1.1　化工設計與化工原理課程設計概述

1.1.1　化工設計的分類與化工設計的內容

工程設計是科學技術轉化為生產力的橋梁和紐帶，是整個工程項目建設的靈魂，決定著工業現代化的水平，在工程建設中處于主導地位，它對工程質量、建設周期、投資效益以及投產后的經濟效益和社會效益起著決定性的作用。

化工設計是工程設計領域中一個很重要的分支。從一個化工新產品（或一個化工新技術）的試驗研究開始到進行工廠（或裝置）的建設，整個階段一般需要進行兩大類設計：第一類是新技術開發過程中的幾個重要環節，即概念設計、中試設計和基礎設計等，這類設計一般由項目研究單位的工程開發部門負責；第二類是工程建設過程中的幾個重要環節，它包括可行性研究、初步設計、擴初設計和施工圖設計等，這類設計一般由研究單位委托設計單位組織實施。

一個較為完整的化工設計通常涉及化工工藝、土建（房屋和設備基礎等）、給排水、采暖、通風、保溫、冷凍、電氣、自控、儀表、預（概）算等各類專業，其中工藝專業的設計決定了整個設計的概貌，是設計的核心，其他非工藝專業的設計則是以工藝設計為基礎的。

因此，化工設計工作是由工藝項目與非工藝項目所組成的統一體，它需要由工藝設計人員與非工藝設計人員通力合作共同完成。

化工設計應包括以下主要內容：

①化工工藝設計；

②總圖運輸設計；

③土建設計；

④公用工程（供電、供熱、給排水、采暖、照明和通風等）設計；

⑤自動控制設計；

⑥機修、電修等輔助車間設計；

⑦外管設計；

⑧工程概算與預算。

其中，化工工藝設計是化工工程設計的主體。一是任何一個化工工程項目的設計都是從工藝設計開始，并以工藝設計結束；二是在整個工程設計過程中非工藝設計要服從工藝設計，同時工藝設計又要考慮和尊重其他各專業的特點與合理要求，在整個設計過程中進行協調。因此，工藝設計關系到整個工程設計的成敗與優劣。

1.1.2　化工工藝設計的主要內容

進行化工工藝設計首先要編制設計方案。為此，要對建設項目進行認真調研，全面了解建設項目的各個方面。最好對幾個設計方案進行對比分析，權衡利弊，最后選用技術上先進、經濟上合理、生產上安全、并對環境友好的最佳方案。

化工工藝設計一般應包括下面幾項內容：

①原料路線和技術路線的選擇；

②工藝流程設計；

③物料衡算；

④能量衡算；

⑤設備的工藝設計和選型；

⑥車間布置設計；

⑦化工管路設計；

⑧非工藝設計項目的考慮，即由工藝設計人員提出非工藝設計項目的設計條件；

⑨編制設計文件，包括編制設計說明書、附圖和附表等。

通常，化學加工過程是將一種或幾種化工原料，經過一系列物理的和化學的單元操作，最終獲得產品。這一系列的單元操作必須在相應的單元設備內進行。用管道將這些單元設備連接起來，以便于物料從一個單元設備傳送到另一個單元設備。為了便于對物料的控制，往往在設備和管道的相應位置安裝一些測量、顯示和控制元件。這些設備、連接設備的管路和相應的控制元件一起就組成了化工生產的工藝流程。

因此，在化工設計中，化工單元設備的設計是整個化工過程和裝置設計的核心和基礎，并貫穿于設計過程的始終。從這個意義上說，作為化工類及其相關專業的本科生乃至研究生，熟練地掌握常用化工單元設備的設計方法無疑是十分重要的。

1.1.3　化工原理課程設計的基本要求及基本內容

化工原理課程設計的對象是化工單元操作設備的工藝設計，它是化工工藝設計的主體和重要組成部分，本書作為化工原理課程設計教材，旨在加強對化工類及其相關專業學生綜合應用本門課程和有關先修課程所學知識進行實踐能力的培養，注重提高學生分析與解決工程實際問題的能力。同時，培養學生樹立正確的設計思想和實事求是、嚴謹負責的工作作風。

（1）化工原理課程設計的基本要求

通過化工原理課程設計，要求學生應在下面幾個方面得到較好的培養和訓練。

①培養和鍛煉學生查閱資料、收集數據和選用公式的能力。通常，設計任務書給出后，有許多物料的理化參數需要設計者去查閱、收集和整理，有些物性參數特別是混合物的物性參數直接查取比較困難，常常需要估算，計算公式也要由設計者自行選用。這就要求設計者運用各方面的知識，詳細而全面地考慮后再確定。

②培養和鍛煉學生正確選擇設計參數的能力。樹立從技術上可行、經濟上合理和生產上安全等方面考慮工程問題的觀點，同時還須考慮到操作維修方便和環境保護的要求，亦即對于課程設計不僅要求計算正確，還應從工程的角度綜合考慮各種因素，從總體上得到最佳結果。

③不僅正確而且迅速地進行工程計算。設計計算常常是一個需要反復試算的過程，計算的工作量很大，因此應反復強調“正確”與“迅速”。

④掌握化工原理課程設計的基本程序和方法。學會用簡潔的文字和適當的圖表表達自己的設計思想。

（2）化工原理課程設計的基本內容

化工原理課程設計應包括如下基本內容。

①設計方案簡介　對給定、選定或自行組織的工藝流程、主要設備的型式進行簡要的論述。

②工藝設計計算　選定工藝參數，進行物料衡算、能量衡算和單元設備的工藝結構計算，繪制相應的工藝流程圖，標出物流量、能流量及主要測控點。

③輔助設備設計與選型　典型輔助設備主要工藝尺寸的計算、設備型號規格的選定等。

④帶控制點的工藝流程圖　以單線圖的形式繪制，標出主體設備和輔助設備的物料流向、物流量、能流量及主要測控點。

⑤主體設備設計工藝條件圖　主體設備設計工藝條件圖上應包括設備的主要工藝結構尺寸、技術特性表和接管表。

⑥設計說明書的編寫　設計說明書的內容應包括：設計任務書，目錄，設計方案簡介，工藝計算及主要設備設計，工藝流程圖和主要設備的工藝條件圖，輔助設備的計算和選型，設計結果匯總，設計評述，參考資料等。

整個課程設計主要由文字論述、工藝計算和設計圖表三部分組成。論述應該條理清晰、觀點明確；計算力求方法正確，誤差控制在工程設計允許的范圍之內，計算公式和所用數據必須注明出處；圖表應能既簡明又準確地表達設計和計算的結果。