过程装备成套技术课程教学大纲
过程装备控制技术教学大纲
教学大纲一、课程名称、学时和学分、适用专业、开课单位《过程装备控制技术》 32学时 2学分适用专业：过程装备及控制工程开课单位：化工学院化工机械与控制工程系二、课程的性质、目的和任务过程装备控制技术课程可作为过程装备与控制工程专业及其相近专业的必修课或选修课。
本课程在介绍常见低压电器、可编程控制器的基础上，着重介绍常用过程装备如压缩机、泵、换热器、反应器等的控制系统的设计和实现实例。
通过介绍控制系统的设计与实现的工程样例，使学生具有综合运用相关知识，具备一定的设计和开发能力，为将来旧设备技术改造或新设备、新产品研制开发打下基础。
三、教学的基本要求本课程内容包括：第一部分：电器控制基础，包括常用低压电器元件、电器控制线路的基本规律和电器控制线路设计基础。
第二部分：可编程控制器，包括PC的结构和基本原理、可编程控制器程序设计基础和西门子可编程控制器介绍。
第三部分：常见过程装备控制的工程实例，包括传统的机器如压缩机、泵的控制、设备如换热器、塔器、反应器的控制和过程行业的集散控制系统及现场总线控制系统介绍。
四、各章教学内容、要求和学时分配第一章（4学时）介绍本课程特点，主要内容，要求及在专业技术中的地位；常用低压元器件的基本原理、结构以及选用原则等内容。
第二章（6学时）介绍电器控制线路的基本控制规律和设计基础。
基本规律包括：电器控制线路的若干原则；电动机控制的基本控制环节与方法；电器线路的保护措施以及常用典型控制线路；设计基础包括：过程设备电气设计的一般原则；电器控制线路设计的基本原则；电器控制线路的经验设计法和逻辑设计法；第三章（10学时）PLC的结构和工作原理；西门子S7 300系列PLC的特点和常用指令介绍；西门子S7 300 PLC编程实例；第四章（10学时）典型过程装备的控制及工程实例，包括：压缩机、泵、换热器、塔器和反应器的特点，工艺控制要求，设计方案和工程实例介绍；第五章（2学时）过程行业常见集散控制系统和现场总线控制系统简介。
过程成套装备
燃料油 燃料气 减压炉
减压渣油
VR >500℃
减压塔
减压渣油泵
减一线油出装置
催化裂化 减二线油出装置
减二线油出装置
加氢裂化
减三线油出装置
润滑油料原 减三线油出装置
常四线油自常压部分来
延迟焦化 制沥青原料 减压渣油出装置
减压渣油出装置
燃料油
1.3 过程装备成套技术的主要任务和特点
过程工业 遍及几乎所有现代工业生产领域。化学工业 是最传统、典型的过程工业，如化肥、石油化工、生物化 工、制药、农药、染料、食品、炼油、轻工、热电、核工 业、公用工程、环保等生产过程。
1.1.1 过程工业
1 概论
我们在炼油厂的认识实习的时候，常见到的主要生产过
程工业有常减压蒸馏、催化重整、催化裂化、加氢裂化、延
拔头原油
经初馏塔拔出轻汽油组分的原油。
常减压工艺流程图
脱盐脱水 105~140 ℃ 0.8~2MPa
1250t/h
250℃ 0.26MPa
拔头原油
283℃
166℃， <180 ℃ 轻汽油馏分 石脑油 重整原料
368℃
常减压蒸馏工艺-初馏塔
148℃ 常压塔
注水 0.12MPa
注氨 注缓蚀剂
常压塔顶回流罐
1 概论
1.1 过程工业与过程装备成套技术 1.2 典型成套装备示例 1.3 本门课的主要任务和基本要求
1.1 过程工业与过程装备成套技术
1 概论
1.1.1 过程工业 过程工业也称流程工业，是以流程性物料为主要处理
对象，通过一系列的物理变化和化学变化，以改变物料的 状态、结构、性质为目的的生产过程。流程性物料是指气 体、液体、粉体或者是它们的混合物。
过程装备成套技术05章
传质设备（塔设备） 5.1.2.2 传质设备（塔设备）的类型及设计
塔设备按内件结构可分为板式塔和填料塔。 塔设备按内件结构可分为板式塔和填料塔。 板式塔和填料塔
(1)板式塔与填料塔的比较 板式塔与填料塔的比较
(2) 塔设备的工艺计算
11
(1) 板式塔与填料塔的比较
12
