概述化工工藝專(zhuān)業(yè)是化工設(shè)計(jì)的主要專(zhuān)業(yè)之一無(wú)論是開(kāi)發(fā)新的化工

1、1. 概述化工工藝專(zhuān)業(yè)是化工設(shè)計(jì)的主要專(zhuān)業(yè)之一。無(wú)論是開(kāi)發(fā)新的化工生產(chǎn)過(guò)程，還是設(shè)計(jì)新的 化工裝置，化工工藝設(shè)計(jì)是直接關(guān)系到化工裝置能否順利開(kāi)車(chē)、能否到達(dá)預(yù)計(jì)的生產(chǎn)能力和合 格的產(chǎn)品 ,最終關(guān)系到工廠能否獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于正在運(yùn)行的化工裝置 ,化工工藝專(zhuān)業(yè)通過(guò)工藝分析 ,了解裝置物料和能量消耗情況 ,分析設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題 ,可為制定改良方案、降 低原料和能量消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及挖掘生產(chǎn)潛力提供依據(jù)。因此，作為化工工藝設(shè)計(jì)的人 員必須具備以下根本條件：1.2 掌握化工工藝設(shè)計(jì)方法和技能1了解工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)、設(shè)計(jì)范圍、工藝設(shè)計(jì)人員的職責(zé)。2掌握化工根本理論的應(yīng)用3熟悉設(shè)計(jì)根本程序和相關(guān)

2、專(zhuān)業(yè)的根本知識(shí)4清楚工藝設(shè)計(jì)成品文件的內(nèi)容和深度以及工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量保證程序。1.3 掌握生產(chǎn)、開(kāi)停車(chē)的根本知識(shí)、分析生產(chǎn)事故的能力以及相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1.4 熟悉有關(guān)勞動(dòng)平安衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面 的法規(guī)。與工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的上述諸方面的法規(guī)主要有：大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297-96職業(yè)性接觸毒物危害程度分類(lèi)GB5044-85建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)GB50016-2006石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn) 99 年修訂版 爆炸和危險(xiǎn)性環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 化工建設(shè)工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定 石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.5 具有一定的工作經(jīng)驗(yàn)GB50160-92

3、GB50058-92GBZ1-2002GBJ87-1985HGT20667-2005SH3024-19952、工藝設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù)2.1 在工程設(shè)計(jì)合同書(shū)中明確規(guī)定的以及業(yè)主應(yīng) 提供的有關(guān)數(shù)據(jù)。1裝置的設(shè)計(jì)能力、操作彈性及年操作日2產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格；3建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件；4所能提供的公用工程，包括水、電、汽、 氣等規(guī)格、數(shù)量及進(jìn)界區(qū)條件；5原材料、催化劑、化學(xué)品等規(guī)格、消耗指 標(biāo)及進(jìn)界區(qū)條件；2.2 由專(zhuān)利商提供的： 除上述與專(zhuān)利商有關(guān)的數(shù)據(jù)外， 還需專(zhuān)利商提供該專(zhuān)利范圍內(nèi)的工藝操作條件、轉(zhuǎn)化率、 收 率、控制方案、相關(guān)設(shè)備條件等。2.3 工藝所需的物性參數(shù)。3、工藝設(shè)計(jì)

4、的內(nèi)容和深度3.1 概述： 工藝專(zhuān)業(yè)是自工程前期的可行性研究階段即作為主要專(zhuān)業(yè)參加編制， 一直貫穿到工程設(shè)計(jì) 階段。在工程設(shè)計(jì)階段可分為以下幾個(gè)階段：(1) 按國(guó)內(nèi)審批要求分為： 初步設(shè)計(jì)(批準(zhǔn)后建設(shè)單位即可開(kāi)工) 施工圖設(shè)計(jì)( 2)按國(guó)際常規(guī)做法分為：工藝設(shè)計(jì)(以化工工藝專(zhuān)業(yè)為主導(dǎo)專(zhuān)業(yè))根底設(shè)計(jì)(以化工工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)為主導(dǎo)專(zhuān)業(yè))詳細(xì)設(shè)計(jì)(以管道設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)為主導(dǎo)專(zhuān)業(yè)) 在建設(shè)單位完成了工程前期工作之后，設(shè)計(jì)單位即可開(kāi)展工程的工程設(shè)計(jì)工作。 在工程設(shè)計(jì)階段的工藝設(shè)計(jì)， 它的主要依據(jù)是經(jīng)批準(zhǔn)的可行性研究報(bào)告及其批文、 總體設(shè)計(jì) 及其批文、工程設(shè)計(jì)合同書(shū)以及設(shè)計(jì)根底資料。3.2 工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度3.

5、2.1 概述工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)是經(jīng)批準(zhǔn)的可行性研究報(bào)告、總體設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)合同書(shū)及設(shè)計(jì)根底資料。 制定相應(yīng)的工藝流程，其原那么是選擇先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)路線，進(jìn)行方案比擬，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu) 化，確定合理的工藝流程方案，選取適宜的工藝設(shè)備， 在考慮工藝流程方案時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮到 對(duì)廢物的綜合利用方案和必要的治理措施。進(jìn)行工藝物料和熱量平衡計(jì)算、繪制工藝流程圖 (PFD) 、編制工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表和公用工程平衡圖， 確定公用工程、 環(huán)保的設(shè)計(jì)原那么和排出物治理 的根本原那么。在工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工藝專(zhuān)業(yè)要和外專(zhuān)業(yè)互提條件，條件表作為重要的技術(shù)文件，是主 導(dǎo)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的初步成果，是接受專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)依據(jù)。3.2.2 工藝

6、設(shè)計(jì)的文件包括三大內(nèi)容：(1) 文字說(shuō)明 (工藝說(shuō)明 ) ；(2) 圖紙；(3) 表格。以下介紹工藝設(shè)計(jì)所做的主要工作：3.2.2.1 文字說(shuō)明(工藝說(shuō)明)(1) 工藝設(shè)計(jì)的范圍(2) 設(shè)計(jì)根底：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化劑、化學(xué)品、公用工程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副 產(chǎn)品規(guī)格(3) 工藝流程說(shuō)明：生產(chǎn)方法、化學(xué)原理、工藝流程表達(dá) ;主要設(shè)備的特點(diǎn)及操作參數(shù) ;控制、聯(lián) 鎖方案等。(4) 生產(chǎn)過(guò)程的主要危險(xiǎn)、危害因素分折(5) 原料、催化劑、化學(xué)品及燃料等消耗定額及消耗量(6) 公用工程(包括水、電、汽、脫鹽水、冷凍、工藝 7 空氣、儀表空氣、氮?dú)?規(guī)格、消耗 定額及消耗量(7) 三廢排放：包括排

7、放地點(diǎn)、排放量、排放組成及建議的處理方法(8) 裝置定員(9) 平安備忘錄 ( 另行成冊(cè) ) :化工生產(chǎn)大多涉及易燃易爆、有毒有害的物質(zhì),為了保證裝置穩(wěn)定平安地運(yùn)行 ,確保人身平安 ,減少事故和危害的發(fā)生 ,降低經(jīng)濟(jì)損失 ,工藝設(shè)計(jì)通常 需編制平安備忘錄 ,它是工藝系統(tǒng)、布置和管道設(shè)計(jì)、儀表、電氣、總圖運(yùn)輸、采暖通鳳、土建、 環(huán)保、消防等相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展設(shè)計(jì)依據(jù)之一。它需對(duì)裝置的平安特點(diǎn)作簡(jiǎn)要說(shuō)明，重點(diǎn)論述 :1) 生產(chǎn)過(guò)程中涉及的可能對(duì)人體和平安生產(chǎn)造成危害的危險(xiǎn)介質(zhì)的物理性質(zhì)和燃燒、毒性、爆 炸等化學(xué)性質(zhì) ,如自燃點(diǎn)、閃點(diǎn)、與空氣形成爆炸性混合物的上下限、車(chē)間空氣中的允許濃度、 儲(chǔ)存要求、對(duì)人

