《化工多學(xué)科工程設(shè)計與實例》針對高校長期分專業(yè)教學(xué)、缺乏一體化工程設(shè)計訓(xùn)練等問題，以化學(xué)工程與工藝、過程裝備與控制工程、自動化、安全工程等專業(yè)組成的學(xué)科群為基礎(chǔ)，通過學(xué)科之間的交叉、滲透與融合，在一個總設(shè)計目標(biāo)規(guī)定約束下，結(jié)合工程案例，構(gòu)建了一套基于“設(shè)計院模式”的化工多學(xué)科融合立體式工程設(shè)計體系。主要內(nèi)容包括：緒論，化工過程工藝設(shè)計，化工過程設(shè)備設(shè)計，化工過程控制設(shè)計，化工過程安全設(shè)計，工藝過程模擬計算，醋酸甲酯制醋酸的工藝過程設(shè)計、過程裝備設(shè)計、過程控制設(shè)計以及過程安全設(shè)計。既有基本原理介紹，又有工程設(shè)計案例描述，設(shè)計過程詳盡。
本教材強(qiáng)調(diào)化工類多學(xué)科工程能力培養(yǎng)，既可作為高等學(xué)校化學(xué)工程與工藝、過程裝備與控制工程、自動化、安全工程及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材，也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員從事工程設(shè)計的參考書。
管國鋒，南京工業(yè)大學(xué)，教育部高等學(xué)校化工類教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，教育部化學(xué)工程與工藝專業(yè)專業(yè)認(rèn)證專家，全國化工高等教育協(xié)會常務(wù)理事，中國化工學(xué)會石油化工專業(yè)委員會委員，江蘇省化學(xué)化工學(xué)會理事，教務(wù)處處長，1962年生，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師，江蘇省高等教育教學(xué)名師。主要從事化工過程耦合強(qiáng)化技術(shù)的開發(fā)、離子液體的分子設(shè)計、合成及應(yīng)用研究、規(guī)整結(jié)構(gòu)催化劑的制備與應(yīng)用研究。作為項目負(fù)責(zé)人主持承擔(dān)了國家“十二五”科技支撐計劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省科技廳、環(huán)保廳、中石化科技開發(fā)項目及企業(yè)委托科研項目三十余項。兼任南京市化工過程強(qiáng)化工程技術(shù)中心主任，南京市萃取分離工程技術(shù)中心副主任。
教學(xué)獲獎：
(1) 2013年獲江蘇省教學(xué)成果二等獎；
(2) 2012年《化工原理》被評為“十二五”國家規(guī)劃教材；
(3) 2007年化工原理課程獲“國家精品課程”稱號；
(4) 2006年江蘇省高等學(xué)校教學(xué)名師；
(5) 2007年《化工原理》被評為“十二五”國家規(guī)劃教材；
(6)2005年《化工原理》被評為江蘇省精品教材；
(7)2004年榮獲江蘇省教學(xué)成果特等獎和二等獎。
科研獲獎：
(1)2013年獲石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明一等獎；
(2)2013年獲江蘇省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。
第1章緒論1
1.1構(gòu)思與起源1
1.1.1多學(xué)科工程設(shè)計培養(yǎng)的必要性2
1.1.2多學(xué)科工程設(shè)計培養(yǎng)的可行性2
1.1.3多學(xué)科工程設(shè)計培養(yǎng)的特色4
1.2多學(xué)科工程設(shè)計的培養(yǎng)體系5
1.2.1培養(yǎng)體系的構(gòu)成5
1.2.2化工工藝設(shè)計要求6
1.2.3過程裝備設(shè)計要求8
1.2.4自動化控制工程設(shè)計要求10
1.2.5安全工程設(shè)計要求11
1.3教學(xué)模式的組織與管理11
1.3.1工程設(shè)計選題原則12
1.3.2工程設(shè)計組織管理12
1.3.3工程設(shè)計團(tuán)隊協(xié)作13
1.3.4工程設(shè)計考核驗收14
1.4責(zé)任關(guān)懷14
1.4.1責(zé)任關(guān)懷的實施理念15
1.4.2責(zé)任關(guān)懷的實施原則15
1.4.3責(zé)任關(guān)懷的實施準(zhǔn)則16
第2章化工過程工藝設(shè)計17
2.1工藝流程設(shè)計17
2.1.1工藝流程設(shè)計方法17
2.1.2工藝流程圖的繪制17
2.1.3工藝設(shè)計包24
2.2物料衡算和能量衡算28
2.2.1物料衡算29
2.2.2能量衡算30
2.3工藝設(shè)備設(shè)計30
2.3.1設(shè)備設(shè)計的基本內(nèi)容31
2.3.2化工設(shè)備圖34
2.4車間布置設(shè)計34