对于具有腐蚀性的物料，宜选择填料塔， 对于具有腐蚀性的物料，宜选择填料塔，因为填料可 选用陶瓷或其它耐蚀材料； 选用陶瓷或其它耐蚀材料； 易起泡的物料宜选填料塔，因为填料不易形成泡沫； 易起泡的物料宜选填料塔，因为填料不易形成泡沫； 具有热敏性的物料宜减压操作，以防过热， 具有热敏性的物料宜减压操作，以防过热，故应选用 压降小的填料塔； 压降小的填料塔； 有悬浮物或易结垢的物料以板式塔为宜，因为填料塔 有悬浮物或易结垢的物料以板式塔为宜， 多数容易堵塞； 多数容易堵塞； 若物系在传质过程中伴有热效应，需引出热量， 若物系在传质过程中伴有热效应，需引出热量，以板 式塔为宜。 式塔为宜。
流 体 流 动 方 向 流 体 流 动 方 向
排列
排列
9
(2) 管壳式换热器的工艺计算步骤 换热器的工艺计算采用试差法,其步骤为： 换热器的工艺计算采用试差法,其步骤为：
计算传热量及平均温差， ① 计算传热量及平均温差，并根据经验或文献资料初选总传 热系数，据此估算传热面积； 热系数，据此估算传热面积； 遵照我国有关部门的换热器标准，初步决定管径、管长、 ② 遵照我国有关部门的换热器标准，初步决定管径、管长、 管数、管距、壳体直径、管程数、折流板型式及数目等； 管数、管距、壳体直径、管程数、折流板型式及数目等； 然后根据初步确定的换热器主要尺寸， ③ 然后根据初步确定的换热器主要尺寸，并选择管程流体和 壳程流体； 壳程流体； 再分别计算管、壳程传热膜系数，确定污垢热阻， ④ 再分别计算管、壳程传热膜系数，确定污垢热阻，求出总 传热系数，重新计算传热面积； 传热系数，重新计算传热面积；若重新计算的传热面积与前 述估算的传热面积大致相等，则可认为试算过程前后相符， 述估算的传热面积大致相等， 则可认为试算过程前后相符， 否则应重新估算。 否则应重新估算。 同时要计算管程、壳程的压力降， ⑤ 同时要计算管程、壳程的压力降，使压力损失限制在允许 范围内。 范围内。
过程装备控制技术教学大纲
《过程装备控制技术》教学大纲制订单位：机械工程学院化机系执笔人：孙杰一、课程基本信息1．课程中文名称：过程装备控制技术2．课程英文名称：Process Equipment and Control Technique3．适用专业：过程装备与控制工程4．总学时：56学时（理论50学时，实验6学时）5．总学分：3.5学分二、本课程在教学计划中的地位、作用与任务本课程是过程装备与控制工程专业的一门专业课，在专业教学中具有重要作用。
该课程主要讲授基本控制系统及其设计理论和方法，介绍过程装备的典型装置控制设计和应用。
通过本门课程学习，可以使学生了解和掌握设备控制技术，培养学生进行控制系统设计及应用的能力。
三、理论教学内容与教学基本要求1．控制系统的基本概念（2学时）课程内容：概述；控制系统的组成；控制系统的方框图；控制系统的分类；控制系统的过渡过程及其性能指标本章重点了解控制系统的组成、结构、分类及其过渡过程和性能指标。
2．过程装备控制基础（6学时）课程内容：被控对象的特性；单回路控制系统；复杂控制系统本章重点掌握过程控制的基础理论知识，包括被控对象特性、简单控制系统和复杂控制系统。
3．过程检测技术（16学时）课程内容：测量基本知识；误差基本知识；压力测量；温度测量；流量测量；液位测量；物质成分分析；传感器概述；计算机辅助测试系统本章重点掌握过程设备的测试技术，包括过程测量的基本概念和误差基本知识；压力、温度、流量、液位、物质成分等参数的测量原理、方法及应用；新型传感器及计算机辅助测试系统。
4．过程控制装置（10学时）课程内容：变送器；调节器；执行器本章重点掌握过程控制装置，包括变送器、调节器和执行器三大部分。
5．计算机控制系统（10学时）课程内容：概述；计算机控制系统的组成及分类；A／D与D／A转换器；直接数字控制系统；计算机控制系统的设计与实现；提高计算机控制系统可靠性的措施；DDC的应用实例；可编程序控制器及其应用本章重点掌握计算机控制系统，包括计算机控制系统的组成及分类，A/D、D/A转换器，直接数字控制系统，计算机控制系统的设计与实现以及提高计算机控制系统可靠性的措施。
《过程装备与控制工程毕业设计2》课程教学大纲
大纲执笔人
审核人
二、课程目标
序号
代号
课程目标
OBE
毕业要求指标点
任务
自选
1
M1
目标1：培养学生自学能力、创新思维能力以及独立工作能力。
是
3.2, 12.1
2
M2
目标2：调查研究收集整理资料的能力，文献检索和运用工具书的能力，外语运用能力，方案论证、分析比较的能力。
是
2.2, 10.2
3
M3
