1.1　化工设计与化工原理课程设计概述

1.1.1　化工设计的分类与化工设计的内容

工程设计是科学技术转化为生产力的桥梁和纽带，是整个工程项目建设的灵魂，决定着工业现代化的水平，在工程建设中处于主导地位，它对工程质量、建设周期、投资效益以及投产后的经济效益和社会效益起着决定性的作用。

化工设计是工程设计领域中一个很重要的分支。从一个化工新产品（或一个化工新技术）的试验研究开始到进行工厂（或装置）的建设，整个阶段一般需要进行两大类设计：第一类是新技术开发过程中的几个重要环节，即概念设计、中试设计和基础设计等，这类设计一般由项目研究单位的工程开发部门负责；第二类是工程建设过程中的几个重要环节，它包括可行性研究、初步设计、扩初设计和施工图设计等，这类设计一般由研究单位委托设计单位组织实施。

一个较为完整的化工设计通常涉及化工工艺、土建（房屋和设备基础等）、给排水、采暖、通风、保温、冷冻、电气、自控、仪表、预（概）算等各类专业，其中工艺专业的设计决定了整个设计的概貌，是设计的核心，其他非工艺专业的设计则是以工艺设计为基础的。

因此，化工设计工作是由工艺项目与非工艺项目所组成的统一体，它需要由工艺设计人员与非工艺设计人员通力合作共同完成。

化工设计应包括以下主要内容：

①化工工艺设计；

②总图运输设计；

③土建设计；

④公用工程（供电、供热、给排水、采暖、照明和通风等）设计；

⑤自动控制设计；

⑥机修、电修等辅助车间设计；

⑦外管设计；

⑧工程概算与预算。

其中，化工工艺设计是化工工程设计的主体。一是任何一个化工工程项目的设计都是从工艺设计开始，并以工艺设计结束；二是在整个工程设计过程中非工艺设计要服从工艺设计，同时工艺设计又要考虑和尊重其他各专业的特点与合理要求，在整个设计过程中进行协调。因此，工艺设计关系到整个工程设计的成败与优劣。

1.1.2　化工工艺设计的主要内容

进行化工工艺设计首先要编制设计方案。为此，要对建设项目进行认真调研，全面了解建设项目的各个方面。最好对几个设计方案进行对比分析，权衡利弊，最后选用技术上先进、经济上合理、生产上安全、并对环境友好的最佳方案。

化工工艺设计一般应包括下面几项内容：

①原料路线和技术路线的选择；

②工艺流程设计；

③物料衡算；

④能量衡算；

⑤设备的工艺设计和选型；

⑥车间布置设计；

⑦化工管路设计；

⑧非工艺设计项目的考虑，即由工艺设计人员提出非工艺设计项目的设计条件；

⑨编制设计文件，包括编制设计说明书、附图和附表等。

通常，化学加工过程是将一种或几种化工原料，经过一系列物理的和化学的单元操作，最终获得产品。这一系列的单元操作必须在相应的单元设备内进行。用管道将这些单元设备连接起来，以便于物料从一个单元设备传送到另一个单元设备。为了便于对物料的控制，往往在设备和管道的相应位置安装一些测量、显示和控制元件。这些设备、连接设备的管路和相应的控制元件一起就组成了化工生产的工艺流程。

因此，在化工设计中，化工单元设备的设计是整个化工过程和装置设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终。从这个意义上说，作为化工类及其相关专业的本科生乃至研究生，熟练地掌握常用化工单元设备的设计方法无疑是十分重要的。

1.1.3　化工原理课程设计的基本要求及基本内容

化工原理课程设计的对象是化工单元操作设备的工艺设计，它是化工工艺设计的主体和重要组成部分，本书作为化工原理课程设计教材，旨在加强对化工类及其相关专业学生综合应用本门课程和有关先修课程所学知识进行实践能力的培养，注重提高学生分析与解决工程实际问题的能力。同时，培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严谨负责的工作作风。

（1）化工原理课程设计的基本要求

通过化工原理课程设计，要求学生应在下面几个方面得到较好的培养和训练。

①培养和锻炼学生查阅资料、收集数据和选用公式的能力。通常，设计任务书给出后，有许多物料的理化参数需要设计者去查阅、收集和整理，有些物性参数特别是混合物的物性参数直接查取比较困难，常常需要估算，计算公式也要由设计者自行选用。这就要求设计者运用各方面的知识，详细而全面地考虑后再确定。

②培养和锻炼学生正确选择设计参数的能力。树立从技术上可行、经济上合理和生产上安全等方面考虑工程问题的观点，同时还须考虑到操作维修方便和环境保护的要求，亦即对于课程设计不仅要求计算正确，还应从工程的角度综合考虑各种因素，从总体上得到最佳结果。

③不仅正确而且迅速地进行工程计算。设计计算常常是一个需要反复试算的过程，计算的工作量很大，因此应反复强调“正确”与“迅速”。

④掌握化工原理课程设计的基本程序和方法。学会用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想。

（2）化工原理课程设计的基本内容

化工原理课程设计应包括如下基本内容。

①设计方案简介　对给定、选定或自行组织的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

②工艺设计计算　选定工艺参数，进行物料衡算、能量衡算和单元设备的工艺结构计算，绘制相应的工艺流程图，标出物流量、能流量及主要测控点。

③辅助设备设计与选型　典型辅助设备主要工艺尺寸的计算、设备型号规格的选定等。

④带控制点的工艺流程图　以单线图的形式绘制，标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量及主要测控点。

⑤主体设备设计工艺条件图　主体设备设计工艺条件图上应包括设备的主要工艺结构尺寸、技术特性表和接管表。

⑥设计说明书的编写　设计说明书的内容应包括：设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，工艺流程图和主要设备的工艺条件图，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考资料等。

整个课程设计主要由文字论述、工艺计算和设计图表三部分组成。论述应该条理清晰、观点明确；计算力求方法正确，误差控制在工程设计允许的范围之内，计算公式和所用数据必须注明出处；图表应能既简明又准确地表达设计和计算的结果。