化工工藝設(shè)計(jì)概述_第1頁
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文檔簡介

第二章《化工工藝設(shè)計(jì)》1.概述化工工藝專業(yè)是化工設(shè)計(jì)的主要專業(yè)之一。無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程,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車、能否得到預(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,化工工藝專業(yè)通過工藝分析,了解裝置物料和能量消耗情況,分析設(shè)備運(yùn)行中存在的問題,可為制定改進(jìn)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)的人員必須具備下列基本條件:1.1掌握化工基本理論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)掌握化工基本理論的應(yīng)用(3)熟悉設(shè)計(jì)基本程序和相關(guān)專業(yè)的基本知識(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)、開停車的基本知識(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)安全衛(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)有:建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ6-87(2001年版)

石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范

GB50160-92(1999年版)爆炸和危險(xiǎn)性環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50058-92

化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定HG20571-95石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范

SH3047-93化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定HG20667-1986石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范SH3024-951.5具有一定的工作經(jīng)驗(yàn)

2、工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1在工程設(shè)計(jì)合同書中明確規(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由專利商提供的:除上述與專利商有關(guān)的數(shù)據(jù)外,還需專利商提供該專利范圍內(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)。

工藝專業(yè)是自項(xiàng)目前期的可行性研究階段即作為主要專業(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)單位即可開工)●施工圖設(shè)計(jì)3、工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度

(2)按國際常規(guī)做法分為:●工藝設(shè)計(jì)(以化工工藝專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè))●基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè))●詳細(xì)設(shè)計(jì)(以管道設(shè)計(jì)專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè))

在建設(shè)單位完成了項(xiàng)目前期工作之后,設(shè)計(jì)單位即可開展項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)工作。3.1工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度

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)合同書及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。制定相應(yīng)的工藝流程,其原則是選擇先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)路線,進(jìn)行方案比較,對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化,確定合理的工藝流程方案,選取合適的工藝設(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)原則和排出物治理的基本原則。