目标3：加强使用计算机的能力，正确使用仪器仪表和进行科学试验的能力。
过程装备控制技术、过程设备设计（2-1）、过程流体机械、过程设备设计（2-2）
课程简介
（必修）
《毕业设计（2-2）》是培养学生综合素质和能力的重要实践教学环节，也是学生走上工作岗位前的最后教学环节，要求学生针对某一课题，综合运用本专业有关课程的理论和技术，通过计算分析、开发设计或者实验研究做出课题相关的解决方案，设计出工程图纸，或给出研究结论。毕业设计的主要目的和任务是培养学生工程意识、独立工作能力、自学能力、创新思维能力，进一步培养学生综合运用所学知识的能力，如调查研究收集整理资料的能力、查阅文献资料和运用工具书的能力、使用计算机的能力、绘图能力、正确使用仪器仪表进行实验研究的能力及撰写说明书或论文的能力等。经过综合训练，提高学生独立分析和解决复杂工程问题的能力。
M1,M2,M4
2周实践Βιβλιοθήκη //44
4．准备论文答辩及答辩
答辩是对学生完成任务情况进行考核的一个重要手段。通过答辩考查学生对所承担课题理解的深度和广度，考查学生的思维能力和表达能力。指导教师对学生论文写出评语，答辩小组注明意见，评定学生毕业设计成绩。
M6
过程装备成套技术概述PPT课件
在这些过程中都需要使用多种机器、设备、管道，如 各种型式的压缩机、泵、换热设备、反应设备、塔设 备、干燥设备、分离设备、储罐、炉窑、管子、管件 等，以完成生产过程中的各种化学反应、热交换、不 同成分的分离、各种原料（包括中间产物）的传输、 气体压缩、原料和产品的储存等。
25
完整的过程工业的生产系统
32学时
1
《过程装备成套技术》课程简介
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
4
5
一、问题的提出
（一）认识实习回忆
八菱海螺水泥粉磨装置或其它装置为例 设备 机器 管道 控制
联接起来，最后形成成套装置。
6
(二)专业改革——从“材机” 到“过控”
专业 比较
建材机械
专业课
《立窑设计》 《粉体设备》
侧重点
单个设备、机器 的设计，科研与 设计能力较强
30
3×11水泥磨;48-旋风选粉机;49-水泥库;50-水泥散装车;51-回转筛;52-包装机;53-成品库
31
•装备：用以完成某种生产过程所需的生产工具，即机 器、设备、及各种辅助设备，配以管道系统的统称。
水泥装备：输送设备、粉磨设备、煅烧设备、分离分 级设备、收尘设备…
水泥生产工艺简介/sm2111111858.asp
过程装备与成套技术 (第二版)--- 教师用
④安全措施： 试车过程中，不可预测的不安全因素较多，应根据装 置不同的具体情况制定相应的安全措施。
9
(4)设备检查 ①装置检查。塔、槽、换热器是应用最多的过程工业装 置．对其检查的内容主要应包括：压力表、温度计、液 位计、热电偶和安全阀等安装完备并完好；塔、槽内部 清洁状况，塔盘、挡板、栅板等有无安装异常；确认换 热器底部滑动底座的螺母是否松动；扶梯施工是否可靠， 连通平台施工是否合理；试压、试漏合格；保温、保冷、 防雨施工是否合格等。 ②管道检查。管道检查应确认管道及附件是否按设计图 纸进行安装。 ③机、泵检杏。运转机械的种类和型式很多，也最容易出 现问题，所以应该认真检查。主要是： 安装位置正确、便于检测和装卸；地脚螺栓紧固，人工 盘车、转动灵活，接地可靠，润滑系统、冷却水系统检查。 ④加热炉的检查。 10
述
投料试车与性能测试 启动 紧急停车 性能测试 停车
报告确认 性能复试 试车报告 双方确认 交接手续
安全操作、安全检查、事故处理、局部整改 图11-1 试车过程示意图
3
11.2 试车准备
(1)人员组织 ①人员组成一般应包括试车负责人、技术人员、操作人 员、分析人员、维修人员等。
举例 某工程试车组织
16
作业订正：设备选型 可供选用分离机械为离心机、过滤机。 其中应优先选用离心机中的过滤式。 离心机是一类以离心力为推动力的分离机械，而 过滤式离心机根据物料性质的不同可采用各种不 同的卸料方式，其使用广泛，生产能力也因机型 不同而不同，结构简单，造价也低。
17
13
投料试车是在模拟试车结束后进行的正式试车。在投料试 车过程中，应进行多次启动、停车、紧急停车等操作的考验， 按规定进行性能测试，并能按规定的时间要求连续运行。
