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| 內容簡介： |
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《化工多学科工程设计与实例》针对高校长期分专业教学、缺乏一体化工程设计训练等问题，以化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化、安全工程等专业组成的学科群为基础，通过学科之间的交叉、渗透与融合，在一个总设计目标规定约束下，结合工程案例，构建了一套基于“设计院模式”的化工多学科融合立体式工程设计体系。主要内容包括：绪论，化工过程工艺设计，化工过程设备设计，化工过程控制设计，化工过程安全设计，工艺过程模拟计算，醋酸甲酯制醋酸的工艺过程设计、过程装备设计、过程控制设计以及过程安全设计。既有基本原理介绍，又有工程设计案例描述，设计过程详尽。本教材强调化工类多学科工程能力培养，既可作为高等学校化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化、安全工程及相关专业学生的教材，也可作为相关工程技术人员从事工程设计的参考书。
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| 關於作者： |
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管国锋，南京工业大学，教育部高等学校化工类教学指导委员会委员，教育部化学工程与工艺专业专业认证专家，全国化工高等教育协会常务理事，中国化工学会石油化工专业委员会委员，江苏省化学化工学会理事，教务处处长，1962年生，工学博士，教授，博士生导师，江苏省高等教育教学名师。主要从事化工过程耦合强化技术的开发、离子液体的分子设计、合成及应用研究、规整结构催化剂的制备与应用研究。作为项目负责人主持承担了国家“十二五”科技支撑计划、国家自然科学基金、江苏省科技厅、环保厅、中石化科技开发项目及企业委托科研项目三十余项。兼任南京市化工过程强化工程技术中心主任，南京市萃取分离工程技术中心副主任。教学获奖：1 2013年获江苏省教学成果二等奖；2 2012年《化工原理》被评为“十二五”国家规划教材；3 2007年化工原理课程获“国家精品课程”称号；4 2006年江苏省高等学校教学名师；5 2007年《化工原理》被评为“十二五”国家规划教材；62005年《化工原理》被评为江苏省精品教材；72004年荣获江苏省教学成果特等奖和二等奖。科研获奖：12013年获石油和化学工业联合会技术发明一等奖；22013年获江苏省科学技术进步二等奖。
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| 目錄：
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第1章绪论11.1构思与起源11.1.1多学科工程设计培养的必要性21.1.2多学科工程设计培养的可行性21.1.3多学科工程设计培养的特色41.2多学科工程设计的培养体系51.2.1培养体系的构成51.2.2化工工艺设计要求61.2.3过程装备设计要求81.2.4自动化控制工程设计要求101.2.5安全工程设计要求111.3教学模式的组织与管理111.3.1工程设计选题原则121.3.2工程设计组织管理121.3.3工程设计团队协作131.3.4工程设计考核验收141.4责任关怀141.4.1责任关怀的实施理念151.4.2责任关怀的实施原则151.4.3责任关怀的实施准则16第2章化工过程工艺设计172.1工艺流程设计172.1.1工艺流程设计方法172.1.2工艺流程图的绘制172.1.3工艺设计包242.2物料衡算和能量衡算282.2.1物料衡算292.2.2能量衡算302.3工艺设备设计302.3.1设备设计的基本内容312.3.2化工设备图342.4车间布置设计342.4.1车间厂房布置设计342.4.2车间设备布置设计362.5管道布置设计382.5.1管道设计与布置的内容382.5.2管道及阀门的选用382.5.3管道压力降计算392.5.4管道热补偿设计392.5.5管道的绝热设计392.5.6管道的防腐与标志402.5.7管道布置设计402.5.8管道轴测图412.5.9管架图与管件图41第3章化工过程设备设计423.1过程设备设计基础423.1.1压力容器结构423.1.2压力容器分类423.1.3压力容器受压元件453.1.4压力容器法规与标准493.1.5压力容器材料523.