本書全面介紹了化工設計的原理、手段和方法，包括化工設計概述、化工項目建設的基本程序、主要設計任務、化工過程設計、計算機輔助設計、物料衡算與能量衡算、工藝流程設計、設備的選型與設計、工廠與車間布置設計、管道布置設計、工藝專業與非工藝專業的數據交換、安全與環保和項目概算等內容，全書共分11章。
《化工設計》在國家現行法律、法規和標準框架下，系統介紹了化工設計的基本程序、內容和方法；
所列舉的均為工程實例，其中不乏作者三十余年工程設計的精華和體會；
采用貼近工程實踐的文字敘述和內容編排方式，注重介紹設計的新方法、新軟件和新要求；
強調工程圖在設計中的作用，強化工程圖繪制能力的訓練；
通過大量介紹和引用標準，培養學生養成檢索、學習和執行標準的工作習慣。
化學工業是國民經濟的支柱產業，為改善人類的生產和生活作出了突出貢獻，創造了巨大的經濟效益。化學工業是以化學方法為主導，通過物質的分離和轉化等方法制造大宗化學品的過程工業，包含石油化工、有機化工、機化工、精細化工、生物化工、能源化工、材料化工、資源化工和環境化工等諸多領域。作為過程工業的核心，化學工業的許多技術、方法和裝備可拓展至相關過程工業。化學工業是復雜的工業體系，隨著資源、環境、安全等制約因素的增強，大量集成現代高新科技以改造傳統工藝及設備，已經成為化工產業可持續發展的必然趨勢，這對化工從業人員、特別是化學工程師提出了極高的要求。
化工高等教育肩負著為化學工業培養高素質工程技術人才的重任。設計教育是工程教育的核心和精髓，化工設計課程是化工類本科生的專業主干課程。通過課程的學習，可使學生掌握將化工廠由設想變為現實的設計理論、方法、程序、手段和工具，養成科學嚴謹、實事求是、勇于創新和敢于擔當的工程思維和工作態度。以化工設計課程為紐帶，還可對大學四年所學各門課程的主要知識點進行梳理、串接和復習，使學生在走出校門時，成為具有解決復雜化工問題能力的化學工程師后備人才。
本書在國家現行法律、法規和標準的框架下，系統介紹了化工設計的基本程序、內容和方法，所列舉的均為工程實例，其中不乏作者三十余年工程設計的精華和體會。本書采用貼近工程實踐的文字敘述和內容編排方式；注重介紹設計的新方法、新軟件和新要求；強調工程圖在設計中的作用，強化工程圖繪制能力的訓練；通過大量介紹和引用標準，培養學生養成檢索、學習和執行標準的工作習慣。化工設計涉及的知識點量多面廣，教材中每一章、甚至每一節都有可能是一門先修課程的內容。對此，作者從啟發、回顧的角度進行簡要敘述，讀者如欲深入了解某方面的知識，還需查閱該領域的文獻，這也為終身學習能力的養成提供了空間。本書為化工設計課程的配套教材，重點在于傳授設計方法，所列的數據、圖表和實例僅用于說明書中所述內容。當進行實際工程設計時，應以工程設計手冊和設計軟件為準，并密切注意資料的更新。
本書由陳礪、王紅林、嚴宗誠編著，共11章，其中第1、6～8、10章由陳礪編著，第2、5、9、11章由王紅林編著，第3、4章由嚴宗誠編著，全書由陳礪統稿。胡麗華、韋美姣、吳明月、郭邦晨、吳朔、王利、余希文、秦紅雷、楊凱業、梁劍斌、彭家志和成貝貝參與了本書的資料收集和數據處理工作。在本書的編寫過程中，作者參考了大量文獻資料，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，時間倉促，錯漏之處在所難免，懇請讀者批評指正。
編者
2017年1月
陳礪，華南理工大學教授，廣東省高等學校教學名師，精品資源共享課“化工設計”負責人。教育部高等學校化工類專業教學指導委員會委員，全國化工高教學會常務理事。
