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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Babu, B.V.

出品人:

页数:555

译者:

出版时间:2004-7

价格:$ 106.16

装帧:Pap

isbn号码:9780195668056

丛书系列:

图书标签:

• Process Simulation
• Chemical Engineering
• Process Design
• Plant Design
• Simulation Software
• Chemical Processes
• Process Optimization
• Modeling
• Industrial Engineering
• Aspen Plus

好的，这是一份关于一本名为《过程设备设计与优化》的图书的详细简介： 图书名称：过程设备设计与优化 图书简介： 本书《过程设备设计与优化》深入探讨了化学工程领域中核心过程设备的原理、设计方法与性能优化策略。本书旨在为化工、能源、制药及相关领域的工程师、研究人员和高级学生提供一套全面、实用的技术参考和学习指南。全书内容围绕单元操作的物理和化学基础展开，结合现代工程软件的应用，构建了从概念设计到实际操作的完整知识体系。 本书结构严谨，内容详实，分为四大核心部分：基础理论、核心设备设计、高级优化技术和新兴应用。 第一部分：基础理论与设计原理 本部分首先回顾了过程工程设计所依赖的核心传热学、流体力学和物质传递的基本原理。重点阐述了如何将宏观的物料衡算和能量衡算转化为具体设备的设计参数。 1.1 过程系统工程基础： 详细介绍了稳态与非稳态系统分析的数学模型构建方法，强调了设计包（Design Package）的建立过程，包括工艺流程图（PFD）和管道及仪表流程图（P&ID）的规范化绘制与解读。 1.2 热力学与相平衡： 深入分析了复杂多组分体系的相平衡计算，特别是对于高压、深冷或含有强极性化合物体系的精确建模。探讨了选择合适的状态方程（如Peng-Robinson, SRK, 或更高级的PC-SAFT）在设备设计中的应用，确保物料的准确分离和储存。 1.3 传递过程的微观机制： 重新审视了动量、热量和质量传递的微分方程，并结合边界层理论，解释了在不同流动状态（层流、湍流）下，设备内部传热传质效率的决定因素。这为后续的设备尺寸确定提供了坚实的理论支撑。 第二部分：核心过程设备设计精要 本部分是全书的核心，系统地介绍了化工生产中最常见的几类关键设备的设计、选型和工程实践。 2.1 反应器工程设计： 针对均相和多相反应系统，本书详细阐述了连续搅拌釜式反应器（CSTR）、活塞流反应器（PFR）的尺寸计算，并扩展至更复杂的流化床、固定床反应器的设计考量。重点讨论了反应动力学的实验数据如何转化为工程参数，以及温度控制、搅拌效率在反应过程中的关键作用。特别辟章节讨论了催化剂的选择、装填和失活的应对策略。 2.2 分离设备设计： 这一模块覆盖了主要的物理分离技术。 精馏（Distillation）： 详尽介绍了塔设备的设计流程，包括 McCabe-Thiele 方法、Fenske-Underwood-Gilliland（FUG）方法的应用。对填料塔和塔盘塔的设计参数（如板间距、泛点速度、压降）进行了深入比较和计算指导。特别关注了共沸精馏、萃取精馏等复杂分离过程的设计挑战。 吸收与萃取（Absorption and Extraction）： 阐述了吸收塔的气液传质计算，以及溶剂的选择标准。对于液液萃取，本书提供了多级逆流萃取器的设计步骤，并探讨了溶剂回收系统的集成优化。 固液分离： 包括沉降、过滤（如板框压滤机、真空带式过滤机）和离心分离设备的设计选型，重点分析了滤饼特性对设备操作周期的影响。 2.3 换热器设计与管壳式换热器： 本章严格遵循 TEMA 标准，详细介绍了壳管式换热器的几何配置选择（如1-2、2-4等），以及导热系数的确定。深入讲解了程-壳程换热的设计计算，特别是对污垢系数（Fouling Factor）的工程估算和应对措施，确保设备在长期运行中的热效率。同时也涵盖了板式换热器和空气冷却器的应用场景。 2.4 储存与输送设备： 讨论了储罐、塔器的机械强度设计基础，包括风载、地震载荷的初步考虑。对于泵、压缩机和风机的选型，侧重于系统扬程/压力曲线与设备性能曲线的匹配，确保输送效率和能耗的最优化。 第三部分：高级优化技术与过程集成 本书超越了单一设备的设计，致力于提升整个流程的效率和可持续性。 3.1 工艺模拟软件的高级应用： 详细介绍了成熟的流程模拟软件（如 Aspen Plus 或 HYSYS）在复杂流程设计中的应用技巧。重点讲解了如何利用过程模拟工具进行灵敏度分析、故障模式识别以及“What-if”场景的快速评估，加速设计迭代。 3.2 过程强化（Process Intensification, PI）： 本部分介绍了一系列旨在缩小设备体积、提高效率的技术。包括微通道反应器、静态混合器、旋转填充床等新兴设备的概念和工程化潜力。强调了如何通过集成传热与反应（如反应精馏）来简化流程结构。 3.3 能量集成与热网络优化： 采用综合热力学方法（Pinch Analysis），系统地指导读者如何识别和消除热力学上的不可能改进点，设计出最小公用工程需求的网络。本书提供了详细的级联图（Cascade Diagram）绘制和操作步骤，以实现过程热能的梯级利用，大幅降低运行成本。 第四部分：安全、可靠性与生命周期管理 现代化工设计必须将安全和环境因素置于首位。 4.1 设备的安全与环境设计： 探讨了安全仪表系统（SIS）在设备控制中的作用。详细介绍了泄压装置（安全阀、爆破片）的尺寸计算，以应对反应失控或外部火灾等最坏情况。同时，讨论了挥发性有机化合物（VOCs）的捕集与处理单元的设计。 4.2 腐蚀与材料选择： 针对高温、高压、强酸碱环境，本书提供了常见工程材料（如不锈钢、镍基合金、非金属衬里）的耐腐蚀性能对比表。指导工程师如何根据介质特性、温度和流速，做出最经济且可靠的材料选择。 4.3 设备维护与可靠性工程： 介绍了基于风险的检查（RBI）方法在关键设备上的应用，以及如何通过优化设备布局和备用设施配置，提高整体工厂的可用性。 《过程设备设计与优化》以其严谨的学术深度和高度的工程实用性，成为连接基础化工原理与尖端工业实践的桥梁。本书不仅教授如何“计算”设备尺寸，更侧重于“如何设计”出高效、安全且经济的集成系统。

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