2.4.1車間廠房布置設(shè)計34
2.4.2車間設(shè)備布置設(shè)計36
2.5管道布置設(shè)計38
2.5.1管道設(shè)計與布置的內(nèi)容38
2.5.2管道及閥門的選用38
2.5.3管道壓力降計算39
2.5.4管道熱補償設(shè)計39
2.5.5管道的絕熱設(shè)計39
2.5.6管道的防腐與標(biāo)志40
2.5.7管道布置設(shè)計40
2.5.8管道軸測圖41
2.5.9管架圖與管件圖41
第3章化工過程設(shè)備設(shè)計42
3.1過程設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)42
3.1.1壓力容器結(jié)構(gòu)42
3.1.2壓力容器分類42
3.1.3壓力容器受壓元件45
3.1.4壓力容器法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)49
3.1.5壓力容器材料52
3.2過程設(shè)備強(qiáng)度與穩(wěn)定性設(shè)計56
3.2.1內(nèi)壓設(shè)備的強(qiáng)度計算57
3.2.2外壓設(shè)備的穩(wěn)定性計算60
3.2.3壓力試驗的強(qiáng)度計算63
3.2.4過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件64
3.3換熱設(shè)備設(shè)計65
3.3.1管殼式換熱器基本類型65
3.3.2管殼式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計65
3.3.3管殼式換熱器設(shè)計計算79
3.4塔設(shè)備設(shè)計84
3.4.1塔設(shè)備基本類型84
3.4.2塔設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計84
3.4.3塔設(shè)備設(shè)計計算85
3.4.4裙座殼及地腳螺栓座的設(shè)計計算92
3.5儲存設(shè)備設(shè)計92
3.5.1臥式儲罐基本結(jié)構(gòu)92
3.5.2臥式儲罐強(qiáng)度及穩(wěn)定性計算93
3.5.3臥式儲罐鞍式支座設(shè)計98
第4章化工過程控制設(shè)計99
4.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計99
4.1.1化工生產(chǎn)過程控制99
4.1.2簡單控制系統(tǒng)100
4.1.3串級控制系統(tǒng)102
4.1.4比值控制系統(tǒng)102
4.1.5前饋控制系統(tǒng)103
4.1.6選擇控制系統(tǒng)103
4.1.7分程控制系統(tǒng)103
4.1.8先進(jìn)控制系統(tǒng)104
4.2精餾塔過程控制系統(tǒng)104
4.2.1控制目標(biāo)與控制變量104
4.2.2精餾塔的基本控制方案105
4.2.3精餾塔的復(fù)雜控制方案106
4.2.4精餾塔的先進(jìn)控制107
4.3化學(xué)反應(yīng)器過程控制系統(tǒng)108
4.4檢測與變送系統(tǒng)設(shè)計109
4.4.1選型原則109
4.4.2溫度測量儀表的選擇109
4.4.3壓力測量儀表的選擇110
4.4.4流量測量儀表的選型111
4.4.5物位測量儀表的選型112
4.4.6控制閥的選型113
4.5計算機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計113
4.5.1DCS集散控制系統(tǒng)113
4.5.2DCS控制方案設(shè)計113
4.5.3控制方案組態(tài)實現(xiàn)114
4.5.4安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計116
4.6供配電與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計116
4.6.1系統(tǒng)的整體連接117
4.6.2電纜的連接118
4.6.3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計119
第5章化工過程安全設(shè)計121
5.1化工過程危險、有害因素分析121
5.1.1危險、有害因素121
5.1.2過程危險、有害因素分析方法123
5.1.3風(fēng)險評價126
5.2過程安全設(shè)計128
5.2.1平面布置128
5.2.2工藝裝置安全設(shè)計133
5.2.3儲運設(shè)施安全設(shè)計137
5.2.4管道布置141
5.2.5消防設(shè)計142
5.2.6電氣安全145
5.2.7職業(yè)危害防護(hù)146
5.2.8其他安全設(shè)計147
第6章工藝過程模擬計算149
6.1Aspen Plus圖形界面與模型建立149
6.1.1Aspen Plus圖形界面149
6.1.2Aspen Plus模型建立149
6.2分離單元模擬計算150
6.2.1精餾簡捷計算模塊150