8、身的危害等特征以及簡(jiǎn)要的急救措施 ;3.2.2.2 圖紙(1) PFD:是PID的設(shè)計(jì)依據(jù)，供根底設(shè)計(jì)使用(通常分版次逐版深化)包括全部工藝設(shè)備、 主要物料管道 (表示出流向、物料號(hào)) 、主要控制回路、聯(lián)鎖方案、加熱和冷卻介質(zhì)以及工藝空 氣進(jìn)出位置。詳細(xì)內(nèi)容將在后面介紹。(2) 建議設(shè)備布置圖：是總圖布置、裝置布置的依據(jù)，供根底設(shè)計(jì)使用(通常為平面布置圖) 根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)和要求進(jìn)行布置。(3) PCD:通常是設(shè)計(jì)院內(nèi)部設(shè)計(jì)構(gòu)成文件最終表達(dá)在最終版PFD中(通常由自控專(zhuān)業(yè)完成)3.2.2.3 表格( 1 )物料平衡表： 包括物流組成、 溫度、 壓力、 狀態(tài)、 流量、 密度、 焓值、 粘度等理

9、化常數(shù) (熱 負(fù)荷表示在此表中或 PFD 圖上)( 2)工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表： 根據(jù)設(shè)備形式不同， 作用不同以及介質(zhì)不同可分為容器、塔器、 換熱器、工業(yè)爐、機(jī)泵、攪拌器等。工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表需表示出設(shè)備位號(hào)、介質(zhì)名稱(chēng)、操作壓力、設(shè)計(jì)壓 力、操作溫度、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。(各設(shè)計(jì)院均有各種規(guī)定的表格 )( 3 )工藝設(shè)備一覽表( 4 )取樣點(diǎn)匯總表( 5)裝置界區(qū)條件表：是生產(chǎn)裝置和外部原材計(jì)、公用工程等互供關(guān)系、數(shù)量及在界區(qū)交接狀 況的重要文件 ,其包括需要的原輔材料、公用工程、產(chǎn)品、副產(chǎn)品等在界區(qū)處的條件。3.2.2 補(bǔ)充說(shuō)明：化工工藝專(zhuān)業(yè)尚需參加前期工作，主要前期

10、工作有： 工程建議書(shū)：可行性研究報(bào)告編制工作。工程報(bào)價(jià)書(shū)：投標(biāo)書(shū)、技術(shù)文件編制工作 引進(jìn)工程：包括詢(xún)價(jià)書(shū)、投標(biāo)書(shū)的評(píng)標(biāo)、合同技術(shù)附件談判。大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設(shè)計(jì)。3.3 工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化在工藝設(shè)計(jì)中 ,首先碰到的就是選擇適宜的工藝路線,其包括原料路線和工藝路線的選擇，也就是我們常說(shuō)的工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。 優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)方案應(yīng)是：( 1 )有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益( 2)工藝技術(shù)先進(jìn)適用( 3)生產(chǎn)平安、可靠、并有良好的環(huán)保措施3.3.1 工藝流程方案優(yōu)化“洋蔥頭 模型(由史密斯、林霍夫提供的模型)“洋蔥頭 模型是工藝流程開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的方法。1從圖中可以十分直觀的表示了反響系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)

11、是核心,它為別離系統(tǒng)規(guī)定了處理物料的條件 ,而反響和別離系統(tǒng)一起又規(guī)定了過(guò)程的冷、 熱物流的流量和換熱的熱負(fù)荷 ,最后才是公用 工程系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)。2洋“蔥頭 模型強(qiáng)調(diào)了過(guò)程開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的有序和分層性質(zhì),也說(shuō)明了反響和別離系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是關(guān)鍵 ,因此工藝流程方案的優(yōu)化應(yīng)主要集中在反響和別離系統(tǒng)的優(yōu)化,一旦確定了反響和別離系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,即能對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),有效地開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)出全過(guò)程最優(yōu)或接近最優(yōu)的流程。對(duì)此史密斯和林霍夫提出的 “洋蔥頭 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)概念，其步驟為：1根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)那么初步建立反響和別離系統(tǒng)的流程。a反響和別離系統(tǒng)中主要設(shè)備的投資及原材料的消耗；b. 利用夾點(diǎn)分析法確定換熱網(wǎng)

12、絡(luò)和公用工程消耗的最正確總費(fèi)用。3建立全過(guò)程總費(fèi)用與主要優(yōu)化變量之間的關(guān)系，其總費(fèi)用包括：a. 反響和別離系統(tǒng)中的主要設(shè)備的投資費(fèi)用；b原材料消耗和除換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程之外的反響與別離系統(tǒng)的操作費(fèi)用；c. 換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程消耗的各類(lèi)操作費(fèi)用。4確定最正確條件，并對(duì)全流程調(diào)優(yōu)。5對(duì)其他備選流程重復(fù)上述步驟，最后比擬各流程的總費(fèi)用，獲得最正確流程。3.3.1.1 反響流程優(yōu)化 反響流程優(yōu)化需要考慮的問(wèn)題較多，問(wèn)題復(fù)雜。如反響動(dòng)力學(xué)、反響收率、催化劑特性、反響歷程、反響途徑。 反響器的最優(yōu)操作條件有如何保證反響溫度、反響壓力、混合要求、換熱要求、各物料 配比、給定條件下的生產(chǎn)本錢(qián)等等。在實(shí)際工業(yè)生

13、產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)高效率、高選擇和到達(dá)要求的產(chǎn)量，常常將相同或不同類(lèi)型反響器進(jìn)行組合，常見(jiàn)的反響器組合及其適用范圍如表 所示 P5443.3.1.2 反響產(chǎn)物的別離方法大多數(shù)反響產(chǎn)物都是混合物，需要有物料別離過(guò)程。根據(jù)反響產(chǎn)物的物性差異可采用不同 的別離方法，簡(jiǎn)述如下：1對(duì)于氣固相混合物可采用干法收集、濕法洗滌、纖維過(guò)濾、靜電沉積等別離方法； 2對(duì)于固相混合物可采用篩分、分級(jí)別離方法； 3對(duì)于固液相混合可采用沉降、離心、壓榨、過(guò)濾、枯燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等別離方法； 4對(duì)于液相混合物可采用吸收、萃取、滲透、蒸餾、精餾等別離分法； 5對(duì)于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃蒸、局部冷凝、精餾等別離方法； 6對(duì)于氣相

