化工设计教学大纲

1、化工设计ChemicalProcessDesign教学大纲天津大学化工学院2013年9月化工设计教学大纲48学时，3.0学分一、课程性质、目的及任务“化工设计”是高等学校化学工程与工艺专业的本科必修专业课，是化学工程技术人员必不可少的技术知识之一。天津大学作为以工科为主的综合性大学，其化学工程专业除了培养能从事化工领域高精尖理论研究的化工人才以外，还应该培养一些能从事化工设计（包括化工工艺设计乃至化工厂设计）、化工生产管理方面的化工人才。现在化学工程专业的本科生在其大学本科的前三年，已经学习了物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理、反应工程、分离工程等专业基础课程，在学生的大一还学习了有

2、关化工设计的基础课程一一化工设计概论，但还没有将其综合起来，化工设计这门课程在化学工程本科教学计划中就能填补这方面的空白。着重培养学生的化工过程工程理念和综合实践性。本课程的目的和任务，主要是引导学生使用以前学到的专业基础知识，如何根据化工开发实验结果，从工程实施的角度并考虑流程的安全性、经济合理性、可操作性等，来进行化工流程的工艺设计乃至扩大到整个化工厂设计，重点让学生掌握流程组织与合成、化工流程分析、化工管路的流体力学设计、经济分析与评价、以及化工过程的初步设计、施工图设计以及化工厂设计全局性等问题等。该课程的学习对学生从事化工领域的研究开发也大有裨益。从课程内容的广泛程度而言，化工设计这

3、门课程学的好不好，比其它课程更能体现出一个化工类学生综合专业素质的优劣。二、教学基本要求化工设计课程在本科四年级上学期开设。教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。本课程教学计划总学时为48学时，全部为课堂授课学时。在每章学习后，教师可挑选23个练习或思考题，由学生课下独立完成。在本课程教学的后期，教师可安排一个实际化工过程的设计实例综合课堂练习。本课程的考试采取闭卷形式，期末考试

4、试卷内容可以分为客观题和综合题两个部分，客观题侧重对学生的基础知识的考核，采用选择填空或简答的闭卷考试形式，占30%左右；综合题侧重对学生的综合能力的考核，采用分析推导结合综合计算的闭卷考试形式，占70%左右。三、课程的教学内容本课程的主要内容包括：1 .化工过程设计概论。包括化工过程设计的基本内容；绿色化工过程问题；化工过程设计的深化改革；计算机辅助化工设计的发展；化工工程伦理学与责任关怀准则。2 .化工厂设计的全局性问题。包括化工设计的工作程序；工艺包设计；化工工艺设计；化工厂设计的一些全局性考虑；化工厂设计的参考资料。3 .物料衡算与热量衡算。包括基本概念；自由度分析；简单的物料与热量衡

5、算；复杂物系和系统的衡算以及物料与热量衡算联合计算。4 .流程组织与合成。包括流程组织；反应途径的合成；热交换网络的合成；能量的集成与管理。5 .工艺流程设计与过程控制。包括工艺流程的选择；化工过程控制；化工过程的PID图。6 .设备设计和选型与车间布置。包括化工设备的选型与设计；化工设备条件图的基本内容；车间布置设计。7 .安全工程与生态化工系统。包括安全工程；单元操作的绿色环保措施；化工系统的生态工程。8 .化工设计中的技术经济分析。包括技术经济定义及研究对象；几个基本要素；静态财务分析与评价；动态财务分析与评价。9 .设计实例分析与化工设计过程的软件。包括化工流程的模拟；模拟系统的应用软

6、件介绍；化工实例设计分析。四、教材及参考资料1 .化工过程设计，王静康主编，北京，化学工业出版社，2006年。（主教材）2 .化工技术经济，苏健民主编，北京，化学工业出版社，2002年。3 .化工系统分析与模拟，彭秉璞主编，北京，化学工业出版社，2001年。4 .化学工程手册，时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒主编，北京，化学工业出版社，2002年。5 .化工设计手册，上海医药工业设计研究院主编，北京，化学工业出版社，2003年。6 .ProcessDesignPrinciples（Synthesis,AnalysisandEvaluation）,J.D.SeaderDanielR.Lewin,J.

