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1、化工設(shè)計課程教學(xué)大綱 課程名稱：化工設(shè)計 英文名稱：Chemical Engineering Design 課程編碼：X4031641 學(xué)時數(shù)：32其中實踐學(xué)時數(shù)：課外學(xué)時數(shù)： 學(xué)分?jǐn)?shù)：2.0 適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 一、課程簡介 化工設(shè)計基礎(chǔ)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)選修課。本課程以化工生產(chǎn)車間(裝置)的 工藝設(shè)計為重點，講述與國際化工設(shè)計相接軌、目前國內(nèi)通用的化工設(shè)計的原則、方法、設(shè) 計程序與技巧，和各種化工工藝圖與化工設(shè)備圖的繪制與閱讀方法，以及計算機在化工設(shè)計 計算與繪圖中的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對化工生產(chǎn)車間(裝置)設(shè)計的內(nèi)容和步 驟有較全面的了解，并具有初

2、步的化工裝置設(shè)計能力。通過本課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的 實踐，使學(xué)生具備有化工工程設(shè)計的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析和解訣實際 工程問題的能力，增強學(xué)生的工程概念和技術(shù)經(jīng)濟(jì)意識，熟悉化工設(shè)計的常用規(guī)范，使學(xué)生 具備化學(xué)工程師的基本索質(zhì)，為學(xué)生后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和工作打下工程基礎(chǔ)。 二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表 課程目標(biāo) 畢業(yè)要求 (1)掌握化工設(shè)計的基本程序、基本規(guī)律、 基本方法、主要規(guī)范和基本思維方式；給學(xué) 生以扎實的化工設(shè)計基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)新思維 的培養(yǎng)。 1-5掌握化學(xué)工程與工藝專業(yè)設(shè)計知識， 并能用于解決化學(xué)工程與工藝相關(guān)的復(fù) 雜科學(xué)和工程設(shè)計問題 (2)掌握工藝方案

3、選擇和工藝流程設(shè)計、 以及車間設(shè)備布置和管道布置的原則、方法 和步驟；掌握物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的 選型與工藝計算的原理和方法，并能運用計 算機進(jìn)行工藝計算。 3-2能夠運用相關(guān)工程知識，設(shè)計滿足特 定工程需求的系統(tǒng)或單元； （3）掌握工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道 布置圖及化工設(shè)備圖的表達(dá)內(nèi)容、繪制方法 和閱讀方法，并能運用計算機繪制工藝流程 圖、設(shè)備布置圖和化工設(shè)備圖；了解非工藝 專業(yè)的設(shè)計及概算的內(nèi)容，設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì) 評價方法，為非工藝專業(yè)提供設(shè)計條件。 3-2能夠運用相關(guān)工程知識，設(shè)計滿足特 定工程需求的系統(tǒng)或單元： 三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點和難點 （一）化工廠設(shè)計概

4、論 （1）教學(xué)內(nèi)容:緒論；化工設(shè)計種類；化工廠設(shè)計的工作程序；化工車間工藝設(shè)計的程 序及內(nèi)容；設(shè)計文件 （2）基本要求：了解概念設(shè)計、中試設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計與工程設(shè)計的概念與內(nèi)容；項目 建議書、可行性研究、設(shè)什任務(wù)書、擴大初步設(shè)計和施工圖設(shè)計的主要內(nèi)容；車間（裝置）工 藝設(shè)計的內(nèi)容和工作程序。掌握概念設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計與工程設(shè)計的區(qū)別與聯(lián)系；國內(nèi)的基礎(chǔ) 設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計與國外的工藝設(shè)計、基礎(chǔ)工程設(shè)計及詳細(xì)工程設(shè)計的內(nèi)容與區(qū) 別。 （3）重點是：掌握設(shè)計要求，設(shè)計原則，設(shè)計程序，設(shè)計內(nèi)容。 （4）難點是:掌握擴大初步設(shè)計的內(nèi)容和工作程序。 （-）工藝流程設(shè)計 （1）教學(xué)內(nèi)容：生產(chǎn)方

5、法和工藝流程的選擇；工藝流程設(shè)計；工藝流程圖；工藝流程 圖計算機繪圖軟件。 （2）基本要求：掌握工藝流程設(shè)計的任務(wù)和設(shè)計方法以及設(shè)計過程應(yīng)考慮的問題；主: 要化工設(shè)備的自控方案的內(nèi)容和方法：生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟；確定操縱變量、主 變量和副變量，以及控制方案的表達(dá)方法；各種管線的類型、線寬的確定，閥門類型的確定。 （3）重點是:掌握繪制物料流程圖、帶控制點的工藝流程圖。 （4）難點是：掌握單元設(shè)備的自控流程，特定過程及管路的流程。 （三）物料衡算與能量衡算 （1）教學(xué)內(nèi)容：物料衡算的基本方法；反應(yīng)過程的物料衡算；反應(yīng)過程的能量衡算；： 應(yīng)用Aspen Plus進(jìn)行化工過程的物料

