化工过程及设备课程设计课件

二、根据设计性质分类
设计 性质
概念设计 新技术开发过程设计 中试设计
基础设计 初步设计 工程设计 技术设计（扩大初步设计 ） 施工图设计
(一) 新技术开发过程中的设计
新技术开发过程的设计包括概念设计、 中试设计和基础设计三种。
（一）概念设计
为工程研究的一 个环节，是在应用 研究进行到一定阶 段后，按未来的工 业装置规模所进行 的假想设计。
学设计的基本原理、基本程序和方法。其主要内容有： ⑴当代先进水平的化工装置设计有哪些内容？如何完成之？ ⑵如何设计工艺流程、选择工艺参数和设备？ ⑶如何进行厂房、车间和管道布置？ ⑷如何编制设计文件？
5. 如何学 ①多读几本书，听课与自学相结合 ②多应用，理论与实践相结合
课程设计和毕业设计，是读书期间理论与实践相结合的 最好应用。 6. 考试 平时成绩30-40%，考试成绩70-60%。
化工设计
2006年10月
1、“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。
2、重复建设项目的 设计
因为市场需求大产 品需扩大生产，需再 建生产装置。由于新 厂的具体条件不同 (就算生产规模、工 艺要求不变)仍需要 设计部门进行设计。
3、已有装置改造设计
一些老的生产装置质量和产量均不能 满足市场需求, 或者由于技术原因,原材 料消耗过高而缺竞争能力，必须对老装 置进行改造，其中包括去掉影响产品产 量和质量的”瓶颈”优化生产过程控制 操作，提高能量的综合利用率和局部设 备的工艺改造。这类设计往往由生产企 业的设计部门进行。

实验室研究和工业生产之间，处理的物料量差异，操作时间 差异，原料纯度差异，传热传质差异，反应仪器差异，设备腐蚀的 差异，技术经济的差异促使实验室的研究成果不能直接运用到实际 生产当中，需要在实验室研究成果的基础上，采用不同形式的研究 方法和手段考察实验室条件下未能获得的各种技术经济信息，同时 论证该研究结果放大的可行性。经过科学论证确认其工艺技术路线 在技术上的可靠性，在经济上的合理性，并能提供设计生产装置的 准确数据，去建立生产装置。
在化工开发中，技术的可行与否是化工开发成 功的基石。技术可行性主要体现在两个方面：
先进性
科学技术的发展日新月异，因此必须了解过程 开发中技术是否先进。同时，还要充分认识到，因 为技术进步和产品更新换代加快，可能随时面临开 发的新产品提前衰老而退出市场的问题。
可靠性
(1)工艺是否合理。只有采用合理的工艺路线和 条件，才能最大程度地实现原料利用率高，建设费 用低、生产成本低，污染环境少的生产目标。
收集的资料一般要对他的时效性，地域性作必要预测，对资料 进行校核可提高所收集信息的可靠性。对收集资料进行甄别、分类 整理可便于查阅和
又称预设计，是根据实验室取得的研究成果，并结合收集的各 种技术经济信息，对被开发过程的工业化方案提出一个初步设想。 目的在于检验实验室研究成果并对以后开发步骤的研究或设计工作 提供指导。
概念设计的主要内容有工艺技术路线和工艺方法的说明；工 艺流程简图；简单的物料衡算和能量衡算；初步确定原材料和能耗 指标；主要设备型式；预计的三废排放量及毒害程度；初步估计投 资的生产成本以及小试存在的问题和对模型试验或中试提出建议或 设计等。
化工过程开发与设计
4.技术经济评价
目的是对被开发项目的工艺技术方案进行 科学论证，以便为该方案的实施决策。技术经 济评价工作一直贯穿整个开发工作的始终。