在工藝設(shè)計(jì)計(jì)的過程中中,工藝專專業(yè)要和外外專業(yè)互提條件,,條件表作作為重要的的技術(shù)文件件,是主導(dǎo)專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)的初步成成果,是接接受專業(yè)的的設(shè)計(jì)依據(jù)。工藝設(shè)計(jì)的的文件包括三大內(nèi)內(nèi)容:(1)文字說明(工藝說明);(2)圖紙;(3)表格。以下介紹工工藝設(shè)計(jì)所所做的主要要工作:文字說明((工藝說明明)(1)工藝設(shè)計(jì)的的范圍(2)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)::生產(chǎn)規(guī)模模、產(chǎn)品方方案、原料料、催化劑劑、化學(xué)品品、公用工工程燃料規(guī)規(guī)格、產(chǎn)品品及副產(chǎn)品品規(guī)格(3)工藝流程說說明:生產(chǎn)產(chǎn)方法、化化學(xué)原理、、工藝流程程敘述。生生產(chǎn)過程的的主要危險(xiǎn)險(xiǎn)、危害因因素分折(4)原料、催化化劑、化學(xué)學(xué)品及燃料料消耗定額額及消耗量量(5)公用工程((包括水、、電、汽、、脫鹽水、、冷凍、工工藝空氣、、儀表空氣氣、氮?dú)猓┮?guī)格、消消耗定額及及消耗量(6)三廢排放::包括排放放地點(diǎn)、排排放量、排排放組成及及建議的處處理方法(7)裝置定員~(8)安全專篇(另行成冊(cè)):它是工藝藝系統(tǒng)、布布置和管道設(shè)計(jì)、、儀表、電電氣、總圖圖運(yùn)輸、采采暖通鳳、、土建、環(huán)保、消消防等相關(guān)關(guān)專業(yè)開展展設(shè)計(jì)依據(jù)據(jù)之一。它它需對(duì)裝置的安全全特點(diǎn)作說說明。(9)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)備備忘錄(通通常為對(duì)內(nèi)內(nèi)使用,另另行成冊(cè)))其主要說明新新工藝、新新技術(shù)、新新設(shè)備、新新材料等方方面可能出現(xiàn)的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)實(shí)現(xiàn)裝置性性能指標(biāo)可可能出現(xiàn)的的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。并提提出防范及及化解風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)建議和措措施。(10)操作指南((通常為對(duì)對(duì)內(nèi)使用,,另行成冊(cè)冊(cè))它是編制工工藝生產(chǎn)操操作手冊(cè)的的指導(dǎo)性文文件。也是是工藝系統(tǒng)統(tǒng)、管管道專專業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)的的重要要依據(jù)據(jù)。圖紙(1)PFD:供基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)使用用(通通常分分版次次逐版版深化化)包括全全部工工藝設(shè)設(shè)備、、主要要物料料管道道(表示出出流向向、物物料號(hào)號(hào))、、主要要控制制回路路、聯(lián)聯(lián)鎖方方案、、加熱熱和冷冷卻介介質(zhì)以以及工工藝空空氣進(jìn)進(jìn)出位位置。。(2)建議設(shè)備布置置圖:是總圖圖布置、裝置置布置的依據(jù)據(jù),供基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)使用(通通常為平面布布置圖)根據(jù)工藝流程程的特點(diǎn)和要要求進(jìn)行布置置。(3)PCD:通常是設(shè)計(jì)院院內(nèi)部設(shè)計(jì)構(gòu)構(gòu)成文件最終終體在終版PFD中(通常由自自控專業(yè)完成成)表格(1)物料平衡表表:包括物流流組成、溫度度、壓力、狀狀態(tài)、流量、、密度、焓值值、粘度等理理化常數(shù)(熱熱負(fù)荷表示在在此表中或PFD圖上)(2)工藝設(shè)備數(shù)數(shù)據(jù)表:根據(jù)據(jù)設(shè)備形式不不同,作用不不同以及介質(zhì)質(zhì)不同可分為為容器、塔器器、換熱器、、工業(yè)爐、機(jī)機(jī)泵、攪拌器器等。工藝設(shè)設(shè)備數(shù)據(jù)表需需表示出設(shè)備備位號(hào)、介質(zhì)質(zhì)名稱、操作作壓力、設(shè)計(jì)計(jì)壓力、操作作溫度、設(shè)計(jì)計(jì)溫度、材質(zhì)質(zhì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)、外形尺寸寸、特征尺寸寸及特殊要求求。(各設(shè)計(jì)計(jì)院均有各種種規(guī)定的表格格)(3)取樣點(diǎn)匯總總表(4)裝置界區(qū)條條件表:通常常由工藝系統(tǒng)統(tǒng)專業(yè)來完善善并最終發(fā)表表(包括原材材料、公用工工程、產(chǎn)品、、副產(chǎn)品、進(jìn)進(jìn)出界區(qū)條件件等)化工工藝專業(yè)業(yè)尚需參加前前期工作,主主要前期工作作有:●項(xiàng)目建議書書:可行性研研究報(bào)告編制制工作?!耥?xiàng)目報(bào)價(jià)書書:投標(biāo)書、、技術(shù)文件編編制工作●引進(jìn)項(xiàng)目::包括詢價(jià)書書、投標(biāo)書的的評(píng)標(biāo)、合同同技術(shù)附件談?wù)勁小!翊笾行吐?lián)合合裝置總體規(guī)規(guī)劃設(shè)計(jì)。3.2工藝設(shè)計(jì)方案案的優(yōu)化●優(yōu)化的工工藝設(shè)計(jì)方案案應(yīng)是:(1)有較好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益和社社會(huì)效益(2)工藝技術(shù)先先進(jìn)適用(3)生產(chǎn)安全、、可靠、并有有良好的環(huán)保保措施公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)分離系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)3.2.1工藝流程方案案優(yōu)化“洋蔥頭”模型(由史密密斯、林霍夫夫提供的模型型)●“洋蔥頭”模型是工藝流流程開發(fā)和設(shè)設(shè)計(jì)的方法。?!駨膱D中可以以十分直觀的的表示了反應(yīng)應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)發(fā)和設(shè)計(jì)是核核心,它為分分離系統(tǒng)規(guī)定定了處理物料料的條件,而而反應(yīng)和分離離系統(tǒng)一起又又規(guī)定了過程程的冷、熱物物流的流量和和換熱的熱負(fù)負(fù)荷,最后才才是公用工程程系統(tǒng)的選擇擇和設(shè)計(jì)?!瘛把笫[頭頭”模型強(qiáng)強(qiáng)調(diào)了了過程程開發(fā)發(fā)和設(shè)設(shè)計(jì)的的有序序和分分層性性質(zhì),,也表表明了了反應(yīng)應(yīng)和分分離系系統(tǒng)的的開發(fā)發(fā)是關(guān)關(guān)鍵,,因此此工藝藝流程程方案案的優(yōu)優(yōu)化應(yīng)應(yīng)主要要集中中在反反應(yīng)和和分離離系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)優(yōu)化,,一旦旦確定定了反反應(yīng)和和分離離系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì),,即能能對(duì)換換熱網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和和公用用工程程系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì),有有效地地開發(fā)發(fā)和設(shè)設(shè)計(jì)出出全過過程最最優(yōu)或或接近近最優(yōu)優(yōu)的流流程。。對(duì)此此史密密斯和和林霍霍夫提提出的的“洋蔥頭頭”設(shè)計(jì)開開發(fā)概概念,,其步步驟為為:(1)根據(jù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)規(guī)則則初步步建立立反應(yīng)應(yīng)和分分離系系統(tǒng)的的流程程。(2)變化主主要的的設(shè)計(jì)計(jì)優(yōu)化化變量量,如如反應(yīng)應(yīng)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率率、惰惰性物物質(zhì)循循環(huán)的的濃度度等,,確定定每組組變量量:·反應(yīng)和和分離離系統(tǒng)統(tǒng)中主主要設(shè)設(shè)備的的投資資及原原材料料的消消耗;;·利用夾夾點(diǎn)分分析法法確定定換熱熱網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和公公用工工程消消耗的的最佳佳總費(fèi)費(fèi)用。。