化工设计普通高等教育十五国家级规划教材：化工过程设计（附光盘）

　　第1章  化工过程设计1
　　1.1现代过程工程1
　　1.2绿色化学科学与工程准则2
　　1.3化工过程设计的基本内容3
　　1.4化工过程设计的深化改革6
　　1.4.1工艺专业部6
　　1.4.2工艺系统专业部6
　　1.5计算机辅助化工过程设计的基础——化工
　　过程系统工程7
　　1.5.1计算机硬件发展7
　　1.5.2化工过程系统工程——计算机辅助
　　设计软件的进展8
　　1.6工程伦理学与责任关怀准则11
　　1.6.1工程伦理学11
　　1.6.2责任关怀11
　　参考文献13
　　习题13
　　第2章  化工厂设计概述14
　　2.1化工设计的工作程序14
　　2.1.1基本建设程序14
　　2.1.2项目建议书14
　　2.1.3可行性研究15
　　2.1.4我国投资体制的改革及当前的
　　经济总量16
　　2.1.5计划任务书17
　　2.1.6设计阶段18
　　2.2工艺包设计18
　　2.2.1工艺包设计概述18
　　2.2.2工艺包设计的内容19
　　2.2.3工艺流程图及工艺流程说明19
　　2.2.4工艺设备数据表及工艺设备表20
　　2.2.5工艺包设计的工作程序20
　　2.2.6工艺包阶段各专业的条件关系22
　　2.3化工工艺设计22
　　2.3.1化工工艺设计内容24
　　2.3.2工艺设计的初步设计的内容和
　　程序24
　　2.3.3工艺施工图设计的内容和程序24
　　2.3.4初步设计的设计文件24
　　2.3.5工艺施工图设计文件31
　　2.3.6化工管路设计36
　　2.4整套设计中的全局性问题36
　　2.4.1厂址的选择37
　　2.4.2总图布置38
　　2.4.3安全防火与环境保护40
　　2.4.4公用工程43
　　2.4.5自动控制44
　　2.4.6土建设计44
　　2.5化工厂设计的部分参考资料45
　　参考文献45
　　习题46
　　第3章  物料衡算与热量衡算47
　　3.1简单的物料衡算47
　　3.1.1简单的衡算模型47
　　3.1.2混合器和分离器的物料衡算48
　　3.1.3具有化学反应的物料衡算49
　　3.1.4简单的过程计算50
　　3.1.5再循环问题的简单代数解59
　　3.2带有循环流的物料衡算61
　　3.2.1迭代法求解再循环问题61
　　3.2.2非迭代法求解再循环问题63
　　3.3热量衡算68
　　3.3.1基本热量衡算68
　　3.3.2热量与物料衡算69
　　3.4化工过程流程中的物料衡算与热量
　　衡算72
　　3.4.1一般计算策略与方法72
　　3.4.2带有循环流的物料衡算与热量
　　衡算77
　　3.5计算机辅助过程物料衡算与热量
　　衡算85
　　3.5.1序贯模块法求解的策略85
　　3.5.2联立方程法求解的策略89
　　3.6当代热动力——工艺工厂（Heat
　　PowerProcess Plant）的热量平衡96
　　符号说明97
　　参考文献97
　　习题98
　　第4章  流程组织与合成101
　　4.1过程合成102
　　4.1.1过程合成的事例分析102
　　4.1.2能量的管理与组合114
　　4.1.3最佳操作时间表的安排114
　　4.2反应的合成114
　　4.2.1反应途径的合成114
　　4.2.2反应器的设计问题120
　　4.2.3进入系统物料的预处理122
　　4.3分离过程的合成122
　　4.3.1分离方法的选择123
　　4.3.2多组分混合物分离顺序的合成125
　　4.4热交换网络的合成135
　　4.4.1基本概念与热交换系统的表示
　　方法135
　　4.4.2流股的复合曲线、窄点与热交换
　　网络的最小能耗137
　　4.4.3窄点法设计最小能耗的热交换
　　网络的原则140
　　4.4.4能耗与设备投资相互消长的权衡
　　与最少搭配数141
　　4.4.5热交换网络的设计143
　　4.5过程能量集成147
　　4.6过程物质集成148
　　4.6.1源-阱关系图149
　　4.6.2流股离析、混合和循环再利用的
　　优化策略155
　　4.6.3质量交换网络合成158
　　4.7批处理过程的过程合成165
　　4.7.1批处理过程165
　　4.7.2过程合成的最佳化166
　　4.7.3多产品工厂事例分析173
　　符号说明177
