第1章  化工設計概論 1
1.1  緒言 1
1.2  化工設計規範、標準簡介 5
1.3  我國化工設計的質量保證體繫及安全監察 5

第2章  化工設計基礎 8
2.1  化工設計的分類 8
2.1.1  根據建設項目性質對化工設計進行分類 8
2.1.2  按項目開發過程對化工設計進行分類 9
2.1.3  根據設計範圍對化工設計進行分類 13
2.2  化工廠初步設計階段的工作程序 13
2.3  車間設計工作程序及內容 14
2.4  國際通用設計程序及內容 16
2.4.1  工藝設計階段 17
2.4.2  基礎工程設計階段 18
2.4.3  詳細工程設計階段 19
2.4.4  工程設計步驟 19
2.4.5  相應文件要達到的目標 20
2.5  我國石油化工裝置設計程序及內容 20
2.6  化工設計的流程 21
2.7  設計文件的組成 23
2.7.1  初步設計文件 24
2.7.2  施工圖設計文件 24
2.8  設計文件的說明 24
2.9  設計圖樣的說明 25
2.10  化工設計圖樣的基本畫法 26
2.10.1  化工設備圖的基本內容 27
2.10.2  化工設備圖的視圖特點 27
2.10.3  化工設備視圖的表達特點 28
2.10.4  化工設備圖簡化畫法 29
2.10.5  化工設備圖中焊縫的表示 32
2.10.6  化工設備圖的繪制步驟及有關要求 35

第3章  工藝設計 36
3.1  物料衡算與能量衡算 36
3.1.1  物料衡算 37
3.1.2  能量衡算 41
3.2  化工設備選用概述 44
3.3  化工設備選型和工藝計算 45
3.3.1  泵的設計與選型 47
3.3.2  氣體輸送及壓縮設備的設計與選型 55
3.3.3  換熱器的設計與選型 60
3.3.4  貯罐容器的設計與選型 66
3.3.5  塔設備的設計與選型 70
3.3.6  反應器的設計與選型 71
3.3.7  液固分離設備的選型 78
3.3.8  干燥設備的設計與選型 83
3.3.9  其他設備和機械的選型 89

第4章  結構強度設計 91
4.1  化工設備的結構特點及選材 91
4.1.1  壓力容器結構特點 91
4.1.2  壓力容器選材 92
4.2  筒體、封頭及其連接 102
4.2.1  筒體 102
4.2.2  封頭 104
4.3  化工設備零部件設計 110
4.3.1  法蘭 110
4.3.2  容器支座 124
4.3.3  手孔、人孔和視鏡 133
4.3.4  接口管及凸緣 136
4.3.5  開孔補強 137
4.4  焊接結構 141
4.4.1  焊接結構的設計原則 141
4.4.2  焊接材料及接頭 142
4.4.3  焊接接頭坡口形式和尺寸選擇 147
4.4.4  坡口和邊緣的加工方法及基本技術數據 148
4.5  安全閥與爆破片 150
4.5.1  安全閥 151
4.5.2  爆破片 152

第5章  壓力容器常規設計 156
5.1  概述 156
5.2  壓力容器常規設計基礎 157
5.2.1  設計壓力、設計溫度和設計載荷 157
5.2.2  許用應力與安全繫數 161
5.2.3  壓力容器壁厚 164
5.2.4  壓力試驗與氣密性試驗 167
5.3  壓力容器典型殼體強度計算 170

第6章  壓力容器分析設計 171
6.1  定義 171
6.2  JB 4732—1995的適用範圍 171
6.3  分析設計的基本步驟 172
6.4  GB 150與JB 4732的對比 172
6.5  壓力容器分析設計實例—膨脹節強度分析 173

第7章  壓力容器的監造、檢驗與驗收 192
7.1  壓力容器的監造 192
7.2  壓力容器的檢驗與驗收 194
7.2.1  檢驗技術管理 194
7.2.2  產品質量檢驗 195
7.3  無損檢測 197
7.3.1  無損檢測的特點 197
7.3.2  無損檢測分類 198
7.3.3  無損檢測方法的選擇 199
7.3.4  無損檢測比例 200
7.3.5  焊縫無損檢測符號 201
7.3.6  無損檢測通用標準 202
7.4  容器的壓力試驗 202
7.4.1  壓力試驗準備和要求 202
7.4.2  水壓試驗 203
7.4.3  氣壓試驗 205
7.4.4  氣密性試驗 205
7.4.5  壓力試驗的安全技術規定 205
7.5  板殼式換熱器制造過程質量驗收檢驗大綱 206
7.5.1  總則 206
7.5.2  原材料 207
7.5.3  焊接 207
7.5.4  無損檢驗 208
7.5.5  尺寸檢查 209
7.5.6  熱處理及試板 209
7.5.7  壓力試驗及包裝發運 210
7.5.8  其他要求 210

