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第一章 绪论 1

第一节 化工单元操作设计及优化课程简介 1

一、化工单元操作设计及优化的性质 1

二、课程目标 2

三、《化工单元操作设计及优化》的主要内容 2

四、化工单元操作设计及优化的步骤 3

第二节 化工设计及优化过程中的参数 4

一、物性参数 4

二、过程参数 7

三、结构参数 8

第三节 PID图和主体设备工艺条件图 9

一、PID图（带控制点的工艺流程图） 9

二、主体设备的工艺条件图 10

第四节 化工过程技术经济评价的基本概念 10

一、技术评价指标 10

二、经济评价指标 11

三、工程项目投资估算 11

四、化工产品的成本估算 13

五、利润和利润率 13

参考文献 13

第二章 列管式换热器工艺设计及优化 14

第一节 概述 14

一、列管式换热器的应用 14

二、换热器的设计要求 15

第二节 列管式换热器的设计 16

一、设计方案的确定 16

二、估算传热面积 20

三、工艺结构尺寸的确定 23

第三节 列管式换热器设计及优化示例一 26

一、设计任务和操作条件 26

二、确定设计方案 27

三、设计及优化步骤 28

第四节 列管式换热器设计及优化示例二 33

一、设计任务和操作条件 33

二、确定设计参数 34

三、设计及优化步骤 34

主要符号说明 38

参考文献 39

第三章 板式精馏塔工艺设计及优化 40

第一节 概述 40

一、精馏过程对塔设备的要求 40

二、板式塔与填料塔的比较 40

三、板式精馏塔的分类 41

四、板式精馏塔设计及优化的主要内容 43

第二节 精馏装置设计及优化方案的确定 44

一、精馏装置的流程 44

二、操作压力的选择 45

三、进料热状况的选择 45

四、加热方式和加热剂的选择 45

五、回流比的选择 46

六、精馏过程的节能措施 46

第三节 精馏塔塔板数的设计及优化 47

一、相平衡关系 47

二、精馏塔的物料衡算 49

三、精馏操作回流比的确定 50

四、精馏塔理论塔板层数的确定 53

五、精馏塔实际塔板层数确定 55

第四节 精馏塔主要尺寸的设计及优化 55

一、塔高的确定 56

二、塔径的确定 56

三、溢流装置的确定 59

四、塔板及其布置的确定 64

五、浮阀塔板的流体力学校核 69

六、塔板负荷性能图 72

第五节 板式塔的结构与附属设备 79

一、板式塔的结构 79

二、附属设备的确定 82

第六节 接管的确定 87

一、塔顶蒸气出口管的直径dv 87

二、回流管管径dR 87

三、进料管管径dF 87

四、塔底出料管管径dw 88

五、塔底至再沸器的接管管径dL 88

六、再沸器返塔连接管管径db 88

第七节 精馏装置带控制点的工艺流程图 89

一、带控制点的工艺流程图 89

二、工艺流程说明 89

第八节 精馏塔的工艺条件图 89

主要符号说明 92

参考文献 93

第四章 填料吸收塔工艺设计及优化 94

第一节 概述 94

一、吸收操作及其应用 94

二、吸收过程对塔设备的要求 94

三、填料吸收塔装置设计主要内容 95

第二节 设计方案的确定 95

一、吸收方法的选择 95

二、吸收剂的选择 96

三、吸收操作条件的确定 96

四、能量的综合利用 97

五、典型吸收-解吸过程流程 97

六、各类吸收设备 98

第三节 填料塔性能及简介 100

一、填料塔概述 100

二、填料塔的结构和特点 100

第四节 塔填料性能及选择 101

一、传质过程对塔填料的基本要求 101

二、塔填料分类 101

第五节 填料吸收塔设计及优化 103

一、气-液平衡关系的获取 103

二、确定吸收剂用量 103

三、塔径的计算 105

四、填料层高度的计算 106

五、气体压降的计算 108

六、管径及泵的选择 109

七、主要设计参数的核算及优化 110

第六节 填料塔附属内件选型 111

一、填料支撑装置 111

二、液体分布装置 111

三、液体再分布装置 112

四、液体出口装置 112

五、气体进口装置 112

六、除沫装置 113

第七节 填料吸收塔设计及优化示例一 113

一、设计任务和操作条件 113

二、确定设计方案 114

三、设计及优化步骤 114

第八节 填料吸收塔设计及优化示例二 127

一、设计任务和操作条件 127

二、确定设计方案 128

三、设计及优化步骤 129

主要符号说明 135

参考文献 136

附录 137

附录一 法定计量单位及单位换算 137

附录二 常用数据表 140

附录三 常见气体、液体和固体的重要物理性质 144

附录四 一些气体溶于水的亨利系数 153

附录五 某些二元物系的气液平衡组成 153

附录六 乙醇-水溶液的一些性质 154

附录七 常用管子的规格 155

附录八 设计代号及图例 156