注冊(cè)化學(xué)工程師考前輔導(dǎo)講義1說(shuō)課講解

《化工工藝系統(tǒng)(xìtǒng)設(shè)計(jì)》

第一頁(yè)，共66頁(yè)。1概述1.1化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須具備的基本條件要建設(shè)一個(gè)化工廠，必須具有一批化工工藝專業(yè)技術(shù)人員，同時(shí)也必須具有一批化工工藝系統(tǒng)專業(yè)設(shè)計(jì)人員，這些專業(yè)人員必須具備的基本化工專業(yè)知識(shí)與工藝專業(yè)基本相同且各有側(cè)重，包括以下幾點(diǎn)：●掌握化工基本理論●掌握化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和技能(jìnéng)●熟悉較廣泛的相關(guān)專業(yè)知識(shí)●熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范●實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)第二頁(yè)，共66頁(yè)。1.2化工工藝專業(yè)和工藝系統(tǒng)專業(yè)的區(qū)別工藝系統(tǒng)專業(yè)主要是將工藝專業(yè)提供的PFD發(fā)展成為能指導(dǎo)施工、安裝、正常(zhèngcháng)開車停車、事故停車、滿足生產(chǎn)要求的PID。第三頁(yè)，共66頁(yè)。研究對(duì)象及主要解決的問(wèn)題工作重點(diǎn)主要發(fā)表資料/成品

責(zé)任化工工藝專業(yè)1.化學(xué)反應(yīng)2.傳熱3.傳質(zhì)（流體力學(xué)）1.物料平衡計(jì)算2.熱量平衡計(jì)算3.設(shè)備計(jì)算4.工藝流程1.PFD2.工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表3.工藝說(shuō)明4.建議布置圖對(duì)生產(chǎn)技術(shù)可靠性負(fù)責(zé)工藝系統(tǒng)專業(yè)1.流體力學(xué)2.安全3.可操作性1.管道流體力學(xué)計(jì)算2.泵的計(jì)算3.管道附件計(jì)算、選擇4.安全可操作性研究1.PID,附管道命名表2.特殊管件數(shù)據(jù)表3.界區(qū)條件表4.公用工程平衡圖和標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的安全性和可操作性負(fù)責(zé)第四頁(yè)，共66頁(yè)。2工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度2.1管道及儀表流程圖（PID)PID在工藝包階段就開始形成初版，隨著設(shè)計(jì)階段的深入，不斷補(bǔ)充完善深化，它分階段和版次分別發(fā)表。PID各個(gè)版次的發(fā)表，表明了工程設(shè)計(jì)進(jìn)展情況，為工藝、自控、設(shè)備、電氣、電訊、配管、管機(jī)、管材、設(shè)備布置和給排水等專業(yè)及時(shí)提供相應(yīng)(xiāngyīng)階段的設(shè)計(jì)信息。PID是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)中主要成品之一，它反映的是工藝設(shè)計(jì)流程、設(shè)備設(shè)計(jì)、設(shè)備和管道布置設(shè)計(jì)、自控儀表設(shè)計(jì)的綜合成果。第五頁(yè)，共66頁(yè)。2.2公用工程管道及儀表流程圖(UID)UID包含了：(1)在工藝流程中重要考慮的公用工程配套設(shè)施，如工藝用水、蒸汽(zhēnɡqì)、儀表空氣、壓縮空氣、氮?dú)獾纫约袄鋬?、真空系統(tǒng)等。(2)與其他專業(yè)密切配合的公用工程，如生產(chǎn)用電、給排水、空調(diào)采暖通風(fēng)等。2.3化工管道設(shè)計(jì)2.4設(shè)置和選擇必要的安全設(shè)施，如安全閥、爆破片、限流孔板、阻火器等。第六頁(yè)，共66頁(yè)。2.5機(jī)泵的安裝設(shè)計(jì)(shèjì)2.6確定設(shè)備、管道的布置原則及要求2.7編制管道數(shù)據(jù)表2.8進(jìn)行必要的系統(tǒng)安全分析第七頁(yè)，共66頁(yè)。