过程装备成套技术课程设计指导书2017.12
机 械 工 程学院
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
《过程装备成套技术》课程设计任务书
一、课程设计的目的
课程设计题目：制氢工艺路线选择与生产能力(
) Nm3/h 装置的工艺设计
本课程设计在讲授《过程装备成套技术》课程基础上开展的一次实践教学环节，通过在本
次课程设计使学生熟悉有关化工产品的工艺路线分析和工艺设计，完成化工装置的工艺路
社, 1996
[4] 时均等. 化学工程手册（上下卷）（第二版）. 北京: 化学工业出版社，1996
[5] 中国石化集团上海工程有限公司. 化工工艺设计手册（第 4 版）（上下册）. 北京: 化
学工业出版社, 2009
[6] 王静康. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 1995
[7] 陈敏恒. 化工原理. 北京: 化学工业出版社, 2001
10.4
5.79
4.35
3.06
2.44
1.83
1.40
0.1000
13.2
7..32
5.51
3.88
3.09
2.32
1.77
−1−
机 械 工 程学院
《过程装备成套技术》课程设计及专业课程设计指导书
表 3 加压下二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度 (Nm3 / m3)
CO2 压力
温度 / ℃
/MPa
-45
计依据和原则、产品规格表、原料来源表、危险性物料的物性表等)，工艺衡算(包括流程 简述、物料和能量衡算一览表、原料与动力消耗定额及消耗量表、物料流程图)、主要设备 的工艺参数计算及机器选型计算(设计标准或选型依据、具体工艺参数计算、有关换热器的 结构设计及装配图、设备一览表)、车间布置(设备布置依据和要求、车间布置图、管子的 选材与管径、壁厚计算、绝热厚度计算，以及任意一根管道(包括管子、管件、阀门选型及
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《过程装备成套技术》课程教学大纲
一、编写说明
（一）制定大纲的依据
依据教育部过程装备与控制工程专业教学指导分委员会制定的过程装备与控制工程专业培养方案，并参照本学科专业人才培养规格与培养模式的要求进行编写。
（二）课程简介
《过程装备成套技术》课程系统的讲述了过程工业中新产品工艺开发和项目可行性研究、工艺设计、经济性评价与环境评价、工艺流程设计及设备布置设计、机器和设备的型式选择、管道设计、绝热设计、生产自动控制到装置的安装、检验、试车、投产等与过程装置设计、建设全过程有关的各种工程知识。
（三）课程的地位与作用
《过程装备成套技术》是现代工业的关键技术之一，也是过程装备与控制工程专业的一门工程性很强的综合性专业课程。
（四）课程性质、目的和任务
《过程装备成套技术》是过程装备与控制工程专业必修课之一。
学生在学习了先修课程的基础上，进一步拓宽专业知识面，补充过程装备设计专业方向有关过程工业产品开发、可行性研究、过程工艺设计、生产工艺参数自动控制、安装与试车等方面的专业知识，使学生了解过程工业从产品开发、装备设计与选型，直至开车投产全过程涉及的各种专业知识，从而为今后的工作打好基础。
（五）与其他课程的联系
《过程装备成套技术》与其他课程的联系十分紧密。
本课程安排在《化工原理》、《过程装备控制技术及应用》等相关课程之后。
（六）对先修课的要求
《化工原理》对本门课程的支持点：化工工艺流程、化工工艺计算、物料衡算、能量衡算等；
《过程装备控制技术及应用》对本门课程的支持点：过程控制、被控变量的选择、操纵变量的选择、自动化装置的选型等。
二、大纲内容
（一）教学目的和任务
《过程装备成套技术》课程的教学目的和任务是补充先修课程中未涉及的从产品开发、可行性研究、工艺设计、专用设备设计、定型机器设备选型、生产自动控制到设备安装、调试、投产全过程所需知识，拓宽知识面、融会贯通、开拓思路，为本专业学生就业后承担过程工业生产体系不同环节的技术工作进行知识储备。
（二）教学基本要求
要求学生掌握过程装备成套技术，掌握过程工业从产品开发、装备设计与选型，直至开车投产全过程涉及的各种专业知识。