主講“化工設計”、“現代分離技術”、“能源工程”、“資源利用理論技術”等多門研究生和本科生課程。主持及參與了“化工類專業創新人才培養模式、教學內容、教學方法和教學技術改革的研究與實施”等一批國家和省部級教學研究課題，積極參與化工高等教育的改革與實踐，發表教學研究論文十余篇。曾獲教學成果一等獎，教學成果二等獎，廣東省教學成果一等獎。
在天然資源利用技術，生物質能、氫能、太陽能等新能源利用技術，等離子體技術，化工過程能量利用，傳熱傳質理論及過程強化，化工分離技術，新型制冷技術等方面有較深入的研究。在國內外學術刊物發表研究論文70余篇，獲授權專利9件。教育部科技進步三等獎，廣東省科技進步二等獎。
第1章緒論/1
1．1化工設計概述1
1．1．1現代化學工程師的能力要求1
1．1．2化工設計2
1．1．3化工設計課程3
1．2化工項目建設的基本程序3
1．3主要設計任務5
1．3．1項目建議書5
1．3．2可行性研究6
1．3．3初步設計9
1．3．4擴大初步設計15
1．3．5施工圖設計15
思考及練習15
主要參考文獻16
第2章化工過程設計/17
2．1現代過程工業17
2．1．1現代加工工業17
2．1．2化學工業17
2．2化工過程結構分析18
2．2．1化工過程的結構18
2．2．2化工過程的分層次分析20
2．3化學反應過程21
2．3．1反應路線的選擇21
2．3．2反應過程設計的評價指標23
2．3．3化學反應中的原子經濟性評價25
2．4分離過程27
2．4．1分離過程的特征和分類27
2．4．2分離過程選擇28
2．5能量交換過程32
2．5．1流體流動過程的能量分析32
2．5．2傳熱過程的能量分析33
2．5．3分離過程的能量分析33
2．5．4反應過程的能量分析36
2．6間歇/半連續過程37
2．6．1間歇/半連續過程的特征37
2．6．2間歇過程與連續過程的比較37
思考及練習38
主要參考文獻38
第3章計算機輔助設計/39
3．1計算機輔助流程模擬39
3．1．1流程穩態模擬與優化40
3．1．2過程模擬軟件介紹45
3．1．3流體力學模擬軟件47
3．2高純度乙醇生產工藝模擬計算示例49
3．2．1高純度乙醇精餾基本工藝介紹49
3．2．2熱力學方法選擇50
3．2．3計算結果分析50
3．3計算機輔助化工制圖55
3．3．1AutoCAD簡介55
3．3．2計算機輔助三維圖56
思考及練習57
主要參考文獻58
第4章物料衡算和能量衡算/59
4．1物料衡算的基本方法59
4．1．1物料衡算的基本概念59
4．1．2無化學反應的物料衡算66
4．1．3反應過程的物料衡算68
4．1．4過程的物料衡算74
4．2能量衡算的基本方法81
4．2．1能量衡算的基本概念82
4．2．2無化學反應過程的能量衡算84
4．2．3化學反應過程的能量衡算86
4．2．4過程的能量平衡89
4．3物料衡算和能量衡算中基本數據的獲取91
4．3．1基本數據的查找92
4．3．2物性數據估算94
思考及練習103
主要參考文獻103
第5章工藝流程設計/105
5．1工藝流程設計的分類105
5．1．1工藝流程示意圖105
5．1．2工藝流程簡圖106
5．1．3工藝物料流程圖106
5．1．4管道及儀表流程圖107
5．2工藝流程設計內容110
5．2．1工藝流程設計階段劃分110
5．2．2工藝流程設計的主要內容110
5．3管道及儀表流程圖的繪制111
5．3．1圖面布置與比例111
5．3．2管道及儀表流程圖的繪制要求113
思考及練習124
主要參考文獻124
第6章設備的選型與設計/125
6．1設備的選型與設計原則125
6．2常用材料簡介125
6．3壓力容器127
6．3．1壓力容器的定義127
6．3．2壓力容器的類別、壓力等級和品種劃分128
6．3．3壓力容器的基本結構130