14、混合物可采用吸收、吸附、膜別離等別離方法。3.3.1.3 某些別離方法的優(yōu)化1精餾流程的優(yōu)化精餾流程如需要?jiǎng)e離 R個(gè)組份，就需要有 R-1個(gè)精餾塔。精餾優(yōu)化需要考慮：哪種組份為主產(chǎn)品；哪種組份為付產(chǎn)品；產(chǎn)品的規(guī)格要求。 精餾流程的優(yōu)化法 1：試探法，主要規(guī)那么如下： 優(yōu)先使用普通精餾。 盡量防止減壓操作和使用冷量。 產(chǎn)品數(shù)應(yīng)最少。 腐蝕性、危險(xiǎn)性的組份應(yīng)優(yōu)先分出。 難別離的組分最后分出。 最大量組份應(yīng)優(yōu)先分出。 塔頂、塔釜產(chǎn)物最好等摩爾別離。精餾流程的優(yōu)化法 2：調(diào)優(yōu)法精餾流程的優(yōu)化法 3：數(shù)學(xué)規(guī)劃法確定精餾別離序列后 , 可對(duì)每一塔系進(jìn)行優(yōu)化 ,最正確的目標(biāo)應(yīng)使塔系的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)兩項(xiàng)之 和

15、,即總費(fèi)用為最小。 2 蒸發(fā)流程的優(yōu)化蒸發(fā)系統(tǒng)常以單位蒸汽消耗量來(lái)評(píng)價(jià)能量的有效利利用率。蒸發(fā)類(lèi)型有：?jiǎn)涡?、雙效、三效 蒸發(fā)，效數(shù)越多，蒸汽單耗越低，但投資越高。在同樣的工藝要求下，是采用多效蒸發(fā)、熱泵 蒸發(fā)，還是多級(jí)閃蒸 ,除考慮技術(shù)因素外，單位蒸發(fā)量的總本錢(qián)起著主導(dǎo)作用。對(duì)于強(qiáng)制循環(huán)蒸 發(fā)，其循環(huán)速度和耗電能之間也有一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。而熱泵蒸發(fā)在提高壓縮比和消耗外功之 間也有一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)蒸發(fā)流程的優(yōu)化,就是要找到在投資和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用之間的最正確點(diǎn)。3.3.2 工藝設(shè)備的選擇 工藝設(shè)備的選擇首先要滿足工藝生產(chǎn)的需要，要在工藝生產(chǎn)中表達(dá)它的合理性和先進(jìn)性，同時(shí) 要充分注意它在使用過(guò)程

16、中的平安可靠，確保生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期滿負(fù)荷運(yùn)行。以充分發(fā)揮 設(shè)備能力，到達(dá)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。3.3.2.1 反響器在反響器中進(jìn)行的是化學(xué)反響過(guò)程， 它不僅有種類(lèi)繁多、 性質(zhì)各異的化學(xué)反響，而且伴隨著 傳熱、傳質(zhì)的物理過(guò)程。因此就反響器的類(lèi)別也有多種多樣，它適用于不同反響。1反響器的型式與特證1攪拌槽：適用于液相、液 液相、液 固相。它適用 性大、操作彈性大，連續(xù)操作時(shí)溫度、濃度容 易控制 ,產(chǎn)品質(zhì)量均一，但高轉(zhuǎn)化率時(shí)，反響容積大。2管式： 適用于氣相、液相。它返混小，所需反響器容積較小，比傳熱面大，但對(duì)慢速反響，管要 很長(zhǎng)，壓降大。3空塔或攪拌塔： 適用于液相、液 液相。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，返混程度與高徑比

17、及攪拌有關(guān)，軸向溫差大。4填料塔： 適用于液相、氣 液相。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，返混小、壓降小，有溫差，填料裝卸麻煩。5板式塔：適用于氣 液相。塔內(nèi)兩相逆流接觸，氣液返混均小，流速有限制，如需傳熱，可在 板間另加傳熱面。6固定床：適用于氣 固 催化或非催化 相。它返混小，高轉(zhuǎn)化率時(shí)催化劑用量少，催比劑不易磨損， 傳熱控溫不易，催化劑裝卸比擬麻煩。7流化床：適用于氣 固 催化或非催化 相，特別是催化劑失活很快的反響。它傳熱好、溫度均勻、易控制，催化劑有效系數(shù)大；粒子輸送容易，但磨耗太；床內(nèi)返混大,對(duì)高轉(zhuǎn)化率不利 ,操作條件限制較大。8移動(dòng)床：適用于氣 固 催化或非催化 相、催化劑失活很快的反響。 它固體返

18、混小， 固氣比可變性大， 粒子傳送較易；床內(nèi)溫差大、調(diào)節(jié)困難。9蓄熱床：適用于氣相，以固相為熱載體。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材質(zhì)容易解決，調(diào)節(jié)范圍較廣；但切換頻繁， 溫度波動(dòng)大，收率較低。10回轉(zhuǎn)筒式： 適用于氣固相，固固相高粘度液相，液固相。它粒子返混小，相接觸界面小，熱傳效能低， 設(shè)備容積較大。各種反響器的適用場(chǎng)合也可參見(jiàn)復(fù)習(xí)指南“表 、P547-548 2設(shè)計(jì)反響器所需掌握的資料和數(shù)據(jù)1溫度、濃度和壓力對(duì)反響速率的影響，副反響的情況，反響條件對(duì)選擇性的影響2催化劑的粒度對(duì)反響速率的影響，催化劑的失活原因和失活的速率，催化劑的強(qiáng)度和耐磨性。 催化劑的使用條件和活化條件3反響熱效應(yīng)4原料中雜質(zhì)對(duì)反響的影

19、響5反響物和產(chǎn)物的物理性質(zhì)、爆炸極限等6反響器中物料的流動(dòng)和返混特性，反響器的傳熱特性和允許的壓降7攪拌釜中攪拌槳的特性8多相流中分散相的分散方法和聚并特性9氣固流態(tài)化系數(shù)中粒子的磨損和帶出10開(kāi)停車(chē)所需的輔助設(shè)施11反響器操作、控制方法3.3.2.2 氣液傳質(zhì)設(shè)備 化工生產(chǎn)中常需要借助氣液傳質(zhì)設(shè)備將反響生成的產(chǎn)物進(jìn)行別離，以獲得目標(biāo)產(chǎn)品，一般 有采用精餾、吸收解析、蒸發(fā)、氣提、萃取等方法來(lái)到達(dá)此目的。常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備型式是 板式塔和填料塔。而板式塔和填料塔又因采用的塔板和填料不同，他們又可分為多種型式，如 板式塔塔板可分為浮閥、篩板、泡罩及各種高效塔板，填料塔的填料有鮑爾環(huán)，鞍環(huán)等散裝填

20、料和絲網(wǎng)填料、波紋板填料等各種規(guī)整填料。氣液傳質(zhì)設(shè)備的選用應(yīng)根據(jù)處理物料的性質(zhì)、別離要求、運(yùn)行費(fèi)用和投資費(fèi)用等因素綜合考 慮，其根本選型要求為： 1相際傳質(zhì)面積大 , 氣液兩相接觸充分 ,以獲得較高的傳質(zhì)效率 ; 2生產(chǎn)能力大 ; 3操作穩(wěn)定，彈性大 ,即使氣相或液相負(fù)荷發(fā)生一定的變化和波動(dòng)仍能正常工作； 4阻力小 ; 5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便、加工制造費(fèi)用低; 6耐腐蝕，不易堵塞，易檢修。板式塔和填料塔有各自的特點(diǎn)， 它們適用于不同的情況， 在下述情況下應(yīng)優(yōu)先考慮選用板式塔：1操作負(fù)荷波動(dòng)較大或進(jìn)料濃度波動(dòng)較大的別離過(guò)程；2液相負(fù)荷較小的別離過(guò)程；3易結(jié)晶、結(jié)垢的物料；4需高壓操作的別離過(guò)程