2过程设备强度与稳定性设计563.2.1内压设备的强度计算573.2.2外压设备的稳定性计算603.2.3压力试验的强度计算633.2.4过程设备强度计算软件643.3换热设备设计653.3.1管壳式换热器基本类型653.3.2管壳式换热器结构设计653.3.3管壳式换热器设计计算793.4塔设备设计843.4.1塔设备基本类型843.4.2塔设备结构设计843.4.3塔设备设计计算853.4.4裙座壳及地脚螺栓座的设计计算923.5储存设备设计923.5.1卧式储罐基本结构923.5.2卧式储罐强度及稳定性计算933.5.3卧式储罐鞍式支座设计98第4章化工过程控制设计994.1过程控制系统设计994.1.1化工生产过程控制994.1.2简单控制系统1004.1.3串级控制系统1024.1.4比值控制系统1024.1.5前馈控制系统1034.1.6选择控制系统1034.1.7分程控制系统1034.1.8先进控制系统1044.2精馏塔过程控制系统1044.2.1控制目标与控制变量1044.2.2精馏塔的基本控制方案1054.2.3精馏塔的复杂控制方案1064.2.4精馏塔的先进控制1074.3化学反应器过程控制系统1084.4检测与变送系统设计1094.4.1选型原则1094.4.2温度测量仪表的选择1094.4.3压力测量仪表的选择1104.4.4流量测量仪表的选型1114.4.5物位测量仪表的选型1124.4.6控制阀的选型1134.5计算机集成监控系统设计1134.5.1DCS集散控制系统1134.5.2DCS控制方案设计1134.5.3控制方案组态实现1144.5.4安全联锁系统设计1164.6供配电与电气控制系统设计1164.6.1系统的整体连接1174.6.2电缆的连接1184.6.3电气控制系统设计119第5章化工过程安全设计1215.1化工过程危险、有害因素分析1215.1.1危险、有害因素1215.1.2过程危险、有害因素分析方法1235.1.3风险评价1265.2过程安全设计1285.2.1平面布置1285.2.2工艺装置安全设计1335.2.3储运设施安全设计1375.2.4管道布置1415.2.5消防设计1425.2.6电气安全1455.2.7职业危害防护1465.2.8其他安全设计147第6章工艺过程模拟计算1496.1Aspen Plus图形界面与模型建立1496.1.1Aspen Plus图形界面1496.1.2Aspen Plus模型建立1496.2分离单元模拟计算1506.2.1精馏简捷计算模块1506.2.2精馏严格计算模块1516.2.3萃取模块1546.3换热单元模拟计算1556.3.1Heater换热器1556.3.2HeatX换热器1566.3.3EDR设计1606.4反应单元模拟计算1616.4.1Rplug模块的输入1626.4.2Rplug计算结果1636.5模型分析工具1646.5.1设计规定1646.5.2灵敏度分析1656.6动态流程模拟167第7章醋酸甲酯制醋酸工艺过程设计1697.1工程概况1697.1.1工程意义1697.1.2工程设计内容1697.2醋酸甲酯制醋酸工艺的模拟与优化1707.2.1醋酸甲酯制醋酸工艺流程1707.2.2醋酸甲酯原料规格及处理要求1717.2.3热力学分析1717.2.4反应动力学1747.2.5醋酸甲酯制醋酸工艺参数的优化1757.3醋酸甲酯制醋酸工艺包设计1797.3.1设计基础1797.3.2工艺说明1827.3.3物料平衡1887.3.4消耗量1887.3.5界区条件表1897.3.6卫生、安全、环保说明1897.3.7分析化验项目表1907.3.8工艺管道及仪表流程图1957.3.9建议的设备布置图及说明1957.3.10工艺设备表2017.3.11工艺设备2037.3.12自控仪表2217.3.13安全阀规格书228第8章醋酸甲酯制醋酸过程装备设计2298.1设备布置设计2298.1.1设计一般要求2298.1.2设备布置图2308.2管道布置设计2318.2.1设计一般要求2318.2.2管道布置图2338.3换热设备设计2338.3.1结构设计2338.3.2强度计算2368.3.3施工图绘制2418.4塔设备设计2418.4.1结构设计2418.4.2强度计算2438.4.3施工图绘制2468.5储存设备设计2478.5.1催化精馏塔回流罐结构设计2478.5.2强度计算2478.5.3施工图绘制2518.6工程技术经济评价2518.6.1装置投资预算2518.6.2生产成本估算2528.6.3盈亏平衡分析252第9章醋酸甲酯制醋酸过程控制设计2549.1控制方案设计2549.1.1控制目标与要求2549