03
采用数学模型、仿真软件和人工智能等技术手段进行优化分析
。
03
化工设备与装置
化工设备分类与功能
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总图设计，….等
化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。
二、如何从一个化学反应变成一个工艺流程？
➢化工生产一般是一个含有化学反应、混合物 分离、能量交换的连续生产过程。
➢其中的核心是化学反应。因为化学反应必然 和混合物分离、能量交换和流体输送有关系。
例：
H2SO4
CH3COOH + C2H5OH
课堂讨论；答疑（时间？）
教材
1. 《化工设计》.陈声宗 主编. 化学工 业出版社. 2008
2. 《化工设计》. 黄璐，王保国主编 . 学校毕业设计（论文）指导手册·化工卷》 国家教委高教司 高教出版社
2. 《化工设计》娄爱娟 华东理工大学出版社 3. 《化工设计》 王静康主编 化学工业出版社 4. 《化学过程设计》 倪进方主编 化学工业出版社 5. 《化工项目设计训练》 著 余立新等译 清华大学
工业上采用四塔流程
Question：直接酯化法缺点？
乙酸乙酯其它生产方法
乙醛缩合法
2CH3CHO Al0(O2C02HC5 )3 CH3COOC2H5
乙酸/乙烯加成酯化法
CH2 CH2 CH3COOH Cat.CH3COOC2H5
乙醇直接脱氢一步法制乙酸乙酯
2CH3CH 2OH Cu/CR2O 3 CH3COOCH 2CH3 2H 2
出版社
*综述：什么是化工设计？
一、定义： 以化工厂或化工生产装置的建设为目的
的，在确保技术、经济、环境和安全可靠性 的前提下，设计最佳原料和工艺技术路线， 通过工艺软件的模拟分析，确定优化的工艺 流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专 业内容。
目的：使新建工厂或装置具有技术先进，生 产安全可靠，经济效益和环境效益优良。
中间缓冲罐 ……
中间缓冲罐
预处理
最终反应 第n工艺过程阶段
分离
中间半成品 成品
一个化工生产过程的若干个过程阶段
操作步骤：
(1) 在塔釜中加入酸醇比为2∶1(摩
尔比)的酸醇混合液,加入一定量催
化剂(浓硫酸)和带水剂。
(2)加热塔釜中溶液至沸腾,当蒸气 到塔顶时开冷凝水,保持全回流操 作。至塔顶温度稳定后,将酸醇比 为2∶1和含一定量催化剂(浓硫酸) 混合物料从塔上部进料,调节一定 的回流比,使反应生产的粗酯产品 从塔顶取出,并保持塔顶温度不变 。同时从塔的下部气相出料,经冷 凝进入分相器分水,有机相回流至 塔釜。每隔一定时间取塔顶粗酯 样分析其组成,塔釜液循环。 (3)按实验条件操作,待过程稳定后 以塔顶乙酸乙酯含量为考察指标, 研究各条件对过程的影响。
未反应原料
原料
混合
反应
分离
产品
三、如何将工艺过程从概念变成现实？(工艺到工厂）
化工厂：
工艺设计和非工艺设计 1. 化工工艺设计 2. 2. 总图运输设计 3. 3. 土建设计 4. 公用工程（供电，供热，供排水，采
暖通风）设计 5. 5. 自动控制设计 6. 6. 机修，电修等辅助车间设计 7. 7. 外管设计 8. 8. 工程概算与预算
化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联 系与区别
化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过 程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。
Chemical Design
英文中没有如此名词！
化工工艺设计（核心）
化工过程设计（核心）
化工厂设计
非工艺部分设计
公用工程设计、外管设计，…等 化工厂房建筑、结构设计
乙醇直接脱氢一步法制乙酸乙酯
主要反应： 2CH3CH2OH(乙醇)CH3COOCH2CH5(乙酸乙酯)+H2(氢气) CH3CH2OH(乙醇)CH3CHO(乙醛)+H2(氢气) 2CH3CH2OH(乙醇)CH3CHOCH2CH3(乙醚)+H2O(水) (OH)CH2CHO(半缩醛)CH3CH=CHCHO(巴豆醛)+H2O(水) CH3CH=CHCHO(巴豆醛)+2H2(氢气)CH3CH2CH2CH2OH(正丁醇) CH3COCH2CH3(2-丁酮)+H2(氢气)CH3CH(OH)CH2CH3(2-丁醇)
