本書簡單介紹了化工設計的基本方法，系統地介紹了基於SmartPlant P&ID軟件、AutoCAD軟件的管道儀表流程圖的繪制；基於HAZOPkit軟件的工藝流程危險與可操作性分析；基於CADWorx軟件的三維建模、設備布置和管道布置；基於CAESAR Ⅱ的管道設計。以應用案例的形式分析了：化工設計常用的Aspen Plus軟件；管道儀表流程圖繪制用的SmartPlant P&ID軟件；包括CADWorx、SmartPlant 3D和PDMS在內的三維工廠軟件；管道設計計算軟件CAESAR Ⅱ。附圖包括：工藝方案流程圖和管道儀表流程圖的圖例及其圖紙9張。

本書適用於化工設計人員使用，可以作為化學工程與工藝、安全工程、過程裝備與控制工程、自動化、能源與動力工程、機械工程等專業大學生、研究生參加全國大學生化工設計競賽、課程設計和畢業設計的教材或參考書，也可以作為技術人員和社會其他讀者繼續教育的參考書。

劉超鋒，鄭州輕工業學院，副教授，從事20多年的高等學校教學工作，主講的課程包括化工設備設計、工程熱力學、過程裝備維護、過程裝備CAD；作為指導教師，指導學生獲得全國第7屆大學生過程裝備實踐與創新大賽三等獎。

科研：公開發表期刊論文70多篇，其中EI收錄5篇；中國國家智慧財產權局授權劉超鋒發明人的發明專利4項；完成人完成省級科技成果鑒定4項。


第1章Aspen Plus運用分析1
1.1關於Aspen Plus軟體的單元操作模型1
1.2關於Aspen Plus軟體的工具3
1.2.1Design Spec3
1.2.2Optimization3
1.2.3Sensitivity3
1.2.4Case Study3
1.3關於Aspen Plus軟體的介面及其操作4
1.3.1基本操作過程4
1.3.2模擬檔的類型8
1.3.3設計規定工具的操作過程8
1.3.4計算器工具的操作過程9
1.3.5靈敏度分析工具的操作過程10
1.3.6優化工具的操作過程10
1.3.7工況分析工具的操作過程10
1.4關於計算方法11
1.4.1物性方法11
1.4.2收斂演算法12
1.4.3過程模擬的解法12

第2章Aspen物性資料估算案例分析14
2.1關於物性資料計算15
2.2關於相平衡資料15
2.3案例分析16

第3章Aspen Plus單元操作計算案例分析22
3.1關於精餾塔22
3.2精餾塔相關案例分析26
3.3關於反應器43
3.4反應器相關案例分析46
3.5關於泵送裝置47
3.6泵送裝置相關案例分析48
3.7關於混合器49
3.8關於液液分相器49
3.9關於閃蒸裝置50
3.10閃蒸裝置相關案例分析50
3.11關於列管式換熱器54
3.12列管式換熱器相關案例分析55

第4章Aspen Plus流程類比案例分析59
4.1Aspen Plus軟體建立的典型流程59
4.1.1多級逆流萃取59
4.1.2萃取精餾分離甲基環己烷和甲苯60
4.1.3二氧化碳捕集60
4.1.4二氯二氫矽反歧化60
4.2案例分析61
4.3流程類比用於估算溶解度81
4.3.1Mixer+RGibbs的方法81
4.3.2Mixer+Heater的方法82

第5章管道儀錶流程圖的繪製84
5.1設備的表示方法85
5.2管道的表示方法88
5.2.1調節閥的管道等級分界89
5.2.2安全閥的管道等級分界89
5.3閥門、管件和管道附件的表示方法90
5.4儀錶控制系統及分析取樣點的表示方法91
5.4.1監控儀錶的圖形符號92
5.4.2檢測點和儀錶連接線的圖形符號93
5.4.3執行器的圖形符號93
5.4.4儀錶的功能標誌94
5.4.5儀錶位號的表示方法94
5.4.6儀錶控制點的表示方法95
5.4.7分析取樣點的表示方法95
5.5設備的標注95
5.6管道的標注96
5.7特殊管件和特殊閥門的標注98
5.8尺寸標注99
5.9基於AutoCAD的管道儀錶流程圖的繪製99
5.9.1圖紙要求99
5.9.2繪圖過程100
5.9.3圖層和線型的定義101
5.9.4文字的定義102
5.9.5圖形單位的設置103
5.9.6反復使用、參數值變化的圖形的繪製103
5.9.7標題列的繪製過程106
5.9.8基於VBA的流程圖形、設備一覽表自動生成107

第6章基於軟體的化工工藝流程危險與可操作性分析110
6.1危害事件發生的可能性評價112
6.2危害及影響後果的嚴重性評價113
6.3風險矩陣113
6.4風險等級114
6.5分析記錄表的建立過程114
6.6軟體分析前的說明117
6.7專案準備119
6.8節點劃分128
6.9開始分析129
6.10輸出專案分析報告130

