本書是在《化工設計》的基礎上，依據**化工發展新趨勢與新成就，進一步編寫的高等學校化學工程與工藝專業的專業課教材。本書繫統地闡述了現代化工過程工程學中的核心內容：工藝過程設計與化工廠整體設計的基本原理、基本程序與基本方法。可作為高等院校化學工程與工藝專業本科生及研究生的教材，也可供化工、石油等領域從事科研、生產、設計的人員參考。

本書是在《化工設計》的基礎上，依據國際化工發展新趨勢與新成就， 進一步編寫的高等學校化學工程與工藝專業的專業課教材。本書繫統地闡述 了現代化工過程工程學中的核心內容：工藝過程設計與化工廠整體設計的基 本原理、基本程序與基本方法。 本書共11章。第1章介紹了現代化工過程工程學的核心內容。第2章概述 了化工廠整體設計內容與程序。第3章綜合闡述了進行設計的基本運算—— 物料衡算與熱量衡算的各種策略與方法。第4章較詳細地論述了化工過程合 成的基本法則。第5章重點討論了過程可靠性、安全性與風險性分析的方法 ，以及它們在過程合成方案優化中的意義。第6章簡要總結了化工管路的流 體力學設計法。第7章較詳細地介紹了對設計進行經濟分析與評價的基本原 理與方法。第8章探討了過程控制的意義與描述方法。第9章介紹了安全工程 與生態工業繫統。第10章綜合論述了化工設計的工具——化工應用軟件的現 在與未來，並為讀者提供了一些常用的化工實用軟件。第11章為了融會貫通 前幾章的內容特提供一個大型的實例設計。在附錄中，還為讀者提供了一些 實用的設計基礎數據源與實用設計軟件表僅供參考。本書附送光盤一張，主 要內容包括熱交換網絡、ASPEN PLUS計算實例、PROCESSⅡ計算實例、CHEMCAD計算實例。 本書可作為高等院校化學工程與工藝專業本科生及研究生的教材，也可 供化工、石油等領域從事科研、生產、設計的人員參考。

第1章 化工過程設計1
1.1現代過程工程1
1.2綠色化學科學與工程準則2
1.3化工過程設計的基本內容3
1.4化工過程設計的深化改革6
1.4.1工藝專業部6
1.4.2工藝繫統專業部6
1.5計算機輔助化工過程設計的基礎——化工
過程繫統工程7
1.5.1計算機硬件發展7
1.5.2化工過程繫統工程——計算機輔助
設計軟件的進展8
1.6工程倫理學與責任關懷準則11
1.6.1工程倫理學11
1.6.2責任關懷11
參考文獻13
習題13
第2章 化工廠設計概述14
2.1化工設計的工作程序14
2.1.1基本建設程序14
2.1.2項目建議書14
2.1.3可行性研究15
2.1.4我國投資體制的改革及當前的
經濟總量16
2.1.5計劃任務書17
2.1.6設計階段18
2.2工藝包設計18
2.2.1工藝包設計概述18
2.2.2工藝包設計的內容19
2.2.3工藝流程圖及工藝流程說明19
2.2.4工藝設備數據表及工藝設備表20
2.2.5工藝包設計的工作程序20
2.2.6工藝包階段各專業的條件關繫22
2.3化工工藝設計22
2.3.1化工工藝設計內容24
2.3.2工藝設計的初步設計的內容和
程序24
2.3.3工藝施工圖設計的內容和程序24
2.3.4初步設計的設計文件24
2.3.5工藝施工圖設計文件31
2.3.6化工管路設計36
2.4整套設計中的全局性問題36
2.4.1廠址的選擇37
2.4.2總圖布置38
2.4.3安全防火與環境保護40
2.4.4公用工程43
2.4.5自動控制44
2.4.6土建設計44
2.5化工廠設計的部分參考資料45
參考文獻45
習題46
第3章 物料衡算與熱量衡算47
3.1簡單的物料衡算47
3.1.1簡單的衡算模型47
3.1.2混合器和分離器的物料衡算48
3.1.3具有化學反應的物料衡算49
3.1.4簡單的過程計算50
3.1.5再循環問題的簡單代數解59
3.2帶有循環流的物料衡算61
3.2.1迭代法求解再循環問題61
3.2.2非迭代法求解再循環問題63
3.3熱量衡算68
3.3.1基本熱量衡算68
3.3.2熱量與物料衡算69
3.4化工過程流程中的物料衡算與熱量
衡算72