21、；5內(nèi)部需要設(shè)置蛇管等換熱部件的情況。在下述情況下應(yīng)優(yōu)先考慮選用填料塔：1別離要求高的情況下，采用新型高效填料塔可降低塔的高度；2新型填料的壓降較低，有利節(jié)能，而且新型填料的持液量較小，尤其適用于熱敏性物料的 別離；3腐蝕性物料的別離；4發(fā)泡物料的別離。二種塔型的塔徑計(jì)算，都與液泛有關(guān)，因?yàn)橐悍簳?huì)造成塔的壓降增大，效率降低，最后導(dǎo)致 塔無(wú)法正常操作。 板式塔塔徑通常由最大允許氣速 Wn,max 來(lái)確定 , 而 Wn,max 主要受塔的液泛 制約，板式塔的液泛有夾帶液泛和降液管液泛二種，書(shū)中介紹的由夾帶液泛確定 Wn,max 設(shè)計(jì) 空塔氣速w取0.60.8*Wn,max。而填料塔是通過(guò)計(jì)算泛點(diǎn)速

22、度Uf,考慮比擬經(jīng)濟(jì)可靠的操作氣速U=0.60.8Uf,然后由此可算得塔經(jīng)。3.3.2.3 傳熱設(shè)備 1傳熱設(shè)備選型主要考慮的因素：1熱負(fù)荷及流量大小2流體的性質(zhì)3溫度、壓力及允許壓降的范圍4對(duì)清洗、維修的要求5設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、價(jià)格6使用平安性和壽命流體的性質(zhì)對(duì)換熱器類(lèi)型的選擇往往會(huì)產(chǎn)生重大影響，如流體的物理性質(zhì)如比熱、導(dǎo) 熱系數(shù)、粘度 、化學(xué)性質(zhì)如腐蝕性、熱敏性、結(jié)垢情況、是否有磨蝕性固體顆粒等因素， 都對(duì)傳熱設(shè)備的選型有影響。2傳熱設(shè)備的分類(lèi)1按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱器、再沸器、蒸汽發(fā)生器、過(guò)熱器、廢熱鍋爐等。2按結(jié)構(gòu)型式分：采用二物流換熱的換熱器從結(jié)構(gòu)上分有以下5

23、 種型式：a. 管殼式固定管板式、浮頭式、填料函式、U型管式b. 板式板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板式c. 管式空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式d. 液膜式升降膜式、刮板薄膜式、離心薄膜式e. 其它型式板殼式、熱管式3以上型式換熱器的選擇依據(jù)是：1固定管板式換熱器固定管板式換熱器即兩端管板和殼體連接成一體，由于殼程不易檢修和清洗，因此選用固 定管板式換熱器時(shí)，殼方流體應(yīng)是較清潔且不易結(jié)垢的物料；兩流體溫差較大大于60 C 時(shí)應(yīng)考慮熱補(bǔ)償，兩流體溫差不宜大于120 C。2浮頭式換熱器該換熱器殼程易清洗，但內(nèi)墊片易滲漏，適用于需要補(bǔ)償熱膨脹的換熱器，兩流體溫差可 大于120 C。3U 型管式換熱

24、器該換熱器制造、安裝方便，造價(jià)較低，管程耐高壓，但結(jié)構(gòu)不緊湊。適用于高溫和高壓的 場(chǎng)合，且管內(nèi)流體必須潔凈。4板式換熱器板翅式：緊湊、效率高、可多股物料同時(shí)換熱。使用溫度不大于150 C。螺旋板式：可用于帶顆粒物料，物位利用好。不易檢修。傘板式：制造簡(jiǎn)單、緊湊、易清洗，使用溫度不大于150C，使用壓力不大于 0.12MPa。波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用溫度不大于150C，使用壓力不大于 0.15MPa。4空冷器的選擇依據(jù)1空氣入口溫度即設(shè)計(jì)溫度低于 38 C。2熱流體的出口溫度高于 5065C,并允許有一定的波動(dòng)范圍35C。3對(duì)數(shù)平均溫差大于 40 C。4流體接近溫度即熱流體的出口溫度

25、與冷流體入口溫度之差至少大于15C。5管內(nèi)給熱系數(shù)小于 2325.6W/m2.0K 。6) 冷卻水的污垢系數(shù)大于 0.0002(m2.0K)/W7) 水源較遠(yuǎn)，取水費(fèi)用大。8) 熱流體的凝固點(diǎn)較低(小于0 C )。3.3.2.4 化工用泵泵是化工生產(chǎn)中最常用的設(shè)備，它所輸送液體種類(lèi)繁多，有強(qiáng)腐蝕性的、易燃易爆、有毒、 高溫、高壓、低溫、粘度大小、易揮發(fā)、帶有固體顆粒等。同時(shí)，對(duì)化工用泵又要求它能長(zhǎng) 周期運(yùn)行、平安可靠、密封性能好等要求，有些場(chǎng)合還要求絕對(duì)不能泄漏。所以對(duì)于不同物 料、不同要求 ,必須選用不同類(lèi)型的泵 ,來(lái)適應(yīng)化工生產(chǎn)的需要。有關(guān)主要化工用泵的性能特 點(diǎn)及使用條件 ,詳見(jiàn)表 (P

26、553)。在選泵中工藝參數(shù)是泵選型的最重要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。(1) 流量：是指工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸送介質(zhì)的量，應(yīng)給出正常、最小和最大流量，即 要求泵能適應(yīng)流量變化的要求。一般在泵數(shù)據(jù)表上往往只給出正常和額定流量。選泵是要求額定流量不小于裝置的最大流 量，或取正常流量的 1.11.15倍。此外選泵時(shí)應(yīng)注意容積式泵不能采用開(kāi)關(guān)排出閥的方法來(lái)調(diào)節(jié)泵的流量,一般應(yīng)采用旁路或改變轉(zhuǎn)速、活塞行程的方法調(diào)節(jié)流量。( 2)揚(yáng)程：指工藝裝置所需的揚(yáng)程值，也稱(chēng)計(jì)算揚(yáng)程。計(jì)算揚(yáng)程應(yīng)考慮最低吸入液面和最高 送液高度，且留有裕量，一般要求泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的1.051.1倍。( 3

27、)進(jìn)口壓力和出口壓力： 是指泵進(jìn)出接管法蘭處的壓力，進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的 耐壓和軸封要求。( 4)溫度：指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給出工藝過(guò)程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高溫 度。(5) 裝置汽蝕余量：NPSHa:要求所選泵的 NPSHr<NPSHa( 6)物性參數(shù)：介質(zhì)在進(jìn)口條件下的密度、粘度等( 7)操作狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種3.3.2.5 氣體輸送機(jī)械 氣體輸送機(jī)械按作用原理可分容積式和透平式兩種，按機(jī)械到達(dá)的壓力可分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng) 機(jī)和壓縮機(jī)。通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)主要用于輸送氣體，壓縮機(jī)那么用于提高氣體壓力。排氣壓力小于 0.14715MPa(1.5Kg/cm2) 的稱(chēng)為

