第一章 绪论
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一、过程装备设计发展现状简介
目录
三、本教材的基本内容
四、课程设计的基本内容
二、化工过程及装置设计简介
一、发展现状简介
1.社会经济过程产品分类
按照 ISO/DIS9000;2000（国际标准化组织）认定
过程产品分四类,
硬件产品（ hardware)
软件产品（ software)
流程性材料产品（ processed material)
服务型产品（ service)
2.先进制造技术
硬件产品
主要指 的先进制造技术
流程性材料产品
流程性材料：指流体（气、液、粉粒体等）形态
为主的材料
3.过程工业是国民经济加工制造
流程性材料的支柱产业之一
成套过程装置：组成过程工业的工作母机群
由一系列过程机器和过程设备按一定流程方
式用管道、阀门等连接的一个独立的密闭连
续系统
配以必要的控制仪表和设备
使各种流程性材料经历必要的理化过程
平稳连续地制造出所需的新流程性材料产品
4.过程装备的基础知识
（ 1）过程装备
是过程单元设备（塔、换热器、反应器和储
罐等）和单元过程机器（压缩机、泵与分离
机等）二者的统称
（ 2）主要研究发展领域
过程原理与技术创新
成套装置流程技术创新
过程装备技术创新
过程控制技术创新
需实现的最佳技术经济指标,
高效、节能、清洁和安全不断推向新的
技术水平，确保本产业在国际上的竞争力
（ 3）专业培养目标
培养能够掌握流程性材料产品先进制造技术的高级专业
人才
过程装备创新：关键在装备内件技术的创新 —— 过程原
理与技术创新和成套装置工艺流程技术的创新 —— 两者
互为依托、相辅相成
（ 4）与先进制造技术的区别
1）过程装备创新是流程性产品与一般硬件产品先进制
造技术的重大区别
2）理论上的区别
流程性材料先进制造技术的理论基础,
化学、固体力学、流体力学、热力学、机
械学、化学工程与工艺学、电工电子学和
信息技术科学等
一般硬件产品先进制造技术的理论基础,
主要侧重于固体力学、材料与加工学、机
械机构学、电工电子学和信息技术科学等
二、化工过程及装置设计简介
(一 ) 化学工程项目建设的基本过程
化学工程项目的建设过程就是将化学工
业范畴内的某一个设想，实现为一个序列化
的,能够达到预期目的的,可安全稳定生产的
工业生产装置。
化学工程项目建设过程分四个阶段,
可行性研究阶段
工程设计阶段
项目的施工阶段
项目的开车，考核及验收阶段
在以上过程的各阶段中,化工过
程及装置设计是过程的核心环节,并
贯彻于项目过程的始终,所以说化工
生产装置的技术水平高低,首先体现
在其设计水平上。
作为化工专业的设计人员,在化工的建设
项目中主要承担化工过程及装置设计,并为其
他相关专业提供设计条件和要求,其过程可分
为两个阶段,
(1)初步设计阶段 初步设计的主要任务
是对工程项目的具体情况作出工程设计的主要
技术方案，供工程主管部门进行项目审查，并
为详细设计提供设计依据。
(2)详细设计阶段 主要任务是设计和编制
项目施工，生产及管理所需要的一切技术文件。
（二）单元过程及设备设计
1.单元过程及设备设计的基本原则
(1) 技术的先进性和可靠性
(2) 过程的经济性
(3) 过程的安全性
(4) 清洁生产
(5) 过程的可操作性和可控制性
2.过程装备设计的基本过程,
(1) 过程的方案设计
(2) 工艺流程设计
(3) 单元过程模拟计算
(4) 过程装备的工艺设计
(5) 绘制单元过程流程图
(6) 工艺设计的技术文件
(7) 详细设计
本书仅就特别常用和典型的过程和
设备设计进行介绍,大致内容如下,
换热设备 —— 应用、分类、特点及选型
塔设备 ———— 应用、选型 —— 填料塔、板
式塔、塔的附件、强度设计等
反应设备 —— 分类、常见反应器的特点、机
械搅拌反应器的结构、容器、搅拌器及其
设计、密封、传动装置等、机械搅拌设备
的技术进展
三、本教材的基本内容
1.具体内容如下,
★ 列管式换热器工艺设计
★ 精馏过程的工艺设计
★ 列管式换热器机械设计
★ 吸收过程的工艺设计
★ 萃取过程的工艺设计
★ 干燥过程的设计
★ 塔设备机械设计
★ 反应设备简介
三、本教材的基本内容
2.过程装备的应用
(1)应用
典型实例,
加氢反应器 —— 现代石油炼制工艺中最
重要的转化过程之一
液态氢储存容器
超高压食品杀菌釜
核反应堆
超临界流体萃取装置 —— 新型分离技术
其它产品 —— 如军工产品等
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2.过程装备的特点
功能原理多种多样
化机电一体化
外壳多为压力容器
常在苛刻环境下工作（高温、高压、低温、低
压、高真空、强腐蚀等）
设计寿命较长
可能承受动载荷（风载、地震载荷、冲击载荷
等）
易发生意外事故，发生时易造成人员伤亡、企
业停产、财产损失和环境污染
