化工设计概论 第三章

第三章 思考题：1、化工工艺过程一般有几个阶段组成？答：一个典型的化工工艺过程一般由六个阶段所组成：2、生产方法和工艺流程的确定步骤是什么？答：（一）搜集资料，调查研究收集的内容：①国内外生产情况，各种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安全技术及劳动保护措施；⑤综合利用及三废处理；⑥生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度；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、燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应；⑩厂址、地质、水文、气象等资料；(11)车间（装置）环境与周围的情况。

（二）落实设备在搜集资料过程中，必须对设备予以足够重视。

对各种生产方法中所用的设备，分清国内己有定型产品的、需要进口的及国内需重新设计制造的三种类型，并对设计制造单位的技术力量、加工条件、材料供应及设计、制造的进度加以了解。

（三）全面对比全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项:①几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；②产品的质量情况；③生产能力及产品规格；④原材料、能量消耗情况；⑤建设费用及产品成本；⑥三废的产生及治理情况；⑦其他特殊情况。

3、工艺流程设计的任务？答：确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，达到由原料制产品的 分离产品 储存得所需产品的目的。

绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。

4、说明工艺流程设计的工作方法答：工艺流程设计方法如下：(1)以反应过程为中心。

根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、基木工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操作，还是间歇性操作。

另外，物料反应过程是否需外供能量或移出热量，都要在反应装置上增加相应的适当措施。

如需要催化剂，就须考虑催化反应的方式和催化剂的选择。

2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容，本文将从物料衡算和能量衡算两个方面进行介绍。

一、物料衡算物料衡算是指在化工生产过程中，对各种原料、中间体和产品的质量、数量和成分进行准确计算的过程。

物料衡算的目的是确定生产过程中各种物料的需求量，确保生产过程稳定和产品质量符合要求。

物料衡算的方法主要有质量衡算和量衡衡算两种。

质量衡算是以物料的质量为基础进行计算，通过分析反应进入和离开反应器的质量，计算物料的损失和转化率等。

量衡衡算是以物料的容积或重量为基础进行计算，通过对物料流动的速度、压力、体积和化学反应速率等参数的测量，来计算物料的数量和流动性。

物料衡算的具体步骤包括：确定物料流程图，定义物料的属性和流动参数，编写物料表，进行物料平衡方程的建立，计算各物料的需求量和产量等。

二、能量衡算能量衡算是指在化工生产过程中，对能量的输入、输出和损失进行准确计算和分析的过程。

能量衡算的目的是确保生产过程中的能量平衡和能源利用效率的提高。

能量衡算的方法主要有热平衡法和能量流平衡法两种。

热平衡法是基于热力学原理，通过测量和计算热量的流入和流出来进行能量衡算。

能量流平衡法是基于能量守恒原理，通过对能量流动的速度、温度和压力等参数的测量，来计算能量的输入和输出。

能量衡算的具体步骤包括：确定能量流程图，定义能量的属性和流动参数，编写能量表，进行能量平衡方程的建立，计算各能量的输入量和输出量等。

三、物料衡算和能量衡算的关系在进行物料衡算和能量衡算时，需要考虑以下几个方面：1.反应进程的热力学和动力学特性对物料和能量衡算有重要影响。

在确定衡算方法和参数时，需考虑反应的热效应和速率等因素。

2.物料的组成和性质对衡算结果有重要影响。

不同物料具有不同的热容量、蒸发潜热和燃烧热等参数，这些参数直接影响到能量衡算的结果。

3.流程设计和设备选择对衡算结果也有影响。

不同的流程和设备对物料流动的速度、压力和温度等参数有不同的要求，这些参数直接影响到物料和能量衡算的结果。

化工设计概论各章节的联系摘要：一、化工设计概论的概述二、化工设计概论各章节的内容概述三、化工设计概论各章节之间的联系四、化工设计概论在我国化工行业中的应用正文：一、化工设计概论的概述化工设计概论是一本关于化工设计的专业书籍，它全面、系统地介绍了化工设计的基本理论、设计方法和技术经济分析。

