《化工设计基础》课程教学大纲

1、化工设计基础课程教学大纲课程名称：化工设计基础英文名称：Basis of Chemical Engineering Design课程编码：X2031001学时数：32其中实践学时数： 课外学时数： 学分数：2.0适用专业：能源化学工程一、课程简介化工设计基础是能源化工专业的专业基础课。课程主要内容是以化工生产车间（装置）的工艺设计为重点，讲述与国际化工设计相接轨、目前国内通用的化工设计的原则、方法、设计程序与技巧，和各种化工工艺图与化工设备图的绘制与阅读方法，以及计算机在化工设计计算与绘图中的应用。通过本课程的学习，使学生对化工生产车间（装置）设计的内容和步骤有较全面的了解，并具有初步的化工装

2、置设计能力。通过本课程的学习和毕业设计环节的实践，使学生具备有化工工程设计的基础知识，培养学生综合运用所学知识分析和解诀实际工程问题的能力，增强学生的工程概念和技术经济意识，熟悉化工设计的常用规范，使学生具备化学工程师的基本素质，为学生后续相关课程的学习和工作打下工程基础。二、课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求课程目标1：掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范和基本思维方式；给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养；3-2能够运用相关工程知识，设计满足特定工程需求的系统或单元。课程目标2：掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管道布置的原则、方法和步骤；掌

3、握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和方法，并能运用计算机进行工艺计算；3-2能够运用相关工程知识，设计满足特定工程需求的系统或单元。课程目标3：掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流程图、设备布置图和化工设备图；3-2能够运用相关工程知识，设计满足特定工程需求的系统或单元。课程目标4：了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价方法，为非工艺专业提供设计条件。3-2能够运用相关工程知识，设计满足特定工程需求的系统或单元。三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）化工厂设计概论1、教学目的和要求了解概念设

4、计、中试设计、基础设计与工程设计的概念与内容；项目建议书、可行性研究、设什任务书、扩大初步设计和施工图设计的主要内容；车间(装置)工艺设计的内容和工作程序。掌握概念设计、基础设计与工程设计的区别与联系；国内的基础设计、初步设计、施工图设计与国外的工艺设计、基础工程设计及详细工程设计的内容与区别。2、教学内容第一节：绪论第二节：化工设计种类第三节：化工厂设计的工作程序第四节：化工车间工艺设计的程序及内容第五节：设计文件3、本章重点和难点重点是掌握设计要求，设计原则，设计程序，设计内容。难点是掌握扩大初步设计的内容和工作程序。（二）工艺流程设计1、教学目的和要求掌握工艺流程设计的任务和设计方法以及

5、设计过程应考虑的问题；主要化工设备的自控方案的内容和方法；生产方法和工艺流程确定的步骤；确定操纵变量、主变量和副变量，以及控制方案的表达方法；各种管线的类型、线宽的确定，阀门类型的确定。2、教学内容第一节：生产方法和工艺流程的选择第二节：工艺流程设计第三节：工艺流程图第四节：工艺流程图计算机绘图软件3、本章重点和难点重点是掌握绘制物料流程图、带控制点的工艺流程图。难点是掌握单元设备的自控流程，特定过程及管路的流程。（三）物料衡算与能量衡算1、教学目的和要求了解并掌握利用化学反应速率进行反应过程的物料衡算的方法和步骤；以反应热效应为基础和以生成热为基础两种反应过程能量衡算方法；流程模拟软件的种类

6、和功能，以及应用进行物料衡算和热量衡算的步骤和方法；利用化学反应速率进行反应过程的物料衡算的方法；衡算基准的选择，包括基准物流的名称和单位选择，以及物料平衡方程、摩尔分数约束式及设备约束式的内容和形式；掌握一个完整的化工过程的物料衡算的基准和思路以及计算方法。2、教学内容第一节：物料衡算的基本方法第二节：反应过程的物料衡算第三节：反应过程的能量衡算第四节：应用AspenPlus进行化工过程的物料衡算及能量衡算3、本章重点和难点重点是掌握物料衡算与热量衡算的基本原理、计算。难点是化工过程模拟软件的应用。（四）设备的工艺设计及化工设备图1、教学目的和要求了解掌握化工设备选型和工艺设计的一般原则；定

7、型设备与非定型设备设计的主要内容和工作程序；用计算机进行设备选型与计算的方法与步骤。设备选型和工艺设计的合理性和安全性的要求；定型设备与非定型设备基本设计的内容和方法；合适的设备基本结构形式和基本尺寸、主要工艺参数正确选择。2、教学内容第一节：化工设备选用概述第二节：化工设备选型和工艺计算第三节：化工设备图3、本章重点和难点重点是掌握液体输送设备，气体输送、压缩设备的选型，贮罐设计，管壳式换热器选型及设计，液固分离设备、气固分离设备选型及设计，板式塔和填料塔，干燥设备，搅拌釜式反应器的设计。难点是板式塔和填料塔，干燥设备，搅拌釜式反应器的设计计算。（五）车间布置设计1、教学目的和要求了解并掌握