第7章過程工廠三維模型設計軟體分析131
7.1關於SP 3D軟體132
7.1.1與SmartPlant系列軟體的資料集成132
7.1.2篩檢程式134
7.1.3工作空間結構流覽器135
7.1.4碰撞檢查135
7.1.5模組化設計135
7.1.6關於設備模型137
7.2關於PDMS軟體138
7.3關於二次開發138

第8章基於CADWorx的設備和鋼結構的三維建模141
8.1運行CADWorx Equipment的方式141
8.1.1直接運行的方式141
8.1.2第二種方法是間接運行141
8.1.3兩種啟動方式的對比142
8.2設備三維建模的思想143
8.3泵類設備的建模143
8.4塔類設備的建模146
8.5臥式換熱器的建模148
8.6基於CADWorx Plant Steel的鋼結構建模151
8.6.1框架的創建151
8.6.2編輯鋼結構細節153
8.6.3添加平板153
8.6.4添加底板154
8.6.5添加樓梯154
8.6.6生成欄杆154

第9章基於CADWorx Plant的裝置佈置156
9.1裝置佈置的一般要求156
9.2佈置條件157
9.3塔設備的佈置157
9.3.1塔設備的佈置原則及要求157
9.3.2塔設備的佈置158
9.4泵的佈置159
9.4.1泵的佈置原則及要求159
9.4.2泵的佈置159
9.5分離器的佈置160
9.5.1臥式容器的佈置原則及要求160
9.5.2氣液分離器和碘分離器的佈置160
9.6換熱器的佈置161
9.6.1換熱器的佈置原則及要求161
9.6.2換熱器的佈置161
9.7鋼結構的佈置162
9.8在使用CADWorx Plant進行管道佈置之前的設置164
9.8.1當前圖紙設置165
9.8.2配置設置165
9.8.3等級/尺寸設置165
9.8.4管道設計規則165
9.8.5管線號的設置167
9.9離心泵的進出口附近的管件和閥門的佈置過程167
9.10設備佈置小結169

第10章CADWorx軟體應用案例分析170
10.1關於CADWorx的組件170
10.2關於元件庫和等級庫170
10.3關於軟體操作前的準備171
10.4關於三維建模172
10.5關於設計成果的輸出173
10.6關於與CEASAR的資料庫共用178

第11章PDMS軟體應用案例分析179
11.1關於工程項目的建立181
11.2關於PDMS資料庫的建立181
11.3關於資料結構層次與命名183
11.4關於管道佈置185
11.5關於暖通空調194
11.6關於照明199
11.7關於成套裝置三維設計201
11.8關於設計校核209
11.9關於設計檔的生成209

第12章SmartPlant P&ID軟體應用分析211
12.1軟體的模組211
12.2繪圖過程214
12.3生成報表216
12.4關於SmartPlant P&ID軟體的二次開發218

第13章SmartPlant 3D軟體應用案例分析224
13.1關於軸線設置225
13.2關於結構設計226
13.3關於設備的創建226
13.4關於管道模型的建立230
13.5關於管道平面佈置圖的生成及軸測圖的抽取235
13.6關於材料統計237
13.7關於電纜敷設240
13.7.1資料庫導入240
13.7.2電纜批量建模241
13.7.3電纜敷設241
13.7.4電纜敷設效果242
13.8關於電纜橋架設計243
13.8.1建立橋架資料庫243
13.8.2橋架設計244
13.8.3碰撞檢查244
13.8.4橋架材料統計245
13.9關於二次開發外掛程式246
13.9.1多功能搜索外掛程式246
13.9.2命令工具集247
13.9.3自動備份工具248

第14章基於CAESAR Ⅱ軟體的管道設計優化249
14.1軟體的輸入輸出249
14.2被計算的管道251
14.3單位設置251
14.4具體運算過程257
14.5計算結果分析259
14.6輸出雲圖263
14.7進一步的優化264

第15章CAESARⅡ軟體應用案例分析266
15.1建立模型時266
15.2分析計算時267
15.3輸出結果及安全評定時268
15.4關於大口徑、厚壁管271
15.5關於土壤約束272
15.6關於地震載荷275
15.7關於彈簧支吊架277
15.8關於π型彎優化280
15.9關於管道柔性282

附圖286
附圖1化工工藝方案流程圖的圖例286
附圖2反應工段的方案流程圖288
附圖3精餾及脫碘工段方案流程圖290
附圖4吸收工段的方案流程圖292
附圖5化工工藝管道儀錶流程圖的圖例294
附圖6反應工段的管道儀錶流程圖296
附圖7精餾及脫碘工段的管道儀錶流程圖(1)298
附圖8精餾及脫碘工段的管道儀錶流程圖(2)300
附圖9吸收工段的管道儀錶流程圖302

參考文獻304