(3)建立全全過程程總費(fèi)費(fèi)用與與主要要優(yōu)化化變量量之間間的關(guān)關(guān)系,,其總總費(fèi)用用包括括:·反應(yīng)和和分離離系統(tǒng)統(tǒng)中的的主要要設(shè)備備的投投資費(fèi)費(fèi);·原材料料消耗耗和除除換熱熱網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和公公用工工程之之外的的反應(yīng)應(yīng)與分分離系系統(tǒng)的的操作作費(fèi)用用;·換熱網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和和公用用工程程消耗耗的各各類操操作費(fèi)費(fèi)用。。·確定最最佳條條件,,并對(duì)對(duì)全流流程調(diào)調(diào)優(yōu)。?!?duì)其他他備選選流程程重復(fù)復(fù)上述述步驟驟,最最后比比較各各流程程的總總費(fèi)用用,獲獲得最最佳流流程。。3.2.2反應(yīng)流程程優(yōu)化反應(yīng)流程程優(yōu)化需需要考慮慮的問題題較多,,問題復(fù)復(fù)雜。如如反應(yīng)動(dòng)動(dòng)力學(xué)、、反應(yīng)收收率、催催化劑特特性、反反應(yīng)歷程程、反應(yīng)應(yīng)途徑。。反應(yīng)器的的最優(yōu)操操作條件件有如何何保證反反應(yīng)溫度度、反應(yīng)應(yīng)壓力、、混合要要求、換換熱要求求、各物物料配比比、給定定條件下下的生產(chǎn)產(chǎn)成本等等等。在實(shí)際工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中,,為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高效率、、高選擇和和達(dá)到要求求的產(chǎn)量,,常常將相相同或不同同類型反應(yīng)應(yīng)器進(jìn)行組組合。3.2.3反應(yīng)產(chǎn)物的的分離方法法大多數(shù)反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)物都是是混合物,,需要有物物料分離過過程。根據(jù)據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物物的物性差差異可采用用不同的分分離方法,,簡述如下下:(1)對(duì)于氣固固相混合物物可采用干干法收集、、濕法洗滌滌、纖維過過濾、靜電電沉積分離離方法;(2)對(duì)于固相相混合物可可采用篩分分、分級(jí)分分離方法;;(3)對(duì)于固液液相混合可可采用沉降降、離心、、壓榨、過過濾、干燥燥、蒸發(fā)、、結(jié)晶等分分離方法;;(4)對(duì)于液相相混合物可可采用吸收收、萃取、、滲透、蒸蒸餾、精餾餾等分離分分法;(5)對(duì)于氣液液相混合物物可采用蒸蒸發(fā)、閃蒸蒸、部分冷冷凝、精餾餾等分離方方法;(6)對(duì)于氣相相混合物可可采用吸收收、吸附、、膜分離等等分離方法法。3.2.4某些分離方方法的優(yōu)化化(1)精餾流流程的優(yōu)化化精餾流程如如需要分離離R個(gè)組份,就就需要有R-1個(gè)精餾塔。。精餾優(yōu)化需需要考慮::哪種組份份為主產(chǎn)品品;哪種組組份為付產(chǎn)產(chǎn)品;產(chǎn)品品的規(guī)格要要求。●優(yōu)先先使用普通通精餾?!癖M量量避免減壓壓操作和使使用冷量。?!癞a(chǎn)品品數(shù)應(yīng)最少少?!窀g蝕性、危險(xiǎn)險(xiǎn)性的組份份應(yīng)優(yōu)先分分出?!耠y分分離的組分分最后分出出。●最大大量組份應(yīng)應(yīng)優(yōu)先分出出?!袼旐?、塔釜產(chǎn)產(chǎn)物最好等等摩爾分離離。精餾流程的的優(yōu)化法1):試探法法,精餾流程的的優(yōu)化法2):調(diào)優(yōu)法法精餾流程的的優(yōu)化法3):數(shù)學(xué)規(guī)規(guī)劃法確定精餾分分離序列后后,可對(duì)每每一塔系進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化,最佳佳的目標(biāo)應(yīng)應(yīng)使塔系的的設(shè)備費(fèi)和和操作費(fèi)兩項(xiàng)之和和,即總費(fèi)費(fèi)用為最小小。(2)蒸發(fā)流流程的優(yōu)化化蒸發(fā)系統(tǒng)常常以單位蒸蒸汽消耗量量來評(píng)價(jià)能能量的有效效利用率。。蒸發(fā)類型型有:單效效、雙效、、三效蒸發(fā)發(fā),效數(shù)越越多,蒸汽汽單耗越低低,但投資資越高。在在同樣的工藝要要求下,是是采用多效效蒸發(fā)、熱熱泵蒸發(fā),,還是多級(jí)閃蒸蒸,除考慮慮技術(shù)因素素外,單位位蒸發(fā)量的的總成本起著主主導(dǎo)作用。。對(duì)于強(qiáng)制制循環(huán)蒸發(fā)發(fā),其循環(huán)環(huán)速度和耗電能能之間也有有一個(gè)優(yōu)化化問題。而而熱泵蒸發(fā)發(fā)在提高壓縮比比和消耗外外功之間也也有一個(gè)系系統(tǒng)優(yōu)化問問題。總的來說說蒸發(fā)流程程的優(yōu)化,,就是要找找到在投資資和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)費(fèi)用之間的的最佳點(diǎn)。。3.3工藝設(shè)備的的選擇工藝設(shè)備的的選擇首先先要滿足工工藝生產(chǎn)的的需要,要要在工藝生生產(chǎn)中體現(xiàn)現(xiàn)它的合理理性和先進(jìn)進(jìn)性,同時(shí)時(shí)要充分注注意它在使使用過程中中的安全可可靠,確保保生產(chǎn)的連連續(xù)穩(wěn)定長長周期滿負(fù)負(fù)荷運(yùn)行。。以充分發(fā)發(fā)揮設(shè)備能能力,達(dá)到到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行。3.3.1反應(yīng)器●在反反應(yīng)器中進(jìn)進(jìn)行的是化化學(xué)反應(yīng)過過程,它不不僅有種類類繁多、性性質(zhì)各異的的化學(xué)反應(yīng)應(yīng),而且伴伴隨著傳熱熱、傳質(zhì)的的物理過程程。因此就就反應(yīng)器的的類別也有有多種多樣樣,它適用用于不同反反應(yīng)。(1)反應(yīng)器的型型式與特證證·攪拌槽:適適用于液液相、液~液相、液~固相。它適適用性大、、操作彈性性大,連續(xù)續(xù)操作時(shí)溫溫度、濃度度容易控制制,產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量均一,,但高轉(zhuǎn)化化率時(shí),反反應(yīng)容積大大?!す苁绞剑海哼m適用用于于氣氣相相、、液液相相。。它它返返混混小小,,所所需需反反應(yīng)應(yīng)器器容容積積較較小小,,比比傳傳熱熱面面大大,,但但對(duì)對(duì)慢慢速速反反應(yīng)應(yīng),,管管要要很很長長,,壓壓降降大大。?!た账蚧驍嚁嚢璋杷海哼m適用用于于液液相相、、液液~液相相。。它它結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單,,返返混混程程度度與與高高徑徑比比及及攪攪拌拌有有關(guān)關(guān),,軸軸向向溫溫差差大大。?!ぬ盍狭纤海哼m適用用于于液液相相、、氣氣~液相相。。它它結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡簡單單,,返返混混小小、、壓壓降降小小,,有有溫溫差差,,填填料料裝裝卸卸麻麻煩煩。。·板式式塔塔::適適用用于于氣氣~液相相。。塔塔內(nèi)內(nèi)兩兩相相逆逆流流接接觸觸,,氣氣液液返返混混均均小小,,流流速速有有限限制制,,如如需需傳傳熱熱,,可可在在板板間間另另加加傳傳熱熱面面。?!す潭ù泊玻哼m適用用于氣氣~固(催化或或非催催化)相。它它返混混小,,高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率時(shí)時(shí)催化化劑用用量少少,催催比劑劑不易易磨損損,傳傳熱控控溫不不易易,催催化劑劑裝卸卸比較較麻煩煩。·流化床床:適適用用于氣氣~固(催化或或非催催化)相,特特別是是催化化劑失失活很很快的的反應(yīng)應(yīng)。它它傳熱熱好、、溫度度均勻勻、易易控制制,催催化化劑有有效系系數(shù)大大;粒粒子輸輸送容容易,,但磨磨耗太太;床床內(nèi)返返混大大,對(duì)對(duì)高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率率不利利,操操作條條件限限制較較大。。·移動(dòng)床床:適適用用于氣氣~固(催化或或非催催化)相、催催化劑劑失活活很快快的的反應(yīng)應(yīng)。它它固體體返混混小,,固氣氣比可可變性性大,,粒子子傳送送較易易;床床內(nèi)溫溫差大大、調(diào)調(diào)節(jié)困困難。?!ば顭岽泊玻哼m適用用于氣氣相,,以固固相為為熱載載體。。它結(jié)結(jié)構(gòu)簡簡單,,材質(zhì)質(zhì)容易易解決決,調(diào)調(diào)節(jié)范范圍較較廣;;但切切換頻頻繁,,溫度度波動(dòng)動(dòng)大,,收率率較低低?!せ剞D(zhuǎn)筒式::適適用于氣固固相,固固固相高粘度度液相,液液固相。它它返混小,,相接觸界界面小,熱熱傳效能低低,設(shè)備容容積較大。。(2)設(shè)計(jì)反應(yīng)器器所需掌握握的資料和和數(shù)據(jù)·溫度、濃度度和壓力對(duì)對(duì)反應(yīng)速率率的影響,,副反應(yīng)的的情況,反反應(yīng)條件對(duì)對(duì)選擇性均均影響·催化劑的粒粒度對(duì)反應(yīng)應(yīng)速率的影影響,催化化劑的失活活原因和失失活的速率率,催化劑劑的強(qiáng)度和和耐磨性。。

