Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Ludwig, Ernest E.

出品人:

页数:712

译者:

出版时间:

价格:2577.20元

装帧:HRD

isbn号码:9780884156512

丛书系列:

图书标签:

• Chemical Engineering
• Process Design
• Petrochemical Plants
• Chemical Plants
• Process Simulation
• Plant Design
• Process Optimization
• Equipment Design
• Flowsheet Development
• Safety Engineering

化工与石化工厂应用过程设计 内容简介 本书系统深入地探讨了化工与石化行业中过程设计的核心原理、方法论与工程实践。它旨在为化学工程、过程工程领域的工程师、设计师、项目经理以及研究生提供一套全面、实用的参考指南，涵盖了从概念设计到详细工程设计阶段的关键步骤与技术细节。 本书的结构设计力求严谨且具有逻辑性，将复杂的过程设计问题分解为若干相互关联的模块，确保读者能够循序渐进地掌握整个设计流程。内容强调理论与实际应用的紧密结合，着重于如何将化学反应工程、热力学、流体力学、传质分离等基础科学原理转化为可操作的、经济高效且安全的工业流程。 第一部分：过程设计的基石与概念化 本部分首先奠定了过程设计的理论基础和方法论框架。详细阐述了化工过程设计的目的、范围以及在项目生命周期中的定位。重点介绍了流程开发的关键步骤，包括工艺路线的选择、原材料的评估、以及替代方案的初步技术经济性比较。 深入探讨了流程模拟与建模的重要性。涵盖了主流的稳态模拟软件（如 Aspen HYSYS, PRO/II 等）的应用，并对不同类型模型的构建、参数设定与结果分析进行了详尽的讲解。特别关注了反应器网络设计的基础，包括化学反应平衡、动力学数据的使用，以及如何初步确定反应器类型（如 CSTR, PFR, 间歇釜式等）及其初步尺寸估算。 此外，概念设计阶段的物料与能量平衡计算被置于核心地位。本书不仅教授传统的代数解法，更侧重于如何利用模拟工具快速构建平衡模型，并分析关键变量（如温度、压力、转化率）对整体流程的影响，为后续的设备选型提供可靠的输入数据。 第二部分：单元操作的深化设计与优化 本部分聚焦于化工流程中最为常见的单元操作的深入设计与优化技术。 在传热设备设计方面，详细介绍了换热器（管壳式、板式等）的选型原则、设计计算流程（如 LMTD 法和 $epsilon- ext{NTU}$ 法的适用性），并讨论了污垢因子、流体分配以及热集成网络（Heat Integration Network, $ ext{HIN}$）构建的初步思路。强调了热集成在降低能耗和提高操作经济性中的决定性作用。 分离过程设计是本书的重点之一。针对精馏、吸收、萃取和膜分离等关键单元，提供了详细的设计步骤。在精馏塔设计部分，不仅涵盖了平衡数据的使用和 McCabe-Thiele 图解法，更深入讲解了 Fenske-Underwood-Gilliland 法在计算塔板数和最小回流比上的应用。对于复杂多组分体系，介绍了如 Aspen Plus 等软件的精确计算方法。此外，针对吸收塔和萃取操作，详细分析了传质驱动力的计算和塔内件（如填料和塔盘）的选择标准。 流体输送与压力容器设计部分，探讨了泵、压缩机、风机等动态设备的选型原则，包括对气液两相流动的考虑。着重讲解了管道系统的水力学计算、压力降估算，以及泵的性能曲线匹配。压力容器设计则参照 $ ext{ASME}$ 等国际标准，讨论了壳体厚度、封头形式、开孔补强等关键设计要素。 第三部分：过程控制、安全与经济性评估 一个成功的化工过程设计必须是稳定、安全且具有竞争力的。本部分着眼于将设计从技术蓝图转化为可运行的工业资产。 过程控制系统设计被提升到与基础设计同等重要的地位。本书介绍了基本的控制回路原理（如 $ ext{PID}$ 控制器），并讨论了如何根据流程的动态特性（时间常数、增益）来整定控制器参数。强调了关键变量（如塔顶温度、反应器液位）的控制策略选择，并简要介绍了先进过程控制（$ ext{APC}$）在复杂系统优化中的应用潜力。 工厂安全与环境考量是现代过程设计的核心约束。详细讨论了危害与可操作性分析（$ ext{HAZOP}$）的执行流程，如何识别潜在的工艺偏差和安全隐患。同时，涵盖了泄压系统和安全阀的设计，包括超压计算、排放物处理以及最小安全裕度的确定。环境设计方面，着重于废水、废气和固体废物的最小化和预处理技术，确保设计符合日益严格的环保法规。 最后，项目经济性评估为设计方案的最终敲定提供了决策依据。本书介绍了资本支出（$ ext{CAPEX}$）和运营支出（$ ext{OPEX}$）的估算方法，涵盖了直接成本和间接成本的构成。深入分析了净现值（$ ext{NPV}$）、内部收益率（$ ext{IRR}$）和回收期等财务指标在不同设计方案比较中的应用，指导工程师做出最经济合理的工程决策。 总结 《化工与石化工厂应用过程设计》汇集了工程实践中的经验教训和最新的设计标准，提供了一个从理论到实践的完整路径。它不仅仅是一本计算手册，更是一部指导工程师系统性思考和解决复杂化工难题的工具书。本书力求培养读者系统集成的能力，理解不同设计模块之间的相互依赖性，最终目标是实现高效、可靠且可持续的化工生产流程。