8、化工车间的组成；车间布置设计的依据、内容及程序，以及车间(装置)平面布置方案和工业建筑物的模数、敞开构筑物的结构尺寸；车间设备布置设计的内容，反应器、塔和立式容器、换热器、卧式容器、泵及压缩机的布置方案和布置要点；用AutoCAD绘制设备布置图的方法。初步设计阶段和施工图设计阶段的车间布置设计的内容，设备布置应满足生产工艺、安装检修、土建及安全、卫生的要求及应对方案。2、教学内容第一节：车间布置设计概述第二节：车间设备布置设计第三节：典型设备的布置方案第四节：设备布置图3、本章重点和难点重点是掌握平面布置，竖向布置，管廊布置，车间布置，绘制设备布置图。难点是绘制平面布置、竖向布置、管廊布置、设

9、备布置图。（六）管道布置设计1、教学目的和要求了解并掌握化工车间布置设计的任务和要求；管道在管架上的平面布置和立面布置的原则；立式和卧式容器、换热器和塔的管道布置方案和布置要求；管道轴测图以及管道布置图的阅读方法与步骤；管道转折、交叉、重叠的表示方法，管道布置图的标注内容和方法；管道轴测图中管道、管件及阀门的表示方法及尺寸标注内容与标注方法，管道方位图的表达内容及绘制方法。2、教学内容第一节：概述第二节：管架和管道的安装布置第三节：典型设备的管道布置第四节：管道布置图3、本章重点和难点重点是掌握管道及其组件的材料与规格，管路计算：管径的确定，管路压降计算，阀门、管件的选择，绘制管道布置图，单元

10、设备的管道布置。难点是管路绝热设计，管路应力分析与热补偿，管道布置图的识读。（七）非工艺专业1、教学目的和要求了解并掌握给排水、供电、供热及冷冻、采暖通风及空气调节工程的基本知识；工艺人员向公用工程设计应提供的设计条件；化工设计中应遵循的安全防火设计规范，环境污染及其治理应遵循的标准、规范。2、教学内容第一节：公用工程第二节：安全与环境保护3、本章重点和难点重点是化工容器制造的材料选择，设备设计。难点是土建设计，自控设计，电器设计，给水排水设计，采暖通风设计。（八）工程设计概算及技术经济1、教学目的和要求了解并掌握化工设计工程综合技术经济指标表的具体内容；工程概算费用的分类及内容；静态评价中的

11、投资收益率、静态还本期及累计现金价值的定义和表达方式，动态评价中的净现值、净现值比、折现现金流通收益率及动态还本期的定义和评价标准。产品单位成本和产品工厂成本，投资利税率与投资利润率的区别；单位工程概算表的内容及编制办法，工程项目总概算、单项工程综合概算、单位工程概算三者的区别与联系。2、教学内容第一节：工程概算费用与概算项目第二节：化工设计工程的综合技术经济指标第三节：投资与产品成本估算第四节：工程投资经济评价3、本章重点和难点重点与难点是建设项目投资估算，生产成本估算，经济评价，综合技术经济指标，工程概算书的编制。四、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一化工厂设

12、计概论讲授411二工艺流程设计讲授411三物料衡算与能量衡算讲授411四设备的工艺设计及化工设备图讲授411五车间布置设计讲授411六管道布置设计讲授411七非工艺专业讲授411八工程设计概算及技术经济讲授411五、课程其他教学环节要求1、作业本课程课堂教学为主，实习认识、计算机辅助教学为辅，要求学生完成一定量的课后作业。题型有问答与结构组成及典型化工工艺的工艺设计相关题。2、课后答疑两周一次辅导答疑。六、本课程与其他课程的联系能源化工CAD制图、化工机械、化工原理及化学反应工程是本课程的基础,本课程结合工艺计算示例、计算图表及各种图纸示例，着重于传授化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验

13、，为培养学生成为具备一定的能源化工生产基础知识和能源化工产业综合加工技术知识与操作技能的高级专业工程技术人才，从事能源化工相关领域从事工程设计、生产管理工作打下一定的基础。七、建议教材及教学参考书目化工设计第四版，梁志武、陈声宗，化学工业出版社，2015年化工设计（第二版），陈声宗，化学工业出版社，2008年化工设计，王红林、陈砺，华南理工大学出版社，2001年化工设计（第二版），王静康，化学工业出版社，2006年化工设计，吴嘉，化学工业出版社，2002年八、课程考核方式与成绩评定办法课程考核方式为：考试；成绩评定方法：如平时成绩*30%+期末成绩*70%=总成绩，成绩采用百分制。评价项目评价

14、环节课程目标平时成绩（30分）考勤、课后作业（30分）课程目标1：掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范和基本思维方式；给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养；课程目标4：了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价方法，为非工艺专业提供设计条件。课程考查（70分）期末考试（70分）课程目标1：掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范和基本思维方式；给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养；课程目标2：掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管道布置的原则、方法和步骤；掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和方法，并能运用计算机进行工艺计算；课程目标3：掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流程图、设备布置图和化工设备图；课程目标4：了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价方法，为非工艺专业提供设计条件。课程目标1：掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范和基本思维方式；给学生以