化工設計及案例分析（簡體書）

《化工設計及案例分析》簡單介紹了化工設計的內容、原則、方法、基本程式和步驟；講解了物料衡算、能量衡算及重點設備的選型方法及步驟；重點闡述了工藝流程設計及車間佈置設計的原則、方法及步驟，各種工藝設計圖紙的內容、要求及設計技巧。為適應案例教學及培養實用型人才的需要，本書選用了兩個典型的案例進行分析，其一石灰碳化法生產碳酸鈣工藝設計；其二以氯化氫、甲醇為原料生產氯甲烷工藝設計。本書將兩個案例貫穿於各個章節中，並進行深度解析，使學生更深入地理解設計的理念，同時為學生提供實際工程設計範本，以供學生模仿學習，起到舉一反三的作用。
全書共分9章，包括：緒論、化工設計基礎知識、工藝流程設計、物料衡算與能量衡算、設備的工藝設計與選型、車間佈置設計、管道設計與佈置、廠址選擇與總平面佈置、設計概算與技術經濟。
本書可作為高等學校化學工程與工藝、製藥工程、輕化工程等專業的本科生、研究生教材，也可作為化工企業在職人員繼續教育指導書及工程技術人員設計參考書。

李國庭

河北科技大學高級工程師。
自2003年至今承擔了化工設計課程及課程設計、學生實習、指導畢業論文等教學工作，有豐富的教學經驗。
掌握新的設計規範及標準，積累了大量的工程設計經驗。

1.《化工設計案例》重點講解了工藝流程設計及車間佈置設計的原則、方法及步驟，各種工藝設計圖紙的繪製的內容、要求及設計技巧。
2.《化工設計案例》選用兩個典型的案例貫穿各個章節中，進行深度解析，（1）石灰碳化法生產碳酸鈣工藝設計；（2）以氯化氫、甲醇為原料生產氯甲烷工藝設計。
3.案例教學使讀者更深入地理解設計的理念，為讀者提供實際工程設計模板，以供模仿學習，舉一反三。
4.理論講解與實戰練習同步進行，使讀者邊學習設計理論邊進行實戰性工程設計的訓練，快速、高效地提高工程設計技能。

化工設計課程與其他理論課程不同，要面向工程、面向實戰、面向當代。教育部和人力資源社會保障部在《關於深入推進專業學位研究生培養模式改革的意見》中提出的改革目標為：以職業需求為導向，以實踐能力培養為重點，以產學結合為途徑，建立與經濟社會發展相適應、具有中國特色的專業學位研究生培養模式。為了適應專業學位研究生及實用型人才的培養需要，撰寫一部適合案例教學需要的化工設計類教材是非常必要的。
筆者於2008年與南京工業大學、吉林化工學院的有關教師聯合編寫了《化工設計概論》教材，並由化學工業出版社出版。 《化工設計及案例分析》是在《化工設計概論》的基礎上，刪減了設計理論內容，增加了案例教學的內容，並補充了新的設計規範，以滿足化工、製藥類專業學位研究生培養的需要。
《化工設計及案例分析》具有以下特點：
（1）教學內容強調理論性與實踐性有機結合，突出案例分析和工程訓練，注重培養學生實際工程設計意識和能力：
（2）以兩個實際化工過程的開發和設計為案例，從概念工藝設計和工藝流程框圖開始，循序漸進地將各環節的工程設計內容貫穿於各章節，使讀者步步深入地掌握設計的完整過程：
（3）所選圖紙多來自於實際工程項目，圖樣清晰、規範，便於教師、學生及工程技術人員參考。
鑑於化工設計課程的特點，建議在授課過程中將學生分成數個設計小組，並給每個小組佈置一道實戰性設計題目，讓學生在學習過程中逐步完成這些課題。在學生對自己的設計課題有了深入思考後，老師再重點針對學生的設計題目講授相關的設計知識，這樣更有助於調動學生學習的主動性、能動性，激發學生設計的潛能，引導學生有針對性地學習所欠缺的設計知識，快速提高設計能力。本書附錄1中列舉了4個綜合設計課題可供參考。
《化工設計及案例分析》是集筆者近二十多年實際化工項目工程設計經驗和理論教學經驗編寫而成，充分吸收了同類教材的優點。書中案例密切聯繫實際，內容具有很好的系統性、科學性和實用性。書中全部採用最新的設計規範、標準，盡量與國際規範接軌。

