《化工設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱.docx

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1、《化工設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱 課程編號(hào)：B0103103 課程名稱：化工設(shè)計(jì) 英文名稱： Chemical Process and Plant Design 課程性質(zhì)：專業(yè)課 學(xué)時(shí)/學(xué)分：40 /2, 5 考核方式：考試+平時(shí) 選用教材：化工設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社 先修課程：化工原理、化工制圖、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程 后繼課程：化學(xué)工藝學(xué) 適用專業(yè)及層次：化工類專業(yè)三年級(jí)學(xué)生 一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)是工程技術(shù)的起點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為重點(diǎn)，講述與國(guó)際化工設(shè)計(jì)相接 軌、目前國(guó)內(nèi)通用的化工設(shè)計(jì)的原則、方法、設(shè)計(jì)程序與技巧，和各種化工工藝 圖

2、與化工設(shè)備圖的繪制與閱讀方法，以及計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)計(jì)算與繪圖中的應(yīng)用。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)車間(裝置)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)能力。 本門課程的具體課程目標(biāo)為： (1) 掌握化工設(shè)計(jì)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(xué)生以扎實(shí)的化工設(shè)計(jì)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(jì)、以及車間設(shè)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(shè)備的選型與工藝計(jì)算的原理和方法，并能運(yùn)用 計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算； (4) 掌握工藝流程圖、設(shè)備布置圖及化工設(shè)備圖的表達(dá)內(nèi)容、繪制方

3、法和閱讀方 法，并能運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪制工藝圖和化工設(shè)備圖； (5) 了解非工藝專業(yè)的設(shè)計(jì)及概算的內(nèi)容，設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，為非工藝 專業(yè)提供設(shè)計(jì)條件。 二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系(表格可以擴(kuò)展) 目標(biāo) (1) 目標(biāo) (2) 目標(biāo) (3) 目標(biāo) (4) 目標(biāo) (5) 目標(biāo) (6) 1.工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和 化學(xué)工程與工藝專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題。 V 2.問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的 基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過(guò)文獻(xiàn)研兗分析復(fù)雜化學(xué)工 程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。 V 3

4、.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn) 題的解決方案，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考 慮社會(huì)、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(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜化 學(xué)工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、 并通過(guò)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(duì)復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題，開發(fā)、 選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù) 工具，包括對(duì)復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理 解其局限性。 V 6.

5、工程與社會(huì)：能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合 理分析，評(píng)價(jià)化學(xué)工程與工藝專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問(wèn) 題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響， 并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。 V V 7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)復(fù)雜工 程問(wèn)題的化學(xué)工程與工藝專業(yè)工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持 續(xù)發(fā)展的影響。 8.職業(yè)規(guī)范：具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感, 能夠在1??程實(shí)踐中理解并遵守1：程職業(yè)道德和規(guī)范，履行 責(zé)任。 J 9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān) 個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。 V 10

6、.溝通：能夠就化學(xué)工程與工藝專業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題 與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào) 告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備 一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。 11.項(xiàng)目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策 方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。 V V 12.終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有 不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。 三、教學(xué)基本內(nèi)容 緒論（1學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、6） 課程的意義、內(nèi)容、性質(zhì)、任務(wù)、目標(biāo)；教學(xué)模式與方法、考核、實(shí)施計(jì)劃; 設(shè)計(jì)題目的布置。

7、 第一章 化工廠設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序（3學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、6） 1. 1化工設(shè)計(jì)的類別和任務(wù) 1. 2化工設(shè)計(jì)的內(nèi)容和工作流程 1. 3現(xiàn)代化工設(shè)計(jì)的工具和方法 1. 4化工車間工藝設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容 1. 5設(shè)計(jì)結(jié)果的表達(dá)及設(shè)計(jì)文檔的編制第二章工藝流程設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)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(shè)計(jì) 2. 3化工流程的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 2. 4工藝流程圖 2. 5用PIDCAD繪制工藝流程圖 2. 6典型設(shè)備的自控方案第三章物料衡算和能量衡算（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、4、6） 3. 1連續(xù)過(guò)程的物料衡算 3.

8、2車間（裝置）的物料衡算 3. 3化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量衡算 3. 4計(jì)算機(jī)在物料衡算與能量衡算中的應(yīng)用第四章設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)2、4、6） 4. 1化工設(shè)備選用的一般原則 4. 2定型設(shè)備設(shè)計(jì)的主要程序 4. 3非定型設(shè)備設(shè)計(jì)的主要程序 4. 4設(shè)備工藝及設(shè)備圖的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)第五章車間布置設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)3、5、6） 5. 1車間布置設(shè)計(jì)概述 5. 2車間設(shè)備布置設(shè)計(jì) 5. 3典型設(shè)備的布置方案 5. 4設(shè)備布置圖 5. 5設(shè)備安裝圖 5. 6應(yīng)用AutoCAD繪制設(shè)備布置圖第六章 車間布置設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)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(shè)備的管道布置 6. 4管道布置圖 6. 5管道軸測(cè)圖（管段圖、空視圖）、管口方位圖及管件圖 6. 6計(jì)算機(jī)在管道布置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用第七章 非工藝專業(yè)基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、6） 7. 1公用工程 7. 2安全防火與環(huán)境保護(hù)第八章 工程設(shè)計(jì)概算（2學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、4、6） 8. 1化工設(shè)計(jì)工程的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 8. 2工程概算費(fèi)用與概算項(xiàng)目 8. 3工程投資經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 8. 4計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 第一章化工廠設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序（3學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、6） 教