.1.2灵敏板位置确定2549.1.3控制自由度分析2549.1.4控制系统设计方法2559.1.5厂级过程控制方案的设计2569.2醋酸甲酯水解工艺控制系统动态模拟2589.2.1Aspen稳态模拟系统2589.2.2稳态模拟转到动态模拟2589.2.3控制方案1的动态模拟系统2609.3DCS控制系统的实现2639.3.1浙大中控DCS软件2639.3.2IO点设置2649.3.3控制方案的组态实现2659.3.4监控组态画面设计2669.3.5组态调试269第10章醋酸甲酯制醋酸过程安全设计27010.1工艺危险、有害因素辨识27010.1.1物料的危险性27010.1.2生产工艺的危险性27110.1.3设备装置的危险性27210.2工艺安全评价27310.2.1安全评价方法选取27310.2.2作业条件危险性分析27310.2.3六阶段安全评价法27510.3安全防护措施28610.3.1防爆设计28610.3.2防火设计28710.3.3可燃气体检测报警系统设计28710.3.4工艺防雷、防静电设计28810.3.5控制与联锁安全设计28810.3.6设备、设施的安全防护设计28810.3.7警示标志设置289参考文献290附录醋酸甲酯制醋酸过程装备设计图样290
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随着现代过程工业的快速发展，社会对复合型创新人才需求日益高涨，需要工程教育进行改革和创新，强化培养学生的工程能力和创新能力。化学工业是我国经济的支柱性产业之一，其生产过程涉及化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化及安全工程等多个学科专业，为适应现代化学工业的发展要求，必须将各专业知识彼此融合，实现团队工程设计与现代化学工业无缝对接，这对专业建设和卓越工程师培养具有重要的指导意义和应用价值。
本教材以化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化、安全工程组成的学科群为基础，打破专业壁垒，通过学科之间的交叉、渗透与融合，在一个总设计目标规定约束下，结合工程案例，以化工工艺、装备、控制、安全的工程设计为主线，建立了与生产实际紧密结合的培养环境，构建了一套基于设计院模式的化学产品多学科融合立体式工程实训体系。这种既独立又合作的工程实践训练，使得不同专业学生在面向工程设计过程中，建立起现代化工整体设计思想，协调处理各专业领域之间的交叉与融合，有力地推动教学内容的改革与创新，提高学生整体工程设计能力及团队协作创新能力，培养学生的节能环保意识与社会责任感。本教材解决了高等教育长期分专业教学、缺乏一体化工程设计训练问题，可成为化工类多学科工程能力培养的首本教材。
本教材共分10章。第1 章介绍了化工类多学科工程设计实施可行性及培养体系；第2章介绍了工艺流程设计，物料衡算和能量衡算，工艺设备、车间布置及管道布置设计；第3章介绍了过程设备强度与稳定性，换热设备、塔设备、储存设备设计；第4章介绍了过程控制系统、检测与变送系统、计算机集成监控系统、供配电与电气控制系统设计；第5章介绍了化工过程危险、有害因素分析，过程安全设计及安全设计审查；第6章以Aspen Plus化工流程模拟软件为应用工具，介绍了流体输送单元、换热单元、分离单元和反应单元模拟计算及模型分析工具、动态流程模拟；第7章～第10章以醋酸甲酯制醋酸为工程训练实例，分别给出了工艺过程设计、过程装备设计、过程控制设计、过程安全设计的具体实现过程和设计结果。
全书由南京工业大学管国锋、董金善、薄翠梅、万辉和生迎夏编著，管国锋教授负责统稿。全体参编教师经过近几年跨学科团队毕业设计的组织与实施，多次获得江苏省本科毕业论文（设计）团队和论文奖，以此为主要支撑材料的教学研究成果多学科融合的复合型创新人才工程能力培养体系的探索与实践获得江苏省教学成果二等奖。将团队毕业设计成果用于本教材建设，获得江苏省普通高等学校重点教材建设立项和江苏省品牌专业建设项目（PPZY2015A044、PPZY2015A022）资助。编者希望相关专业学生通过本教材的学习，能够掌握化工工艺、过程装备、控制工程与安全工程的设计基本理论及工程设计方法，具备按照工程设计标准要求开展化工工程设计的能力，为后续走上社会从事化工类工程设计工作打下良好基础。
由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请读者批评指正。
编著者
2016年7月于南京
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