緒論 / 1
0．1化工項目的基本建設過程1
0．2化工項目基本建設的特點4
0．2．1化工生產特點4
0．2．2化工項目建設特點6
0．3化工設計在化工基本建設中的作用7

第1章化工設計基礎知識 / 9
1．1化工設計的概念9
1．2化工設計的分類9
1．2．1按建設項目性質分類9
1．2．2按建設項目開發過程分類10
1．3我國傳統設計工作程序及內容12
1．4國際通用設計程序及內容13
1．4．1工藝設計階段14
1．4．2基礎工程設計階段15
1．4．3詳細工程設計階段16
1．5車間設計工作程序及內容16
1．6化工設計的特點18
1．7化工設計總原則19

第2章工藝流程設計 / 21
2．1工藝路線的選擇原則和確定步驟21
2．1．1選擇原則21
2．1．2確定步驟22
2．2工藝流程的設計原則和設計內容23
2．2．1設計原則23
2．2．2設計內容24
2．3各階段的工藝流程設計24
2．3．1概念設計階段25
2．3．2初步設計階段34
2．3．3施工圖設計階段36
2．4工藝流程圖的繪製36
2．4．1方框流程圖和工藝流程草圖36
2．4．2工藝物料流程圖37
2．4．3工藝管道及儀表流程圖(P&ID)41
2．5案例分析53

第3章物料衡算與能量衡算 / 65
3．1物料衡算65
3．1．1物料衡算的分類65
3．1．2物料衡算的關係66
3．1．3物料衡算的基本步驟67
3．2能量衡算69
3．2．1能量衡算的依據和基準69
3．2．2能量衡算方程式69
3．2．3熱量衡算70
3．3案例分析72

第4章設備的工藝設計與選型 / 81
4．1設計與選型的原則81
4．2設計與選型的內容82
4．3設備材料及選材原則83
4．3．1化工設備使用材料分類概況83
4．3．2材料選用的一般原則83
4．4泵的設計與選型84
4．4．1泵的類型和特點84
4．4．2選泵的原則86
4．4．3選泵的工作方法和基本程序88
4．4．4工業裝置對泵的要求90
4．4．5選泵的經驗90
4．4．6泵選型案例90
4．5氣體輸送及壓縮設備的設計與選型91
4．5．1氣體輸送及壓縮設備分類91
4．5．2氣體輸送及壓縮設備選擇步驟92
4．5．3壓縮機選型案例96
4．6換熱器的設計與選型97
4．6．1換熱器的分類97
4．6．2換熱器設計的一般原則99
4．6．3管殼式換熱器的設計及選用程序101
4．6．4換熱器選型案例105
4．7貯罐容器的設計與選型106
4．7．1貯罐類型106
4．7．2貯罐系列106
4．7．3貯罐設計的一般程序107
4．7．4貯罐選型案例109
4．8塔設備的設計與選型110
4．8．1塔的分類110
4．8．2塔型選擇基本原則111
4．8．3塔選型案例112
4．9反應器的設計與選型113
4．9．1反應器分類與選型114
4．9．2反應器的設計要點117
4．9．3釜式反應器的結構和設計117
4．9．4反應器選型案例121
4．10液固分離設備的選型122
4．10．1離心機122
4．10．2過濾機124
4．10．3離心機的選型126
4．10．4過濾機的選型127
4．10．5離心機選型案例128
4．11乾燥設備的設計與選型128
4．11．1常用乾燥器129
4．11．2乾燥設備的選型原則133
4．11．3乾燥機選型案例134
4．12其他設備和機械的選型136
4．12．1起重機械136
4．12．2運輸機械136
4．12．3加料和計量設備136
4．13彙編設備一覽表136
4．14案例分析138