催化劑劑的使用條條件和活化化條件·反應(yīng)熱效應(yīng)應(yīng)·原料中雜質(zhì)質(zhì)對(duì)反應(yīng)的的影響·反應(yīng)物和產(chǎn)產(chǎn)物的物理理性質(zhì)、爆爆炸極限等等·反應(yīng)器中物物料的流動(dòng)動(dòng)和返混特特性,反應(yīng)應(yīng)器的傳熱熱特性和允允許的壓降降·攪拌釜中攪攪拌槳的特特性·多相流中分分散相的分分散方法和和聚并特性性·氣固流態(tài)化化系數(shù)中粒粒子的磨損損和帶出·開停車所需需的輔助設(shè)設(shè)施·)反應(yīng)器操作作、控制方方法3.3.2氣液傳質(zhì)設(shè)設(shè)備●化工工生產(chǎn)中常常需要借助助氣液傳質(zhì)質(zhì)設(shè)備將反反應(yīng)生成的的產(chǎn)物進(jìn)行行分離,以以獲得目標(biāo)標(biāo)產(chǎn)品,一一般有采用用精餾、吸吸收解析、、蒸發(fā)、氣氣提、萃取取等方法來來達(dá)到此目目的。常用用的氣液傳傳質(zhì)設(shè)備型型式是板式式塔和填料料塔。而板板式塔和填填料塔又因因采用的塔塔板和填料料不同,他他們又可分分為多種型型式,如板板式塔,塔塔板可分為為浮閥、篩篩板、泡罩罩及各種高高效塔板,,填料塔的的填料有鮑鮑爾環(huán)、鞍鞍環(huán)等散裝裝填料和絲絲網(wǎng)填料、、波紋板填填料等各種種規(guī)整填料料。●氣液傳質(zhì)設(shè)設(shè)備的選用用應(yīng)根據(jù)處處理物料的的性質(zhì)、分分離要求、、運(yùn)行費(fèi)用用和投資費(fèi)費(fèi)用等因素素綜合考慮慮,其基本本選型要求求為:(1)相際傳質(zhì)質(zhì)面積大(2)生產(chǎn)能力力大(3)操作穩(wěn)定定,彈性大大(4)阻力?。?)結(jié)構(gòu)簡單單,制造安安裝方便、、加工制造造費(fèi)用低(6)耐腐蝕,,不易堵塞塞,易檢修修。板式塔和填填料塔有各各自的特點(diǎn)點(diǎn),它們適適用于不同同的情況,,在下述情情況下優(yōu)先先考慮選用用板式塔::(1)操作負(fù)荷波波動(dòng)較大或或進(jìn)料濃度度波動(dòng)較大大的分離過程;(2)液相負(fù)荷較較小的分離離過程;(3)易結(jié)晶、結(jié)結(jié)垢的物料料;(4)需高壓操作作的分離過過程;(5)內(nèi)部需要設(shè)設(shè)置蛇管等等換熱部件件的情況。。在下述情況況下應(yīng)優(yōu)先先考慮選用用填料塔::(1)分離要求高高的情況下下,采用新新型高效填填料塔可降降低塔的高高度;(2)新型填料的的壓降較低低,有利節(jié)節(jié)能,而且且新型填料料的持液量量較小,尤尤其適用于于熱敏物料料的分離;;(3)腐蝕性物料料的分離;;(4)發(fā)泡物料的的分離。二種塔型的的塔徑計(jì)算算,都與液液泛有關(guān),,因?yàn)橐悍悍簳?huì)造成塔的壓壓降增大,,效率降低低,最后導(dǎo)導(dǎo)致塔無法法正常操作。板式式塔塔徑通通常由最大大允許氣速速ωn,max來確定,而ωn,max主要受塔的的液泛制約約,板式塔塔的液泛有有夾帶液泛和和降液管液液泛二種,,書中介紹紹的由夾帶帶液泛確定ωn,max設(shè)計(jì)空塔氣氣速w?。?.6~0.8)*ωn,max。而填料塔塔是通過計(jì)計(jì)算泛點(diǎn)速速度Uf,考慮比較經(jīng)經(jīng)濟(jì)可靠的操作氣速速U=(0.6~0.8)Uf,然后由此可可算得塔徑徑。3.3.3傳熱設(shè)備●傳熱設(shè)備備選型主要要考慮的因因素:(1)熱負(fù)荷及及流量大小?。?)流體的性性質(zhì)(3)溫度、壓壓力及允許許壓降的范范圍(4)對(duì)清洗、、維修的要要求(5)設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)材料、尺尺寸、重量量、價(jià)格(6)使用安全全性和壽命命流體的性質(zhì)質(zhì)對(duì)換熱器器類型的選選擇往往會(huì)會(huì)產(chǎn)生重大影響響,如流體體的物理性性質(zhì)(如比比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、粘粘度)、化化學(xué)性質(zhì)((如腐蝕性性、熱敏性、結(jié)垢情情況、是否否有磨蝕性性固體顆粒粒等因素,,都對(duì)傳熱設(shè)設(shè)備的選型型有影響。。傳熱設(shè)備的的分類按功能分::冷卻器、、冷凝器、、加熱器、、換熱器、再沸器器、蒸汽發(fā)發(fā)生器、過過熱器、廢廢熱鍋爐等等。按結(jié)構(gòu)型式式分:采用用二物流換換熱的換熱熱器從結(jié)構(gòu)上分有有以下5種型式:·管殼式(固定管板式式、浮頭式式、填料函函式、U型管式)·板式(板翅翅式、螺旋旋板式、傘傘板式、波波紋板式))·管式(空冷冷器、套管管式、噴淋淋管式、箱箱管式)·液膜式(升升降膜式、、刮板薄膜膜式、離心心薄膜式))·其它型式((板殼式、、熱管式))以上型式換換熱器的選選擇依據(jù)是是:·固定管板式式換熱器固定管板式式換熱器即即兩端管板板和殼體連連接成一體體,由于殼殼程不易檢檢修和清洗洗,因此選選用固定管管板式換熱熱器時(shí),殼殼方流體應(yīng)應(yīng)是較清潔潔且不易結(jié)結(jié)垢的物料料;兩流體體溫差較大大(大于60℃)時(shí)應(yīng)考慮慮熱補(bǔ)償,,兩流體溫溫差不宜大大于120℃?!じ☆^式換熱熱器該換熱器殼殼程易清洗洗,但內(nèi)墊墊片易滲漏漏,適用于于需要補(bǔ)償償熱膨脹的的換熱器,,兩流體溫溫差大于120℃?!型管式換熱熱器該換熱器制制造、安裝裝方便,造造價(jià)較低,,管程耐高高壓,但結(jié)結(jié)構(gòu)不緊湊湊。適用于于高溫和高高壓的場合合,且管內(nèi)內(nèi)流體必須須潔凈?!ぐ迨绞綋Q換熱熱器器板翅翅式式::緊緊湊湊、、效效率率高高、、可可多多股股物物料料同同時(shí)時(shí)換換熱熱。。使使用用溫溫度度不不大大于于150℃℃。螺旋旋板板式式::可可用用于于帶帶顆顆粒粒物物料料,,物物位位利利用用好好。。不不易易檢檢修修。。傘板板式式::制制造造簡簡單單、、緊緊湊湊、、易易清清洗洗,,使使用用溫溫度度不不大大于于150℃℃,使使用用壓壓力力不不大大于于0.12MPa。波紋紋板板式式::緊緊湊湊、、效效率率高高、、易易清清洗洗,,使使用用溫溫度度不不大大于于150℃℃,使使用用壓壓力力不不大大于于0.15MPa?!た绽淅淦髌鞯牡倪x選擇擇依依據(jù)據(jù)a.空氣氣入入口口溫溫度度((即即設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)溫溫度度))低低于于38℃℃。b.熱流流體體的的出出口口溫溫度度高高于于50~65℃℃,并并允允許許有有一一定定的的波波動(dòng)動(dòng)范范圍圍((3~5℃℃)。。c.對(duì)數(shù)數(shù)平平均均溫溫差差大大于于40℃℃。d.流體體接接近近溫溫度度((即即熱熱流流體體的的出出口口溫溫度度與與冷冷流流體體入入口口溫溫度度之之差差))至至少少大大于于15℃℃。e.管內(nèi)內(nèi)給給熱熱系系數(shù)數(shù)小小于于2325.6W/(m2·K)。f.冷卻卻水水的的污污垢垢系系數(shù)數(shù)大大于于0.0002(m2·K)/Wg.水源源較較遠(yuǎn)遠(yuǎn),,取取水水費(fèi)費(fèi)用用大大。。h.熱流流體體的的凝凝固固點(diǎn)點(diǎn)較較低低(小于于0℃℃)。3.3.4化工工用用泵泵●泵泵是是化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)中中最最常常用用的的設(shè)設(shè)備備,,它它所所輸輸送送的的液液體體種種類類繁繁多多,,有有強(qiáng)強(qiáng)腐腐蝕蝕性性的的、、易易燃燃易易爆爆、、有有毒毒、、高高溫溫、、高高壓壓、、低低溫溫、、粘粘度度大大小小、、易易揮揮發(fā)發(fā)、、帶帶有有固固體體顆顆粒粒等等。。同同時(shí)時(shí),,對(duì)對(duì)化化工工用用泵泵又又要要求求它它能能長長周周期期運(yùn)運(yùn)行行、、安安全全可可靠靠、、密密封封性性能能好好等等要要求求,,有有些些場場合合還還要要求求絕絕對(duì)對(duì)不不能能泄泄漏漏。。所所以以對(duì)對(duì)于于不不同同物物料料、、不不同同要要求求必必須須選選用用不不同同類類型型的的泵泵來來適適應(yīng)應(yīng)化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)的的需需要要。。有有關(guān)關(guān)主主要要化化工工用用泵泵的的性性能能特特點(diǎn)點(diǎn)及及使使用用條條件件詳詳見見有有關(guān)關(guān)資資料料。。●在選泵泵中工工藝參參數(shù)是是泵選選型的的最重重要依依據(jù),,應(yīng)根根據(jù)工工藝流流程和和操作作變化化范圍圍慎重重確定定。(1)流量量:是是指工工藝裝裝置生生產(chǎn)中中,要要求泵泵輸送送介質(zhì)質(zhì)的量量,應(yīng)應(yīng)給出出正常常、最最小和和最大大流量量,即即要求求泵能能適應(yīng)應(yīng)流量量變化化的要要求。。一般在在泵數(shù)數(shù)據(jù)表表上往往往只只給出出正常常和額額定流流量。。選泵泵是要要求額額定流流量不不小于于裝置置的最最大流流量,,或取取正常常流量量的1.1~1.15倍。(2)揚(yáng)程:指指工藝裝置置所需的揚(yáng)揚(yáng)程值,也也稱計(jì)算揚(yáng)揚(yáng)程。計(jì)算算揚(yáng)程應(yīng)考考慮最低吸吸入液面和和最高送液液高度,且且留有裕量量,一般要要求泵的額額定揚(yáng)程為為裝置所需需揚(yáng)程的1.05~1.1倍。(3)進(jìn)口壓力力和出口壓壓力:是指指泵進(jìn)出接接管法蘭處處的壓力,,進(jìn)出口壓壓力的大小小影響到殼殼體的耐壓壓和軸封要要求。(4)溫度:指指泵的進(jìn)口口介質(zhì)溫度度,一般應(yīng)應(yīng)給出工藝藝過程中泵泵進(jìn)口介質(zhì)質(zhì)的正常、、最低和最最高溫度。。(5)裝置汽蝕余余量:NPSHa:要求所選泵泵的NPSHr<NPSHa(6)物性參數(shù)::介質(zhì)在進(jìn)口口條件下的密密度、粘度等等(7)操作狀態(tài)::分為連續(xù)和和間歇操作兩兩種3.3.5氣體輸送機(jī)械械●氣體輸送機(jī)機(jī)械按作用原原理可分容積積式和透平式式兩種,按機(jī)機(jī)械達(dá)到的壓壓力可分為通通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)機(jī)。