6、衡算及能量衡算。 衡算的基準(zhǔn)和思路以及計算方法。 （2）基本要求：了解并掌握利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行反應(yīng)過程的物料衡算的方法和步驟； 以反應(yīng)熱效應(yīng)為基礎(chǔ)和以生成熱為基礎(chǔ)兩種反應(yīng)過程能量衡算方法；流程模擬軟件的種類和 功能，以及應(yīng)用進(jìn)行物料衡算和熱量衡算的步驟和方法；利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行反應(yīng)過程的 物料衡算的方法；衡算基準(zhǔn)的選擇，包括基準(zhǔn)物流的名稱和單位選擇，以及物料平衡方程、 摩爾分?jǐn)?shù)約束式及設(shè)備約束式的內(nèi)容和形式；掌握?個完整的化工過程的物料 （3）重點是:掌握物料衡算與熱量衡算的基本原理、計算。 （4）難點是:化工過程模擬軟件的應(yīng)用。 （四）設(shè)備的工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖 （1）教學(xué)內(nèi)

7、容：化工設(shè)備選用概述：化工設(shè)備選型和工藝計算；化工設(shè)備圖。 （2）基本要求：了解掌握化工設(shè)備選型和工藝設(shè)計的一般原則；定型設(shè)備與非定型設(shè) 備設(shè)計的主要內(nèi)容和工作程序；用計算機進(jìn)行設(shè)備選型與計算的方法與步驟。設(shè)備選型和工 藝設(shè)計的合理性和安全性的要求；定型設(shè)備與非定型設(shè)備基本設(shè)計的內(nèi)容和方法；合適的設(shè) 備基本結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸、主要工藝參數(shù)正確選擇。 （3）重點是：掌握液體輸送設(shè)備，氣體輸送、壓縮設(shè)備的選型，貯罐設(shè)計，管殼式換 熱器選型及設(shè)計，液固分離設(shè)備、氣固分離設(shè)備選型及設(shè)計，板式塔和填料塔，干燥設(shè)備， 攪拌釜式反應(yīng)器的設(shè)計。 （4）難點是：板式塔和填料塔，干燥設(shè)備，攪拌釜式反應(yīng)器的設(shè)

8、計計算。 （五）車間布置設(shè)計 （1）教學(xué)內(nèi)容：車間布置設(shè)計概述；車間設(shè)備布置設(shè)計；典型設(shè)備的布置方案；設(shè)備 布置圖。 （2）基本要求：了解并掌握化工車間的組成；車間布胃設(shè)計的依據(jù)、內(nèi)容及程序，以 及車間（裝置）平面布置方案和工業(yè)建筑物的模數(shù)、敞開構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)尺寸；車間設(shè)備布置設(shè) 計的內(nèi)容，反應(yīng)器、塔和立式容器、換熱器、臥式容器、泵及壓縮機的布置方案和布置要點： 用AutoCAD繪制設(shè)備布置圖的方法。初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段的車間布置設(shè)計的內(nèi)容, 設(shè)備布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝、安裝檢修、土建及安全、衛(wèi)生的要求及應(yīng)對方案。 （3）重點是：掌握平面布置，豎向布置，管廊布置，車間布置，繪制設(shè)備布

9、置圖。 （4）難點是繪制平面布置、豎向布置、管廊布置、設(shè)備布置圖。 （六）管道布置設(shè)計 （1）教學(xué)內(nèi)容：概述；管架和管道的安裝布置；典型設(shè)備的管道布置；管道布置圖。 （2）基本要求：了解并掌握化工車間布置設(shè)計的任務(wù)和要求；管道在管架上的平面布 置和立面布置的原則"立式和臥式容器、換熱器和塔的管道布置方案和布置要求；管道軸測 圖以及管道布置圖的閱讀方法與步驟：管道轉(zhuǎn)折、交叉、重疊的表示方法，管道布置圖的標(biāo) 注內(nèi)容和方法；管道軸測圖中管道、管件及閥門的表示方法及尺寸標(biāo)注內(nèi)容與標(biāo)注方法，管 道方位圖的表達(dá)內(nèi)容及繪制方法。 （3）重點是：掌握管道及其組件的材料與規(guī)格，管路計算：管徑的確定，管

10、路壓降計 算，閥門、管件的選擇，繪制管道布置圖，單元設(shè)備的管道布置。 （4）難點是：管路絕熱設(shè)計，管路應(yīng)力分析與熱補償，管道布置圖的識讀。 （七）非工藝專業(yè) （1）教學(xué)目的和要求 了解并掌握給排水、供電、供熱及冷凍、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)工程的基本知識；工藝人 員向公用工程設(shè)計應(yīng)提供的設(shè)計條件；化工設(shè)計中應(yīng)遵循的安全防火設(shè)計規(guī)范，環(huán)境污染及 其治理應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。 （2）教學(xué)內(nèi)容：公用工程；安全與環(huán)境保護(hù)： （3）重點是：化工容器制造的材料選擇，設(shè)備設(shè)計。 （4）難點是：土建設(shè)計，自控設(shè)計，電器設(shè)計，給水排水設(shè)計，采暖通風(fēng)設(shè)計。 （A）工程設(shè)計概算及技術(shù)經(jīng)濟(jì) （1）教學(xué)內(nèi)容：