3.4.1一般計算策略與方法72
3.4.2帶有循環流的物料衡算與熱量
衡算77
3.5計算機輔助過程物料衡算與熱量
衡算85
3.5.1序貫模塊法求解的策略85
3.5.2聯立方程法求解的策略89
3.6當代熱動力——工藝工廠（Heat
PowerProcess Plant）的熱量平衡96
符號說明97
參考文獻97
習題98
第4章 流程組織與合成101
4.1過程合成102
4.1.1過程合成的事例分析102
4.1.2能量的管理與組合114
4.1.3*佳操作時間表的安排114
4.2反應的合成114
4.2.1反應途徑的合成114
4.2.2反應器的設計問題120
4.2.3進入繫統物料的預處理122
4.3分離過程的合成122
4.3.1分離方法的選擇123
4.3.2多組分混合物分離順序的合成125
4.4熱交換網絡的合成135
4.4.1基本概念與熱交換繫統的表示
方法135
4.4.2流股的復合曲線、窄點與熱交換
網絡的*小能耗137
4.4.3窄點法設計*小能耗的熱交換
網絡的原則140
4.4.4能耗與設備投資相互消長的權衡
與*少搭配數141
4.4.5熱交換網絡的設計143
4.5過程能量集成147
4.6過程物質集成148
4.6.1源-阱關繫圖149
4.6.2流股離析、混合和循環再利用的
優化策略155
4.6.3質量交換網絡合成158
4.7批處理過程的過程合成165
4.7.1批處理過程165
4.7.2過程合成的*佳化166
4.7.3多產品工廠事例分析173
符號說明177
參考文獻178
習題179
第5章 化工過程分析183
5.1繫統可靠性與可靠度分析183
5.1.1繫統的可靠度183
5.1.2過程利用率，並聯備用件的經濟
合理性分析186
5.2安全性及損失的預防187
5.2.1危險率分析與描述方法188
5.2.2燃燒和**指數（FEI）189
5.2.3故障樹分析191
5.3化工過程的能耗分析與評價——有
效能源分析及其應用194
5.3.1有效能源195
5.3.2通用物繫的有效能分析式200
5.3.3事例分析204
5.4風險性分析與評估209
5.4.1危害性評估209
5.4.2劑量反應210
5.4.3暴露性評價212
5.4.4風險性表征214
5.5產品生命周期分析與評價215
5.5.1生命周期的分析評價216
5.5.2生命周期影響評價的過程220
5.5.3評價222
5.5.4生命周期分析應用224
符號說明227
參考文獻227
習題228
第6章 化工管路的流體力學設計232
6.1工藝管路的設計原則232
6.1.1經濟管徑的選擇232
6.1.2允許壓力降對管路設計的要求233
6.1.3工藝控制條件對管路設計的
要求233
6.1.4腐蝕性、安全規定及管路規格的
要求233
6.2管路流體力學設計的基礎234
6.2.1管路流體的機械能衡算與伯努利
方程234
6.2.2管路流體力學設計的基本問題及
計算步驟236
6.3管徑的計算236
6.4管路壓力降的計算237
6.4.1流體摩擦阻力降的計算237
6.4.2管路網絡壓力降計算243
6.4.3單相流管路壓力降計算244
6.4.4氣液兩相流管路壓力降計算250
6.4.5漿液流的管路壓力降計算254
6.4.6水錘問題258
6.5管路流體力學設計的計算機應用259
符號說明260
參考文獻261
習題261
第7章 經濟分析與評價262
7.1經濟結構與投入產出模型262
7.1.1基本原理263
7.1.2用於經濟分析和物料衡算的企業
投入產出表及其數學模型265
7.2企業投資及成本估算268
7.2.1投資269
7.2.2產品成本與費用275
7.2.3環境成本的評估278
7.3銷售收入、稅金和利潤286
7.3.1產值和銷售收入286
7.3.2稅金286
7.3.3利潤287
7.4經濟評價287
7.4.1資金的時間價值288
7.4.2現金流量圖289
7.4.3經濟評價指標及方法290