全书共分为十二章，内容包括化工设计的基本概念、设计程序、设计方法、设备选择、工程分析、技术经济分析等。

二、化工设计概论各章节的内容概述第一章：化工设计基本概念，包括化工设计的定义、分类、基本程序等。

第二章：化工设计程序，包括项目建议书、可行性研究报告、基础设计、详细设计、施工图设计等。

第三章：化工设计方法，包括设计方案的比选、设备尺寸的计算、流程模拟等。

第四章：化工设备选择，包括设备的分类、性能参数、选择原则等。

第五章：化工工程分析，包括物料衡算、热量衡算、动力学分析等。

第六章：化工技术经济分析，包括投资估算、经济效益分析、敏感性分析等。

第七章：化工设备布置设计，包括设备布置的原则、方法、技巧等。

第八章：化工管道设计，包括管道的选型、布置、支承、连接等。

第九章：化工自控设计，包括自控系统的组成、功能、设计方法等。

第十章：化工电气设计，包括电气设备的选型、布置、保护等。

第十一章：化工土建工程设计，包括土建工程的基本要求、设计原则、构造等。

第十二章：化工工程项目的管理，包括项目管理的基本理论、方法、技巧等。

三、化工设计概论各章节之间的联系化工设计概论的各章节之间有着密切的联系，它们按照化工设计的基本程序和方法，系统、完整地介绍了化工设计的全过程。

例如，第二章的内容是第三章设计方法的基础，第四章的内容是第五章工程分析的前提，第六章的内容是第七章设备布置设计的依据，第八章的内容是第九章自控设计的基础，第十章的内容是第十一章土建工程设计的参考，第十二章的内容是全书工程项目管理的总结和提升。

四、化工设计概论在我国化工行业中的应用化工设计概论在我国化工行业中有着广泛的应用，它是化工设计人员的必备参考书，也是高校化工专业学生的重要教材。

化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的环节，它们是进行化工过程的关键步骤，对化工产品的质量和产量有着直接的影响。

本章将介绍物料衡算与能量衡算的概念、原则和方法，并结合实际案例进行详细说明。

一、物料衡算物料衡算是指在化工过程中对物料的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种物料的用量和流量。

物料衡算的目的是保证化工过程中物料的平衡，确保物料的流动和转化符合设计要求。

物料衡算的基本原则是质量守恒定律和能量守恒定律。

根据质量守恒定律，物理系统中的物质质量是不变的，即输入物质的总质量等于输出物质的总质量。

根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。

物料衡算的方法主要有两种：物质衡算和元素衡算。

物质衡算是根据物料的化学组成进行衡算，以化学方程式为基础，通过分子计数法和平衡方程法计算物料的输入和输出量。

元素衡算是根据物料中各元素的含量进行衡算，以确定每种元素的输入和输出量。

物料衡算的步骤一般包括以下几个方面：确定衡算参考物质，编写化学方程式，计算输入物质的总质量，计算输出物质的总质量，计算每种物质的输入和输出量。

在实际衡算过程中，还需要考虑补料和损耗等因素，对补料和损耗进行补偿。

二、能量衡算能量衡算是指在化工过程中对能量的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种能量的用量和转化效率。

能量衡算的目的是保证化工过程中能量的平衡，以提高能量利用效率。

能量衡算的基本原则是能量守恒定律和能量转化效率的最大化。

根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。

能量转化效率是指能量输入与输出的比值，衡量能量转化过程的效果。

提高能量转化效率有助于降低能源消耗和环境污染。

能量衡算的方法主要有两种：热力衡算和焓能衡算。

热力衡算是根据化学反应的热效应进行衡算，以热平衡方程为基础，计算输入和输出热量的总量。

焓能衡算是根据物料的热焓变化进行衡算，以焓平衡方程为基础，计算输入和输出焓能的总量。

化工设计概论绪论化工是化学工艺、化学工业、化学工程等的简称。

凡运用化学方法改变物质组成、结构或和成新物质的，都属于化工生产技术，也称化学工艺。

化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的一个建设环节，化工设计的核心是化工工艺设计。

第1章化工设计程序和内容全部设计过程划分为两大设计阶段：基础设计、工程设计。

工程设计分为三个阶段：工艺设计、基础工程设计、详细工程设计。

第2章工艺流程设计化工工艺流程原料原料贮存、原料预处理、反应、产品分离、产品精制、包装和运输产品工艺路线流程化一般工作方法：主反应过程、原料准备过程和投料方式流程、产物净化分离过程、产品计量包装或后处理工艺过程、副产物处理的工艺过程、“三废”排出物的综合治理流程、确定动力使用和公用工程的配套。

2.3 工艺流程图的绘制2.3.1 方框流程图和工艺流程简图（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工艺物料流程图（process flowsheet diagram）2.3.3 管道及仪表流程图（piping and instrument diagram）设备分类代号、物料代号、管道材质代号、隔热及隔声代号、测量参数代号、仪表功能代号、管道工程压力等级代号。

常用管道图示符号、测量点图形符号、仪表安装位置图形符号。

管道标注内容包括四部分：管道号、管径、管道等级、隔热或隔声管道号包括：物料代号、主项代号、管道分段顺序号。

管道等级号包括：管道工程压力等级代号、顺序号、管道材质代号。

泵的流量控制方案：（1）出口节流控制；（2）旁路控制。

换热器的温度控制方案：（1）调节换热介质的流量；（2）调节换热面积（适用于蒸汽冷凝换热器）；（3）旁路调节。

第3章物料衡算和能量衡算3.1 物料衡算在化工过程中，物料平衡是指在单位时间你进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉的与积累起来的物料质量。