* 化工工程项目的可行性研究
化工厂设计：一.市场预测
（一）产品及需求分析：
1. 产品现有品种、型号、规格、质量标准情况和用途。 2. 产品国内、外市场供需情况的现状和主要消费去向。 3. 国内、外相同或可替代产品近几年已有的和在建的生产
能量传递
换热设备的设计和选型。
注意：在工艺流程中，能量的变化并不改变物质 的量，所以在物料衡算中不出现换热设备。
4.注意过程的循环
反应产物与未反应原料或副产物分离后的去 向,形成了过程的循环。有了过程的循环，增加了 过程计算的难度。
未反应原料
原料
混合
反应
分离
产品
小 结：
原料
预处理 第一步反应 分离 第一工艺过程阶段
2.进行产物分离 转化率66%，则必须进行产物分离。 而混合物的分离依据什么？依据混合物中各组分不同的性 质：沸点/挥发度/溶解度/颗粒度/重度…… 分离过程是一种由无序变有序过程，必须加入能量。
分离剂 (物质或能量)
原料物流 （一股或几股）
分离装置 产品 (组成不同的物流）
3.考虑能量的交换
无论是能量分离剂还是质量分离剂，都有能量的 输入\输出。
CH3COOC2H5 + H2O
反应条件：有催化剂，强酸（一般采用硫酸）。
可逆反应，反应平衡常数≈4，即在等物质量的情 况下反应，66%的乙酸转化为乙酸乙酯。
反应温度：对反应平衡常数几乎无影响，但对反 应速度有影响。温度升高，反应速度加快。
根据这些条件，如何来设计工艺过程？
1.确定反应形式：
➢气相、液相？ ➢根据反应速度，温度高，反应快？气相的可能性？ ➢液相的条件下，温度最高是沸腾状态。 ➢由于催化剂的存在，腐蚀问题突出，如何解决？ （材质；结构；……） ➢确定反应温度范围。100 -110℃。
化工设计
Design of Chemical Engineering
教师联系方式： 代伟 E-mail: daiwei@ Tel：
662452 办公室：8 幢 403
教学要求与安排
➢ 1. 学时: 讲课 36学时 ➢ 2. 成绩评定:
平时 30% 期末 70%
➢ 3. 学习方法: 预习、听讲、复习、作业；
化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。
二、如何从一个化学反应变成一个工艺流程？
➢化工生产一般是一个含有化学反应、混合物 分离、能量交换的连续生产过程。
➢其中的核心是化学反应。因为化学反应必然 和混合物分离、能量交换和流体输送有关系。
例：
H2SO4
CH3COOH + C2H5OH
课堂讨论；答疑（时间？）
教材
1. 《化工设计》.陈声宗 主编. 化学工 业出版社. 2008
2. 《化工设计》. 黄璐，王保国主编 . 学校毕业设计（论文）指导手册·化工卷》 国家教委高教司 高教出版社
2. 《化工设计》娄爱娟 华东理工大学出版社 3. 《化工设计》 王静康主编 化学工业出版社 4. 《化学过程设计》 倪进方主编 化学工业出版社 5. 《化工项目设计训练》 著 余立新等译 清华大学
工业上采用四塔流程
Question：直接酯化法缺点？
乙酸乙酯其它生产方法
乙醛缩合法
2CH3CHO Al0(O2C02HC5 )3 CH3COOC2H5
乙酸/乙烯加成酯化法
CH2 CH2 CH3COOH Cat.CH3COOC2H5
乙醇直接脱氢一步法制乙酸乙酯
2CH3CH 2OH Cu/CR2O 3 CH3COOCH 2CH3 2H 2
出版社
*综述：什么是化工设计？
一、定义： 以化工厂或化工生产装置的建设为目的
的，在确保技术、经济、环境和安全可靠性 的前提下，设计最佳原料和工艺技术路线， 通过工艺软件的模拟分析，确定优化的工艺 流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专 业内容。
目的：使新建工厂或装置具有技术先进，生 产安全可靠，经济效益和环境效益优良。
中间缓冲罐 ……
中间缓冲罐
预处理
最终反应 第n工艺过程阶段
分离
中间半成品 成品
一个化工生产过程的若干个过程阶段
操作步骤：
(1) 在塔釜中加入酸醇比为2∶1(摩