第5章車間佈置設計 / 148
5．1車間佈置設計基礎148
5．1．1車間佈置設計的依據148
5．1．2車間佈置設計的內容149
5．1．3車間佈置設計的原則149
5．1．4車間佈置設計的方法和步驟150
5．2車間佈置的技術要素150
5．2．1車間內各工段的安排150
5．2．2車間平面佈置150
5．2．3車間立面佈置152
5．2．4設備佈置153
5．2．5罐區佈置156
5．2．6外管架的設置156
5．2．7輔助和生活設施的佈置157
5．2．8安全和衛生157
5．3醫藥工業潔淨車間佈置設計簡述158
5．3．1常用設計規範和標準158
5．3．2潔淨車間組成158
5．3．3潔淨車間佈置原則158
5．3．4主要生產區域佈置要點158
5．3．5生產輔助用室佈置要點159
5．3．6設備佈置及安裝159
5．4設備佈置圖的繪製159
5．4．1設備佈置圖的內容160
5．4．2設備佈置圖的繪製方法160
5．4．3設備佈置圖的繪圖步驟165
5．5案例分析166

第6章管道設計與佈置 / 168
6．1管道設計與佈置的基礎知識168
6．1．1壓力管道的定義168
6．1．2壓力管道的類別、級別168
6．1．3閥門型式選用169
6．1．4法蘭型式選用175
6．1．5墊片型式選用176
6．1．6緊固件型式選用176
6．1．7常用管道的類型、選材和用途177
6．1．8管道連接177
6．1．9管道坡度178
6．1．10管道間距178
6．1．11管徑和壁厚178
6．1．12管道補償180
6．1．13管道絕熱184
6．1．14管道敷設方式186
6．2管道設計187
6．2．1設計依據187
6．2．2基本要求187
6．2．3管道佈置設計的一般原則187
6．3管道佈置圖的繪製189
6．3．1管道佈置圖的內容189
6．3．2管道佈置圖的繪製要求190
6．3．3管道佈置圖的繪製197
6．4公用工程管道設計199
6．4．1蒸汽管道199
6．4．2上下水管道199
6．4．3壓縮空氣管道200
6．5潔淨廠房的管道設計200
6．5．1設計規定200
6．5．2管道和管件材料規定200
6．6管架圖與管件圖201
6．6．1管架圖201
6．6．2管件圖202
6．7管口方位圖203
6．7．1管口方位圖的作用與內容203
6．7．2管口方位圖的畫法204
6．8管段表及綜合材料表204
6．9案例分析207

第7章廠址選擇與總平面佈置 / 209
7．1廠址選擇209
7．1．1基本原則209
7．1．2場地條件210
7．2工廠總平面佈置210
7．2．1基本內容211
7．2．2一般原則211
7．2．3主要技術經濟指標212
7．3豎向佈置212
7．3．1基本任務 212
7．3．2技術要求212
7．3．3豎向佈置方式213
7．4管線綜合佈置213
7．4．1基本內容213
7．4．2一般原則和要求214
7．5案例分析214

第8章設計概算與技術經濟 / 216
8．1設計概算216
8．1．1概算的內容216
8．1．2概算費用的分類217
8．1．3概算的編制依據218
8．1．4概算的編制辦法219
8．2技術經濟223
8．2．1投資估算224
8．2．2產品生產成本估算225
8．2．3經濟評價227
8．3案例分析232

附錄 / 237
附錄1實戰性設計課題237
附錄2管道及儀表流程圖中的縮寫239
附錄3管道及儀表流程圖中設備、機器圖例243
附錄4管道及儀表流程圖中管道、管件、閥門及管道附件圖例247
附錄5管道佈置圖和軸測圖上管子、管件、閥門及管道特殊件圖例252
附錄6設備佈置圖圖例及簡化畫法261
附錄7工廠總佈置圖圖例264
附錄8首頁圖266
附錄9管道、管件及閥門等的重要結構參數267

參考文獻 / 274