　　参考文献178
　　习题179
　　第5章  化工过程分析183
　　5.1系统可靠性与可靠度分析183
　　5.1.1系统的可靠度183
　　5.1.2过程利用率，并联备用件的经济
　　合理性分析186
　　5.2安全性及损失的预防187
　　5.2.1危险率分析与描述方法188
　　5.2.2燃烧和爆炸指数（FEI）189
　　5.2.3故障树分析191
　　5.3化工过程的能耗分析与评价——有
　　效能源分析及其应用194
　　5.3.1有效能源195
　　5.3.2通用物系的有效能分析式200
　　5.3.3事例分析204
　　5.4风险性分析与评估209
　　5.4.1危害性评估209
　　5.4.2剂量反应210
　　5.4.3暴露性评价212
　　5.4.4风险性表征214
　　5.5产品生命周期分析与评价215
　　5.5.1生命周期的分析评价216
　　5.5.2生命周期影响评价的过程220
　　5.5.3评价222
　　5.5.4生命周期分析应用224
　　符号说明227
　　参考文献227
　　习题228
　　第6章  化工管路的流体力学设计232
　　6.1工艺管路的设计原则232
　　6.1.1经济管径的选择232
　　6.1.2允许压力降对管路设计的要求233
　　6.1.3工艺控制条件对管路设计的
　　要求233
　　6.1.4腐蚀性、安全规定及管路规格的
　　要求233
　　6.2管路流体力学设计的基础234
　　6.2.1管路流体的机械能衡算与伯努利
　　方程234
　　6.2.2管路流体力学设计的基本问题及
　　计算步骤236
　　6.3管径的计算236
　　6.4管路压力降的计算237
　　6.4.1流体摩擦阻力降的计算237
　　6.4.2管路网络压力降计算243
　　6.4.3单相流管路压力降计算244
　　6.4.4气液两相流管路压力降计算250
　　6.4.5浆液流的管路压力降计算254
　　6.4.6水锤问题258
　　6.5管路流体力学设计的计算机应用259
　　符号说明260
　　参考文献261
　　习题261
　　第7章  经济分析与评价262
　　7.1经济结构与投入产出模型262
　　7.1.1基本原理263
　　7.1.2用于经济分析和物料衡算的企业
　　投入产出表及其数学模型265
　　7.2企业投资及成本估算268
　　7.2.1投资269
　　7.2.2产品成本与费用275
　　7.2.3环境成本的评估278
　　7.3销售收入、税金和利润286
　　7.3.1产值和销售收入286
　　7.3.2税金286
　　7.3.3利润287
　　7.4经济评价287
　　7.4.1资金的时间价值288
　　7.4.2现金流量图289
　　7.4.3经济评价指标及方法290
　　7.4.4通货膨胀的影响296
　　7.4.5项目方案的评价与选择298
　　7.4.6项目的风险和不确定性分析299
　　7.4.7经济评价实例303
　　符号说明315
　　参考文献316
　　习题317
　　第8章  化工过程的自动控制319
　　8.1工艺流程图简介319
　　8.2化工典型设备的自动控制322
　　8.2.1泵322
　　8.2.2换热器324
　　8.2.3蒸馏塔325
　　8.2.4反应器326
　　8.3过程设计与过程控制的相互作用327
　　8.3.1概述327
　　8.3.2控制系统配置329
　　8.3.3定性的大系统控制系统集成333
　　8.4控制系统设计介绍336
　　8.4.1简单控制系统336
　　8.4.2复杂控制系统338
　　8.4.3先进控制系统343
　　8.4.4过程控制与系统优化345
　　8.5计算机过程控制系统设计实例346
　　8.5.1控制系统设计346
　　8.5.2控制系统软硬件设计349
　　8.5.3生产现场运行效果350
　　符号说明351
　　参考文献351
　　习题352
　　第9章  安全工程与生态工业系统353
　　9.1安全工程353
　　9.1.1重大安全事故的分析353
　　9.1.2安全工程354
　　9.1.3化学工业安全设计——实现安全
　　工程的首要措施354
　　9.1.4安全设计的分工356
　　9.1.5系统安全工程356
　　9.2单元操作的绿色环保化措施358
　　9.2.1单元操作物料选择的环境污染
　　预防358