3化工管道設(shè)計(jì)3.1化工管道設(shè)計(jì)的原則化工裝置的工藝管道設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足工藝要求和安全生產(chǎn)(shēngchǎn)的前提下，求得最經(jīng)濟(jì)的管徑。要求工藝系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，從生產(chǎn)(shēngchǎn)裝置的不同工藝要求進(jìn)行管道工藝設(shè)計(jì)，并符合有關(guān)介質(zhì)安全設(shè)計(jì)規(guī)定。在管道工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)考慮以下原則。第八頁(yè)，共66頁(yè)。3.1.1經(jīng)濟(jì)管徑管徑選擇方法對(duì)化工裝置的經(jīng)濟(jì)效果十分重要，一個(gè)化工裝置的管道投資往往占整個(gè)裝置投資的10%?20%，如果任意放大管徑，不僅增大了管壁厚度和管子重量，還增大了相應(yīng)的閥門和關(guān)鍵的尺寸，增加了保溫材料的用量以及管子支吊架的荷重。因此在計(jì)算管徑時(shí)應(yīng)盡量選用較高的流速，以減小管徑。但是，隨著流速的增大，管內(nèi)(ɡuǎnnèi)摩擦阻力也加大，增加壓縮機(jī)和泵的功率消耗和操作費(fèi)用。因此，需在建設(shè)投資和操作費(fèi)用之間尋找最佳結(jié)合點(diǎn)，即成本最低，來(lái)求得經(jīng)濟(jì)管徑。第九頁(yè)，共66頁(yè)。在初選管徑時(shí)，由于條件所限，還無(wú)法從建設(shè)投資和操作費(fèi)用兩者中尋找最佳結(jié)合點(diǎn)的角度來(lái)求得經(jīng)濟(jì)管徑，但可以采用查取常用流速范圍，（見P606?609,表8.3.2-1）和管道壓力降控制表（見P610?611,表8.3.2-2，表8.3.2-3）的方法，這樣計(jì)算得到的管徑比較接近經(jīng)濟(jì)管徑。3.1.2壓力降要求一般情況下，管道是按閥門全開情況下計(jì)算壓力降的，否則流量將難以滿足工藝需要。一般對(duì)于允許壓力降較小的流體，流量小的流體、粘度(zhāndù)較大的流體則應(yīng)選取較低的流速。反之，則應(yīng)選取較高的流速。第十頁(yè)，共66頁(yè)。3.1.3工藝控制要求在一般情況下，調(diào)節(jié)閥壓降應(yīng)占整個(gè)(zhěnggè)控制系統(tǒng)總壓力降的30%左右，這樣調(diào)解閥的開大關(guān)小對(duì)流量控制就比較明顯，易于調(diào)節(jié)。3.1.4限制管壁磨損金屬的耐腐蝕性能，在大多數(shù)情況下，主要依靠其接觸腐蝕介質(zhì)表面的一層保護(hù)膜，管內(nèi)流速過(guò)高會(huì)損壞保護(hù)膜，引起管道沖蝕和磨損的現(xiàn)象，最終將縮短管道的預(yù)期使用壽命。因此，在進(jìn)行管道工藝計(jì)算時(shí)，應(yīng)該注意在下列條件下會(huì)使腐蝕速率加快，必須采取限制流速的措施。第十一頁(yè)，共66頁(yè)。（1）腐蝕介質(zhì)(jièzhì)會(huì)引起管壁脆弱。（2）軟金屬管（如鉛或銅）（3）工藝介質(zhì)(jièzhì)中存在有腐蝕性的固體顆粒（4）帶有大量管件的管道將導(dǎo)致高的湍流如遇到上述問(wèn)題時(shí)，應(yīng)采取限制流速的方法，建議液體最大的流速為2m/s,部分腐蝕介質(zhì)(jièzhì)的最大流速見下表第十二頁(yè)，共66頁(yè)。介質(zhì)名稱最大流速m·s?1氯氣25.0二氧化硫氣20.0氨氣p≤0.7MPa20.20.7MPa<P≤2.1MPa8.0濃硫酸1.2堿液1.2鹽水和弱堿液1.8酚水0.9液氨1.5液氯1.5第十三頁(yè)，共66頁(yè)。3.1.5滿足介質(zhì)安全輸送的規(guī)定特殊介質(zhì)的流速還應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，例如：氧氣(yǎngqì)流速應(yīng)符合（GB50030-1991)氧氣(yǎngqì)站設(shè)計(jì)規(guī)范氫氣流速應(yīng)符合（GB5077-1993)氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范乙炔流速應(yīng)符合（GB50031-1991)乙炔站設(shè)計(jì)規(guī)范部分流體最大流速可參見下表：第十四頁(yè)，共66頁(yè)。介質(zhì)最大流速m/s乙烯氣P≤22MPa≤3022MPa<P≤150MPa5~6乙炔氣P≤110KPa3~4P≤250KPa4~8P≤2.5MPa5氫、氧氣≤8乙醚、苯、二硫化碳≤1甲醇、乙醇、汽油≤3丙酮≤10在沒有(méiyǒu)數(shù)據(jù)情況下，可根據(jù)已有生產(chǎn)裝置的情況，