7、D.SeaderNewYork:JohnWiley&Sons,1998.7 .Analysis,SynthesisandDesignofChemicalEngineering,RichardTurton&RichardC.Bailie&WallaceB.Whiting,NewJersey:PrenticeHall,Inc.2009.除此之外，国内还有10余个版本的化工设计”教材，它们的侧重面不尽相同，有兴趣的同学，可以看看这些教材作为参考。五、学时分配第一章化工过程设计（绪论）授课教师王静康4学时7.1 现代过程工程7.2 绿色化学科学与工程准则7.3 化工过程设计的基

8、本内容7.4 计算机辅助化工设计的发展7.5 工程伦理学与责任关怀准则第二章化工厂设计概述授课教师龚俊波4学时2. 1化工设计的种类2.2 我国化工厂设计的一般程序2.2.1 项目建议书2.2.2 项目的可行性研究2.2.3 项目的设计任务书2.2.4 化工项目基建的工程设计2.2.5 化工项目设计代表工作2.2.6 化工项目（工程）的试生产2.3 化工工艺设计的内容与步骤2.3.1 设计准备工作2.3.2 方案设计2.3.3 化工计算2.3.4 车间布置设计2.3.5 配管工程设计2.3.6 提供设计条件2.3.7 编制概算书及编制设计文件2.3.8 计算机辅助工艺设计2.3.9 化工工艺设

9、计步骤2.4 化工厂设计中的一些全局性问题2.4.1 化工厂厂址选择2.4.2 化工厂总图布置第三章物料衡算及能量衡算授课教师张美景5学时3.1 物料衡算与热量衡算概述3.2 化工流程的自由度分析3.3 化工流程的物料衡算（不带反应）3.4 化工流程的物料衡算（带反应）3.5（带反应）第四章流程组织授课教师王召4学时4.1 流程组织概述4.2 原料预处理及反应阶段的合成4.3 专用地址分配4.4 分离技术及分离顺序的选择4.5 热交换网络及能量管理第五章工艺流程设计与过程控制授课教师郝红勋5学时5.1 工艺流程的选择与设计5.1.1 工艺流程的选择5.1.2 工艺流程确定的步骤5.1.3 工艺

10、流程设计的任务5.2 化工过程控制系统设计5.2.1 对化工过程进行控制的目的5.2.2 化工过程中自动控制术语5.2.3 自动控制系统的分类5.2.4 控制系统的设计要点和步骤5.2.5 化工过程控制系统的画法5.2.6 化工单元操作常见的控制方案5.2.7 化工流程控制实例5.3 化工过程工艺流程图5.3.1 工艺流程框图（PBD图）5.3.2 带控制点的工艺流程图（PID图）第六章设备设计和选型与车间布置授课教师郝红勋5学时6.1 化工设备选用及设计的一般原则6.1.1 化工设备类型6.1.2 设备选型和设计的原则6.1.3 化工设备设计和选型的主要工作6.2 定型设备的选用6.2.1

11、泵的选择6.2.2 换热设备的设计和选用6.2.3 贮罐容器的选型和设计6.3 非定型设备的选型和设计6.3.1 塔设备6.3.2 反应器的选型和设计6.4 化工设备图的基本内容和画法6.4.1 化工设备图的基本内容6.4.2 化工设备图的绘制方法及步骤6.5 化工车间布置设计6.5.1 车间布置设计的依据6.5.2 车间布置的方法和步骤6.5.3 车间厂房布置6.5.4 车间设备布置6.5.5 车间布置图的绘制第七章化工过程分析、安全工程与生态工业系统授课教师王静康12学时7.1 系统可靠性与可靠度分析7.2 安全性与损失的预防7.3 风险性分析与评估7.4 工业系统安全工程7.5 化工厂安全设计概述7.6 单元操作的绿色环保化措施7.7 工业生态系统7.8 产品生命周期分析与评价第八章化工设计中的技术经济分析授课教师龚俊波5学时8.1 化工技术经济概述8.1.1 化工技术经济的定义8.1.2 化工技术经济的产生与发展8.1.3 化工技术经济的研究对象8.1.4 化工技术经济的研究方法8.1.5 化工过程的几个典型化工技术经济问题8.2 化工项目技术经济分析基本要素8.2.1 化工项目投资8.2.2 化工项目成本及费用8.2.3 销售收入/税金/利润8.3 化工项目技术经济分析基本原理8.3.1 资金的时间价值与其产生8.3.2 利息及其计