Ludwig's 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:Coker, A. Kayode

出品人:

页数:1024

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 265.55

装帧:HRD

isbn号码:9780750677660

丛书系列:

图书标签:

化学工程
化工流程设计
过程设计
石化工业
工业化学
工艺工程
流程模拟
设备设计
工厂设计
传热传质

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具体描述

This complete revision of "Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume 1" builds upon Ernest E. Ludwig's classic text to further enhance its use as a chemical engineering process design manual of methods and proven fundamentals. This new edition includes important supplemental mechanical and related data, monographs and charts. Also included within are improved techniques and fundamental methodologies, to guide the engineer in designing process equipment and applying chemical processes to properly detailed equipment. All three volumes of "Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants" serve the practicing engineer by providing organized design procedures, details on the equipment suitable for application selection, and charts in readily usable form. Process engineers, designers, and operators will find more chemical petrochemical plant design data in: Volume 2, Third Edition, which covers distillation and packed towers as well as material on azeotropes and ideal/non-ideal systems, and Volume 3, Third Edition, which covers heat transfer, refrigeration systems, compression surge drums, and mechanical drivers. A. Kayode Coker, is Chairman of Chemical & Process Engineering Technology department at Jubail Industrial College in Saudi Arabia. He's both a chartered scientist and a chartered chemical engineer for more than 15 years. and an author of "Fortran Programs for Chemical Process Design, Analysis and Simulation", Gulf Publishing Company, and "Modeling of Chemical Kinetics and Reactor Design", Butterworth-Heinemann. This work provides improved design manuals for methods and proven fundamentals of process design with related data and charts. It covers a complete range of basic day-to-day petrochemical operation topics with new material on significant industry changes since 1995. The website includes computer applications along with Excel spreadsheets and concise applied process design flow charts.