11、工程概算費用與概算項目；化工設(shè)計工程的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；投資 與產(chǎn)品成本估算：工程投資經(jīng)濟(jì)評價。 （2）基本要求：了解并掌握化工設(shè)計工程綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表的具體內(nèi)容；工程概算 費用的分類及內(nèi)容；靜態(tài)評價中的投資收益率、靜態(tài)還本期及累計現(xiàn)金價值的定義和表達(dá)方 式,動態(tài)評價中的凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值比、折現(xiàn)現(xiàn)金流通收益率及動態(tài)還本期的定義和評價標(biāo)準(zhǔn)。 產(chǎn)品單位成本和產(chǎn)品工廠成本，投資利稅率與投資利潤率的區(qū)別：單位工程概算表的內(nèi)容及 編制辦法，工程項目總概算、單項工程綜合概算、單位工程概算三者的區(qū)別與聯(lián)系。 （3）重點是：建設(shè)項目投資估算，生產(chǎn)成本估算，經(jīng)濟(jì)評價，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 （4）難點是：工程

12、概算書的編制。 四、教學(xué)方式及學(xué)時分配 序號 主要內(nèi)容 主要教 學(xué)方式 學(xué)時 分配 輔導(dǎo)答 疑比例 一 化工廠設(shè)計概論 講授 4 1 : 1 二 工藝流程設(shè)計 講授 4 1 : 1 三 物料衡算與能量衡算 講授 4 1 : 1 四 設(shè)備的工藝設(shè)計及化工設(shè)備圖 講授 4 1 : 1 五 車間布置設(shè)計 講授 4 1 : 1 八 管道布置設(shè)計 講授 4 1 : 1 七 非工藝專業(yè) 講授 4 I : 1 八 工程設(shè)計概算及技術(shù)經(jīng)濟(jì) 講授 4 1 : 1 五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求 1. 作業(yè) 本課程課

13、堂教學(xué)為主，實習(xí)認(rèn)識、計算機輔助教學(xué)為輔，要求學(xué)生完成一定量的課后作 業(yè)。題型有問答與結(jié)構(gòu)組成及典型化工工藝的工藝設(shè)計相關(guān)題。 2. 課后答疑 兩周一次輔導(dǎo)答疑。 六、本課程與其他課程的聯(lián)系 化工CAI）制圖、化工機械、化工原理及化學(xué)反應(yīng)工程是本課程的基礎(chǔ)，本課程結(jié)合工藝 計算示例、計算圖表及各種圖紙示例，著重于傳授化工設(shè)計的基本原理、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技巧 和經(jīng)驗，為培養(yǎng)學(xué)生成為具備一定的化工生產(chǎn)基礎(chǔ)知識和化工產(chǎn)業(yè)綜合加工技術(shù)知識與操作 技能的高級專業(yè)工程技術(shù)人才，從事化工相關(guān)領(lǐng)域從事工程設(shè)計、生產(chǎn)管理工作打下一定的 基礎(chǔ)。 七、建議教材及教學(xué)參考書目 《化工設(shè)計》第四版，梁志武、陳聲

14、宗，化學(xué)工業(yè)出版社，2015年 《化工設(shè)計》（第二版），陳聲宗，化學(xué)工業(yè)出版社，2008年 《化工設(shè)計》，王紅林、陳礪，華南理工大學(xué)出版社，2001年 《化工設(shè)計》（第二版），王靜康，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年 《化工設(shè)計》，吳嘉，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年 八、課程考核方式與成績評定辦法課程考核方式為：考試；成績評定方法：如平時成績*50%+期末成績*50%=總成績，成績采用 百分制。 評價項目 評價環(huán)節(jié) 課程目標(biāo) 平時成績（50分） 考勤、課后作業(yè) （50 分） （1）掌握化工設(shè)計的基本程序、基本規(guī)律、基本 方法、主要規(guī)范和基本思維方式；給學(xué)生以扎實的 化工設(shè)計基礎(chǔ)訓(xùn)練和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。 （2）掌握工藝方案選擇和工藝流程設(shè)計、以及車 間設(shè)備布置和管道布置的原則、方法和步驟；掌握 物料衡算、熱量衡算及設(shè)備的選型與工藝計算的原 理和方法，并能運用計算機進(jìn)行工藝計算 課程考試（50分） 期末考試（50分） （3）掌握工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道布置圖 及化工設(shè)備圖的表達(dá)內(nèi)容、繪制方法和閱讀方法， 并能運用計算機繪制工藝流程圖、設(shè)備布置圖和化 工設(shè)備圖；了解非工藝專業(yè)的設(shè)計及概算的內(nèi)容， 設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價方法，為非工藝專業(yè)提供設(shè)計 條件。