化工多學科工程設(shè)計與實例

第1章緒論1
1.1構(gòu)思與起源1
1.1.1多學科工程設(shè)計培養(yǎng)的必要性2
1.1.2多學科工程設(shè)計培養(yǎng)的可行性2
1.1.3多學科工程設(shè)計培養(yǎng)的特色4
1.2多學科工程設(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)計團隊協(xié)作13
1.3.4工程設(shè)計考核驗收14
1.4責任關(guān)懷14
1.4.1責任關(guān)懷的實施理念15
1.4.2責任關(guān)懷的實施原則15
1.4.3責任關(guān)懷的實施準則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)與標準49
3.1.5壓力容器材料52
3.2過程設(shè)備強度與穩(wěn)定性設(shè)計56
3.2.1內(nèi)壓設(shè)備的強度計算57
3.2.2外壓設(shè)備的穩(wěn)定性計算60
3.2.3壓力試驗的強度計算63
3.2.4過程設(shè)備強度計算軟件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(fù)雜控制方案106
4.2.4精餾塔的先進控制107
4.3化學反應(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熱力學分析171
7.2.4反應(yīng)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(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強度計算247
8.5.3施工圖繪制251
8.6工程技術(shù)經(jīng)濟評價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可燃氣體檢測報警系統(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)施的安全防護設(shè)計288
10.3.7警示標志設(shè)置289
參考文獻290
附錄醋酸甲酯制醋酸過程裝備設(shè)計圖樣290