6．3．4壓力容器的應力分析130
6．3．5主要設計參數132
6．3．6內壓薄壁容器筒體及封頭厚度計算133
6．3．7壓力容器常用法規、標準135
6．4標準化通用零部件135
6．5化工過程常見設備的設計與選型137
6．5．1液體輸送設備137
6．5．2氣體輸送、壓縮、真空設備141
6．5．3固體輸送設備144
6．5．4非均相分離設備145
6．5．5熱交換器149
6．5．6反應器156
6．5．7塔器160
6．5．8貯罐162
6．5．9干燥設備164
6．6化工設備圖165
6．6．1化工設備圖概述165
6．6．2設備裝配圖166
6．6．3部件裝配圖168
6．6．4零件圖169
思考及練習169
主要參考文獻169
第7章工廠與車間布置設計/171
7．1工廠布置171
7．1．1化工廠選址171
7．1．2化工廠總平面布置174
7．1．3總圖的繪制179
7．2車間布置181
7．2．1車間布置概述181
7．2．2車間廠房布置設計181
7．2．3車間設備布置設計189
7．2．4設備布置圖的繪制196
7．3相關法規、標準205
思考及練習205
主要參考文獻206
第8章管道布置設計/207
8．1管道布置設計的內容207
8．2管道器材207
8．2．1管道207
8．2．2管道連接210
8．2．3管件213
8．2．4閥門213
8．2．5管道用小型設備219
8．2．6管道支（吊）架220
8．3管路計算223
8．3．1管路計算基礎223
8．3．2流動阻力224
8．3．3管徑估算226
8．4隔熱與管道熱補償227
8．4．1隔熱設計227
8．4．2管道熱補償231
8．5管道布置232
8．5．1管道布置的類型232
8．5．2布置原則234
8．6管道布置圖238
8．6．1繪制前的準備238
8．6．2管道布置圖的內容238
8．7管道軸測圖245
8．7．1管道軸測圖的內容246
8．7．2管道軸測圖的表示方法246
思考及練習249
主要參考文獻249
第9章工藝專業與非工藝專業的數據交換/250
9．1工藝專業與非工藝專業的關系250
9．2土建設計條件250
9．3公用工程設計條件251
9．4儀表控制設計條件252
9．5電氣設計條件252
9．6設備設計條件252
9．7配管設計條件253
思考及練習253
主要參考文獻254
第10章安全與環保/255
10．1安全與環保概述255
10．2化工建設項目安全評價256
10．2．1安全評價的目的和內容256
10．2．2安全評價的分類257
10．2．3安全評價的依據257
10．2．4對安全評價機構和人員的要求259
10．2．5安全預評價259
10．2．6安全驗收評價260
10．3化工建設項目環境影響評價261
10．3．1環境影響評價的目的261
10．3．2環境影響評價的工作程序261
10．3．3建設項目環境影響評價的分類261
10．3．4化工建設項目環境影響評價依據263
10．3．5設計與建設單位應提供的資料263
10．3．6環境影響報告書263
思考及練習264
主要參考文獻264
第11章項目概算/265
11．1工程項目的估算與概算265
11．1．1可行性研究投資估算265
11．1．2工程設計概算266
11．2經濟評價的技術經濟基礎266
11．2．1資金的時間價值266
11．2．2資金的等效值計算266
11．2．3項目評價指標269
11．3項目概算編制276
11．3．1項目概算編制的原則和依據276
11．3．2項目概算的編制方法277
11．3．3工程概算書的內容278
思考及練習279
主要參考文獻279
新書資訊