七、教学安排 1. 理论课 108学时+课程设计2周+实验 2. 理论课安排 3. 考核
八、 参考书
1. 王志魁.化工原理(第三版). 北京：化学工出版 社,2005
2. 陈敏恒.化工原理(上下册). 北京：化学工出版 社,2000
3. 何潮洪，窦梅，朱明乔，等.化工原理习题精解 (上册).北京：科学技术出版社,2003
2. 欧拉法 描述空间各点的状态及其与时间的关系 例如:速度的描述
ux＝fx(x，y，z，t)
uy＝fy(x，y，z，t) uz＝fz(x，y，z，t)
四、定态与稳定
1. 定态 指全部过程参数均不随时间而变 定态流动：流场中各点的流动参数只随位置变化而 与时间无关。 非定态流动：流场中各点的流动参数随位置与(或) 时间而变化。
二、流体质点与连续性假设 1. 质点的含义 质点：由大量分子构成的集团(微团)，是保持流 体宏观力学性的最小流体单元，从尺寸说是微观上充 分大，宏观上充分小的分子团。 微观上充分大 分子团的尺度>>分子的平均自由程 对分子运动作统计平均，以得到表征宏观现象的物理量
宏观上充分小 分子团的尺度<<所研究问题的特征尺寸 物理量都可看成是均匀分布的常量
三 、本课程研究方法
1 .实验研究方法(经验法)
2. 数学模型法(半经验半理论方法)
合理 分析 简化 过程 机理
数学
物理 描述 数学
模型
模型
求解
含模型参 数的结果
实验
求得模 型参数
四 、联系单元操作的两条主线 传递过程 研究工程问题的方法论
五、 化工过程计算的理论基础
化工过程计算的类型：设计型计算和操作型计算

1
分类
介绍反应釜、分离设备、传输设备、流
组件
2
体设备、固体设备等各种化工设备的分 类及应用领域。
介绍各种化工设备的组件，例如反应釜
中的搅拌器、夹套、加热器等，以及分
离设备中的分离腔、乳化器等。
3
原理
详细讲解化工设备的的工作原理，例如 反应釜中的批次式反应和连续式反应， 以及分离设备中的相对运动原理等。

2
故障措施
讲解常见故障的处理措施，例如机械故障、电气故障、液压故障等，并提供相应解决方案。
实例分析
经典实例
以化工行业典型企业为案例，讲 解其建设、设备选型、生产流程 等方面的经验。
维护案例
以化工企业的设备维护为案例， 讲解设备维护的重要性，以及如 何科学合理地进行维护。
安全案例
以近年来化工企业发生的安全事 故为案例，提醒学员在设计、选 型、生产、运营等方面如何注意 安全。
总结与展望
1 课程
总结整个课程的关键点，让学员再次重温化工设备基础知识。
2 前景
探讨化工设备发展的前景，以及行业未来的发展趋势。
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化工设备选型与设计
要点
讲解选型的重点，如投资成本、 维护成本、设计、生产能力等方 面。
原则
讲解设备的基本设计原则，如安 全、经济、环保等。
流程
详细介绍设备的设计流程，包括 需求分析、方案设计、细节考虑、 招标、实施等。
化工设备维护与故障处理
1
维护方法
介绍常见化工设备的维护方法，如清洗、检修、校准、润滑等。
《化工设备基础》PPT课 件
本课程将带您深入了解化工设备相关的背景、概述、常见设备、选型设计、 维护以及实例分析。让您全面把握化工设备的基础知识。

