本书全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，有机融入党的二十大精神，旨在帮助学生掌握典型化工单元设备的操作原理、设计方法和应用技能。全书内容涵盖了化工设计基础、典型单元工艺设计、化工计算机辅助设计三大部分。重点介绍了列管式换热器、填料吸收塔、板式精馏塔的工艺设计全过程，详细讲解了典型单元操作的理论基础、设备结构、工艺计算以及优化策略。
本书注重理论与实践相结合，通过丰富的案例分析和设计实例，培养学生的工程实践能力和创新思维。此外，书中还介绍了化工过程计算机模拟软件的使用方法，如CSLAB、ChemCAD等，并通过模拟设计案例，帮助学生利用先进工具解决工程设计问题。
本书适合作为高等职业教育专科、本科化工类及其相关专业的教材，可培养学生化工单元操作流程选择、过程分析、设计计算、设备选型、参数优化等能力，也可供行业、企业从业人员参考阅读。

第一章绪论
一、化工单元操作课程设计的性质、内容和任务001
二、课程设计的培养目标001
三、课程设计的教学建议002
四、课程设计的步骤003

第二章化工设计基础知识
第一节化工设计的内容及分类004
一、设计阶段与内容004
二、设计范围与对象005
三、化工设备设计方法与步骤006
第二节化工单元操作设备的技术经济评价007
第三节设计文件的编制008
第四节设计工作人员分工及岗位职责009
一、设计人员组成009
二、设计评审009
三、岗位职责010
四、设计文件校审程序012
第五节化工设计项目管理013
一、设计组织机构013
二、设计工作管理013
三、项目设计计划013
四、设计质量的管理与控制014
五、设计数据的管理与控制014

第三章列管式换热器工艺设计
第一节换热器工艺设计概述015
一、换热器的应用015
二、换热器的分类及适用场合015
三、换热设备的基本要求016
四、换热器设计项目017
第二节列管式换热器工艺设计018
一、列管式换热器标准简介018
二、列管式换热器的设计内容020
三、列管式换热器设计方案的确定020
四、列管式换热器的结构025
五、列管式换热器的设计计算038
六、列管式换热器的设计框图046
七、列管式换热器的优化设计简介047
第三节列管式换热器设计实例047
一、系列标准换热器选用的设计实例047
二、非系列标准换热器的设计实例049

第四章填料吸收塔工艺设计
第一节吸收方案的确定056
一、填料吸收塔设计方案的确定056
二、填料的类型与选择058
三、填料吸收塔工艺设计步骤061
第二节填料吸收塔工艺尺寸的计算061
一、塔径的计算061
二、填料层高度的计算及分段065
三、填料层压降的计算068
四、填料塔内件的类型与设计069
第三节填料吸收塔设计实例071

第五章板式精馏塔工艺设计
第一节板式精馏塔工艺设计概述078
一、精馏工艺流程078
二、板式精馏塔工艺设计步骤080
第二节二元连续板式精馏塔的工艺计算080
一、物料衡算和操作线方程080
二、理论板数的计算081
三、塔板总效率的估算083
四、确定实际塔板数084
五、灵敏板位置的确定084
六、板式塔主要工艺尺寸的确定085
第三节塔板的流体力学验算091
一、塔板压降091
二、雾沫夹带量091
三、漏液点气速092
四、液泛092
五、塔板负荷性能图092
第四节精馏装置附属设备与接管093
一、塔体总结构093
二、冷凝器094
三、再沸器094
四、塔的主要接管096
第五节二元连续板式精馏塔工艺设计计算举例096

第六章化工过程计算机辅助设计
第一节化工过程模拟109
第二节化工流程模拟的基本方法111
第三节化工过程模拟软件简介111
一、PROⅡ流程模拟软件111
二、ASPEN PLUS112
三、ChemCAD113
四、化工模拟实验室（CSLAB）117
第四节化工单元操作模拟设计示例121
一、利用ChemCAD模拟软件进行板式精馏塔的工艺设计案例121
二、闪蒸罐等效模拟精馏塔案例132

