作者簡介
理查德 特頓(Richard Turton)在過去的32年裡,一直在西弗吉尼亞大學教授設計及相關課程。在此之前,他在設計和建築行業工作了5年。他的主要研究方向是設計和過程系統建模。
約瑟夫 A 謝維茨(Joseph A Shaeiwitz)在西弗吉尼亞大學教授設計及相關課程超過25年。他現在在奧本大學教授設計課程。他的研究方向包括過程設計和成果評估。
德邦蘇 巴塔查裡亞(Debangsu Bhattacharyya)擁有十餘年大型煉油廠的工作經驗。在煉油廠工作期間,他從事工藝操作、裝置開車、大規模工藝模擬和過程控制工作。他的主要研究方向是過程建模、動態仿真、狀態估計、傳感器配置和高級過程控制。
華萊士 B 懷廷(Wallace B Whiting)是內華達大學裡諾分校的名譽教授,從事化工工藝設計的實踐和教學工作超過24年。
目錄
Nomenclature
符號表
第0章 Outcomes Assessment
成果評估 1
0 1 Student Self-Assessment / 學生自我評估 / 2
0 2 Assessment by Faculty / 教員評估 / 4
0 3 Summary / 總結 / 6
References / 參考文獻 / 6
第1篇 Conceptualization and Analysis of Chemical Processes
化工過程的概念與分析 7
第1章 Diagrams for Understanding Chemical Processes
瞭解化工過程的圖表 9
1 1 Block Flow Diagram (BFD) / 程序框圖(BFD)/ 11
1 1 1 Block Flow Process Diagram / 方框流程圖 / 11
1 1 2 Block Flow Plant Diagram / 方塊流程工廠圖 / 12
1 2 Process Flow Diagram (PFD) / 工藝流程圖(PFD)/ 14
1 2 1 Process Topology / 流程拓撲 / 14
1 2 2 Stream Information / 物流數據 / 18
1 2 3 Equipment Information / 設備信息 / 21
1 2 4 Combining Topology, Stream Data, and Control Strategy to Give a PFD / 結合拓撲、物流數據和控制策略的PFD圖 / 21
1 3 Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) / 管道及儀錶流程圖(P&ID)/ 27
1 4 Additional Diagrams / 附加圖表 / 32
1 5 Three-Dimensional Representation of a Process / 過程的三維表示 / 34
1 6 The 3-D Plant Model / 三維工廠模型 / 41
1 7 Operator and 3-D Immersive Training Simulators / 操作員及3-D沉浸式訓練仿真器 / 43
1 7 1 Operator Training Simulators (OTS) / 操作員訓練仿真器(OTS)/ 43
1 7 2 3-D Immersive Training Simulators (ITS) / 三維沉浸式訓練仿真器(ITS)/ 45
1 7 3 Linking the ITS with an OTS / 連接ITS和OTS / 46
1 8 Summary / 總結 / 48
References / 參考文獻 / 49
Short Answer Questions / 簡答題 / 49
Problems / 習題 / 50
第2章 The Structure and Synthesis of Process Flow Diagrams
工藝流程圖的結構與綜合 55
2 1 Hierarchy of Process Design / 過程設計的層次結構 / 55
2 2 Step 1—Batch versus Continuous Process / 步驟1——間歇過程與連續過程 / 56
2 3 Step 2—The Input/Output Structure of the Process / 步驟2——過程的輸入/輸出結構 / 60
2 3 1 Process Concept Diagram / 過程概念圖 / 60
2 3 2 The Input/Output Structure of the Process Flow Diagram / 工藝流程圖的輸入/輸出結構 / 61
2 3 3 The Input/Output Structure and Other Features of the Generic Block Flow Process Diagram / 通用方框流程圖的輸入/輸出結構及其他特徵 / 63
2 3 4 Other Considerations for the Input/Output Structure of the Process Flowsheet / 工藝流程圖輸入/輸出結構的其他考慮因素 / 65
2 3 5 What Information Can Be Determined Using the Input/Output Diagram for a Process / 使用過程的輸入/輸出圖可以確定哪些信息 / 68
2 4 Step 3—The Recycle Structure of the Process /
第三步——過程的循環結構 / 70
2 4 1 Efficiency of Raw Material Usage / 原材料使用效率 / 70
2 4 2 Identification and Definition of the Recycle Structure of the Process / 工藝循環結構的識別和定義 / 71
2 4 3 Other Issues Affecting the Recycle Structure That Lead to Process Alternatives / 影響導致工藝替代的循環結構的其他問題 / 75
2 5 Step 4—General Structure of the Separation System /
第4步——分離系統的一般結構 / 83
2 6 Step 5—Heat-Exchanger Network or Process Energy Recovery System /
第5步——換熱網絡或過程能量回收系統 / 83
2 7 Information Required and Sources / 所需信息和來源 / 83
2 8 Summary / 總結 / 83
References / 參考文獻 / 85
Short Answer Questions / 簡答題 / 86
Problems / 習題 / 86
第3章 Batch Processing
間歇過程 91
3 1 Design Calculations for Batch Processes / 間歇過程的設計計算 / 91
3 2 Gantt Charts and Scheduling / 甘特圖和進度計劃 / 97
3 3 Nonoverlapping Operations, Overlapping Operations, and Cycle Times / 非重疊操作、重疊操作和週期時間 / 98
3 4 Flowshop and Jobshop Plants / 流水線和車間工廠 / 101
3 4 1 Flowshop Plants / 流水線工廠 / 101
3 4 2 Jobshop Plants / 車間工廠 / 103
3 5 Product and Intermediate Storage and Parallel Process Units / 產品和中間存儲及並行處理單元 / 106
3 5 1 Product Storage for Single-Product Campaigns / 單一產品活動的產品存儲 / 106
3 5 2 Intermediate Storage / 中間存儲 / 108
3 5 3 Parallel Process Units / 並行處理單元 / 110
3 6 Design of Equipment for Multiproduct Batch Processes / 多產品間歇處理設備的設計 / 111
3 7 Summary / 總結 / 113
References / 參考文獻 / 114
Short Answer Questions / 簡答題 / 114
Problems / 習題 / 114
第4章 Chemical Product Design
化工產品設計 123
4 1 Strategies for Chemical Product Design / 化工產品設計策略 / 124
4 2 Needs / 需求 / 125
4 3 Ideas / 方法 / 127
4 4 Selection / 篩選 / 128
4 5 Manufacture / 加工 / 130
4 6 Batch Processing / 間歇過程 / 131
4 7 Economic Considerations / 經濟因素 / 131
4 8 Summary / 總結 / 132
References / 參考文獻 / 132
第5章 Tracing Chemicals through the Process Flow Diagram / 通過工藝流程圖追蹤化學品 135
5 1 Guidelines and Tactics for Tracing Chemicals / 追蹤化學品的指南和策略 / 135
5 2 Tracing Primary Paths Taken by Chemicals in a Chemical Process / 追蹤化學品在化學過程中的主要路徑 / 136
5 3 Recycle and Bypass Streams / 循環和旁通流 / 142
5 4 Tracing Nonreacting Chemicals / 追蹤不反應的化學品 / 145
5 5 Limitations / 局限性 / 145
5 6 Written Process Description / 書面流程概況 / 146
5 7 Summary / 總結 / 147
Problems / 習題 / 147
第6章 Understanding Process Conditions
瞭解工藝條件 149
6 1 Conditions of Special Concern for the Operation of Separation and Reactor Systems / 分離和反應器系統運行的特別關