28、通風(fēng)機(jī)；排氣壓力小于 0.2MPa(2Kg/cm2)且大于0.14715MPa (1.5Kg/cm2)的稱(chēng)為鼓風(fēng)機(jī)； 排氣壓力大于 0.2MPa(2Kg/cm2) 的稱(chēng)為壓縮機(jī)。 同樣在氣體輸送機(jī)械選型中，工藝參數(shù)是最重要的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍 慎重確定。( 1)氣體組成：一般應(yīng)按濕基提供。假設(shè)氣體組成有變化，宜按平均分子較大的組成提出(假設(shè)不同組成的氣量相同時(shí)) ；( 2)入口溫度：應(yīng)提出正常、最高和最低；( 3)入口壓力：應(yīng)提出正常、最小和最大；( 4)入口流量：應(yīng)提出正常、最小和最大；( 5)出口壓力；( 6)驅(qū)動(dòng)機(jī)型式：主要是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)還是蒸氣透平驅(qū)動(dòng)，假設(shè)是蒸汽透平驅(qū)動(dòng)

29、那么還需提出蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求；( 7)流量控制方式： 活塞式(容積式)壓縮機(jī)一般均采用旁路和余隙調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié)10% 流量。 透平式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)一般以采用進(jìn)口或出口調(diào)節(jié)居多，有的風(fēng)機(jī)輸送氣量大，調(diào)節(jié)要求較高，同時(shí)該風(fēng)機(jī)所處位置較重要，也有采用改變轉(zhuǎn)速的方法。 透平式壓縮機(jī)：大多以蒸汽透平驅(qū)動(dòng). 采用改變轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)氣量，此調(diào)節(jié)方法最節(jié)能。旁路調(diào)節(jié)，一般作為防喘振控制。假設(shè)是輸送介質(zhì)為空氣，可采用出口放空簡(jiǎn)單的流量控制方式。3.3.2.6 容器儲(chǔ)罐 儲(chǔ)罐按用途大致可分兩大類(lèi)，一類(lèi)是用于儲(chǔ)存，一般指原料儲(chǔ)存、中間產(chǎn)品或成品儲(chǔ)存，原料及成品儲(chǔ)存一般與工廠對(duì)外運(yùn)輸有很大關(guān)系，中間

30、產(chǎn)品儲(chǔ)存與該中間產(chǎn)品的前后裝置生產(chǎn) 情況有很大關(guān)系，例如要考慮前后裝置生產(chǎn)周期、正常開(kāi)停車(chē)及事故停車(chē)情況決定儲(chǔ)存量的多 少。這一類(lèi)一般單獨(dú)設(shè)置罐區(qū)。 另一類(lèi)是用于裝置內(nèi)工藝流程中需要的儲(chǔ)罐， 通常有回流罐 停 留時(shí)間取510分鐘，受槽和緩沖罐通常取 20分鐘，氣液別離罐通常取 23分鐘，液 液別離罐等。一般儲(chǔ)罐的容積用以下方式計(jì)算：容積 = 物料流量 *停留時(shí)間儲(chǔ)存周期/裝料系數(shù)。裝料系數(shù)的取值 :易揮發(fā)液體物料為 0.7 0.75;不易揮發(fā)液體物料為 0.75 0.85。計(jì)算出容積后，根據(jù)需要選用 不同型式的儲(chǔ)罐。從外形來(lái)分有球罐、立式儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐等,根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力和儲(chǔ)存量 ,

31、選擇不同型式、不同結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)罐。目前國(guó)內(nèi)已有立式、臥式儲(chǔ)罐和球罐的系列標(biāo)準(zhǔn)，可 供我們選擇。3.3.2.7 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來(lái)說(shuō)它是由加熱器與蒸發(fā)室氣液別離室兩個(gè)基 本局部組成。應(yīng)用最廣泛的是管殼式加熱元件的蒸發(fā)器。蒸發(fā)設(shè)備的選型是蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)首先要考慮的問(wèn)題，在選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮采用傳熱系數(shù)高 的型式，但料液的物理、化學(xué)性質(zhì)常常限制它們的使用，因此在選型時(shí)，需要考慮的因素有以 下幾個(gè)方面： 1 料液性質(zhì)：包括料液組成、粘度變化范圍、熱穩(wěn)定性、發(fā)泡性、腐蝕性、是否易結(jié)垢、 結(jié)晶、是否有固體懸浮物等。 2生產(chǎn)要求：包括處理量、蒸發(fā)量、料液進(jìn)出口濃度、溫度、安裝場(chǎng)地的大小和廠

32、房高 矮、設(shè)備投資限額、要求連續(xù)還是間歇生產(chǎn)等。 3公用工程條件：包括可以利用的熱源情況、供電情況以及能利用的冷卻水的水量、水 質(zhì)和溫度等。各種型式的蒸發(fā)器選型參考見(jiàn)表 7.4.36 P555。 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)要考慮傳熱、氣液別離和能量合理利 用三個(gè)主要方面。 1 傳熱方面應(yīng)考慮在最小傳熱外表積下傳遞給溶液盡可能多的熱量，傳熱的熱阻主要來(lái)自 溶液在壁面析鹽結(jié)垢的阻力，這是選擇蒸發(fā)器型式、決定其尺寸與造價(jià)的主要因素。 2氣液別離方面應(yīng)考慮在到達(dá)所需要求的前提下，設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。 3能量的合理利用應(yīng)注意到蒸發(fā)所需的熱量，包括料液預(yù)熱、別離液態(tài)溶劑與固態(tài)溶質(zhì)所 需的熱量溶解熱的反效應(yīng) 、溶劑氣化所需

33、的熱量。通常溶劑氣化所需的熱量為最高。而溶解 熱反效應(yīng)熱因很小可忽略不計(jì)。3.3.2.8 枯燥器 由于被枯燥的物料種類(lèi)繁多，性質(zhì)不同，要求各異，故不可能有萬(wàn)能的枯燥器，只能選擇 最正確的枯燥方法和枯燥器型式、枯燥器選擇首先要確定或測(cè)定被枯燥物料的特性，進(jìn)行枯燥 試驗(yàn)，確定枯燥動(dòng)力學(xué)和傳遞特性，以證明所選的是否適用，然后確定枯燥設(shè)備的工藝尺 寸，進(jìn)行本錢(qián)核算，最后確定枯燥器的型式。假設(shè)幾種枯燥器同時(shí)適用時(shí)，要同時(shí)進(jìn)行枯燥試 驗(yàn)，核算本錢(qián)及方案比擬，最后選擇其中最正確者。3.3.3 設(shè)備材質(zhì)的選擇 由于化工生產(chǎn)的原料、 產(chǎn)品及其工藝路線的多樣化， 而使化工設(shè)備所需的材質(zhì)也多樣化，為 滿足工藝生產(chǎn)的

34、需要。工藝專(zhuān)業(yè)應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、材質(zhì)機(jī)械性能及使用要求、設(shè)備的工 作溫度、工作壓力并結(jié)合已有工廠實(shí)際生產(chǎn)使用的情況加以選擇，提出我們的要求。3.3.3.1 化工設(shè)備用材料1金屬類(lèi)1 黑色金屬：包括鑄鐵、碳鋼 普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 、合金鋼 普通低合金 鋼、特種鋼、不銹鋼 。2有色金屬：包括稀有金屬、銅、鈦、鋁、鉛等及其合金。2非金屬類(lèi)：有玻璃、陶瓷、輝綠巖、鑄石、石墨等無(wú)機(jī)材料、工程塑料等。3復(fù)合材料 :有搪瓷、玻璃鋼、襯里和涂層材料等。3.3.3.2 材料選用的一般原那么1滿足工藝要求 ,這是選材的最根本的要求,要優(yōu)先滿足工藝生產(chǎn)的溫度、壓力、環(huán)境等各種要求。2材質(zhì)可靠，使