通風(fēng)機(jī)和和鼓風(fēng)機(jī)主要要用于輸送氣氣體,壓縮機(jī)機(jī)則用于提高高氣體壓力。?!衽排艢鈿鈮簤毫απ⌒∮谟?.14715MPa(1.5Kg/cm2)的稱稱為為通通風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī);;●排排氣氣壓壓力力小小于于0.2MPa(2Kg/cm2)且大大于于0.14715MPa(1.5Kg/cm2)的稱稱為為鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī);;●排排氣氣壓壓力力大大于于0.2MPa(2Kg/cm2)的稱稱為為壓壓縮縮機(jī)機(jī)。?!裢瑯訕釉谠跉鈿怏w體輸輸送送機(jī)機(jī)械械選選型型中中,,工工藝藝參參數(shù)數(shù)是是最最重重要要的的依依據(jù)據(jù),,應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)工工藝藝流流程程和和操操作作變變化化范范圍圍慎慎重重確確定定。。(1)氣氣體體組組成成::一一般般應(yīng)應(yīng)按按濕濕基基提提供供。。若若氣氣體體組組成成有有變變化化,,宜宜按按平平均均分分子子較較大大的的組組成成提提出出(若不不同同組組成成的的氣氣量量相相同同時(shí)時(shí)));;(2)入入口口溫溫度度::應(yīng)應(yīng)提提出出正正常常、、最最高高和和最最低低;;(3)入入口口壓壓力力::應(yīng)應(yīng)提提出出正正常常、、最最小小和和最最大大;;(4)入入口口流流量量::應(yīng)應(yīng)提提出出正正常常、、最最小小和和最最大大;;(5)出出口口壓壓力力;;(6)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)型型式式::主主要要是是由由電電機(jī)機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)還還是是蒸蒸氣氣透透平平驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng),,若若是是蒸蒸汽汽透透平平驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)則則還還需需提提出出蒸蒸汽汽參參數(shù)數(shù)及及背背壓壓凝凝汽汽等等要要求求;;(7)流流量量控控制制方方式式::●活塞塞式式((容容積積式式))壓壓縮縮機(jī)機(jī)一一般般均均采采用用旁旁路路和和余余隙隙調(diào)調(diào)節(jié)節(jié),,其其余余隙隙調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)一一般般只只能能調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)10%流量量。。●透平平式式通通風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)、、鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)一一般般以以采采用用進(jìn)進(jìn)口口或或出出口口調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)居居多多,,有有的的風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)輸輸送送氣氣量量大大,,調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)要要求求較較高高,,同同時(shí)時(shí)該該風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)所所處處位位置置較較重重要要,,也也有有采采用用改改變變轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速的的方方法法。。●透平平式式壓壓縮縮機(jī)機(jī)一一般般采采用用改改變變轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速居居多多,,并并輔輔以以旁旁路路調(diào)調(diào)節(jié)節(jié),,一一般般用用作作防防喘喘振振控控制制。。若若是是輸輸送送空空氣氣的的,,可可采采用用出出口口放放空空簡簡單單的的控控制制方方式式。。3.3.6容器器((儲(chǔ)儲(chǔ)罐罐))儲(chǔ)罐罐按按用用途途大大致致可可分分兩兩大大類類,,一一類類是是用用于于儲(chǔ)儲(chǔ)存存,,一一般般指指原原料料儲(chǔ)儲(chǔ)存存、、中中間間產(chǎn)產(chǎn)品品或或成成品品儲(chǔ)儲(chǔ)存存,,原原料料及及成成品品儲(chǔ)儲(chǔ)存存一一般般與與工工廠廠對(duì)對(duì)外外運(yùn)運(yùn)輸輸有有很很大大關(guān)關(guān)系系,,中中間間產(chǎn)產(chǎn)品品儲(chǔ)儲(chǔ)存存與與該該中中間間產(chǎn)產(chǎn)品品的的前前后后裝裝置置生生產(chǎn)產(chǎn)情情況況有有很很大大關(guān)關(guān)系系,,例例如如要要考考慮慮前前后后裝裝置置生生產(chǎn)產(chǎn)周周期期、、正正常常開開停停車車及及事事故故停停車車情情況況決決定定儲(chǔ)儲(chǔ)存存量量的的多多少少。。這這一一類類一一般般單單獨(dú)獨(dú)設(shè)設(shè)置置罐罐區(qū)區(qū)。。另另一一類類是是用用于于裝裝置置內(nèi)內(nèi)工工藝藝流流程程中中需需要要的的儲(chǔ)儲(chǔ)罐罐,,通通常常有有回回流流罐罐((停停留留時(shí)時(shí)間間取取5~10分鐘)),受受槽和和緩沖沖罐((通常常取20分鐘)),氣氣液分分離罐罐(通通常取取2~3分鐘)),液液液分分離罐罐等,,一般般儲(chǔ)罐罐的容容積用用下列列方式式計(jì)算算:●容積=物料流流量*停留留時(shí)間間(儲(chǔ)儲(chǔ)存周周期))/裝料系系數(shù)●裝料料系數(shù)數(shù)的取取值::易揮揮發(fā)液液體物物料為為0.7~0.75;不易易揮發(fā)發(fā)液體體物料料為0.75~0.85?!裼?jì)算算出容容積后后,根根據(jù)需需要選選用不不同型型式的的儲(chǔ)罐罐。從從外形形來分分有球球罐、、立式式儲(chǔ)罐罐和臥臥式儲(chǔ)儲(chǔ)罐等等,一一般儲(chǔ)儲(chǔ)存量量大的的可采采用球球罐,,但受受壓力力的制制約。?!衲壳扒皣鴥?nèi)內(nèi)已有有立式式、臥臥式儲(chǔ)儲(chǔ)罐和和球罐罐的系系列標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),,可供供我們們選擇擇。3.3.7蒸發(fā)器器蒸發(fā)器器的型型式和和結(jié)構(gòu)構(gòu)互有有差異異,但但總的的來說說它是由由加熱熱器與與蒸發(fā)發(fā)室((氣液液分離離室))兩個(gè)個(gè)基本部分分組成成。應(yīng)應(yīng)用最最廣泛泛的是是管殼殼式加加熱元元件的蒸發(fā)發(fā)器。。蒸發(fā)設(shè)設(shè)備的的選型型是蒸蒸發(fā)裝裝置設(shè)設(shè)計(jì)首首先要要考慮慮的問題題,在在選型型時(shí)應(yīng)應(yīng)優(yōu)先先考慮慮采用用傳熱熱系數(shù)數(shù)高的型式式,但但料液液的物物理、、化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)常常常限制制它們的使使用,,因此此在選選型時(shí)時(shí),需需要考考慮的的因素素有以下幾幾個(gè)方方面::(1)料液性性質(zhì)::包括括料液液組成成、粘粘度變變化范范圍、熱熱穩(wěn)定定性、、發(fā)泡泡性、、腐蝕蝕性、、是否否易結(jié)結(jié)垢、、結(jié)晶、、是否否有固固體懸懸浮物物等。。(2)生產(chǎn)要求求:包括處處理量、蒸蒸發(fā)量、料料液進(jìn)出口濃度度、溫度、、安裝場地地的大小和和廠房高矮、設(shè)備投投資限額、、要求連續(xù)續(xù)還是間歇歇生產(chǎn)等。。(3)公用工程程條件:包包括可以利利用的熱源源情況、供電情情況以及能能利用的冷冷卻水的水水量、水質(zhì)和溫度等等。各種型式的的蒸發(fā)器選選型參考見見有關(guān)資料料蒸發(fā)器的設(shè)設(shè)計(jì)要考慮慮傳熱、氣氣液分離和和能量合理理利用三個(gè)主要要方面。(1)傳熱方面面應(yīng)考慮在在最小傳熱熱表面積下下傳遞給溶溶液盡可能多的的熱量,傳傳熱的熱阻阻主要來自自溶液在壁壁面析鹽結(jié)垢的阻力力,這是選選擇蒸發(fā)器器型式、決決定其尺寸寸與造價(jià)的主要因素素。(2)氣液分離離方面應(yīng)考考慮在達(dá)到到所需要求求的前提下下,設(shè)備結(jié)構(gòu)盡盡量簡單。。(3)能量的合合理利用應(yīng)應(yīng)注意到蒸蒸發(fā)所需的的熱量,包包括料液預(yù)熱、、分離液態(tài)態(tài)溶劑與固固態(tài)溶質(zhì)所所需的熱量量(溶解熱的反效應(yīng)應(yīng))、溶劑劑氣化所需需的熱量。。通常溶劑氣氣化所需的的熱量為最最高。而溶溶解熱反效效應(yīng)熱因很很小可忽略略不計(jì)。3.3.8干燥器由于被干燥燥的物料種種類繁多,,性質(zhì)不同同,要求各各異,故不不可能有萬萬能的干燥燥器,只能能選擇最佳佳的干燥方方法和干燥燥器型式、、干燥器選選擇首先要要確定或測測定被干燥燥物料的特特性,進(jìn)行行干燥試驗(yàn)驗(yàn),確定干干燥動(dòng)力學(xué)學(xué)和傳遞特特性,以證證明所選的的是否適用用,然后確確定干燥設(shè)設(shè)備的工藝藝尺寸,進(jìn)進(jìn)行成本核核算,最后后確定干燥燥器的型式式。若幾種種干燥器同同時(shí)適用時(shí)時(shí),要同時(shí)時(shí)進(jìn)行干燥燥試驗(yàn),核核算成本及及方案比較較,最后選選擇其中最最佳者。3.4設(shè)備材質(zhì)的的選擇由于化工生生產(chǎn)的原料料、產(chǎn)品及及其工藝路路線的多樣樣化,而使使化工設(shè)備備所需的材材質(zhì)也多樣樣化,為滿滿足工藝生生產(chǎn)的需要要。工藝專專業(yè)應(yīng)根據(jù)據(jù)介質(zhì)的腐腐蝕性質(zhì)、、材質(zhì)機(jī)械械性能及使使用要求、、設(shè)備的工工作溫度、、工作壓力力并結(jié)合已已有工廠實(shí)實(shí)際生產(chǎn)使使用的情況況加以選擇擇,提出我我們的要求求。3.4.1化工設(shè)備用用材料●金屬類A.