《化工設計》教學大綱.docx

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1、《化工設計》教學大綱 課程編號：B0103103 課程名稱：化工設計 英文名稱： Chemical Process and Plant Design 課程性質(zhì)：專業(yè)課 學時/學分：40 /2, 5 考核方式：考試+平時 選用教材：化工設計，化學工業(yè)出版社 先修課程：化工原理、化工制圖、化工熱力學、化學反應工程 后繼課程：化學工藝學 適用專業(yè)及層次：化工類專業(yè)三年級學生 一、教學目標設計是工程技術的起點，設計是工程師的基本技能。 本課程以化工生產(chǎn)車間(裝置)的工藝設計為重點，講述與國際化工設計相接 軌、目前國內(nèi)通用的化工設計的原則、方法、設計程序與技巧，和各種化工工藝 圖

2、與化工設備圖的繪制與閱讀方法，以及計算機在化工設計計算與繪圖中的應用。 通過本課程的學習，使學生對化工生產(chǎn)車間(裝置)設計的內(nèi)容和步驟有較全面的 了解，并具有初步的化工裝置設計能力。 本門課程的具體課程目標為： (1) 掌握化工設計的基本程序、基木規(guī)律、基本方法、主要規(guī)范和基本思維方式;給學生以扎實的化工設計基礎訓練和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)； (2) 掌握工藝方案選擇和工藝流程設計、以及車間設備布置和管道布置的原則、 方法和步驟； (3) 掌握物料衡算、熱量衡算及設備的選型與工藝計算的原理和方法，并能運用 計算機進行工藝計算； (4) 掌握工藝流程圖、設備布置圖及化工設備圖的表達內(nèi)容、繪制方

3、法和閱讀方 法，并能運用計算機繪制工藝圖和化工設備圖； (5) 了解非工藝專業(yè)的設計及概算的內(nèi)容，設計的技術經(jīng)濟評價方法，為非工藝 專業(yè)提供設計條件。 二、課程目標與畢業(yè)要求的對應關系(表格可以擴展) 目標 (1) 目標 (2) 目標 (3) 目標 (4) 目標 (5) 目標 (6) 1.工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎和 化學工程與工藝專業(yè)知識用于解決復雜工程問題。 V 2.問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的 基本原理，識別、表達、并通過文獻研兗分析復雜化學工 程問題，以獲得有效結(jié)論。 V 3

4、.設計/開發(fā)解決方案：能夠設計針對復雜化學工程問 題的解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件） 或化工工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考 慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。 V V 4.研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜化 學工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、 并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。 V 5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對復雜化學工程問題，開發(fā)、 選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術 工具，包括對復雜化學工程問題的預測與模擬，并能夠理 解其局限性。 V 6.

5、工程與社會：能夠基于工程相關背景知識進行合 理分析，評價化學工程與工藝專業(yè)工程實踐和復雜工程問 題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響， 并理解應承擔的責任。 V V 7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對復雜工 程問題的化學工程與工藝專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持 續(xù)發(fā)展的影響。 8.職業(yè)規(guī)范：具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感, 能夠在1??程實踐中理解并遵守1：程職業(yè)道德和規(guī)范，履行 責任。 J 9.個人和團隊：能夠在多學科背景下的團隊中承擔 個體、團隊成員以及負責人的角色。 V 10

6、.溝通：能夠就化學工程與工藝專業(yè)復雜工程問題 與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報 告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令。并具備 一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。 11.項目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策 方法，并能在多學科環(huán)境中應用。 V V 12.終身學習：具有自主學習和終身學習的意識，有 不斷學習和適應發(fā)展的能力。 三、教學基本內(nèi)容 緒論（1學時）（支撐課程目標1、2、6） 課程的意義、內(nèi)容、性質(zhì)、任務、目標；教學模式與方法、考核、實施計劃; 設計題目的布置。

7、 第一章 化工廠設計的內(nèi)容與程序（3學時）（支撐課程目標1、2、6） 1. 1化工設計的類別和任務 1. 2化工設計的內(nèi)容和工作流程 1. 3現(xiàn)代化工設計的工具和方法 1. 4化工車間工藝設計的程序和內(nèi)容 1. 5設計結(jié)果的表達及設計文檔的編制第二章工藝流程設計（6學時）（支撐課程目標1、3、5） 2. 1生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇 2. 2工藝流程設計 2. 3化工流程的計算機輔助設計 2. 4工藝流程圖 2. 5用PIDCAD繪制工藝流程圖 2. 6典型設備的自控方案第三章物料衡算和能量衡算（6學時）（支撐課程目標1、2、4、6） 3. 1連續(xù)過程的物料衡算 3.