35、用平安。3易于加工，材料性能不因受加工因素而影響其使用性能和使用壽命。4材料易于采購(gòu)，盡可能立足國(guó)內(nèi)。5要綜合考慮價(jià)格和使用壽命、維修費(fèi)用的綜合因素。3.3.4 壓力容器的設(shè)計(jì)分類(lèi)及工藝設(shè)備的特殊制造要求3.3.4.1 壓力容器的設(shè)計(jì)分類(lèi)見(jiàn)表 P5573.3.4.2 工藝設(shè)備的特殊制造要求 工藝應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)中對(duì)某些設(shè)備有特殊制造要求的提出我們的要求。4、工藝流程圖 PFD PFD 是工程工程設(shè)計(jì)的一個(gè)指導(dǎo)性文件， 是化工工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)主要設(shè)計(jì)文件， 它是各有關(guān) 專(zhuān)業(yè)開(kāi)展工作的依據(jù)之一。 PFD 是從工藝方案 即經(jīng)過(guò)工藝流程優(yōu)化和工藝設(shè)備選擇 過(guò)渡到化工工藝流程設(shè)計(jì)的重要 工序之一。在 PFD

36、 的設(shè)計(jì)過(guò)程中要完成的主要工作： 1工藝流程設(shè)計(jì) 2操作參數(shù)確實(shí)定 3全系統(tǒng)的物料、熱量衡算 一般進(jìn)行全系統(tǒng)不同方案的流程模擬計(jì)算，找到更合理的優(yōu)化的工藝操作條件，從而可以修 改某些不合理的操作條件，提供全流程的物料熱量平衡數(shù)據(jù)。 4主要控制方案 5設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算4.1 PFD 中表達(dá)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1反映出工藝物料所經(jīng)過(guò)的全部設(shè)備 2主要物料的管道及相關(guān)的閥門(mén) 3物料的走向及相關(guān)的參數(shù) 4標(biāo)出特殊閥門(mén)的位置5反映出主要控制點(diǎn)6公用系統(tǒng)物料用戶(hù)的進(jìn)出位置7圖例及圖面上必要的說(shuō)明和注解4.2 單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì) 一個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)工程師只有掌握各種單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝流程和工程工程的

37、特 殊要求，再結(jié)合以往積累的工程經(jīng)驗(yàn)，方可進(jìn)行單元設(shè)備設(shè)計(jì)。5 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度確實(shí)定原那么5.1 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定設(shè)備設(shè)計(jì)壓力選取的原那么：參見(jiàn)復(fù)習(xí)指南“ P56表761設(shè)備設(shè)計(jì)一覽表5.1.2 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確定的原那么5.1.2.1 設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力是設(shè)備強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要依據(jù) ,因此在確定設(shè)備設(shè)計(jì)壓力時(shí) ,應(yīng)在滿足設(shè) 備長(zhǎng)周期平安生產(chǎn)的根底上，做到既經(jīng)濟(jì)又合理。5.1.2.2 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定不僅根據(jù)其正常工作情況下，容器頂部可能到達(dá)的最大壓力，還 應(yīng)考慮該設(shè)備所處的系統(tǒng)附加條件 如系統(tǒng)壓力變化、平安閥在系統(tǒng)中相對(duì)位置對(duì)設(shè)計(jì)壓力的影 響等情況 來(lái)確定該設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。5.1.2.3

38、對(duì)承受多種不同工況的設(shè)備，如某些反響器要適應(yīng)吹掃、試壓、升溫復(fù)原、化學(xué)反響、 催化劑再生等多種化工過(guò)程的多種工作條件的變化,那么該類(lèi)設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定原那么見(jiàn)復(fù)習(xí)指南“表 P561 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力一覽表。并應(yīng)向設(shè)備專(zhuān)業(yè)說(shuō)明各階段工作壓力及工作溫度相應(yīng) 變化的情況。5.1.2.4 低壓下蒸汽外表冷凝器按全真空條件設(shè)計(jì)。5.1.2.5 對(duì)下述特殊情況的設(shè)備 ,應(yīng)根據(jù)具體情況 ,按特殊要求確定其設(shè)計(jì)壓力 該設(shè)計(jì)壓力相對(duì) 按“表 7.6.1 確定的設(shè)計(jì)壓力更高 。5.1.3 名詞說(shuō)明 局部5.1.3.1 最大最高 工作壓力,其頂部可能出現(xiàn)的最大壓力。,頂部可能出現(xiàn)的最大真空度。 ,其頂部可能出現(xiàn)的最大內(nèi)

39、外壓差。容器設(shè)備在正常工作過(guò)程中 ,其頂部可能到達(dá)的最大壓力 ,稱(chēng)為最大工作壓力或最大正常工作 壓力。此值通常由化工工藝專(zhuān)業(yè)提出。1內(nèi)壓容器：系指容器頂部在正常工作過(guò)程中2真空容器：系指容器頂部在正常工作過(guò)程中3外壓容器：系指容器頂部在正常工作過(guò)程中5.1.3.2 最高大壓力 用以確定容器設(shè)計(jì)壓力的基準(zhǔn)壓力。 它是由容器最大工作壓力加上流程中工藝工作系統(tǒng)的附加 條件后 ,在容器頂部可能到達(dá)的壓力。此值由工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)確定。5.1.3.3 設(shè)計(jì)壓力 系指設(shè)定的容器頂部的最高壓力 包括前述的附加條件 ,與相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為工藝系統(tǒng) 專(zhuān)業(yè)向設(shè)備專(zhuān)業(yè)提出的設(shè)備設(shè)計(jì)載荷的條件,其值不低于最高壓力。在

40、依據(jù)“表 7.6.1 確定了設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力后， 還要根據(jù)該設(shè)備在系統(tǒng)中的情況 ,結(jié)合系統(tǒng)前后的 管道壓力降或靜壓頭 ,才能得到該設(shè)備可靠的設(shè)計(jì)壓力。有關(guān)這方面的內(nèi)容還可參考“化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定二 和“ 石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷 等相關(guān)資料。5.2 設(shè)備設(shè)計(jì)溫度確實(shí)定： 工藝專(zhuān)業(yè)經(jīng)傳熱計(jì)算或參考同類(lèi)裝置相同設(shè)備的操作條件，確定該設(shè)備的工作溫度，同時(shí)還 要考慮容器內(nèi)部介質(zhì)在工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的最高溫度。1容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱如加熱盤(pán)管或被內(nèi)置加熱元件如電熱元件間接加 熱時(shí)，設(shè)計(jì)溫度取受熱介質(zhì)的最高工作溫度。2 容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時(shí)，設(shè)計(jì)溫度根據(jù)表762-1選取。P562。3容器壁

41、與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時(shí)，設(shè)計(jì)溫度根據(jù)表762-2選取。P5624 安裝在室外且為液體介質(zhì)，器壁不保溫，壁溫受環(huán)境溫度影響可能小于等于-20°C 時(shí)，其最低工作溫度應(yīng)考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。6. 過(guò)程控制方案確實(shí)定6.1 過(guò)程控制方案確定的原那么1保證裝置運(yùn)行的平穩(wěn)、生產(chǎn)平安、控制簡(jiǎn)單適用。2用單回路簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)可以解決的，決不要用復(fù)雜的控制系統(tǒng)。3要明確被控制的對(duì)象，例如 :溫度、壓力、流量、 液位、轉(zhuǎn)化率、組成等。4尋找對(duì)控制對(duì)象起主導(dǎo)作用的調(diào)節(jié)手段。(5) 控制方法：就地、集中、自調(diào)等(6) 要考慮平安要求 ,例如：報(bào)警、聯(lián)鎖、緊急停車(chē)等 .(2) 壓力控制系統(tǒng)a. 氣體