第8章  化工設備控制 211
8.1  概述 211
8.2  換熱器控制 214
8.2.1  換熱器的自動控制 214
8.2.2  蒸汽加熱器的自動控制 216
8.2.3  冷卻器的自動控制 217
8.3  精餾塔控制 218
8.3.1  精餾塔的控制目標 218
8.3.2  精餾塔的干擾因素 219
8.3.3  精餾塔生產過程質量指標的選擇 220
8.3.4  精餾塔生產過程的自動控制整體方案 224
8.4  反應器控制 226
8.4.1  化學反應器的控制要求 226
8.4.2  化學反應器的自動控制 227
8.5  泵類控制 231
8.5.1  離心泵的流量控制 231
8.5.2  往復泵運行過程的自動控制 233
8.6  壓縮機控制 234
8.6.1  往復式壓縮機的自動控制 234
8.6.2  離心式壓縮機的自動控制 235

第9章  化工設備安裝工程預算 240
9.1  基礎知識 240
9.1.1  石油化工工業設備及投資 240
9.1.2  工程預算定額及費用定額 244
9.1.3  石油化工設備制作與安裝工程施工圖預（結）算書的組成及編制 245
9.1.4  施工圖預（結）算書的審核 247
9.2  化工機械設備安裝工程施工圖預（結）算書的編制 248
9.2.1  風機 248
9.2.2  泵 252
9.2.3  氣體壓縮機 262
9.2.4  石油化工工業專用機械設備 272
9.3  化工靜置設備制作及安裝工程施工圖預（結）算書的編制 285
9.3.1  容器 285
9.3.2  分離器 286
9.3.3  反應器 290
9.3.4  熱交換器 295
9.3.5  塔器 298
9.3.6  橇塊 304

第10章  車間布置設計 306
10.1  概述 306
10.2  車間設備布置設計 309
10.2.1  化工車間布置的依據 309
10.2.2  車間布置的原則 310
10.2.3  車間布置設計的內容 310
10.2.4  車間布置設計的程序 311
10.3  典型設備的布置方案 311
10.3.1  反應器的布置 311
10.3.2  塔的布置 314
10.3.3  容器的布置 315

第11章  管道布置設計 316
11.1  概述 316
11.1.1  化工車間管道布置設計的內容 316
11.1.2  化工車間管道布置設計的要求 317
11.2  管架和管道的安裝布置 319
11.2.1  管道在管架上的平面布置原則 320
11.2.2  管道和管架的立面布置原則 320
11.3  典型設備的管道布置 321
11.3.1  容器的管道布置 321
11.3.2  換熱器的管道布置 323
11.3.3  塔的管道布置 325

第12章  化工設計的輔助要求 329
12.1  公用工程 329
12.1.1  給排水 329
12.1.2  供電 331
12.1.3  供熱及冷凍工程 333
12.1.4  采暖通風及空氣調節 337
12.1.5  土建設計 339
12.1.6  自動控制 341
12.2  安全與環境保護 342
12.2.1  燃燒爆炸及防火防爆 342
12.2.2  防雷設計 346
12.2.3  環境污染及其治理 347

第13章  化工設備管理 349
13.1  設備管理的基本內容 350
13.2  設備管理標準化 352
13.3  我國的設備管理制度 356

附錄 359
  附錄1  物料衡算計算舉例 359
附錄2  熱量衡算計算舉例 362
附錄3  壓力容器常規設計舉例 363
附錄4  壓力容器分析設計舉例 378

參考文獻 408

化學工業（chemical industry）又稱化學加工工業，泛指生產過程中化學方法占主要地位的過程工業。化學工業是從19世紀初開始形成，並發展較快的一個工業部門。該行業對人纔始終保持著旺盛的需求。目前開設化工機械相關專業的高校全國有130多所，在讀學生數以千計，並且每年都有很多機電專業的畢業生進入到化工設計行業，使得從事化工設計的人員基礎不一，起點不同。化工設計是高等學校相關專業人纔培養的一個重要環節，使高年級化工機械（過程裝備與控制工程）專業學生對化工設計有一個全面和繫統的直觀認識和理解，對於學生進一步學習專業知識和專業實踐具有重要的意義。本書正是針對這一情況，從實習實訓角度，拓展了化工機械（過程裝備與控制工程）專業和其他專業學生需了解和初步掌握的基本知識，一定程度上實現了對該專業學生知識繫統性的完善，為更好地從事化工行業奠定基礎。
《化工設計實訓指導書》共分13章，內容豐富，從化工設計相關法律法規，設計相關基礎文件，以及工藝設計、強度設計、常規設計、應力分析設計、典型設備控制、制造檢驗驗收、設備工程預算、車間布置、管道設計、輔助工程及設備管理等方面講解了整個化工繫統設計的全過程，可以使化工機械相關專業的學生在本專業知識基礎、知識體繫上得到更繫統的教育，非常符合目前化工行業的實際工程發展方向，具有非常重要的價值和意義。
本書由王海波教授組織編寫團隊，高艷副教授、段世銘博士、時龍博士、安世亞太的黃志新博士參與了編寫工作，編者均為一線教師或經驗豐富的企業高級工程師。其中，王海波教授編寫1、7、8、13章和附錄4，高艷副教授編寫4、5、11章和附錄3，段世銘博士編寫9、10、12章，時龍博士編寫2、3章和附錄1、2，黃志新博士編寫6章。
本書在編寫過程中，受到了吉林化工學院陳慶教授的諸多指導，在此表示感謝！本書編寫過程中參考了行業相關材料，在此向同仁們表示衷心的感謝！
由於編者團隊的水平有限，加之時間倉促，書中難免出現不妥之處，敬請讀者批評指正。

編著者    
2021年10月