尔比)的酸醇混合液,加入一定量催
化剂(浓硫酸)和带水剂。
(2)加热塔釜中溶液至沸腾,当蒸气 到塔顶时开冷凝水,保持全回流操 作。至塔顶温度稳定后,将酸醇比 为2∶1和含一定量催化剂(浓硫酸) 混合物料从塔上部进料,调节一定 的回流比,使反应生产的粗酯产品 从塔顶取出,并保持塔顶温度不变 。同时从塔的下部气相出料,经冷 凝进入分相器分水,有机相回流至 塔釜。每隔一定时间取塔顶粗酯 样分析其组成,塔釜液循环。 (3)按实验条件操作,待过程稳定后 以塔顶乙酸乙酯含量为考察指标, 研究各条件对过程的影响。
未反应原料
原料
混合
反应
分离
产品
三、如何将工艺过程从概念变成现实？(工艺到工厂）
化工厂：
工艺设计和非工艺设计 1. 化工工艺设计 2. 2. 总图运输设计 3. 3. 土建设计 4. 公用工程（供电，供热，供排水，采
暖通风）设计 5. 5. 自动控制设计 6. 6. 机修，电修等辅助车间设计 7. 7. 外管设计 8. 8. 工程概算与预算
化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联 系与区别
化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过 程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。
Chemical Design
英文中没有如此名词！
化工工艺设计（核心）
化工过程设计（核心）
化工厂设计
非工艺部分设计
公用工程设计、外管设计，…等 化工厂房建筑、结构设计
乙醇直接脱氢一步法制乙酸乙酯
主要反应： 2CH3CH2OH(乙醇)CH3COOCH2CH5(乙酸乙酯)+H2(氢气) CH3CH2OH(乙醇)CH3CHO(乙醛)+H2(氢气) 2CH3CH2OH(乙醇)CH3CHOCH2CH3(乙醚)+H2O(水) (OH)CH2CHO(半缩醛)CH3CH=CHCHO(巴豆醛)+H2O(水) CH3CH=CHCHO(巴豆醛)+2H2(氢气)CH3CH2CH2CH2OH(正丁醇) CH3COCH2CH3(2-丁酮)+H2(氢气)CH3CH(OH)CH2CH3(2-丁醇)
* 化工工程项目的可行性研究
化工厂设计：一.市场预测
（一）产品及需求分析：
1. 产品现有品种、型号、规格、质量标准情况和用途。 2. 产品国内、外市场供需情况的现状和主要消费去向。 3. 国内、外相同或可替代产品近几年已有的和在建的生产
能量传递
换热设备的设计和选型。
注意：在工艺流程中，能量的变化并不改变物质 的量，所以在物料衡算中不出现换热设备。
4.注意过程的循环
反应产物与未反应原料或副产物分离后的去 向,形成了过程的循环。有了过程的循环，增加了 过程计算的难度。
未反应原料
原料
混合
反应
分离
产品
小 结：
原料
预处理 第一步反应 分离 第一工艺过程阶段
2.进行产物分离 转化率66%，则必须进行产物分离。 而混合物的分离依据什么？依据混合物中各组分不同的性 质：沸点/挥发度/溶解度/颗粒度/重度…… 分离过程是一种由无序变有序过程，必须加入能量。
分离剂 (物质或能量)
原料物流 （一股或几股）
分离装置 产品 (组成不同的物流）
3.考虑能量的交换
无论是能量分离剂还是质量分离剂，都有能量的 输入\输出。
CH3COOC2H5 + H2O
反应条件：有催化剂，强酸（一般采用硫酸）。
可逆反应，反应平衡常数≈4，即在等物质量的情 况下反应，66%的乙酸转化为乙酸乙酯。
反应温度：对反应平衡常数几乎无影响，但对反 应速度有影响。温度升高，反应速度加快。
根据这些条件，如何来设计工艺过程？
1.确定反应形式：
➢气相、液相？ ➢根据反应速度，温度高，反应快？气相的可能性？ ➢液相的条件下，温度最高是沸腾状态。 ➢由于催化剂的存在，腐蚀问题突出，如何解决？ （材质；结构；……） ➢确定反应温度范围。100 -110℃。
化工设计
Design of Chemical Engineering
教师联系方式： 代伟 E-mail: daiwei@ Tel：
662452 办公室：8 幢 403
教学要求与安排
➢ 1. 学时: 讲课 36学时 ➢ 2. 成绩评定:
平时 30% 期末 70%
➢ 3. 学习方法: 预习、听讲、复习、作业；