Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Ludwig, Ernest E.

出品人:

页数:712

译者:

出版时间:

价格:2577.20元

装帧:HRD

isbn号码:9780884156512

丛书系列:

图书标签:

• Chemical Engineering
• Process Design
• Petrochemical Plants
• Chemical Plants
• Process Simulation
• Plant Design
• Process Optimization
• Equipment Design
• Flowsheet Development
• Safety Engineering

化工与石化工厂应用过程设计 内容简介 本书系统深入地探讨了化工与石化行业中过程设计的核心原理、方法论与工程实践。它旨在为化学工程、过程工程领域的工程师、设计师、项目经理以及研究生提供一套全面、实用的参考指南，涵盖了从概念设计到详细工程设计阶段的关键步骤与技术细节。 本书的结构设计力求严谨且具有逻辑性，将复杂的过程设计问题分解为若干相互关联的模块，确保读者能够循序渐进地掌握整个设计流程。内容强调理论与实际应用的紧密结合，着重于如何将化学反应工程、热力学、流体力学、传质分离等基础科学原理转化为可操作的、经济高效且安全的工业流程。 第一部分：过程设计的基石与概念化 本部分首先奠定了过程设计的理论基础和方法论框架。详细阐述了化工过程设计的目的、范围以及在项目生命周期中的定位。重点介绍了流程开发的关键步骤，包括工艺路线的选择、原材料的评估、以及替代方案的初步技术经济性比较。 深入探讨了流程模拟与建模的重要性。涵盖了主流的稳态模拟软件（如 Aspen HYSYS, PRO/II 等）的应用，并对不同类型模型的构建、参数设定与结果分析进行了详尽的讲解。特别关注了反应器网络设计的基础，包括化学反应平衡、动力学数据的使用，以及如何初步确定反应器类型（如 CSTR, PFR, 间歇釜式等）及其初步尺寸估算。 此外，概念设计阶段的物料与能量平衡计算被置于核心地位。本书不仅教授传统的代数解法，更侧重于如何利用模拟工具快速构建平衡模型，并分析关键变量（如温度、压力、转化率）对整体流程的影响，为后续的设备选型提供可靠的输入数据。 第二部分：单元操作的深化设计与优化 本部分聚焦于化工流程中最为常见的单元操作的深入设计与优化技术。 在传热设备设计方面，详细介绍了换热器（管壳式、板式等）的选型原则、设计计算流程（如 LMTD 法和 $epsilon- ext{NTU}$ 法的适用性），并讨论了污垢因子、流体分配以及热集成网络（Heat Integration Network, $ ext{HIN}$）构建的初步思路。强调了热集成在降低能耗和提高操作经济性中的决定性作用。 分离过程设计是本书的重点之一。针对精馏、吸收、萃取和膜分离等关键单元，提供了详细的设计步骤。在精馏塔设计部分，不仅涵盖了平衡数据的使用和 McCabe-Thiele 图解法，更深入讲解了 Fenske-Underwood-Gilliland 法在计算塔板数和最小回流比上的应用。对于复杂多组分体系，介绍了如 Aspen Plus 等软件的精确计算方法。此外，针对吸收塔和萃取操作，详细分析了传质驱动力的计算和塔内件（如填料和塔盘）的选择标准。 流体输送与压力容器设计部分，探讨了泵、压缩机、风机等动态设备的选型原则，包括对气液两相流动的考虑。着重讲解了管道系统的水力学计算、压力降估算，以及泵的性能曲线匹配。压力容器设计则参照 $ ext{ASME}$ 等国际标准，讨论了壳体厚度、封头形式、开孔补强等关键设计要素。 第三部分：过程控制、安全与经济性评估 一个成功的化工过程设计必须是稳定、安全且具有竞争力的。本部分着眼于将设计从技术蓝图转化为可运行的工业资产。 过程控制系统设计被提升到与基础设计同等重要的地位。本书介绍了基本的控制回路原理（如 $ ext{PID}$ 控制器），并讨论了如何根据流程的动态特性（时间常数、增益）来整定控制器参数。强调了关键变量（如塔顶温度、反应器液位）的控制策略选择，并简要介绍了先进过程控制（$ ext{APC}$）在复杂系统优化中的应用潜力。 工厂安全与环境考量是现代过程设计的核心约束。详细讨论了危害与可操作性分析（$ ext{HAZOP}$）的执行流程，如何识别潜在的工艺偏差和安全隐患。同时，涵盖了泄压系统和安全阀的设计，包括超压计算、排放物处理以及最小安全裕度的确定。环境设计方面，着重于废水、废气和固体废物的最小化和预处理技术，确保设计符合日益严格的环保法规。 最后，项目经济性评估为设计方案的最终敲定提供了决策依据。本书介绍了资本支出（$ ext{CAPEX}$）和运营支出（$ ext{OPEX}$）的估算方法，涵盖了直接成本和间接成本的构成。深入分析了净现值（$ ext{NPV}$）、内部收益率（$ ext{IRR}$）和回收期等财务指标在不同设计方案比较中的应用，指导工程师做出最经济合理的工程决策。 总结 《化工与石化工厂应用过程设计》汇集了工程实践中的经验教训和最新的设计标准，提供了一个从理论到实践的完整路径。它不仅仅是一本计算手册，更是一部指导工程师系统性思考和解决复杂化工难题的工具书。本书力求培养读者系统集成的能力，理解不同设计模块之间的相互依赖性，最终目标是实现高效、可靠且可持续的化工生产流程。

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