6.2.2精餾嚴(yán)格計算模塊151
6.2.3萃取模塊154
6.3換熱單元模擬計算155
6.3.1Heater換熱器155
6.3.2HeatX換熱器156
6.3.3EDR設(shè)計160
6.4反應(yīng)單元模擬計算161
6.4.1Rplug模塊的輸入162
6.4.2Rplug計算結(jié)果163
6.5模型分析工具164
6.5.1設(shè)計規(guī)定164
6.5.2靈敏度分析165
6.6動態(tài)流程模擬167
第7章醋酸甲酯制醋酸工藝過程設(shè)計169
7.1工程概況169
7.1.1工程意義169
7.1.2工程設(shè)計內(nèi)容169
7.2醋酸甲酯制醋酸工藝的模擬與優(yōu)化170
7.2.1醋酸甲酯制醋酸工藝流程170
7.2.2醋酸甲酯原料規(guī)格及處理要求171
7.2.3熱力學(xué)分析171
7.2.4反應(yīng)動力學(xué)174
7.2.5醋酸甲酯制醋酸工藝參數(shù)的優(yōu)化175
7.3醋酸甲酯制醋酸工藝包設(shè)計179
7.3.1設(shè)計基礎(chǔ)179
7.3.2工藝說明182
7.3.3物料平衡188
7.3.4消耗量188
7.3.5界區(qū)條件表189
7.3.6衛(wèi)生、安全、環(huán)保說明189
7.3.7分析化驗項目表190
7.3.8工藝管道及儀表流程圖195
7.3.9建議的設(shè)備布置圖及說明195
7.3.10工藝設(shè)備表201
7.3.11工藝設(shè)備203
7.3.12自控儀表221
7.3.13安全閥規(guī)格書228
第8章醋酸甲酯制醋酸過程裝備設(shè)計229
8.1設(shè)備布置設(shè)計229
8.1.1設(shè)計一般要求229
8.1.2設(shè)備布置圖230
8.2管道布置設(shè)計231
8.2.1設(shè)計一般要求231
8.2.2管道布置圖233
8.3換熱設(shè)備設(shè)計233
8.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計233
8.3.2強(qiáng)度計算236
8.3.3施工圖繪制241
8.4塔設(shè)備設(shè)計241
8.4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計241
8.4.2強(qiáng)度計算243
8.4.3施工圖繪制246
8.5儲存設(shè)備設(shè)計247
8.5.1催化精餾塔回流罐結(jié)構(gòu)設(shè)計247
8.5.2強(qiáng)度計算247
8.5.3施工圖繪制251
8.6工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價251
8.6.1裝置投資預(yù)算251
8.6.2生產(chǎn)成本估算252
8.6.3盈虧平衡分析252
第9章醋酸甲酯制醋酸過程控制設(shè)計254
9.1控制方案設(shè)計254
9.1.1控制目標(biāo)與要求254
9.1.2靈敏板位置確定254
9.1.3控制自由度分析254
9.1.4控制系統(tǒng)設(shè)計方法255
9.1.5廠級過程控制方案的設(shè)計256
9.2醋酸甲酯水解工藝控制系統(tǒng)動態(tài)模擬258
9.2.1Aspen穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)258
9.2.2穩(wěn)態(tài)模擬轉(zhuǎn)到動態(tài)模擬258
9.2.3控制方案1的動態(tài)模擬系統(tǒng)260
9.3DCS控制系統(tǒng)的實現(xiàn)263
9.3.1浙大中控DCS軟件263
9.3.2I/O點設(shè)置264
9.3.3控制方案的組態(tài)實現(xiàn)265
9.3.4監(jiān)控組態(tài)畫面設(shè)計266
9.3.5組態(tài)調(diào)試269
第10章醋酸甲酯制醋酸過程安全設(shè)計270
10.1工藝危險、有害因素辨識270
10.1.1物料的危險性270
10.1.2生產(chǎn)工藝的危險性271
10.1.3設(shè)備裝置的危險性272
10.2工藝安全評價273
10.2.1安全評價方法選取273
10.2.2作業(yè)條件危險性分析273
10.2.3六階段安全評價法275
10.3安全防護(hù)措施286
10.3.1防爆設(shè)計286
10.3.2防火設(shè)計287
10.3.3可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)設(shè)計287
10.3.4工藝防雷、防靜電設(shè)計288
10.3.5控制與聯(lián)鎖安全設(shè)計288
10.3.6設(shè)備、設(shè)施的安全防護(hù)設(shè)計288
10.3.7警示標(biāo)志設(shè)置289
參考文獻(xiàn)290
附錄醋酸甲酯制醋酸過程裝備設(shè)計圖樣290
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