化工多學科工程設計與實例

第1章緒論1
1.1構思與起源1
1.1.1多學科工程設計培養(yǎng)的必要性2
1.1.2多學科工程設計培養(yǎng)的可行性2
1.1.3多學科工程設計培養(yǎng)的特色4
1.2多學科工程設計的培養(yǎng)體系5
1.2.1培養(yǎng)體系的構成5
1.2.2化工工藝設計要求6
1.2.3過程裝備設計要求8
1.2.4自動化控制工程設計要求10
1.2.5安全工程設計要求11
1.3教學模式的組織與管理11
1.3.1工程設計選題原則12
1.3.2工程設計組織管理12
1.3.3工程設計團隊協(xié)作13
1.3.4工程設計考核驗收14
1.4責任關懷14
1.4.1責任關懷的實施理念15
1.4.2責任關懷的實施原則15
1.4.3責任關懷的實施準則16
第2章化工過程工藝設計17
2.1工藝流程設計17
2.1.1工藝流程設計方法17
2.1.2工藝流程圖的繪制17
2.1.3工藝設計包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工藝設備設計30
2.3.1設備設計的基本內容31
2.3.2化工設備圖34
2.4車間布置設計34
2.4.1車間廠房布置設計34
2.4.2車間設備布置設計36
2.5管道布置設計38
2.5.1管道設計與布置的內容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管道熱補償設計39
2.5.5管道的絕熱設計39
2.5.6管道的防腐與標志40
2.5.7管道布置設計40
2.5.8管道軸測圖41
2.5.9管架圖與管件圖41
第3章化工過程設備設計42
3.1過程設備設計基礎42
3.1.1壓力容器結構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)與標準49
3.1.5壓力容器材料52
3.2過程設備強度與穩(wěn)定性設計56
3.2.1內壓設備的強度計算57
3.2.2外壓設備的穩(wěn)定性計算60
3.2.3壓力試驗的強度計算63
3.2.4過程設備強度計算軟件64
3.3換熱設備設計65
3.3.1管殼式換熱器基本類型65
3.3.2管殼式換熱器結構設計65
3.3.3管殼式換熱器設計計算79
3.4塔設備設計84
3.4.1塔設備基本類型84
3.4.2塔設備結構設計84
3.4.3塔設備設計計算85
3.4.4裙座殼及地腳螺栓座的設計計算92
3.5儲存設備設計92
3.5.1臥式儲罐基本結構92
3.5.2臥式儲罐強度及穩(wěn)定性計算93
3.5.3臥式儲罐鞍式支座設計98
第4章化工過程控制設計99
4.1過程控制系統(tǒng)設計99
4.1.1化工生產過程控制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精餾塔的復雜控制方案106
4.2.4精餾塔的先進控制107
4.3化學反應器過程控制系統(tǒng)108
4.4檢測與變送系統(tǒng)設計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計算機集成監(jiān)控系統(tǒng)設計113
4.5.1DCS集散控制系統(tǒng)113
4.5.2DCS控制方案設計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)設計116
4.6供配電與電氣控制系統(tǒng)設計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)設計119
第5章化工過程安全設計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風險評價126
5.2過程安全設計128
5.2.1平面布置128
5.2.2工藝裝置安全設計133
5.2.3儲運設施安全設計137
5.2.4管道布置141
5.2.5消防設計142
5.2.6電氣安全145
5.2.7職業(yè)危害防護146
5.2.8其他安全設計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設計160
6.4反應單元模擬計算161
6.4.1Rplug模塊的輸入162
6.4.2Rplug計算結果163
6.5模型分析工具164
6.5.1設計規(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計169
7.1工程概況169
7.1.1工程意義169
7.1.2工程設計內容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熱力學分析171
7.2.4反應動力學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計179
7.3.1設計基礎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建議的設備布置圖及說明195
7.3.10工藝設備表201
7.3.11工藝設備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計229
8.1設備布置設計229
8.1.1設計一般要求229
8.1.2設備布置圖230
8.2管道布置設計231
8.2.1設計一般要求231
8.2.2管道布置圖233
8.3換熱設備設計233
8.3.1結構設計233
8.3.2強度計算236
8.3.3施工圖繪制241
8.4塔設備設計241
8.4.1結構設計241
8.4.2強度計算243
8.4.3施工圖繪制246
8.5儲存設備設計247
8.5.1催化精餾塔回流罐結構設計247
8.5.2強度計算247
8.5.3施工圖繪制251
8.6工程技術經濟評價251
8.6.1裝置投資預算251
8.6.2生產成本估算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計254
9.1控制方案設計254
9.1.1控制目標與要求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)設計方法255
9.1.5廠級過程控制方案的設計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)畫面設計266
9.3.5組態(tài)調試269
第10章醋酸甲酯制醋酸過程安全設計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生產工藝的危險性271
10.1.3設備裝置的危險性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安全防護措施286
10.3.1防爆設計286
10.3.2防火設計287
10.3.3可燃氣體檢測報警系統(tǒng)設計287
10.3.4工藝防雷、防靜電設計288
10.3.5控制與聯(lián)鎖安全設計288
10.3.6設備、設施的安全防護設計288
10.3.7警示標志設置289
參考文獻290
附錄醋酸甲酯制醋酸過程裝備設計圖樣290