黑色金屬屬:包括括鑄鐵、、碳鋼(普通碳素素鋼、優(yōu)優(yōu)質(zhì)碳素素鋼、高高級(jí)優(yōu)質(zhì)質(zhì)鋼)、合金鋼鋼(普通低合合金鋼、、特種鋼鋼、不銹銹鋼)。B.有色金屬屬:包括括稀有金金屬、銅銅、鈦、、鋁、鉛鉛等及其其合金金?!穹墙饘兕愵悾河胁2A?、陶陶瓷、輝輝綠巖、、鑄石、、石墨等等無機(jī)材材料、工工程塑料料等?!駨?fù)合材料料:有搪搪瓷、玻玻璃鋼、、襯里和和涂層材材料等。。3.4.2材料選用用的一般般原則●滿足工藝藝要求,這是選材材的最基基本的要要求,要優(yōu)先滿滿足工藝藝生產(chǎn)的的溫度、、壓力、、環(huán)境等等各種要要求。●材質(zhì)可靠靠,使用用安全。。●易于加工工,材料料性能不不因受加加工因素素而影響響其使用用性能和和使用壽壽命?!癫牧弦子谟诓少?,,盡可能能立足國國內(nèi)?!褚C合考考慮價(jià)格格和使用用壽命、、維修費(fèi)費(fèi)用的綜綜合因素素。●PFD是工程項(xiàng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)的一個(gè)個(gè)指導(dǎo)性性文件,,是化工工工藝設(shè)設(shè)計(jì)的一一個(gè)主要要設(shè)計(jì)文文件,它它是各有有關(guān)專業(yè)業(yè)開展工工作的依依據(jù)之一一?!馪FD是從工藝藝方案((即經(jīng)過過工藝流流程優(yōu)化化和工藝藝設(shè)備選選擇)過過渡到化化工工藝藝流程設(shè)設(shè)計(jì)的重重要工序序之一。。在PFD的設(shè)計(jì)過過程中要要完成的的主要工工作:(1)工藝流流程設(shè)計(jì)計(jì)(2)操作參參數(shù)的確確定(3)全系統(tǒng)統(tǒng)的物料料、熱量量衡算4、工藝流流程圖((PFD)一般進(jìn)行行全系統(tǒng)統(tǒng)不同方方案的流流程模擬擬計(jì)算,,找到更更合理的的優(yōu)化的的工藝操操作條件件,從而而可以修修改某些些不合理理的操作作條件,,提供全全流程的的物料熱熱量平衡衡數(shù)據(jù)。。(4)主要控控制方案案(5)設(shè)備工工藝尺寸寸的計(jì)算算PFD中體現(xiàn)的的主要設(shè)設(shè)計(jì)內(nèi)容容:(1)反映出出工藝物物料所經(jīng)經(jīng)過的全全部設(shè)備備(2)主要物物料的管管道及相相關(guān)的閥閥門(3)物料的的走向及及相關(guān)的的參數(shù)(4)標(biāo)出特特殊閥門門的位置置(5)反映出出主要控控制點(diǎn)(6)公用系系統(tǒng)物料料用戶的的進(jìn)出位位置(7)圖例及及圖面上上必要的的說明和和注解5設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)壓力和和設(shè)計(jì)溫溫度的確確定5.1設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)壓力的的確定設(shè)備的設(shè)設(shè)計(jì)壓力力是設(shè)備備強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)的主主要依據(jù)據(jù),因此在確確定設(shè)備備設(shè)計(jì)壓壓力時(shí),應(yīng)在滿足足設(shè)備長長周期安安全生產(chǎn)產(chǎn)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上,做做到既經(jīng)經(jīng)濟(jì)又合合理。設(shè)設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)壓力的的確定不不僅根據(jù)據(jù)其正常常工作情情況下,,容器頂頂部可能能達(dá)到的的最大壓壓力,還還應(yīng)考慮慮該設(shè)備備所處的的系統(tǒng)附附加條件件(如系統(tǒng)壓壓力變化化、安全全閥在系系統(tǒng)中相相對(duì)位置置對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)壓力的的影響等等情況)來確定該該設(shè)備的的設(shè)計(jì)壓壓力。對(duì)承受多多種不同同工況的的設(shè)備,,要考慮慮某些反反應(yīng)器要要適應(yīng)吹吹掃、試試壓、升升溫還原原、化學(xué)學(xué)反應(yīng)、、催化劑劑再生等等多種化化工過程程的多種種工作條條件的變變化,并應(yīng)向設(shè)設(shè)備專業(yè)業(yè)說明各各階段工工作壓力力及工作作溫度相相應(yīng)變化化的情況況。低低壓壓下蒸汽汽表面冷冷凝器按按全真空空條件設(shè)設(shè)計(jì)。對(duì)對(duì)下述特特殊情況況的設(shè)備備,應(yīng)根據(jù)具具體情況況,按特殊要要求確定定其設(shè)計(jì)計(jì)壓力(設(shè)計(jì)壓力更高高)。(1)劇毒介質(zhì)的泄泄漏直接影響響到人身和環(huán)環(huán)境安全;(2)對(duì)一些凝固點(diǎn)點(diǎn)較高的介質(zhì)質(zhì),如瀝青、石蠟蠟、苯酐等,由于較容易使使系統(tǒng)堵塞或或者在排放時(shí)時(shí)堵塞或者在在排放時(shí)堵塞塞安全裝置和和排放系統(tǒng),引起系統(tǒng)壓力力的升高,故除了考慮伴伴熱措施外,可適當(dāng)提高此此類設(shè)備的設(shè)設(shè)計(jì)壓力。(3)對(duì)某些貴重物物料,需減少排放損損失的情況(4)由于化學(xué)反應(yīng)應(yīng)或其它原因因可能引起工工作壓力急劇劇上升的情況況。名詞說明最大(最高)工作壓力:容器(設(shè)備)在正常工作過過程中,其頂部可能達(dá)達(dá)到的最大壓力,稱為最大工作作壓力或最大大正常工作壓壓力。內(nèi)壓容器:系系指容器頂部部在正常工作作過程中,其頂部可能出出現(xiàn)的最大壓壓力。真空容器:系系指容器頂部部在正常工作作過程中,頂部可能出現(xiàn)現(xiàn)的最大真空空度。外壓容器:系系指容器頂部部在正常工作作過程中,其頂部可能出出現(xiàn)的最大內(nèi)內(nèi)外壓差。最高(大)壓力:用以確定容器器設(shè)計(jì)壓力的的基準(zhǔn)壓力。。它是由容器器最大工作壓壓力加上流程程中工藝工作作系統(tǒng)的附加加條件后,在容器頂部可可能達(dá)到的壓壓力。設(shè)計(jì)壓力:系指設(shè)定的容容器頂部的最最高壓力(包括前述的附附加條件),與相對(duì)應(yīng)的設(shè)設(shè)計(jì)溫度一起起向設(shè)備專業(yè)業(yè)提出的設(shè)備設(shè)計(jì)載荷荷的條件:其值不低于最最高壓力。5.2設(shè)備設(shè)計(jì)溫度度的確定:●工藝專業(yè)經(jīng)經(jīng)傳熱計(jì)算或或參考同類裝裝置相同設(shè)備備的操作條件件,確定該設(shè)設(shè)備的工作溫溫度,同時(shí)還還要考慮容器器內(nèi)部介質(zhì)在在工作過程中中可能出現(xiàn)的的最高溫度。。(1)容器內(nèi)介質(zhì)質(zhì)用蒸汽直接接加熱(如加加熱盤管)或或被內(nèi)置加熱熱元件(如電電熱元件)間間接加熱時(shí),,設(shè)計(jì)溫度取取受熱介質(zhì)的的最高工作溫溫度。(2)容器內(nèi)介質(zhì)質(zhì)間接加熱或或冷卻時(shí),設(shè)設(shè)計(jì)溫度根據(jù)據(jù)表7.6.2-1選取。(P562)。(3)容器壁壁與介介質(zhì)直直接接接觸且且有外外保溫溫時(shí),,設(shè)計(jì)計(jì)溫度度根據(jù)據(jù)表7.6.2-2選取。。(P562)(4)安裝裝在室室外且且為液液體介介質(zhì),,器壁壁不保保溫,,壁溫溫受環(huán)環(huán)境溫溫度影影響可可能小小于等等于-20°C時(shí),其其最低低工作作溫度度應(yīng)考考慮建建廠地地區(qū)環(huán)環(huán)境溫溫度的的影響響。6.過程控控制方方案的的確定定6.1過程控控制方方案確確定的的原則則(1)保證證裝置置運(yùn)行行的平平穩(wěn)、、生產(chǎn)產(chǎn)安全全、控控制簡簡單適適用。。(2)用單單回路路簡單單控制制系統(tǒng)統(tǒng)可以以解決決的,,決不不要用用復(fù)雜雜的控控制系系統(tǒng)。。(3)要明明確被被控制制的對(duì)對(duì)象,,例如如:溫度、、壓力力、流流量、、液液位、、轉(zhuǎn)化化率、、組成成等。。(4)尋找找對(duì)控控制對(duì)對(duì)象起起主導(dǎo)導(dǎo)作用用的調(diào)調(diào)節(jié)手手段。。(5)控制制方法法:就就地、、集中中、自自調(diào)等等(6)要考考慮安安全要要求,例如:報(bào)報(bào)警、聯(lián)聯(lián)鎖、緊緊急停車車等.6.2過程控制制的分類類6.2.1簡單控制制系統(tǒng)簡單控制制系統(tǒng)是是生產(chǎn)過過程中最最常見、、應(yīng)用最最廣泛、、數(shù)量最多的的控制系系統(tǒng)。它它是由被被控對(duì)象象、測量量變送單單元、調(diào)節(jié)器和和執(zhí)行器器組成的的單回路路控制要要求。簡簡單控制制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單單,投資資少,易易于調(diào)整整和投運(yùn)運(yùn),能滿滿足一般般生產(chǎn)過程的控控制要求求,因而應(yīng)用用廣泛。。按被控控制的工工藝變量量來劃分分,最常見的的是溫度度、壓力力、流量量、液位位、化學(xué)學(xué)成分。。簡要介介紹如下下:(1)溫度控制制系統(tǒng)溫溫度控制制實(shí)質(zhì)上上是一個(gè)個(gè)傳熱的的控制問問題。例例如在控控制換熱熱器加熱熱(或冷卻)介質(zhì)的流流入量或或改變?cè)撛摻橘|(zhì)的的入口溫溫度,控制被加加熱(或冷卻)介質(zhì)的出出口溫度度;或者者采用控控制換熱熱管浸沒沒在液體體中的換換熱面積積,改變傳熱熱面積的的手段,調(diào)節(jié)被加加熱介質(zhì)質(zhì)的溫度度。(2)壓力控制制系統(tǒng)A.氣體壓力力氣氣體壓壓力與液液位相似似,它是系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)進(jìn)出出物料不不平衡的的度量,因而氣體體的壓力力控制不不是改變變流入量量就是改改變流出出量。。B.液體壓力力由由于液液體不可可壓縮性性,因而液體體的壓力力控制與與流量控控制非常常相似C.蒸汽壓力力常常見的的鍋爐汽汽包壓力力控制,精餾塔、、蒸發(fā)器器壓力控控制,其實(shí)質(zhì)上上是傳熱熱的控制制,系統(tǒng)蒸汽汽的壓力力就表征征