7.4.4通貨膨脹的影響296
7.4.5項目方案的評價與選擇298
7.4.6項目的風險和不確定性分析299
7.4.7經濟評價實例303
符號說明315
參考文獻316
習題317
第8章 化工過程的自動控制319
8.1工藝流程圖簡介319
8.2化工典型設備的自動控制322
8.2.1泵322
8.2.2換熱器324
8.2.3蒸餾塔325
8.2.4反應器326
8.3過程設計與過程控制的相互作用327
8.3.1概述327
8.3.2控制繫統配置329
8.3.3定性的大繫統控制繫統集成333
8.4控制繫統設計介紹336
8.4.1簡單控制繫統336
8.4.2復雜控制繫統338
8.4.3**控制繫統343
8.4.4過程控制與繫統優化345
8.5計算機過程控制繫統設計實例346
8.5.1控制繫統設計346
8.5.2控制繫統軟硬件設計349
8.5.3生產現場運行效果350
符號說明351
參考文獻351
習題352
第9章 安全工程與生態工業繫統353
9.1安全工程353
9.1.1重大安全事故的分析353
9.1.2安全工程354
9.1.3化學工業安全設計——實現安全
工程的首要措施354
9.1.4安全設計的分工356
9.1.5繫統安全工程356
9.2單元操作的綠**保化措施358
9.2.1單元操作物料選擇的環境污染
預防358
9.2.2化學反應器的環境污染預防360
9.2.3分離設備中的環境污染預防
措施368
9.2.4貯罐和揮發源的污染預防措施374
9.2.5污染防治評估與HAZOP分析的
集成377
9.2.6過程設計與風險性評估相集
成——案例研究378
9.3工業生態繫統380
9.3.1化工內部工業生態繫統及其集成
網絡的建立381
9.3.2生態工業園區及其大繫統過程
集成383
參考文獻386
習題387
**0章 設計的工具——化工設計
軟件388
10.1化工流程模擬軟件388
10.1.1發展概述388
10.1.2過程模擬軟件繫統的結構390
10.1.3化工過程動態模擬概述392
10.2過程模擬繫統應用軟件介紹393
10.2.1軟件概述393
10.2.2ASPEN PLUS介紹395
10.2.3PRO/Ⅱ在化工設計及模擬中的
應用407
10.3其他化工設計軟件簡介411
10.3.1化工裝置設計軟件PDS411
10.3.2化工過程模擬軟件CHEMCAD
和HYSYS413
10.4小結與展望414
參考文獻415
習題415
**1章 化工設計實例416
11.1PRO/Ⅱ軟件設計脫甲烷工段416
11.1.1設計任務416
11.1.2入口物流條件416
11.1.3工藝流程圖416
11.1.4PRO/Ⅱ軟件模擬過程416
11.2裂解爐輻射段爐管設計422
11.2.1設計任務422
11.2.2公式及數據423
11.2.3計算步驟424
11.2.4初步物料衡算427
11.2.5設計計算428
11.3大型化肥廠工程項目設計中蒸汽
透平機效率的計算431
11.3.1透平機蒸汽消耗431
11.3.2透平機效率計算431
11.4年產1500t乙酸乙酯車間工藝設計434
11.4.1設計任務434
11.4.2生產方式的選擇435
11.4.3初步物料衡算435
11.4.4生產工藝流程圖設計441
11.4.5設備設計和熱量計算442
11.4.6修正後的物料衡算470
11.4.7生產工藝流程圖473
符號說明476
參考文獻477
習題477
附錄478
附錄A 主要物理量的單位換算478
附錄B 空氣的物理性質482
附錄C 水的物理性質483
附錄D 水在不同溫度下的黏度484
附錄E 某些液體的主要物理性質485
附錄F 某些氣體的主要物理性質487
附錄G 互聯網上化學物質性質數據庫488
附錄H 常規大氣污染物和**大氣環境
質量標準（美國）490
附錄I **工業廢物趨勢數據資源
(美國)490
附錄J 化工管路流體力學計算數據491
附錄K 化工設計軟件簡介495