现代化工与石油化工工艺设计手册：流程优化与工程实践本书聚焦于化工与石油化工领域的前沿工艺设计理念、优化策略与工程实施细节，旨在为工程师和技术人员提供一套全面、深入且极具实践指导意义的参考资料。本书的编写严格遵循现代化工生产的实际需求，强调从概念设计到详细工程阶段的无缝衔接，内容深度和广度兼顾，力求成为行业内不可或缺的工具书。 --- 第一部分：基础理论与设计原则的深化本部分将奠定读者理解复杂工艺系统的理论基础，超越传统教科书的范畴，深入探讨现代化工设计所依赖的关键科学原理和工程哲学。第一章：过程系统工程的演进与未来趋势本章首先回顾了化工过程设计方法论的迭代历史，重点分析了从传统的试错法向基于模型的、集成化的系统工程（PSE）转变的驱动力。深入探讨了数字化孪生、人工智能辅助设计在早期概念生成中的应用潜力。我们详细阐述了安全性、可持续性和经济性三大核心目标如何在设计初期就被量化并纳入多目标优化框架。 1.1 现代化工设计的系统化思维：强调跨学科知识的融合，包括化学热力学、反应动力学与流体力学的高级应用。 1.2 模块化设计与可重构性（Reconfigurability）：探讨如何通过模块化单元的标准化来加速项目交付周期，并增强工厂在面对原料波动或市场需求变化时的适应能力。 1.3 风险识别与量化评估的早期介入：介绍基于事件树分析（ETA）和故障树分析（FTA）的早期风险评估工具，以及如何将安全冗余设计融入基础流程图（PFD）的制定。第二章：先进热力学模型的选择与应用准确的热力学数据是所有分离和反应过程设计的基础。本章专注于超越标准的理想气体假设，深入探讨高精度、非理想体系的热力学计算方法。 2.1 状态方程的比较与选择：对Peng-Robinson (PR), Soave-Redlich-Kwong (SRK) 等经典方程进行深度剖析，并引入更适用于极性分子和高压体系的混合模型，如Cubic-Plus-Term (CPT) 模型。 2.2 电解质溶液与非均相体系的建模：详细阐述在湿气体处理、酸气脱除和电化学过程中，如何应用Pitzer或电荷密度模型来精确预测相平衡。 2.3 反应热力学与平衡限制：分析催化反应体系中，如何利用吉布斯自由能最小化原理来确定复杂多反应网络的最终平衡转化率，并讨论温度和压力对平衡位的敏感性。 --- 第二部分：单元操作的深度优化与工程实现本部分将工艺流程分解为核心单元操作，提供针对性的优化技术和工程规格制定的指导，确保设计不仅在理论上可行，而且在实际操作中高效稳定。第三章：反应器设计与过程强化（Process Intensification, PI）反应器是化工过程的心脏。本章聚焦于如何通过先进的设计理念来提高反应效率、选择性和安全性。 3.1 微反应器与连续流化学的工业化：详细分析微通道反应器在传质和传热方面的独特优势，探讨其在高危、高放热反应中的应用案例，并讨论从实验室规模到中试、工业规模的放大（Scale-up）挑战。 3.2 多相反应器的流体动力学建模：深入探讨气-液-固三相反应器（如浆态床、鼓泡塔）中，颗粒悬浮、气泡动力学和液泛现象的CFD模拟方法，并提供优化搅拌和气体分布器的工程准则。 3.3 非均相催化剂床层的热点控制：针对固定床反应器，讨论如何通过分段进料、循环稀释或使用多孔介质来有效管理轴向和径向的温度梯度，避免催化剂失活。第四章：高效分离技术的集成与创新分离过程通常是能源消耗最大的部分。本章致力于介绍和评估能效更高的分离技术。 4.1 进阶精馏设计与能效：讨论热泵辅助精馏（MVR/TVR）、热集成精馏（HIDiC）以及反应精馏（RD）的流程构建与经济性评估。提供关于塔内件（填料与塔盘）的最新选择标准。 4.2 膜分离技术的突破性应用：重点分析渗透蒸发（Pervaporation）、溶剂脱盐（OSN）和气体分离膜在特定苛刻环境（如高腐蚀性、共沸物分离）中的工程化应用案例。 4.3 吸附与色谱分离的工业化设计：阐述变压吸附（PSA）和模拟移动床（SMB）在手性化合物分离和高纯度气体净化中的流程设计、再生循环优化及吸附剂的寿命管理。第五章：过程设备的热能集成与优化本章核心在于系统地管理工厂内的能源流，最大化热回收，减少外部公用工程的负荷。 5.1 过程热集成网络（Pinch Technology）的严格应用：详细讲解如何构建热水流图和冷水流图，识别“Pinch点”，并基于此点设计最小热交换面积。特别关注如何处理约束条件，如最小温差（ΔTmin）的设定和公用工程的最小需求量确定。 5.2 余热回收系统的层次化设计：介绍如何将低品位余热通过有机朗肯循环（ORC）转化为电能，以及高品位余热用于蒸汽生产的优化匹配策略。 5.3 换热器网络的综合优化：讨论压力降约束下的换热网络设计，并引入先进的换热器设计（如板式换热器、螺旋板式换热器）在空间受限或高粘度流体应用中的适用性。 --- 第三部分：安全、控制与项目执行工艺设计最终必须转化为安全、可靠且可控的运行实体。本部分关注将设计转化为实际操作所需的工具和方法。第六章：工艺安全工程与惰性化设计安全是化工生产的基石。本章侧重于主动安全设计和事故预防措施。 6.1 反应失控的预防与缓解系统设计：详细介绍反应量热技术（RC1, ARS）的应用，用于确定安全操作包络（Safe Operating Envelope）。重点讲解紧急泄放系统（ERS）的设计，包括DIERS方法论在确定泄放速率和缓冲罐容积中的应用。 6.2 惰性化与火灾爆炸预防：针对易燃易爆工艺，深入分析惰性气体（氮气）保护系统的设计要求，包括氧气浓度监测、压力平衡和连锁机制的可靠性分析。 6.3 管道和压力容器的应力分析基础：概述ASME规范在动载荷和热膨胀分析中的关键要求，以及如何通过合理的支架设计和管道布局来避免设备在长期运行中的疲劳失效。第七章：高级过程控制（APC）与操作优化从传统的PID控制过渡到基于模型的高级控制策略，以应对复杂多变量系统的挑战。 7.1 模型预测控制（MPC）的实现：讲解如何构建线性或非线性动态模型，并将其应用于MPC，以实时优化操作变量（如反应温度、回流比）来最大化收率或最小化能耗，同时遵守操作约束。 7.2 过程数据分析与健康监测：介绍如何利用历史操作数据（Historian Data）进行过程性能指标（KPI）的计算，以及通过统计过程控制（SPC）对设备健康状态进行早期预警。 7.3 控制系统集成与人机界面（HMI）设计原则：强调优化HMI设计以减少操作员认知负荷的重要性，遵循ISA 101标准对关键报警管理的优化建议。第八章：项目生命周期管理与经济性评估从概念到投产的全过程管理，确保项目按时、在预算内完成。 8.1 资本支出估算的精确度提升：比较不同阶段（概念、预可行性、详细工程）的成本估算方法（如TCI, O&M），并重点介绍如何根据模块化程度和地理位置因子来校准设备成本。 8.2 工艺包（Process Package）的交付与工程接口管理：详细说明工艺包中关键文件的内容要求（如P&ID的精确度、设备规格书的完整性），以及如何有效管理工艺、机械、仪表和土建专业之间的接口。 8.3 灵敏度分析与投资决策支持：介绍如何通过蒙特卡洛模拟等方法评估关键不确定性参数（如原料价格、转化率波动）对净现值（NPV）的影响，从而为最终投资决策提供稳健的数据支持。 --- 总结：本书内容涵盖了现代化工和石油化工工艺设计中的理论深度、工程实践细节和前沿技术整合。它不是对现有流程的简单复述，而是致力于提供一套解决复杂工程挑战的系统化工具箱，帮助工程师们构建更安全、更高效、更具经济竞争力的下一代工厂。本书的结构设计确保了内容可以作为研究生课程的参考教材，同时也是现场工程师解决实际问题的即时技术手册。