了熱熱平衡的的狀況。。所以在在這類控控制系統(tǒng)統(tǒng)中它的的特性在在某些方方面與溫溫度控制制有相仿仿之處。。(3)流量控制系系統(tǒng)在在流量控控制系統(tǒng)中中,被控變量和和操縱變量量均是流量量,大部分的流流量檢測都都采用孔板板或差壓流流量計(jì)。(4)液位控制系系統(tǒng)一一個(gè)設(shè)備備或儲(chǔ)罐的的液位,表征了它的的流入量和和流出量之之差的累積積,在化工生產(chǎn)產(chǎn)中,由于生產(chǎn)的的連續(xù)性,所以液位控控制是為物物料平衡服服務(wù)的,液位控制應(yīng)應(yīng)完成:A.保持設(shè)備或或儲(chǔ)罐內(nèi)的的滯留量是是在規(guī)定的的高限和低低限

之內(nèi)內(nèi),使它們具有有一定的緩緩沖能力;;B.在每一種滯滯留量下,在絕大部分分時(shí)間內(nèi)保保持入口流流量和出口口流量之間間的平衡;;C.通過容積的的緩沖來保保持前后工工序負(fù)荷的的平衡,在需要改變變流量時(shí),希望能逐步步地、平滑滑地調(diào)整流流量。(5)成分控制系系統(tǒng)在在生產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)場中,出出問題最多多的往往是是成分控制制系統(tǒng)。成成分控制制系統(tǒng)的對(duì)對(duì)象也是多多容的,且時(shí)間常數(shù)數(shù)大,純滯