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3.基本要求
安全可靠 —— 材料强度高、韧性好；材料与介
质相容；具有足够的结构刚度与抗失稳能力；
密封性能好
满足过程要求 —— 功能要求、寿命要求
综合经济性好 —— 生产效率高、消耗低；结构
合理、制造简单；易于运输和安装
易操作、维护和控制 —— 操作简单、可维护性
和可修理性好、便于控制
优良的环境性能
针对具体情况具体分析。满足主要要求，兼顾
次要要求
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4.设计概述
（ 1）设计的基本步骤
必须综合平衡产品、成本和环境三方面
的设计要求
常用决策过程,
需求分析和目标界定
总体结构设计
零部件结构设计
参数设计
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（ 2）影响参数设计的主要因素
设计准则 —— 先确定最可能的失效方式，
选择合适的失效判据，将应力或其它有
关参量限制在许用范围内 —— 最新的应
力限制准则
材料
规范标准
更新换代的三个途径 —— 改变工作原理、
改进制造工艺、结构和材料以提高综合
技术性能、加强辅助功能是其更适应使
用者要求
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设计思想与设计方法,
从实际出发
调查研究
综合运用多学科知识
跟踪学科前沿发展、特别是新材料、
先进制造技术、新设计方法和控制
技术
在设计、制造、安装、调试和使用
工作中及时发现问题、反复修改
以取得最佳效果
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5.学习本课程内容的基本要求
根据要求
分别介绍换热设备、塔设备、反
应设备和储存设备等典型过程设
备
突出功能要求
结构特点
与设计选用的联系等
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四,课程设计的基本要求
（ 1） 设计方案
（ 2）主要设备的工艺设计计算
(3) 主要设备的结构设计与机械设计
(4) 典型辅助设备的选型
(5) 带控制点的工艺流程图
(6) 主要设备的工艺条件图
(7) 主要设备的总装配图
(8) 编写设计说明书
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一、过程装备设计发展现状简介
目录
三、本教材的基本内容
四、课程设计的基本内容
二、化工过程及装置设计简介
一、发展现状简介
1.社会经济过程产品分类
按照 ISO/DIS9000;2000（国际标准化组织）认定
过程产品分四类,
硬件产品（ hardware)
软件产品（ software)
流程性材料产品（ processed material)
服务型产品（ service)
2.先进制造技术
硬件产品
主要指 的先进制造技术
流程性材料产品
流程性材料：指流体（气、液、粉粒体等）形态
为主的材料
3.过程工业是国民经济加工制造
流程性材料的支柱产业之一
成套过程装置：组成过程工业的工作母机群
由一系列过程机器和过程设备按一定流程方
式用管道、阀门等连接的一个独立的密闭连
续系统
配以必要的控制仪表和设备
使各种流程性材料经历必要的理化过程
平稳连续地制造出所需的新流程性材料产品
4.过程装备的基础知识
（ 1）过程装备
是过程单元设备（塔、换热器、反应器和储
罐等）和单元过程机器（压缩机、泵与分离
机等）二者的统称
（ 2）主要研究发展领域
过程原理与技术创新
成套装置流程技术创新
过程装备技术创新
过程控制技术创新
需实现的最佳技术经济指标,
高效、节能、清洁和安全不断推向新的
技术水平，确保本产业在国际上的竞争力
（ 3）专业培养目标
培养能够掌握流程性材料产品先进制造技术的高级专业
人才
过程装备创新：关键在装备内件技术的创新 —— 过程原
理与技术创新和成套装置工艺流程技术的创新 —— 两者
互为依托、相辅相成
（ 4）与先进制造技术的区别
1）过程装备创新是流程性产品与一般硬件产品先进制
造技术的重大区别
2）理论上的区别
流程性材料先进制造技术的理论基础,
化学、固体力学、流体力学、热力学、机
械学、化学工程与工艺学、电工电子学和
信息技术科学等
一般硬件产品先进制造技术的理论基础,
主要侧重于固体力学、材料与加工学、机
械机构学、电工电子学和信息技术科学等
二、化工过程及装置设计简介
(一 ) 化学工程项目建设的基本过程
化学工程项目的建设过程就是将化学工
业范畴内的某一个设想，实现为一个序列化
的,能够达到预期目的的,可安全稳定生产的
工业生产装置。
化学工程项目建设过程分四个阶段,
可行性研究阶段
工程设计阶段
项目的施工阶段
项目的开车，考核及验收阶段
在以上过程的各阶段中,化工过