在完成本课程的学习后，具备一定的过程工业生产装置建设有关的广泛、全面的基础知识。
（三）教学重点和难点
教学重点为过程工业产品开发、可行性研究、过程工艺设计、管道应力分析、安装与试车等方面的专业知识；教学难点为过程工业产品开发、过程装备设计与选型、直至工艺设计、配管设计等专业知识，培养综合应用所学专业知识分析、解决实际问题的能力。
（四）教学建议与说明
在教学的过程中应多引入一些工程实例进行讲解。
（五）教学内容
第一章概论
第一节过程工业与过程装备成套技术
第二节典型成套装备
第三节过程装备成套技术的主要任务
教学要求：要求学生了解本课程所要学习的主要内容及课程特点。
第二章工艺开发与工艺设计概述
第一节工艺过程开发及工艺路线选择
第二节工艺设计的内容及设计文件
第三节工艺设计中的全局性问题
教学要求：要求学生掌握工业化的程序，项目可行性研究以及厂址选择、工厂布置。
要求学生了解从工艺过程的开发到工业化的整个过程的工作内容及技术要求。
要求学生掌握工艺路线选择和工艺设计中的全局性问题。
第三章经济分析与评价
第一节投资估算与成本分析
第二节经济评价
第三节环境影响评价与可行性研究报告概述
教学要求：要求学生了解过程工业中的经济分析与评价，了解投资估算的方法和成套装置的经济分析与评价的步骤与分析方法。
第四章工艺流程设计及设备布置设计
第一节工艺流程设计及工艺流程图
1 工艺流程设计
2 工艺流程图
3 工艺流程图的绘制
第二节设备布置设计及设备布置图
1 设备布置设计
2 设备布置图的功能及绘制
3 典型设备布置的原则及要求
教学要求：要求学生掌握工艺设计的主要内容和程序，流程图设计，工艺设备的基础设计及配管系统的基础设计。
要求学生明确基础设计的内容和要求。
掌握装置布置的基本模式，设计内容，技术要求以及装置设备布置图的功能及其绘制。
第五章过程装备的设计与选型
第一节过程设备工艺设计
1 单元设备工艺设计概述
2 设备的工艺设计及选型
第二节设备的机械结构设计
教学要求：要求学生掌握过程装备的设计与选型。
了解典型设备的机械结构。
第六章管道设计
第一节管道设计的基本要求与一般程序
第二节管道应力分析
1 管道的载荷和应力
2 管道许用应力值及安全性判据
3 承受内压管子的强度分析
4 管系的热应力和柔性分析
5 管道的补偿器和管道支吊架
第三节管道的振动
教学要求：要求学生掌握管道仪表流程图画法及规定，掌握管道的组件，设备和机械的管道设计，管道的布置设计，重点掌握管道的应力分析，要求学生掌握管系的热应力和柔性分析，了解管道振动的原因及处理方法。
第八章绝热设计
第一节概述
第二节绝热材料的选择
第三节绝热结构设计
第四节绝热计算
教学要求：要求学生掌握过程工业中保温、保冷材料，设计条件，经济性与保温层度设计。
掌握典型的绝热结构，要求学生了解绝热计算。
第十二章成套装置举例
第一节乙烯装置的生产工艺流程
第二节主要设备
第三节自动控制
教学要求：要求学生通过学习乙烯成套装置，掌握典型成套装置的各方面基础知识。
三、实验实践环节及要求
实验课共2学时，其具体安排如下：
• 1. 常减压成套装置模型认识学习；
• 2. 催化裂化成套装置模型认识学习；
• 3. 延迟焦化成套装置模型认识学习；
• 4. 铂重整成套装置模型认识学习。
要求学生通过观看学习典型的成套装备模型，使学生了解掌握典型成套装备的生产流程，工艺布局及各种典型机器设备的工作原理。
四、习题课程讨论要求
每节课给出1～3道习题或思考题，加强对重点掌握课程内容的理解
五、教学方法与手段
课堂讲授、多媒体教学与板书等多种教学手段相结合的教学方法。
六、各教学环节学时分配
七、教学形式与考核方式
•（一）教学形式
理论教学、实验教学、课堂讨论、自学与辅导等多种方式相结合的教学方式。
•（二）考核方式
闭卷考试。
八、推荐教材和参考书
教材：《过程装备成套技术》，黄振仁编著，化学工业出版社，2001年。
参考书：《化工厂系统设计》，蔡尔辅编著，化工出版社，1998年。
《过程装备成套技术设计指南》，黄振仁编著，化学工业出版社，2003年。
（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。
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