后時(shí)時(shí)間大。造造成成分控控制系統(tǒng)工工作不良的的原因,還有分析器器本身結(jié)構(gòu)構(gòu)比較復(fù)雜雜,取樣系統(tǒng)和和樣品預(yù)處處理部分工工

作不良良,純滯后過大大等多方面面的原因。。一般在選選不到合適適的成分分分析器時(shí),也可以采用用間接的被被控變量,如溫度、溫溫差等來代代替。6.2.2復(fù)雜控制系系統(tǒng)單回路簡單單控制系統(tǒng)統(tǒng)能解決化化工廠大部部分的控制制問題,但是是它們有一一定的局限限性。這些些局限性主主要表現(xiàn)在它們只只能完成定定值控制,,功能單一一;對(duì)純滯滯后較大,,出出現(xiàn)現(xiàn)干干擾擾多多而而劇劇烈烈的的對(duì)對(duì)象象,控制制質(zhì)質(zhì)量量較較差差;對(duì)各各個(gè)個(gè)過程程變變量量內(nèi)內(nèi)部部存存在在相相關(guān)關(guān)的的過過程程,控制制系系統(tǒng)統(tǒng)相相互互之之間間會(huì)會(huì)出出現(xiàn)干干擾擾等等。。因因此此在在簡簡單單控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上,又發(fā)發(fā)展展了了眾眾多的的復(fù)復(fù)雜雜控控制制系系統(tǒng)統(tǒng),現(xiàn)將將后后面面舉舉例例中中出出現(xiàn)現(xiàn)的的復(fù)復(fù)雜雜控控制制系統(tǒng)統(tǒng)簡簡要要介介紹紹如如下下:串級(jí)級(jí)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)它的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是兩兩個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器相相串串聯(lián)聯(lián),主調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的輸輸出出作作為為副副調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的給給定定,適用用于于時(shí)時(shí)間間常常數(shù)數(shù)及及純純滯滯后后較較大大的的對(duì)對(duì)象象。。串串級(jí)級(jí)控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的目目的的主主要要在在于于控控制制主主被被控控變變量量穩(wěn)穩(wěn)定定。。參參見見圖圖“7.7.3-7(a)P569溫度-流量控制制方案”。(2)比值控制制系統(tǒng)它可以控控制兩個(gè)個(gè)或兩個(gè)個(gè)以上的的物料流流量保持持一定的的比值關(guān)關(guān)系。參參見圖“7.7.3-2(e)串級(jí)-比值控制制系統(tǒng)”。(3)均勻控制制它用于解解決前后后工序的的供求矛矛盾,控制兩個(gè)個(gè)相關(guān)變變量之間間相互兼兼顧和協(xié)協(xié)調(diào)操作作,使它們都都在允許許的范圍圍內(nèi)呈緩緩慢的變變化,使使后續(xù)設(shè)設(shè)備的操操作較為為平穩(wěn)。。參見圖圖“7.7.3-7(C)P569串級(jí)均勻勻控制”(4)分程控制制:由一個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)器去去控制兩兩個(gè)或兩兩個(gè)以上上調(diào)節(jié)閥閥,可應(yīng)用于一個(gè)被被控變量量需要兩兩個(gè)以上上的操縱縱變量來來分階段段進(jìn)行控制的的場合。。一般分分程控制制可應(yīng)用用在以下下幾種場場合:A.能適應(yīng)工工藝要求求,采用兩種種或多種種手段、、介質(zhì)來來進(jìn)行控制,參見圖“7.7.3-5(c)P567分程調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)”B.滿足工藝藝生產(chǎn)不不同負(fù)荷荷和開、、停車過過程對(duì)自自控的要要求,參見圖“7.7.3-2(c)P564分程調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)”;C.擴(kuò)大調(diào)節(jié)節(jié)閥的可可調(diào)比。。(5)前饋控制制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器根根據(jù)干擾擾的大小小,不等等被控變變量發(fā)生生變化,,直接進(jìn)行校校正控制制。它常常與反饋饋控制結(jié)結(jié)合在一一起使用用,以消除某幾幾個(gè)影響響最大的的干擾.參見圖“7.7.3-2(b)P564串級(jí)-前饋控制制方案“。6.3選用控制制儀表的的要求●準(zhǔn)準(zhǔn)確可靠靠●靈靈敏度高高●反反應(yīng)迅速速●滯滯后小●使使用維護(hù)護(hù)方便●價(jià)價(jià)格便宜宜簡單控制制-DCS-SIS6.4典型化工工單元的的控制方方案6.4.1反應(yīng)●反反應(yīng)控制制的要求求達(dá)到規(guī)定定的轉(zhuǎn)化化率、產(chǎn)產(chǎn)品濃度度。處理量平平穩(wěn)。當(dāng)出現(xiàn)不不正常工工況時(shí),,能報(bào)警警、聯(lián)鎖鎖或自動(dòng)動(dòng)選擇擇性調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)。?!穹捶磻?yīng)控制制方案以反應(yīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率為為控制變變量見圖7.7.3-1(P-564)。以反應(yīng)工藝藝狀態(tài)變量量為控制對(duì)對(duì)象見圖7.7.3-2(P-565)。6.4.2精餾精餾是常見見的液液分分離方法,,精餾控制制主要目的的是達(dá)到規(guī)規(guī)定的分離離要求。主主要變量有有進(jìn)料量、、組成、溫溫度、操作作壓力、冷冷卻和加熱熱介質(zhì)的壓壓力及溫度度的變化。。精餾控制可可分為:●按精餾段段指標(biāo)的控控制方案::見圖7.7.3-3(P-566)●按提餾段段指標(biāo)的控控制方案::見圖7.7.3-4(P-567)●塔頂壓力力控制方案案:見圖7.7.3-5(P-568)●真空度控控制方案::見圖7.7.3-6(P-569)●其它控制制方案:見見圖7.7.3-7(P-569)6.4.3傳熱設(shè)備●控制載體體的流量::見圖7.7.3-8(P-570)●控制傳熱熱面積:見見圖7.7.3-9(P-570)●控制載體體的氣化溫溫度:見圖圖7.7.3-10(P-571)●工藝介質(zhì)質(zhì)旁路控制制:見圖7.7.3-11(P-571)6.4.4流體輸送設(shè)設(shè)備●離心泵控控制方案::見圖7.7.3-12(P-572)●改變轉(zhuǎn)速速的控制方方案:見圖圖7.7.3-13(P-572)●往復(fù)泵(位移式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)泵)的控制方案案:見圖7.7.3-14(P-572)7.能耗計(jì)算目前人類面面臨的共同同任務(wù)是保保護(hù)資源、、減少環(huán)境境污染、維維護(hù)生態(tài)平平衡、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)發(fā)展?;すどa(chǎn)中傳傳熱過程是是經(jīng)常發(fā)生生的事,因因此合理使使用能源,,節(jié)約能源源是每個(gè)化化工工藝設(shè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)應(yīng)盡的職責(zé)責(zé)。過程能量分分析的常用用方法有::夾點(diǎn)分析析法和三環(huán)環(huán)節(jié)能量分分析法。7.1夾點(diǎn)分析法法將需要優(yōu)化化的換熱網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)用冷、、熱流復(fù)合合線表示在在溫焓圖((T-H圖)上,熱熱流復(fù)合線線位于冷流流上方,冷冷、熱流體體的復(fù)合線線中間垂直直距離最短短處稱為夾夾點(diǎn)(或稱稱為窄點(diǎn))),其溫差差△Tmin稱為夾點(diǎn)溫溫差。夾點(diǎn)分析法法應(yīng)遵循三三個(gè)原則::●盡量量避免有熱熱流體通過過夾點(diǎn)●夾點(diǎn)點(diǎn)上方避免免引入公用用設(shè)施冷卻卻物流●夾點(diǎn)下下方避免引入入公用設(shè)施加加熱物流7.2三環(huán)節(jié)能量分分析法重點(diǎn)

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