經(jīng)核算，求出有關(guān)流速數(shù)據(jù)。第十五頁(yè)，共66頁(yè)。3.1.6滿足噪聲控制要求(yāoqiú)

流體在閥門或管道內(nèi)的流速越高，噪聲也越高，降低流速可以減小噪聲。一般氣體管道內(nèi)流速的限制值見下表：

管道周圍的聲壓級(jí)dB防止噪聲的流速限制值m·s?1703380459057第十六頁(yè)，共66頁(yè)。3.2系統(tǒng)阻力降分析3.2.1伯努利方程3.2.2管內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)3.2.3磨擦產(chǎn)生的壓力損失3.2.4摩擦系數(shù)和管道粗糙度的影響3.2.5閥門及管件的當(dāng)量長(zhǎng)度3.3管道中可壓縮流體的阻力計(jì)算當(dāng)管道末端的壓力小于始端壓力的80%時(shí)，應(yīng)按可壓縮流體的計(jì)算方法選擇管徑和計(jì)算壓力降。3.3.1初選管徑3.3.2最終(zuìzhōnɡ)確定管徑按式8.3.2-1校核（P612)第十七頁(yè)，共66頁(yè)。3.4管道中不可壓縮流體的阻力計(jì)算液體和進(jìn)出口端的壓差(yāchà)小于進(jìn)口端壓力的20%的氣體都可按不可壓縮流體來(lái)進(jìn)行計(jì)算。3.4.1確定流體的流動(dòng)狀態(tài)和摩擦系數(shù)λ的求取流動(dòng)狀態(tài)可用流體的雷諾數(shù)Re表示,Re的計(jì)算公式:Re=diuρ/μ當(dāng)Re<2000時(shí)，流體的流動(dòng)處于層流狀態(tài)，管道的阻力只與雷諾數(shù)有關(guān)。即λ=64/Re第十八頁(yè)，共66頁(yè)。當(dāng)Re>2000時(shí)，流體的流動(dòng)處于湍流狀態(tài)，管道的阻力與Re和管壁(ɡuǎnbì)粗糙度ε有關(guān)。而湍流的摩擦系數(shù)λ可分為三個(gè)區(qū)域，即水力光滑區(qū)、過(guò)渡區(qū)和阻力平方區(qū)。水力光滑區(qū)：當(dāng)管道相對(duì)粗糙度ε/d<15/Re時(shí)，摩擦系數(shù)λ可按光滑管計(jì)當(dāng)3*103<Re<105時(shí)λ=0.3164/Re0.25阻力平方區(qū)：當(dāng)管道相對(duì)粗糙度ε/d≥560/Re時(shí)，摩擦系數(shù)λ與Re無(wú)關(guān)，而只取決于相對(duì)粗糙度，此時(shí)λ=1/（1.74+2log(di/2ε))2過(guò)渡區(qū)：當(dāng)15/Re≤ε/d≤560/Re時(shí)，摩擦系數(shù)λ與Re數(shù)和管道相對(duì)粗糙度ε/d有關(guān)。λ=1/（1.74-2log(2ε/di+18.7/Re√λ))2第十九頁(yè)，共66頁(yè)。3.4.2管道壓力降流體在管道中流動(dòng)的壓力降ΔPp可分為直管壓力降ΔPf和局部壓力降ΔPt即ΔPp=ΔPf+ΔPt考慮到估算的直管長(zhǎng)度和管件數(shù)量的不準(zhǔn)確性，計(jì)算出ΔPp應(yīng)乘以1.15安全系數(shù)作為設(shè)計(jì)(shèjì)值。（1）直管壓力降單相流（不可壓縮流體）在湍流區(qū)的直管壓力降的計(jì)算ΔPf=6.26*104λLV2fρ/d5i單相流（可壓縮流體）的等溫流動(dòng)ΔPf=6.26*103gλLW2G/d5iρm第二十頁(yè)，共66頁(yè)。(2)局部阻力（P615~P617)1)當(dāng)量長(zhǎng)度法2)局部阻力系數(shù)法3.5管道、閥門的噪聲控制根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ87-85)的規(guī)定，工人作業(yè)(zuòyè)場(chǎng)所的噪聲控制可見表8.3.4（P620)3.5.1管道的噪聲控制3.5.2閥門的噪聲控制第二十一頁(yè)，共66頁(yè)。