42、壓力氣體壓力與液位相似 ,它是系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)出物料不平衡的度量 ,因而氣體的壓力控制不是改變流入 量就是改變流出量。b. 液體壓力由于液體不可壓縮性 ,因而液體的壓力控制與流量控制非常相似c. 蒸汽壓力常見(jiàn)的鍋爐汽包壓力控制 ,精餾塔、蒸發(fā)器壓力控制 ,其實(shí)質(zhì)上是傳熱的控制 ,系統(tǒng)蒸汽的壓力 就表征了熱平衡的狀況。所以在這類(lèi)控制系統(tǒng)中它的特性在某些方面與溫度控制有相仿之處。(3) 流量控制系統(tǒng)在流量控制系統(tǒng)中 ,被控變量和操縱變量均是流量,大局部的流量檢測(cè)都采用孔板或差壓流量計(jì)。(4) 液位控制系統(tǒng)一個(gè)設(shè)備或儲(chǔ)罐的液位 ,表征了它的流入量和流出量之差的累積,在化工生產(chǎn)中 ,由于生產(chǎn)的連續(xù)性,所以液位

43、控制是為物料平衡效勞的,液位控制應(yīng)完成：A. 保持設(shè)備或儲(chǔ)罐內(nèi)的滯留量是在規(guī)定的高限和低限之內(nèi)，使它們具有一定的緩沖能力；B. 在每一種滯留量下，在絕大局部時(shí)間內(nèi)保持入口流量和出口流量之間的平衡；C. 通過(guò)容積的緩沖來(lái)保持前后工序負(fù)荷的平衡，在需要改變流量時(shí)，希望能逐步地、平滑地調(diào)整流量。(5) 成分控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，出問(wèn)題最多的往往是成分控制系統(tǒng)。成分控制系統(tǒng)的對(duì)象也是多容的，且時(shí)間常數(shù)大 ，純滯后時(shí)間大。造成成分控制系統(tǒng)工作不良的原因，還有分析器本身結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜，取樣系統(tǒng)和樣品預(yù)處理局部工作不良 ，純滯后過(guò)大等多方面的原因。一般在選不到適宜的成分分析器 時(shí)，也可以采用間接的被控變量 ，

44、如溫度、溫差等來(lái)代替。6.2.2 復(fù)雜控制系統(tǒng) 單回路簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)能解決化工廠大局部的控制問(wèn)題，但是它們有一定的局限性。這些局 限性主要表現(xiàn)在它們只能完成定值控制，功能單一；對(duì)純滯后較大，出現(xiàn)干擾多而劇烈的對(duì)象 控制質(zhì)量較差 ;對(duì)各個(gè)過(guò)程變量?jī)?nèi)部存在相關(guān)的過(guò)程，控制系統(tǒng)相互之間會(huì)出現(xiàn)干擾等。 因此在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的根底上 ，又開(kāi)展了眾多的復(fù)雜控制系統(tǒng) ，現(xiàn)將后面舉例中出現(xiàn)的復(fù)雜控制 系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹如下 :(1) 串級(jí)控制系統(tǒng)，適用于時(shí)間常數(shù)及純滯后7.7.-37(a)P569 溫度-它的特點(diǎn)是兩個(gè)調(diào)節(jié)器相串聯(lián)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定較大的對(duì)象。串級(jí)控制系統(tǒng)的目的主要在于控制主被控變量穩(wěn)定

45、。參見(jiàn)圖 流量控制方案(2) 比值控制系統(tǒng)它可以控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的物料流量保持一定的比值關(guān)系。參見(jiàn)圖“ 7.7.32(e)串級(jí)-比值控制系統(tǒng) 。(3) 均勻控制 它用于解決前后工序的供求矛盾 ，控制兩個(gè)相關(guān)變量之間相互兼顧和協(xié)調(diào)操作 ，使它們都在允許 的范圍內(nèi)呈緩慢的變化，使后續(xù)設(shè)備的操作較為平穩(wěn)。參見(jiàn)圖“7.7.3-7(C) P569 串級(jí)均勻控制(4) 分程控制：由一個(gè)調(diào)節(jié)器去控制兩個(gè)或兩個(gè)以上調(diào)節(jié)閥,可應(yīng)用于一個(gè)被控變量需要兩個(gè)以上的操縱變量來(lái)分階段進(jìn)行控制的場(chǎng)合。一般分程控制可應(yīng)用在以下幾種場(chǎng)合：a. 能適應(yīng)工藝要求，采用兩種或多種手段、介質(zhì)來(lái)進(jìn)行控制，參見(jiàn)圖“ 7.7.-5(c)P

46、567分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)b. 滿足工藝生產(chǎn)不同負(fù)荷和開(kāi)、停車(chē)過(guò)程對(duì)自控的要求，參見(jiàn)圖“ 7.7-2(c)P564分程調(diào)節(jié)系統(tǒng) ；c. 擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比。(5) 前饋控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器根據(jù)干擾的大小， 不等被控變量發(fā)生變化， 直接進(jìn)行校正控制。它常與反響控制結(jié)合在一起使用，以消除某幾個(gè)影響最大的干擾滲見(jiàn)圖“7.7.32(b)P564串級(jí)-前饋控制方案“6.3 選用控制儀表的要求 準(zhǔn)確可靠 靈敏度高 反響迅速 滯后小 使用維護(hù)方便 價(jià)格廉價(jià)6.4 典型化工單元的控制方案6.4.1 反響 反響控制的要求 到達(dá)規(guī)定的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品濃度。 處理量平穩(wěn)。當(dāng)出現(xiàn)不正常工況時(shí)，能報(bào)警、聯(lián)鎖或自動(dòng) 選擇性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 反響

47、控制方案以反響轉(zhuǎn)化率為控制變量見(jiàn)圖 (P-564)。以反響工藝狀態(tài)變量為控制對(duì)象見(jiàn)圖 (P-565)。6.4.2 精餾 精餾是常見(jiàn)的液液別離方法，精餾控制主要目的是到達(dá)規(guī)定的別離要求。主要變量有進(jìn)料量、組成、溫度、操作壓力、冷卻和加熱介質(zhì)的壓力及溫度的變化。精餾控制可分為：按精餾段指標(biāo)的控制方案見(jiàn)圖 (P-566)按提餾段指標(biāo)的控制方案塔頂壓力控制方案真空度控制方案其它控制方案見(jiàn)圖 P-567見(jiàn)圖 P-568見(jiàn)圖 P-569見(jiàn)圖 P-5696.4.3 傳熱設(shè)備控制載體的流量控制傳熱面積 控制載體的氣化溫度見(jiàn)圖 P-570見(jiàn)圖 P-570見(jiàn)圖 7 . 7 .3 -10 P-571見(jiàn)圖 P-572

