王静康：化工设计概论课程大作业(天津大学)

高等教育国家级教学成果奖申请书成果名称: 构建国际实质等效的化工专业认证体系，提升化工高等教育国际竞争力成果完成人姓名: 王静康、张凤宝、王保国、乐清华、张述伟、郭宝华、李建伟、管国锋、唐旭华、张金利、夏淑倩成果完成单位名称:天津大学、华东理工大学、大连理工大学、清华大学、北京化工大学、南京工业大学、中国化工教育协会成果科类工学类别代码推荐序号成果网址/12005推荐单位名称: 天津市教育委员会推荐时间 2014 年 2 月 20 日填表说明1．成果名称：字数（含符号）不超过35个汉字。

2.成果科类按照教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》（教高[2012]9号）的学科门类分类（规范）填写。

综合类成果填其他。

3．成果类别代码组成形式为：abcd，其中：ab：成果所属科类代码：填写科类代码一般应按成果所属学科代码填写。

哲学—01，经济学—02，法学—03，教育学—04，文学—05，历史学—06，理学—07，工学—08，农学—09，医学—10，军事学—11,管理学—12，艺术学－13，其他—14。

c：成果属普通教育填1，继续教育填2，其他填0。

d：成果属本科教育填1，研究生教育填2，其他填0。

4．推荐序号由5位数字组成，前两位为推荐单位代码，按照附件1《2014年高等教育国家级教学成果奖各推荐单位代码及推荐限额指标》中各推荐单位代码填写，后三位为推荐单位推荐成果的顺序编号。

5．成果曾获奖励情况不包括商业性的奖励。

6．成果起止时间：起始时间指立项研究或开始研制的日期;完成时间指成果开始实施(包括试行)的日期。

7．本申请书统一用A4纸双面打印，正文内容所用字型应不小于4号字。

需签字、盖章处打印或复印无效。

一、成果简介（可另加附页）。

王静康,女，化学工程/工业结晶专家，1938年4月出生于河北省秦皇岛市，1965年天津大学化工系研究生毕业。

1965年11月至1972年7月任贵阳市贵州工学院化工系助教，1972年8月至1980年1月任天津纺织工学院化纤专业助教、讲师，1980年2月至今先后任天津大学化工系讲师、副教授、教授、博士生导师。

1990年应邀赴英曼彻斯特理工学院做访问学者,进行结晶过程系统工程方面合作研究。

1995年应邀赴美国IOWA州立大学做客座教授，进行结晶机理的合作研究。

1999年当选中国工程院院士。

现任天津大学国家工业结晶技术研究推广中心暨医药结晶工程研究中心主任；教育部绿色精制工程中心主任。

Frontiers of Chemical Engineering in China杂志主编,教育部化学化工教学指导委员会副主任，化工教学指导分委员会主任；中国系统工程学会过程系统工程分会副主任，中国工程院化工冶金材料学部常委，中国化工学会常务理事，天津市侨联副主席，天津市科协主席。

具体的理论与技术创新贡献如下。

一、建立了我国第一个工业结晶科学与技术创新的研究基地,致力于国家重点科技攻关项目的研发与产业化她创立了我国第一个国家科委“国家工业结晶技术研究推广中心”与国家医药管理局“医药结晶工程研究中心”。

培养了一支精干的高层次年轻化工业结晶研发团队，她承担并出色完成了国家下达的有关化工、医药与材料领域的工业结晶技术的“七五”、“八五”、“九五”、“十五”国家重点科技攻关项目；她带领她的团队由理论研究创新直到产业化技术开发成功，全部实现了成果的产业转化，均一次工业化成功,取得了较突出的经济效益与社会效益，为我国新型结晶技术的持续发展奠定了基础。

二、系统发展了现代化学工程/ 工业结晶理论与技术她率先提出了工业结晶系统工程集成理论与设计新方法；发明了熔融液膜结晶新技术，提出了精馏结晶及反应结晶等耦合结晶新技术；发明了粒子过程晶体产品分子组装及形态优化等绿色过程集成技术；其成果持续产业转化成功的实践证明了发明成果的可靠性与先进性。

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2011-12-03 期末开卷考试--------《现代化工设计概论》大作业（下迖时间：2011- 12 - 03 日, 交卷时间2012年春季开学后第一周）
天津市南港工业区是以发展石油化工、冶金及重型装备制造产业为主导，以承接重大产业项目为重点，以现代港口物流业为支撑，建成综合性、一体化的现代工业港区。

南港工业区化工生态工业园的设计生产能力为：
1、炼油生产能力2000万吨/年；
2、乙烯生产能力150万吨/年；
3、聚乙烯生产能力16万吨/年；
4、聚丙烯生产能力6万吨/年；
5、环氧乙烷/乙二醇生产能力3.3/6.3万吨/年；
6、对苯二甲酸生产能力30万吨/年；
7、纯苯生产能力14万吨/年；
8、聚碳酸酯工程塑料（PC）生产能力20万吨/年。

请结合化工过程设计概论课程所讲内容，提出南港化工生态工业园区（优化的产业链、能量链与产品链）的构建方案，以尽可能地达到节能降耗减排（二氧化碳等废气）、原子经济性（变废为宝、循环利用）、零排放（环境友好）目标。