8、2車間（裝置）的物料衡算 3. 3化學反應過程的能量衡算 3. 4計算機在物料衡算與能量衡算中的應用第四章設備的工藝設計（6學時）（支撐課程目標2、4、6） 4. 1化工設備選用的一般原則 4. 2定型設備設計的主要程序 4. 3非定型設備設計的主要程序 4. 4設備工藝及設備圖的計算機輔助設計第五章車間布置設計（6學時）（支撐課程目標3、5、6） 5. 1車間布置設計概述 5. 2車間設備布置設計 5. 3典型設備的布置方案 5. 4設備布置圖 5. 5設備安裝圖 5. 6應用AutoCAD繪制設備布置圖第六章 車間布置設計（6學時）（支撐課程目標3、5、6） 6.

9、 1概述 6. 2管架和管道的安裝布置 6. 3典型設備的管道布置 6. 4管道布置圖 6. 5管道軸測圖（管段圖、空視圖）、管口方位圖及管件圖 6. 6計算機在管道布置設計中的應用第七章 非工藝專業(yè)基本知識（4學時）（支撐課程目標1、6） 7. 1公用工程 7. 2安全防火與環(huán)境保護第八章 工程設計概算（2學時）（支撐課程目標1、2、4、6） 8. 1化工設計工程的綜合技術經(jīng)濟指標 8. 2工程概算費用與概算項目 8. 3工程投資經(jīng)濟評價 8. 4計算機在化工設計經(jīng)濟評價中的應用四、教學重點與難點 第一章化工廠設計的內(nèi)容與程序（3學時）（支撐課程目標1、2、6） 教

10、學重點：概念設計、中試設計、基礎設計與工程設計的概念與內(nèi)容；項目 建議書、可行性研究、設什任務書、擴大初步設計和施工圖設計的主要內(nèi)容；車 間（裝置）工藝設計的內(nèi)容和工作程序。 教學難點：概念設計、基礎設計與工程設計的區(qū)別與聯(lián)系；國內(nèi)的基礎設計、 初步設計、施工圖設計與國外的工藝設計、基礎工程設計及詳細工程設計的內(nèi)容 與區(qū)別；擴大初步設計的內(nèi)容和工作程序。 第二章工藝流程設計（6學時）（支撐課程目標1、3、5） 教學重點：工藝流程設計的任務和設計方法以及設計過程應考慮的問題；主 要化工設備的自控方案的內(nèi)容和方法；用PIDCAD繪制工藝流程圖的步驟和方法。 教學難點：生產(chǎn)方法和工藝流程確定

11、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方法；利用PIDCAD繪制工藝流程圖的順序；各種管線的 類型、線寬的確定，閥門類型的確定。 第三章 物料衡算和能量衡算（6學時）（支撐課程目標1、2、4、6） 教學重點：利用化學反應速率進行反應過程的物料衡算的方法和步驟；以反 應熱效應為基礎和以生成熱為基礎兩種反應過程能量衡算方法；流程模擬軟件的 種類和功能，以及應用進行物料衡算和熱量衡算的步驟和方法。 教學難點：利用化學反應速率進行反應過程的物料衡算的方法；衡算基準的 選擇，包括基準物流的名稱和單位選擇，以及物料平衡方程、摩爾分數(shù)約束式及 設備約束式的內(nèi)容和形式；掌握一個完整的