48、6.4.4 流體輸送設(shè)備 離心泵控制方案 改變轉(zhuǎn)速的控制方案見(jiàn)圖 P-572 往復(fù)泵 位移式旋轉(zhuǎn)泵 的控制方案見(jiàn)圖 P-5727。能耗計(jì)算 目前人類(lèi)面臨的共同任務(wù)是保護(hù)資源、減少環(huán)境污染、維護(hù)生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開(kāi)展。化工生產(chǎn)中傳熱過(guò)程是經(jīng)常的發(fā)生的事，因此合理使用能源，節(jié)約能源是每個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)人 員應(yīng)盡的職責(zé)。過(guò)程能量分析的常用方法有：夾點(diǎn)分析法和三環(huán)節(jié)能量分析法。7.1 夾點(diǎn)分析法 將需要優(yōu)化的換熱網(wǎng)絡(luò)用冷、熱流復(fù)合線表示在溫焓圖 T-H 圖上，熱流復(fù)合線位于冷 流上方，冷、熱流體的復(fù)合線中間垂直距離最短處稱(chēng)為夾點(diǎn)或稱(chēng)為窄點(diǎn)，其溫差厶Tmin稱(chēng)為夾點(diǎn)溫差。夾點(diǎn)分析法應(yīng)遵循三個(gè)原那么： 盡

49、量防止有熱流體通過(guò)夾點(diǎn) 夾點(diǎn)上方防止引入公用設(shè)施冷卻物流 夾點(diǎn)下方防止引入公用設(shè)施加熱物流7.2 三環(huán)節(jié)能量分析法 重點(diǎn)研究熱能在化工裝置的利用，從下述三個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)： 能量轉(zhuǎn)換 能量利用 能量回收夾點(diǎn)分析法和三環(huán)節(jié)能量分析法實(shí)際應(yīng)用可參考有關(guān)文獻(xiàn)資料。7.3 節(jié)能措施：7.3.1 改變反響工藝條件，降低工藝能耗1降低的反響壓力 2 降低的反響溫度3提高反響轉(zhuǎn)化率，減少副反響的發(fā)生 可以采用選擇適宜的反響壓力、反響溫度，也可以選擇先進(jìn)的反響器或反響流程,也可以采用選擇性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率高的催化劑。4選擇先進(jìn)的工藝路線和原料路線。7.3.2 選取適宜的設(shè)備 ,優(yōu)化操作條件 ,降低別離過(guò)程的能耗。7.3.

50、3 選用高效設(shè)備和新型絕熱材料。 (包括選用效率高的機(jī)泵) 。7.3.4 要重視廢熱回收和能量回收 .7.3.5 在工藝全流程上要考慮熱能的逐級(jí)利用，并且要防止冷熱病。7.4 能耗計(jì)算： 一般在計(jì)算能耗時(shí) ,都以單位產(chǎn)品所耗能來(lái)計(jì)算的, 對(duì)于石油化工的主要產(chǎn)品大多有該產(chǎn)品的基準(zhǔn)能耗 , 在工藝設(shè)計(jì)中常以此作為本工藝技術(shù)先進(jìn)與否的參照值 . 在能耗計(jì) 算時(shí) , 首先列出單位產(chǎn)品的原料、燃料、水電汽等物料的單耗,然后參照有關(guān)折能標(biāo)準(zhǔn)算出該產(chǎn)品的能耗 .8、與工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的消防、勞動(dòng)平安及環(huán)境保護(hù)的根本知識(shí)8.1 消防8.1.1 火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)因素及預(yù)防措施8.1.2 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi) 生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性

51、分類(lèi) , 見(jiàn)表 (P578579)；可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi)見(jiàn)表 7.9.1-2(P579)8.1.3 廠房的耐火等級(jí)、層數(shù)和占地面積見(jiàn)表 ( P580)8.1.4 防火間距(1) 廠房的防火間距不應(yīng)小于表7.9.1-4(廠房的防火間距 )( P581)；(2) 有關(guān) U 形、山形廠房的防火間距 ；有關(guān)廠房附設(shè)化學(xué)易燃物品的室外設(shè)備的防火間距；有關(guān)數(shù)座廠房的防火間距，分別見(jiàn)指南p581中防火間距(3)(4);(2) 設(shè)備、建筑物平面布置的防火間距應(yīng)滿足表的規(guī)定；(3) 在裝置正常生產(chǎn)過(guò)程中，不直接參與工藝過(guò)程 ，但又需要緊靠裝置的某些原料或成品等裝置儲(chǔ)罐時(shí) :當(dāng)其總?cè)莘e V液化烴?100m3、

52、V可燃?xì)怏w(V可燃液體)?1000m3時(shí)，其與設(shè)備、建筑物平 面布置的防火間距應(yīng)符合表7.9.1-5 ( P582)的規(guī)定；當(dāng)其總?cè)莘e 100m3 v V液化烴v 300m3、1000m3 v V可燃液體v 3000m3、1000m3 v V可燃?xì)怏wv 5000m3時(shí)，可于裝置附近集中布置，其與裝置的防火間距不應(yīng)小于表791-6(P583)的規(guī)8.1.5 危險(xiǎn)區(qū)域劃分 : 詳見(jiàn) p585( 1 )按爆炸性氣體混合物出現(xiàn)或釋放源釋放的頻繁程 度和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，可將爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分為 0區(qū)、 1 區(qū)、 2 區(qū)和非爆炸性危險(xiǎn)區(qū)。( 2)存在爆炸性粉塵的環(huán)境應(yīng)根據(jù)其出現(xiàn)的頻繁程度 和持續(xù)時(shí)間 ，可劃

53、分為 10區(qū)、 1 1區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域和非爆炸 性危險(xiǎn)區(qū)域。8.1.6 其他防火設(shè)計(jì)規(guī)定針對(duì)化工和石化行業(yè)分列了 25 條規(guī)定，詳見(jiàn) P588 5918.1.7 相關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) :(1) 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB50058-92)(2) 建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)(GB50016-2006)(3) 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)(99 年修訂版 )(GB50160-92)8.2 勞動(dòng)平安衛(wèi)生8.2.1 工藝生產(chǎn)過(guò)程的常見(jiàn)危險(xiǎn)因素及職業(yè)危害因素 危險(xiǎn)因素是指能對(duì)人造成傷亡或?qū)ξ镌斐赏话l(fā)性損壞的因素。危害因素是指影響人的身體健康、導(dǎo)致疾病或?qū)ξ镌斐陕云茐牡囊蛩?。危險(xiǎn)因素與危害因素的區(qū)別在于：危

54、險(xiǎn)因素強(qiáng)調(diào)突發(fā)性和瞬間作用，危害因素強(qiáng)調(diào)在一定時(shí) 間范圍內(nèi)的積累作用。危險(xiǎn)因素是勞動(dòng)平安措施的主要對(duì)象，危害因素是勞動(dòng)衛(wèi)生措施的主要對(duì)象。危險(xiǎn)因素及職業(yè)危害因素可有以下幾類(lèi)詳見(jiàn) P591592 1物理性危險(xiǎn)及有害因素 2化學(xué)性危險(xiǎn)及有害因素 3生物性危險(xiǎn)及有害因素 4心理、生理性危險(xiǎn)及有害因素 5行為性危險(xiǎn)及有害因素8.2.2 勞動(dòng)平安衛(wèi)生措施及設(shè)計(jì)原那么P592 593 1 勞動(dòng)平安衛(wèi)生對(duì)策措施 2勞動(dòng)平安衛(wèi)生設(shè)計(jì)原那么1消除 2預(yù)防 3減弱 4隔離 5 聯(lián)鎖 6警告8.2.3 其他規(guī)定及要求 P593 594)8.2.4 相關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)1 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GBZ1-2002)2 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GBJ87-1985)3職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)(GB5004-85)4 石 油 化 工 企 業(yè) 可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SH3063-19995壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