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这本书的书写风格有一种独特的、老派的严谨感，但又充满了对化工行业的热情。它没有花哨的色彩和过多的图表来分散注意力，而是依靠扎实的文字功底，将原本枯燥的工程数学和热力学定律，融入到实际的工厂案例中。我尤其喜欢它对“迭代”过程的阐述。设计从来不是一次性的，它是一个不断修正、权衡取舍的过程。书中用大量篇幅解释了为什么一个看似完美的初始设计，在考虑了设备供应商标准尺寸、工厂空间限制以及操作员的培训难度后，需要被“打碎”重塑。这种对“现实世界”约束条件的尊重，是很多学院派教材所缺乏的。它教会了我，工艺设计成功的关键不在于找到最完美的理论解，而在于找到在给定约束下，最可靠、最安全、最具成本效益的“可行解”。对于那些需要为大型项目做初步概念设计（Conceptual Design）的专业人士来说，这本书提供了一个极好的思维模板。

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作为一名经验尚浅的工艺工程师，我手头的参考资料堆满了厚厚一摞，但大多是针对特定领域的专业手册，查找起来效率很低，而且总觉得缺乏一个宏观的视角来统筹全局。这本书的出现，极大地改善了我的工作流程。它的价值在于其“集成性”。它不像传统的教科书那样只关注单个反应器或分离设备的理论推导，而是把整个工艺包（Process Package）的构建过程串联了起来。从最开始的物料衡算到最终的P&ID（管道及仪表流程图）的绘制逻辑，这本书提供了一个完整的设计框架。我特别欣赏它在描述设备选型决策过程时的那种批判性思维的引导。例如，在比较不同类型泵或压缩机时，它不仅列出了技术参数，还深入探讨了维护成本、占地面积和操作灵活性对最终选择的影响，这才是真正的工程决策艺术。读完后，我不再只是一个“执行者”，更能像一个“架构师”一样去审视和优化现有的工艺流程。对于希望提升设计综合能力的工程师来说，这本书是工具箱里不可或缺的“多功能瑞士军刀”。

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坦白讲，我最初拿起这本书是带着一丝怀疑的，因为市面上关于流程设计的书籍汗牛充栋，很多都流于表面或过于陈旧。然而，这本书的深度和广度超出了我的预期，尤其是在涉及“现代”工程实践的部分。它对计算工具的使用讨论非常到位，虽然它本身不是一本软件操作手册，但它清晰地指出了在不同设计阶段，应该如何利用商业模拟软件（比如Aspen Plus或HYSYS）来验证和优化手算结果，并且强调了软件模型的局限性——这至关重要，因为很多新手过度依赖软件而丧失了工程直觉。此外，关于流体动力学在管道布局和泵选型中的应用，讲解得非常细致，避免了许多新手在放大（Scale-up）过程中常犯的错误，比如忽略了摩擦损失和压力降的累积效应。这本书不仅传授知识，更重要的是在培养一种系统性的、面向实际投产的设计思维，让你在面对未知的、复杂的工业挑战时，知道从何处入手，如何步步为营。

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对于我这种跨界转行到化工领域的人来说，阅读技术书籍往往伴随着巨大的挫败感，因为专业术语的壁垒太高了。但是，这本书在引导读者建立起“工艺设计语言”方面做得非常出色。它不是直接假设你已经掌握了所有基础知识，而是通过构建一个连贯的叙事线索——从确定反应条件到设计整个公用工程系统——来自然地引入和解释新的概念。我发现自己能够轻松地在不同的设计模块间进行切换，而不会感到迷失方向。例如，它在描述如何选择合适的压力容器材料时，不仅提到了耐腐蚀性，还兼顾了制造的便捷性和当地的规范要求，这种多维度的考量方式，让我理解了为什么一个简单的设备选型会涉及到如此多的工程学科的交叉协作。总而言之，它提供了一个强大的、可操作的框架，让初学者可以迅速从“旁观者”转变为能够参与核心技术讨论的“实践者”。

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这本教材简直是为我们这些初入化工设计领域的年轻人量身打造的。我记得我刚开始接触工艺设计规范和流程图时，感觉就像是在迷宫里打转，各种缩写、符号和标准让人望而生畏。然而，这本书的结构清晰得令人惊叹。它不是简单地堆砌公式和图表，而是将复杂的化学工程原理，比如物流平衡、能量平衡，以及关键的单元操作，比如精馏塔、换热器的设计，一步步拆解开来。作者似乎非常理解新手的痛点，他们没有直接跳到复杂的模型求解，而是先用直观的例子阐述“为什么”我们需要这样做，然后再过渡到“怎么做”。特别是关于安全性和经济性评估的那几个章节，简直是点睛之笔。很多教科书往往只关注理论上的最优解，但这本书却非常务实地讨论了在实际工厂操作中，成本控制和操作冗余的重要性。我个人觉得，它成功地架起了一座桥梁，连接了课堂上的抽象概念和工业现场的实际需求，让人读起来心里踏实很多，有一种“原来如此”的顿悟感。我毫不犹豫地推荐给所有正在进行化工设计课程学习的学生。

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