12、化工過程的物料衡算的基準和思路以 及計算方法。 第四章 設備的工藝設計（6學時）（支撐課程目標2、4、6） 教學重點：化工設備選型和工藝設計的一般原則：定型設備與非定型設備設 計的主要內(nèi)容和工作程序；用計算機進行設備選型與計算的方法與步驟，用PVCAD 繪制化工設備圖的方法與步驟。 教學難點：設備選型和工藝設計的合理性和安全性的要求；定型設備與非定 型設備基本設計的內(nèi)容和方法；合適的設備基本結(jié)構(gòu)形式和基本尺寸、主要工藝 參數(shù)正確選擇；用PVCAD繪制化工設備圖的方法與步驟。 第五章 車間布置設計（6學時）（支撐課程目標3、5、6） 教學重點：化工車間的組成；車間布置設計的依據(jù)、內(nèi)容及

13、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；車間設備布 置設計的內(nèi)容，反應器、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繪制設備布置圖的方法。 教學難點：初步設計階段和施工圖設計階段的車間布置設計的內(nèi)容，直通管 廊長條布置、組合型布置，室內(nèi)布置和露天布置的方案的要點；設備布置應滿足 生產(chǎn)工藝、安裝檢修、土建及安全、衛(wèi)生的要求及應對方案；用AutoCAD繪制設備 布置圖的繪制步驟和操作方法。 第六章 車間布置設計（6學時）（支撐課程目標3、5、6） 教學重點：化工車間布置設計的任務和要求；管道在管架上的平面布置和立

14、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。 教學難點：化工車間布置設計的原則性要求；管道在管架上的平面布置和立 面布置的原則；管道轉(zhuǎn)折、交叉、重疊的表示方法，管道布置圖的標注內(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注內(nèi)容與標注方法，管 道方位圖的表達內(nèi)容及繪制方法。 第七章 非工藝專業(yè)基本知識（4學時）（支撐課程目標1、6） 教學重點：給排水、供電、供熱及冷凍、采暖通風及空氣調(diào)節(jié)工程的基本知 識；燃燒與爆炸的起因及其危險程度，化工設計中應遵循的安全防火設計規(guī)范， 環(huán)境污染及其治理應遵循的標準、規(guī)范，工

15、藝設計人員應提供的安全防火與環(huán)境 保護的設計條件。 教學難點：工藝人員向公用工程設計應提供的設計條件；化工設計中應遵循 的安全防火設計規(guī)范，環(huán)境污染及其治理應遵循的標準、規(guī)范。 第八章 工程設計概算（2學時）（支撐課程目標1、2、4、6） 教學重點：化工設計工程綜合技術經(jīng)濟指標表的具體內(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 定義和評價標準。 教學難點：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

16、工程綜合概算、單位 工程概算三者的區(qū)別與聯(lián)系；凈現(xiàn)值、凈規(guī)值比、折現(xiàn)現(xiàn)金流通收益率及動態(tài)還 本期的計算方法。 五、教學建議進度（學時數(shù)XX） 緒論 （1學時） 第一章化工廠設計的內(nèi)容與程序（3學時） 第二章工藝流程設計（6學時） 第三章物料衡算和能量衡算（6學時） 第四章設備的工藝設計（6學時） 第五章車間布置設計（6學時） 第六章 車間布置設計（6學時） 第七章非工藝專業(yè)基本知識（4學時） 第八章工程設計概算（2學時） 課內(nèi)外時間比例為10： 1六、教學方法 1. 課堂教學為主 2. 實習認識、計算機輔助教學為輔七、考核方式 以閉卷考試和平時成績（含設計作業(yè)、出勤、提問、討論等）相結(jié)合，以筆 試成績?yōu)橹鞯目己朔绞健? 八、成績評定方法 總評成績=平時（30%） +閉卷考試（70%）。 九、教學參考書： 1、《化工設計》（第二版），王靜康主編，化學工業(yè)出版社，20062、《化工設計》，吳嘉 主編，化學工業(yè)出版社，2002 3、《化工工藝設計手冊》（第四版），上海石化集團上海工程有限公司編，化學工 業(yè)出版社，20094、《化工設計》（第四版），（英）辛諾特主編，中國石化出版社，2009