3.6設(shè)備接管要求設(shè)計(jì)(shèjì)、核算設(shè)備的接管時(shí)，要格外注意流體通過(guò)設(shè)備管口處的流速、壓降是否在合理數(shù)值范圍內(nèi)，尤其在低壓系統(tǒng)。管接頭、管道處的最大推薦流速值見表8.3.5（P622)3.7機(jī)泵壓差要求在確定機(jī)泵的壓差要求是：（1）要考慮到管道阻力計(jì)算的誤差，運(yùn)行過(guò)程管道的結(jié)垢使管道阻力增大。一般考慮泵揚(yáng)程的安全系數(shù)為1.1~1.15。第二十二頁(yè)，共66頁(yè)。（2）泵選型后，應(yīng)考慮到制造提供泵的性能曲線或性能一般是在常溫常壓下用清水測(cè)得的，若我們(wǒmen)輸送的液體的物理性質(zhì)與水有較大差異時(shí)，則應(yīng)將泵的性能指標(biāo)流量、揚(yáng)程換算成被輸送液體性質(zhì)的流量、揚(yáng)程，與所要求的工藝條件比較確定所選泵的性能是否符合工藝要求。3.7.1揚(yáng)程的計(jì)算機(jī)泵所需要的揚(yáng)程，是由管網(wǎng)系統(tǒng)的安裝和操作條件決定的。其計(jì)算公式：H=(Pd-Ps)/ρg+HD+HS+∑hfs+∑hfd式中各符號(hào)的含意詳見P623)第二十三頁(yè)，共66頁(yè)。3.7.2泵的軸功率的校核離心泵的軸功率計(jì)算公式為N=QHρ/102η(參見式8.3.6-2P623)4安全(ānquán)設(shè)施的設(shè)置4.1安全(ānquán)設(shè)施設(shè)置的原則（總平面布置、消防設(shè)計(jì)、火災(zāi)報(bào)警——均牽涉安全(ānquán)問(wèn)題），嚴(yán)格按國(guó)家和行業(yè)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，特別是一些強(qiáng)制性規(guī)范。第二十四頁(yè)，共66頁(yè)。主要規(guī)范有：石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50160-92，1999修訂版爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力(diànlì)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50058-92（危險(xiǎn)區(qū)的劃分）建筑物防雷擊設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50057-92，2000年版建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87，2001年版工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GBZ1-2002以及其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如果用戶有要求，只要不違背上述主要標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)該按用戶要求。第二十五頁(yè)，共66頁(yè)。對(duì)于化工(huàgōng)裝置、儲(chǔ)運(yùn)中危險(xiǎn)物料的安全控制是防火、防爆最有效的措施，因此必須嚴(yán)格遵照上述規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。在PID階段中，化工(huàgōng)工程師必須和儀表工程師共同合作，設(shè)計(jì)必要的安全保護(hù)措施。安全泄壓系統(tǒng)就是其中之一。4.2化工(huàgōng)裝置安全泄壓系統(tǒng)為保護(hù)人身安全和設(shè)備的完好，必須正確選擇、設(shè)計(jì)泄壓裝置，同時(shí)要符合規(guī)范與法規(guī)的要求。第二十六頁(yè)，共66頁(yè)。一般造成安全隱患的因素有：設(shè)備和機(jī)泵等出口(chūkǒu)堵塞火災(zāi)管道破裂控制閥故障熱膨脹公用工程故障第二十七頁(yè)，共66頁(yè)。