化工设计概论各章节的联系化工设计概论是一门综合性较强的课程，其内容涵盖了化工设计的各个方面。

本文将从各章节的联系入手，探讨化工设计概论的知识体系。

第一章：化工设计概论本章主要介绍了化工设计的基本概念、发展历程、任务和要求。

在化工设计概论中，我们了解到化工设计是一门综合性很强的学科，它涉及到化学、物理、机械、材料等多个学科。

化工设计的任务是根据生产要求，设计出满足要求的化工生产过程和设备。

因此，化工设计需要具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。

第二章：化工产品的生产工艺本章主要介绍了化工产品的生产过程和原理。

在化工产品的生产过程中，需要考虑到原料的选择、反应条件、反应器的选型等多个方面。

同时，还需要考虑到产品的纯度、产量、能耗等指标。

因此，在化工产品的生产过程中，需要综合考虑多个因素，进行全面的分析和优化。

第三章：化工设备的基本原理本章主要介绍了化工设备的分类、结构和工作原理。

在化工设备的选择和设计中，需要考虑到设备的安全性、可靠性、经济性等多个方面。

同时，还需要考虑到设备的维护保养和更新换代等问题。

因此，在化工设备的选择和设计中，需要综合考虑多个因素，进行全面的分析和评估。

第四章：化工流程图与流程计算本章主要介绍了化工流程图和流程计算的基本原理和方法。

在化工流程图和流程计算中，需要考虑到反应条件、物料流动、热量平衡等多个方面。

同时，还需要考虑到反应器的选型、管道布局、能耗等问题。

因此，在化工流程图和流程计算中，需要进行全面的分析和计算，确保流程图和计算结果的准确性和可靠性。

第五章：化工系统优化本章主要介绍了化工系统优化的基本原理和方法。

在化工系统优化中，需要考虑到系统的稳定性、经济性、可靠性等多个方面。

同时，还需要考虑到系统的安全性、环保性、节能减排等问题。

因此，在化工系统优化中，需要进行全面的分析和评估，确保系统运行效率和效益最大化。

总之，化工设计概论各章节之间存在着密切的联系。

只有全面理解各章节之间的关系，并进行综合分析和评估，才能够真正掌握化工设计概论的知识体系，并在实践中取得良好的成果。

化工设计概论第三章物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容，对于化工流程的合理设计和优化具有重要意义。

物料衡算主要是指通过对原料、中间体和产物等物质在化工过程中的流动情况进行定量分析和计算，以达到合理使用和节约能源的目的。

能量衡算则是指化工过程中的能量流动情况的定量分析和计算。

物料衡算从物质的守恒原理出发，根据质量守恒定律和组分守恒定律，通过对物料在化工过程中的流动情况进行分析和计算，掌握物料流动的方式、速度和量，以及各个组分的分布情况。

物料衡算可以帮助化工工程师确定化工过程中原料的用量、中间体的产率、产品的纯度等重要参数，以及评估流程的合理性和可行性。

此外，物料衡算还可以帮助化工工程师预测和解决流程中可能遇到的问题，如混合不均、反应转化率低等，从而优化化工过程。

能量衡算在化工设计中同样非常重要。

能量衡算通过对化工过程中能量的流动和转换情况进行分析和计算，掌握能量的源头、消耗和转化等关键信息。

在能量衡算中，化工工程师需要对化工过程中的各个单位操作和设备进行能量平衡分析，如反应器、蒸发器、冷凝器等，以此来评估和优化能量利用的效率。

同时，能量衡算还可以帮助化工工程师检查和解决可能存在的能量损失和能量不平衡问题，从而提高化工过程的能量利用效率。

物料衡算和能量衡算在化工设计中有很多应用。

例如，在新工艺的设计和改进中，通过物料衡算可以确定合理的原料用量和物料流动方式，从而达到降低生产成本和提高产品质量的目的。

在设备的设计和选型中，通过能量衡算可以评估不同设备的能量消耗和效益，选择最适合的设备。

在工艺的优化和节能改造中，通过物料衡算和能量衡算可以找出能量损失的原因和途径，提出相应的改进方案，从而降低能耗和生产成本。

总之，物料衡算和能量衡算是化工设计中非常重要的内容。

通过物料衡算和能量衡算，化工工程师可以更好地理解和掌握化工过程中物质和能量的流动情况，从而进行合理的设计和优化，以实现降低成本、提高效益和节约资源的目标。