10、學(xué)重點(diǎn)：概念設(shè)計(jì)、中試設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的概念與內(nèi)容；項(xiàng)目 建議書、可行性研究、設(shè)什任務(wù)書、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容；車 間（裝置）工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和工作程序。 教學(xué)難點(diǎn)：概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)的區(qū)別與聯(lián)系；國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、 初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)與國(guó)外的工藝設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)及詳細(xì)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 與區(qū)別；擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容和工作程序。 第二章工藝流程設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、3、5） 教學(xué)重點(diǎn)：工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù)和設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)考慮的問(wèn)題；主 要化工設(shè)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(xué)難點(diǎn)：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(dá)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(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、4、6） 教學(xué)重點(diǎn)：利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行反應(yīng)過(guò)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(guò)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。 教學(xué)難點(diǎn)：利用化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行反應(yīng)過(guò)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；掌握一個(gè)完整的

12、化工過(guò)程的物料衡算的基準(zhǔn)和思路以 及計(jì)算方法。 第四章 設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)2、4、6） 教學(xué)重點(diǎn)：化工設(shè)備選型和工藝設(shè)計(jì)的一般原則：定型設(shè)備與非定型設(shè)備設(shè) 計(jì)的主要內(nèi)容和工作程序；用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)備選型與計(jì)算的方法與步驟，用PVCAD 繪制化工設(shè)備圖的方法與步驟。 教學(xué)難點(diǎn)：設(shè)備選型和工藝設(shè)計(jì)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(jì)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；用PVCAD繪制化工設(shè)備圖的方法與步驟。 第五章 車間布置設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)3、5、6） 教學(xué)重點(diǎn)：化工車間的組成；車間布置設(shè)計(jì)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(shè)備布 置設(shè)計(jì)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(jī)的布置 方案和布置要點(diǎn)；用AutoCAD繪制設(shè)備布置圖的方法。 教學(xué)難點(diǎn)：初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段的車間布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容，直通管 廊長(zhǎng)條布置、組合型布置，室內(nèi)布置和露天布置的方案的要點(diǎn)；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(duì)方案；用AutoCAD繪制設(shè)備 布置圖的繪制步驟和操作方法。 第六章 車間布置設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)3、5、6） 教學(xué)重點(diǎn)：化工車間布置設(shè)計(jì)的任務(wù)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(cè)圖以及管道布置圖的閱讀方法與步驟。 教學(xué)難點(diǎn)：化工車間布置設(shè)計(jì)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(biāo)注內(nèi)容和方 法；管道軸測(cè)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。 第七章 非工藝專業(yè)基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、6） 教學(xué)重點(diǎn)：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(shí)；燃燒與爆炸的起因及其危險(xiǎn)程度，化工設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的安全防火設(shè)計(jì)規(guī)范， 環(huán)境污染及其治理應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，工

15、藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)提供的安全防火與環(huán)境 保護(hù)的設(shè)計(jì)條件。 教學(xué)難點(diǎn)：工藝人員向公用工程設(shè)計(jì)應(yīng)提供的設(shè)計(jì)條件；化工設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循 的安全防火設(shè)計(jì)規(guī)范，環(huán)境污染及其治理應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。 第八章 工程設(shè)計(jì)概算（2學(xué)時(shí)）（支撐課程目標(biāo)1、2、4、6） 教學(xué)重點(diǎn)：化工設(shè)計(jì)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(fèi)用的 分類及內(nèi)容；靜態(tài)評(píng)價(jià)中的投資收益率、靜態(tài)還本期及累計(jì)現(xiàn)金價(jià)值的定義和表 達(dá)方式，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)中的凈現(xiàn)值、凈現(xiàn)值比、折現(xiàn)現(xiàn)金流通收益率及動(dòng)態(tài)還本期的 定義和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 教學(xué)難點(diǎn)：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(rùn)率的區(qū)別; 單位工程概算表的內(nèi)容及編制辦法，工程項(xiàng)目總概算、單項(xiàng)

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(dòng)態(tài)還 本期的計(jì)算方法。 五、教學(xué)建議進(jìn)度（學(xué)時(shí)數(shù)XX） 緒論 （1學(xué)時(shí)） 第一章化工廠設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序（3學(xué)時(shí)） 第二章工藝流程設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)） 第三章物料衡算和能量衡算（6學(xué)時(shí)） 第四章設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)） 第五章車間布置設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)） 第六章 車間布置設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)） 第七章非工藝專業(yè)基本知識(shí)（4學(xué)時(shí)） 第八章工程設(shè)計(jì)概算（2學(xué)時(shí)） 課內(nèi)外時(shí)間比例為10： 1六、教學(xué)方法 1. 課堂教學(xué)為主 2. 實(shí)習(xí)認(rèn)識(shí)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)為輔七、考核方式 以閉卷考試和平時(shí)成績(jī)（含設(shè)計(jì)作業(yè)、出勤、提問(wèn)、討論等）相結(jié)合，以筆 試成績(jī)?yōu)橹鞯目己朔绞健? 八、成績(jī)?cè)u(píng)定方法 總評(píng)成績(jī)=平時(shí)（30%） +閉卷考試（70%）。 九、教學(xué)參考書： 1、《化工設(shè)計(jì)》（第二版），王靜康主編，化學(xué)工業(yè)出版社，20062、《化工設(shè)計(jì)》，吳嘉 主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002 3、《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版），上海石化集團(tuán)上海工程有限公司編，化學(xué)工 業(yè)出版社，20094、《化工設(shè)計(jì)》（第四版），（英）辛諾特主編，中國(guó)石化出版社，2009