换热器
要点一
总结词
换热器是化工生产中用于实现热量交换的设备，其结构和 工作原理对于确保工艺过程的热量平衡至关重要。
要点二
详细描述
换热器有多种类型，如管式换热器、板式换热器、热管换 热器等。其结构通常包括壳体、传热管或板、冷热流体进 出口等部分。换热器的工作原理基于热传导和热对流，通 过冷热流体的交替流动实现热量交换。换热器的设计需充 分考虑工艺要求的传热面积、流体性质以及温度和压力条 件等因素，以确保热量交换的效率和安全性。
化工设备的日常维护与保养
日常维护
定期对化工设备进行清洁、润滑和紧 固等日常维护工作，确保设备正常运 行。同时，要定期检查设备的密封性、 振动等状况。
保养计划
制定并执行定期保养计划，包括对化 工设备的全面检查、清洗、更换磨损 件等。保养计划应根据设备的重要性 和磨损情况来确定。
05
化工设备的安全与环保
化工设备的制造工艺
铸造工艺
焊接工艺
通过将熔融的金属倒入模具中，冷却 凝固后形成设备零部件。铸造工艺适 用于制造复杂形状的零件。
通过熔融金属或高分子材料，将两个 或多个零部件连接在一起。焊接工艺 适用于制造大型设备和复杂结构。
锻造工艺
通过施加外力使金属坯料变形，从而 形成所需的零部件。锻造工艺可以提 高材料的机械性能。
化工设备基础知识培训课 件
• 化工设备概述 • 化工设备的结构与工作原理 • 化工设备的材料与制造 • 化工设备的操作与维护 • 化工设备的安全与环保
01
化工设备概述
化工设备的定义与分类
总结词
化工设备的定义、分类
详细描述
化工设备是指用于实现化学工业生产过程的各种机械和设备的总称。根据不同 的用途和功能，化工设备可分为多种类型，如反应设备、分离设备、换热设备、 储存设备等。

计算塔底温度（TW）
否
是
TW＝（TW）？
计算结束
19
九、部分物性数据 表 1 分子量、沸点及临界数据
物质名 乙醇
M tb(℃) tc(℃) pc(atm)
水
表2 饱和蒸气压 表3 液体的密度 表4 液体的表面张力
20
表4 液体的表面张力
温度与表面张力的关系：
2 1


Tc Tc
T2 T1
早完成早自由
6
四、课程设计过程注意问题
❖ 认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。 ❖ 计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，
避免大的返工。 ❖ 要求来教室进行设计，每天签到与检查进度。
7
五、参考资料
No
题名
1 冷换设备工艺计算手册
2 石油加工单元过程原理．上
3 石油加工单元过程原理．下
二、塔径的计算
塔径公式计算 ： D 4Vs
u
计算空塔气气速(u) 应注意以下事项：
❖ 空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条 件进行选择。
❖ 推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较 大直径。
❖ 精馏段与提馏段应分别计算,如两段塔径相差不多,可采用同 一塔径.
25
五、标准塔板的选取 当已知塔径和开孔率，可以从附表十《单溢流浮
八、塔底温度、压力、理论板数的迭代计算
求得各组份的饱和蒸气压再求 相对挥发度。
已经确定塔顶温度TD 假定塔底温度TW
加压塔：先由塔底温度求得塔 底压力，再求平均塔压。由塔 平均压力和温度求Ki，再求相 对挥发度。
计算各组分相对挥发度
计算理论塔板数

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。

精细化工过程及设备塔式反应器
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来

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

• 基础设计有些类似于我国的技术设计，但又有很大的差别。 与技术设计不同的是基础设计除了一般的工艺条件外，还包 括了大量的化学工程方面的数据，特别是反应工程方面的数 据，以及利用这些数据进行设计计算的结果。基础设计中还 要运用系统工程的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺 参数进行优化，力求降低定额和产品成本及项目投资，提高 项目的经济效益。基础设计中对关键技术有详尽的技术说明 和数据。
类
热工、环境工程（环保）、工业炉
五 化工厂概况
1 化工厂的特点与分类 化工生产的特点
(1) 工艺流程复杂——流程很长，如乙烯、合成氨工业 （2）操作状态变化大——如原油的二次加工过程 （3）流体输送多——管道、输送设备多 （4）腐蚀性——管道、设备材质 （5）易燃、易爆、有毒——安全卫生 （6）非标设备多——反应器、塔等
《化工设计》
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。
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 总图设计，….等
4、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》
化工设计
三、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）
四、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。
过程合成（结构优化） 过程分析（参数优化）