参考文献：1、化工过程设计；2、化工百科全书；3、化学工艺学4、化学工艺设计手册；5、化学工程手册等(皆请参考最新版)
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化工设计概论期末考试题库及答案一、单项选择题1. 化工设计的主要任务是（）。

A. 确定工艺流程B. 确定设备参数C. 确定工厂布局D. 确定产品价格答案：A2. 化工设计中，工艺流程设计的主要依据是（）。

A. 市场需求B. 原料供应C. 产品规格D. 所有以上因素答案：D3. 在化工设计中，以下哪项不是工艺流程设计的基本步骤？（）A. 确定原料和产品B. 确定工艺路线C. 确定设备类型D. 确定工厂规模答案：D4. 化工设计中，以下哪项是反应器设计的关键因素？（）A. 反应器类型B. 反应器尺寸C. 反应器材质D. 所有以上因素答案：D5. 化工设计中，以下哪项不是分离过程设计的关键因素？（）A. 物料性质B. 分离效率C. 设备成本D. 反应器类型答案：D二、多项选择题6. 化工设计中，以下哪些因素会影响工艺流程的选择？（）A. 原料成本B. 产品需求C. 环境法规D. 技术可行性答案：ABCD7. 化工设计中，以下哪些因素会影响设备的选择？（）A. 操作条件B. 物料性质C. 设备成本D. 安全性答案：ABCD8. 在化工设计中，以下哪些因素会影响工厂布局？（）A. 原料供应B. 产品运输C. 环境影响D. 劳动力成本答案：ABCD三、判断题9. 化工设计的目标是实现经济效益最大化。

（）答案：正确10. 化工设计中，工艺流程设计和设备设计是相互独立的。

（）答案：错误四、简答题11. 简述化工设计的基本步骤。

答案：化工设计的基本步骤包括：确定项目目标、原料和产品规格；工艺流程设计，包括确定工艺路线、反应器设计、分离过程设计等；设备设计，包括设备选型、尺寸计算、材料选择等；工厂布局设计，包括工厂平面布局、设备布置、物流规划等；经济分析，包括成本估算、投资回报分析等；环境和安全评估。

12. 描述化工设计中工艺流程设计的重要性。

答案：工艺流程设计是化工设计的核心，它决定了整个工厂的生产效率、产品质量和经济效益。

化工工艺课程设计任务书设计题目：常压甲醇－水筛板精馏塔的设计设计条件：常压P=1atm（绝压）处理量：20kmol/h进料组成0.2 馏出液组成0.995釜液组成0.005 （以上均为摩尔分率）加料热状况q=1.0塔顶全凝器泡点回流回流比R=(1.1—2.0)R min单板压降≤0.7kPa设计要求：1．撰写一份设计说明书，包括：（1）概述（2）物料衡算（3）热量衡算（4）工艺设计要求（5）工艺条件表2.绘制图纸(1)设备尺寸图(2)管道方位图(3)部分零件结构图一概述1．精馏操作对塔设备的要求和类型㈠对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。

但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：⑴气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。

⑵操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。

⑶流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。

对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。

⑷结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。

⑸耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

⑹塔内的滞留量要小。

实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，且上述要求中有些也是互相矛盾的。

不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。

㈡板式塔类型气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。

精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。

五、建厂规划天津滨海新区，是中国天津市下辖的副省级区、国家级新区和国家综合配套改革试验区，位于天津东部沿海地区，环渤海经济圈的中心地带，是中国北方对外开放的门户、高水平的现代制造业和研发转化基地、北方国际航运中心和国际物流中心、宜居生态型新城区，被誉为“中国经济的第三增长极”。

滨海新区在2005年开始被写入“十一五”规划并纳入国家发展战略，成为国家重点支持开发开放的国家级新区。

2010年，滨海新区生产总值达到5030.11亿元，超过浦东新区，增速为25.1%。

地理位置天津滨海新区地处华北平原北部，位于山东半岛与辽东半岛交汇点上、海河流域下游、天津市中心区的东面，渤海湾顶端，濒临渤海，北与河北省丰南县为邻，南与河北省黄骅市为界，地理坐标位于北纬38°40′至39°00′，东经117°20′至118°00′。

位于天津东部沿海地区，环渤海经济圈的中心地带，总面积2270平方公里，人口248万人。

气候概况由于特殊的地理位置，滨海新区属于大陆性季风气候，并具有海洋性气候特点：冬季寒冷、少雪；春季干旱多风；夏季气温高、湿度大、降水集中；秋季秋高气爽、风和日丽。

全年平均气温13.0℃，高温极值40.9℃，低温极值-18.3℃。

年平均降水量566.0毫米，降水随季节变化显著，冬、春季少，夏季集中。

全年大风日数较多，8级以上大风日数57天。

冬季多雾、夏季8-9月份容易发生风暴潮灾害。

主要气象灾害有：大风、大雾、暴雨、风暴潮、扬沙暴等。

天津位于中纬度欧亚大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属大陆性气候。

主要气候特征是，四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪。

天津年平均气温在12.0-14.5°C，市区平均气温最高为14.2°C。

1月最冷，平均气温在-2°C；7月最热，平均气温在28°C。