　　9.2.2化学反应器的环境污染预防360
　　9.2.3分离设备中的环境污染预防
　　措施368
　　9.2.4贮罐和挥发源的污染预防措施374
　　9.2.5污染防治评估与HAZOP分析的
　　集成377
　　9.2.6过程设计与风险性评估相集
　　成——案例研究378
　　9.3工业生态系统380
　　9.3.1化工内部工业生态系统及其集成
　　网络的建立381
　　9.3.2生态工业园区及其大系统过程
　　集成383
　　参考文献386
　　习题387
　　第10章  设计的工具——化工设计
　　软件388
　　10.1化工流程模拟软件388
　　10.1.1发展概述388
　　10.1.2过程模拟软件系统的结构390
　　10.1.3化工过程动态模拟概述392
　　10.2过程模拟系统应用软件介绍393
　　10.2.1软件概述393
　　10.2.2ASPEN PLUS介绍395
　　10.2.3PRO/Ⅱ在化工设计及模拟中的
　　应用407
　　10.3其他化工设计软件简介411
　　10.3.1化工装置设计软件PDS411
　　10.3.2化工过程模拟软件CHEMCAD
　　和HYSYS413
　　10.4小结与展望414
　　参考文献415
　　习题415
　　第11章  化工设计实例416
　　11.1PRO/Ⅱ软件设计脱甲烷工段416
　　11.1.1设计任务416
　　11.1.2入口物流条件416
　　11.1.3工艺流程图416
　　11.1.4PRO/Ⅱ软件模拟过程416
　　11.2裂解炉辐射段炉管设计422
　　11.2.1设计任务422
　　11.2.2公式及数据423
　　11.2.3计算步骤424
　　11.2.4初步物料衡算427
　　11.2.5设计计算428
　　11.3大型化肥厂工程项目设计中蒸汽
　　透平机效率的计算431
　　11.3.1透平机蒸汽消耗431
　　11.3.2透平机效率计算431
　　11.4年产1500t乙酸乙酯车间工艺设计434
　　11.4.1设计任务434
　　11.4.2生产方式的选择435
　　11.4.3初步物料衡算435
　　11.4.4生产工艺流程图设计441
　　11.4.5设备设计和热量计算442
　　11.4.6修正后的物料衡算470
　　11.4.7生产工艺流程图473
　　符号说明476
　　参考文献477
　　习题477
　　附录478
　　附录A 主要物理量的单位换算478
　　附录B 空气的物理性质482
　　附录C 水的物理性质483
　　附录D 水在不同温度下的黏度484
　　附录E 某些液体的主要物理性质485
　　附录F 某些气体的主要物理性质487
　　附录G 互联网上化学物质性质数据库488
　　附录H 常规大气污染物和国家大气环境
　　质量标准（美国）490
　　附录I 国家工业废物趋势数据资源
　　(美国)490
　　附录J 化工管路流体力学计算数据491
　　附录K 化工设计软件简介495

　　本书是在《化工设计》的基础上，依据国际化工发展新趋势与新成就，进一步编写的高等学校化学工程与工艺专业的专业课教材。本书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。
　　本书共11章。第1章介绍了现代化工过程工程学的核心内容。第2章概述了化工厂整体设计内容与程序。第3章综合阐述了进行设计的基本运算—— 物料衡算与热量衡算的各种策略与方法。第4章较详细地论述了化工过程合成的基本法则。第5章重点讨论了过程可靠性、安全性与风险性分析的方法，以及它们在过程合成方案优化中的意义。第6章简要总结了化工管路的流体力学设计法。第7章较详细地介绍了对设计进行经济分析与评价的基本原理与方法。第8章探讨了过程控制的意义与描述方法。第9章介绍了安全工程与生态工业系统。第10章综合论述了化工设计的工具——化工应用软件的现在与未来，并为读者提供了一些常用的化工实用软件。第11章为了融会贯通前几章的内容特提供一个大型的实例设计。在附录中，还为读者提供了一些实用的设计基础数据源与实用设计软件表仅供参考。本书附送光盘一张，主要内容包括热交换网络、ASPEN PLUS计算实例、PROCESSⅡ计算实例、CHEMCAD计算实例。
　　本书可作为高等院校化学工程与工艺专业本科生及研究生的教材，也可供化工、石油等领域从事科研、生产、设计的人员参考。