[工学]分子科学与工程-设计概论

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1、化工设计概论张金利天津大学化工基础实验中心310OfficeTel:27890643Email:zhangjinli@tju.edu.cn课题组主页：cpi.tju.edu.cn1第六章化工项目的技术经济分析6.1化工技术经济在化工设计中的地位一、化工技术经济的定义“技术经济学”是技术学科和经济学科相互渗透而形成的一门交叉学科。“技术经济学”不单独地研究某些技术问题，也不是孤立地研究纯经济问题，它研究的是“技术应用在市场经济条件下的经济活动中，所形成的运行规律”。“化工技术经济学”是“技术经济学”在化学工程领域的运用与发展，是技术经济学的一个分支。化

2、学工程经济学－－－EconomicsofChemicalEngineering化学工业经济学－－－EconomicsofChemicalIndustry化学过程经济学－－－EconomicsofChemicalProcess定义（苏健民先生）：结合化工生产过程技术上的特征（特点），研究由这些特点所决定的化工过程的经济规律，探讨提高某个化工过程（或设备）乃至整个化工工业经济效益的有关问题。定义（刘光大先生）：在探讨和揭示化工技术满足社会需求的发展规律中，研究、评选各种技术政策、技术路线和技术措施的理论、方法和科学手段。化工技术经济学贯穿一个化工项目从基

3、建到其寿命期的全过程。化工项目基建及其寿命期项目立项阶段（投资决策期）项目建议书可行性研究报告设计阶段设计说明书内包含技术经济评价内容寿命期内运行实际运行经济情况分析（成本核算等）工程改造（扩产）的技术经济分析二、化工技术经济的产生与发展化工技术经济问题化工过程的技术问题、经济问题紧密联系在一起世界最早的有关化工技术经济的专著：美国人ChaplinTyler，1926年的《ChemicalEngineeringEconomics》相对于18世纪中叶，欧洲大规模的玻璃、造纸、肥皂等近代化工工业而言，化工技术经济的理论就显得相对“年轻”。到了20世纪40

4、～50年代，人们发现用化工技术经济的原理和观点来进行化工厂设计和工程方案的挑选，能获得巨大的经济效益。化工技术经济开始得到重视与迅猛的发展，并真正成为了技术经济学的一个重要分支。由于化工技术经济问题的重要性，到目前为止，它仍然是一门十分活跃的研究领域。我国从20世纪80年代末期，才开始重视把化工技术经济的原理、观点运用于化工过程。三、化工技术经济的研究对象化工技术经济研究对象研究某个地区乃至整个国家化工工业的布局及其技术经济分析（宏观对象）研究某个化工厂、化工厂的某个车间、车间的某个工段或者仅仅是某个单元操作的技术经济分析（微观对象）宏观对象相对复杂

5、，牵涉到国家的有关政治问题、经济政策问题。一般是干部管理进修的学习重点。作为一名化学工程师，一般侧重于用化工技术经济来研究微观对象。四、化工过程的几个典型化工技术经济问题1、精馏塔设计时回流比的选定技术层面上，只要R＞Rmin，技术就可行。那么，R＝1.2Rmin？1.5Rmin？2.0Rmin？…实际上，有一个技术经济问题。R塔板数少，投资少，但能耗高，操作费用大。R塔板数多，投资大，但能耗低，操作费用小。现在，可以使用计算机模拟软件，以R＞Rmin为约束条件，以经济指标为最终目标，寻求到最优的回流比ROPT。2、输送化工流体时管径的设计在化工工艺

6、设计的一个重要内容就是根据工艺、公用工程及辅助系统的条件来进行管路的流体力学设计以确定流程图上每个管路的直径大小，为绘制带控制点的工艺流程图（PID）提供依据。管路流体力学设计的内容可根据不同的设计阶段而不同。初步设计阶段：因不具备详细计算压力降来确定管径的条件，只能根据估计的数值初步选择管径，以满足管路有仪表流程图（PID）设计的需要。无管长，管件数据也不全此阶段，可按“常见流体流速推荐表”初步计算管径，然后选择靠近的管道规格。就完成了某个管道的初步管径选择设计。施工设计阶段：此阶段，配管图也基本确定，已经有了配管设计的管长、管件数量等数据。此时，

7、要针对初步选择的管径，详细核算管路的阻力降以及其他安全要求，才能确定初步选择的管径是否合适或作相应的调整。阻力降的计算：利用不可压缩流体的伯努力方程，摩擦阻力降直管阻力降根据管道相对粗糙度、Re、查（算）摩擦系数等。管件的局部阻力降一般采用当量长度法问题：“常用流体推荐流速表”、“流体适宜流速表”，它们是根据什么得来（确定）的？这里面实际也体现了一个技术经济问题。在某个流股的输送量、输送距离一定的情况下：流速V↓，管径D↑（投资加大），阻力压降小，泵功率会适当降低，操作（运行费用）会适当降低。流速V↑，管径D↓（投资减少），阻力压降大，泵功率会适当增

8、大，操作（运行费用）会适当增加。图6.1经济管径的确定管径费用流速的技术问题易燃易爆流体流速限制腐蚀性流体的