程及装置设计是过程的核心环节,并
贯彻于项目过程的始终,所以说化工
生产装置的技术水平高低,首先体现
在其设计水平上。
作为化工专业的设计人员,在化工的建设
项目中主要承担化工过程及装置设计,并为其
他相关专业提供设计条件和要求,其过程可分
为两个阶段,
(1)初步设计阶段 初步设计的主要任务
是对工程项目的具体情况作出工程设计的主要
技术方案，供工程主管部门进行项目审查，并
为详细设计提供设计依据。
(2)详细设计阶段 主要任务是设计和编制
项目施工，生产及管理所需要的一切技术文件。
（二）单元过程及设备设计
1.单元过程及设备设计的基本原则
(1) 技术的先进性和可靠性
(2) 过程的经济性
(3) 过程的安全性
(4) 清洁生产
(5) 过程的可操作性和可控制性
2.过程装备设计的基本过程,
(1) 过程的方案设计
(2) 工艺流程设计
(3) 单元过程模拟计算
(4) 过程装备的工艺设计
(5) 绘制单元过程流程图
(6) 工艺设计的技术文件
(7) 详细设计
本书仅就特别常用和典型的过程和
设备设计进行介绍,大致内容如下,
换热设备 —— 应用、分类、特点及选型
塔设备 ———— 应用、选型 —— 填料塔、板
式塔、塔的附件、强度设计等
反应设备 —— 分类、常见反应器的特点、机
械搅拌反应器的结构、容器、搅拌器及其
设计、密封、传动装置等、机械搅拌设备
的技术进展
三、本教材的基本内容
1.具体内容如下,
★ 列管式换热器工艺设计
★ 精馏过程的工艺设计
★ 列管式换热器机械设计
★ 吸收过程的工艺设计
★ 萃取过程的工艺设计
★ 干燥过程的设计
★ 塔设备机械设计
★ 反应设备简介
三、本教材的基本内容
2.过程装备的应用
(1)应用
典型实例,
加氢反应器 —— 现代石油炼制工艺中最
重要的转化过程之一
液态氢储存容器
超高压食品杀菌釜
核反应堆
超临界流体萃取装置 —— 新型分离技术
其它产品 —— 如军工产品等
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2.过程装备的特点
功能原理多种多样
化机电一体化
外壳多为压力容器
常在苛刻环境下工作（高温、高压、低温、低
压、高真空、强腐蚀等）
设计寿命较长
可能承受动载荷（风载、地震载荷、冲击载荷
等）
易发生意外事故，发生时易造成人员伤亡、企
业停产、财产损失和环境污染
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3.基本要求
安全可靠 —— 材料强度高、韧性好；材料与介
质相容；具有足够的结构刚度与抗失稳能力；
密封性能好
满足过程要求 —— 功能要求、寿命要求
综合经济性好 —— 生产效率高、消耗低；结构
合理、制造简单；易于运输和安装
易操作、维护和控制 —— 操作简单、可维护性
和可修理性好、便于控制
优良的环境性能
针对具体情况具体分析。满足主要要求，兼顾
次要要求
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4.设计概述
（ 1）设计的基本步骤
必须综合平衡产品、成本和环境三方面
的设计要求
常用决策过程,
需求分析和目标界定
总体结构设计
零部件结构设计
参数设计
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（ 2）影响参数设计的主要因素
设计准则 —— 先确定最可能的失效方式，
选择合适的失效判据，将应力或其它有
关参量限制在许用范围内 —— 最新的应
力限制准则
材料
规范标准
更新换代的三个途径 —— 改变工作原理、
改进制造工艺、结构和材料以提高综合
技术性能、加强辅助功能是其更适应使
用者要求
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设计思想与设计方法,
从实际出发
调查研究
综合运用多学科知识
跟踪学科前沿发展、特别是新材料、
先进制造技术、新设计方法和控制
技术
在设计、制造、安装、调试和使用
工作中及时发现问题、反复修改
以取得最佳效果
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5.学习本课程内容的基本要求
根据要求
分别介绍换热设备、塔设备、反
应设备和储存设备等典型过程设
备
突出功能要求
结构特点
与设计选用的联系等
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四,课程设计的基本要求
（ 1） 设计方案
（ 2）主要设备的工艺设计计算
(3) 主要设备的结构设计与机械设计
(4) 典型辅助设备的选型
(5) 带控制点的工艺流程图
(6) 主要设备的工艺条件图
(7) 主要设备的总装配图
(8) 编写设计说明书
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