参考文献

前言
化工单元操作技术是化工领域中不可或缺的核心技能，其传授的工艺原理、操作技能、单元设计基础在化工生产中被广泛应用。本书通过整合化工单元操作理论、化工单元操作现场实训、化工单元操作仿真实训等教学环节，构建了一个完整的化工单元操作技术设计体系，旨在为化工专业的学生提供一个全面、系统的学习平台，全方位地培养学生在化工单元操作流程选择、过程分析、设计计算、设备选型、参数优化等方面的能力，同时培养系统观点、优化思想及方法等基本工程素质，养成良好的科学严谨、细致周到等习惯。
本书基于工作过程及项目化教学理念，以典型单元设备设计为主线，将全书分为化工设计基础、典型单元工艺设计、化工计算机辅助设计三大部分。
化工设计基础部分特别强调了化工过程工艺设计项目的特点，详细介绍了化工过程工艺设计项目运作和管理方法,明确设计项目的各种分工及职责,引导师生在化工单元操作课程设计过程中,有效地组织项目化教学实训过程。
典型单元工艺设计部分将项目化教学与化工过程工艺设计项目特点相结合，以实践为导向，通过列管式换热器、填料吸收塔、板式精馏塔的工艺设计项目，使学生亲自参与到化工过程的设计、分析和优化中，将化工单元操作的理论知识深度融入实际工程，使学生能够深刻理解化工过程的物理本质和工程应用，提升工程实践能力和团队合作精神；同时鼓励学生在课程设计中探索新方法、新技术，激发创新思维。
化工计算机辅助设计部分主要介绍了CSLAB、ChemCAD等现代化工设计软件和模拟工具的使用，通过模拟设计示例，学生可以更直观地理解化工过程，并掌握使用现代软件工具进行工程设计的技能。
本书由湖南化工职业技术学院佘媛媛、徐州工业职业技术学院何伟平担任主编，徐州工业职业技术学院刘兵担任主审。具体编写分工如下：第一、第二章由何伟平修订；第三章由广州工程技术职业学院饶珍、佘媛媛修订；第四章由湖南石油化工职业技术学院贾金锋修订；第五章由湖南化工职业技术学院佘媛媛、梁美东、刘飘修订；第六章由佘媛媛修订；全书由佘媛媛负责修订设计与统稿。在编写过程中，撰写团队得到了北京欧倍尔软件技术开发有限公司陈波、昌德新材料科技股份有限公司屈铠甲等多位企业专家的大力支持，他们提供了宝贵的设计案例和设计条件等资料，在此向他们表示衷心的感谢。
由于编者水平所限，书中难免存在不足之处，我们诚恳地希望广大读者提出宝贵的意见和建议，以便我们不断改进和完善教材内容。

编者
2024年12月



第一版前言
化工单元操作课程设计与化工单元操作技术、化工单元操作现场实训、化工单元操作仿真实训等教学环节构成化工单元操作课程的整体。可以采用工学结合、基于工作过程及项目化教学等方法完成整合后的化工单元操作专门课程，旨在全方位地培养学生化工单元操作技术和技能。化工单元操作课程设计着重培养学生化工单元操作流程选择、过程分析、设计计算、设备选型、参数优化等能力，培养系统观点、优化思想及方法等基本工程素质，养成科学严谨、细致周到等良好习惯。
本书有两个特点：一是考虑到化工过程工艺设计项目的特点，介绍化工过程工艺设计项目运作和管理方法，明确设计项目的各种分工及职责，引导师生在化工单元操作课程设计过程中，有效组织项目化教学实训过程。二是借助化工过程计算机模拟软件ChemCAD，介绍化工过程计算机模拟方法，介绍模拟软件的使用方法，并通过模拟设计示例，增强学生用先进工具解决工程设计问题的能力。
本书由刘兵担任主编并统稿。第一、第二、第六章由刘兵编写；第三章由周寅飞编写；第四章由李晓璐编写；第五章由梁美东编写。在本书编写过程中，多位企业的专家提供了设计案例和设计条件等资料，在此向他们表示衷心的感谢。
由于时间仓促，加上编者水平所限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编者
2009年5月