4.3閥門設(shè)置的原則閥門設(shè)置是在設(shè)計(jì)PID時(shí)的一項(xiàng)重要工作(gōngzuò)，在設(shè)置閥門時(shí)必須考慮以下諸因素：輸送流體的性質(zhì)閥門的功能閥門的尺寸閥門的阻力損失閥門的工作(gōngzuò)溫度和壓力閥門的材質(zhì)第二十八頁(yè)，共66頁(yè)。4.4安全閥的設(shè)置在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，為了防止由于某些生產(chǎn)事故造成生產(chǎn)裝置系統(tǒng)壓力超過(guò)設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)壓力，而發(fā)生爆炸事故，應(yīng)在設(shè)備或管路上設(shè)置安全閥。安全閥適用于清潔、無(wú)顆粒、低粘度流體。凡必須安裝安全泄壓裝置而又不適合安裝安全閥的場(chǎng)所，應(yīng)安裝爆破片或安全閥與爆破片串聯(lián)(chuànlián)使用。凡屬下列情況之一的容器必須安裝安全閥：（1）獨(dú)立的壓力系統(tǒng)（有切斷閥與其他系統(tǒng)分開）。該系統(tǒng)指全氣相、全液相或與氣相連通；（2）反應(yīng)器異常而引起的超壓第二十九頁(yè)，共66頁(yè)。（3）容器的物料來(lái)源處沒有安全閥的場(chǎng)合（4）設(shè)計(jì)壓力小于壓力來(lái)源處的壓力的容器管道（5）容積式泵和壓縮機(jī)的出口管道（6）由于不凝氣的累積產(chǎn)生超壓的容器（7）加熱爐出口管道上如設(shè)有切斷閥或控制閥時(shí)，應(yīng)在該閥的上游設(shè)置安全閥（8）由于工藝事故、自控事故、電力事故、火災(zāi)事故和公用工程事故引起的超壓部位（9）液體(yètǐ)因兩端閥門關(guān)閉而產(chǎn)生熱膨脹的部位（10）凝氣透平機(jī)的蒸汽出口管道（11）某些情況下，由于泵出口止回閥的泄漏，則在泵的入口管道上設(shè)置安全閥安全閥數(shù)據(jù)表可依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作填寫或參照“化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定(二）”表11.0.1（P40)第三十頁(yè)，共66頁(yè)。4.5爆破片的設(shè)置下列7種情況優(yōu)先選用爆破片：（P630）●壓力有可能迅速上升的?！裥狗沤橘|(zhì)含有顆粒、易沉淀、易結(jié)晶、易聚合和介質(zhì)粘度(zhāndù)較大?！襻尫沤橘|(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，使用安全閥時(shí)其價(jià)格很高。●工藝介質(zhì)十分貴重或有劇毒，在工作過(guò)程中不允許有任何泄漏，應(yīng)與安全閥串連使用?！窆ぷ鲏毫芨呋蚝艿蜁r(shí)，選用安全閥則其制造比較困難?！癞?dāng)使用溫度較低而影響安全閥的工作特性?！裥枰^大的泄放面積。爆破片數(shù)據(jù)表可依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作填寫，或參照“化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（二）”表（P81)第三十一頁(yè)，共66頁(yè)。4.6限流孔板的設(shè)置限流孔板設(shè)置在管道中適用于限制流體的流量或降低流體的壓力。限流孔板常應(yīng)用于下列幾種場(chǎng)合：（1）工藝物料需要降壓且精度要求不高（2）在管道中閥門上、下游需要有較大壓降時(shí)，為減少流體對(duì)閥門的沖蝕，當(dāng)經(jīng)過(guò)孔板節(jié)流不會(huì)產(chǎn)生汽化時(shí)，可在閥門上游串聯(lián)孔板（3）流體需要小流量且連續(xù)流通的地方，如泵的沖洗管道、熱備用泵的旁路管道（低流量保護(hù)管道）、分析取樣管等場(chǎng)所。（4）需要降壓以減少噪聲或磨損的地方，如放空(fàngkōng)系統(tǒng)。第三十二頁(yè)，共66頁(yè)。4.7阻火器的設(shè)置阻火器是一種能夠通過(guò)氣體的，具有許多細(xì)小通道或縫隙的材料組成，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰進(jìn)入安裝在化工裝置上的阻火器后，被阻火元件分成許多細(xì)小的火焰流，由于(yóuyú)氣體被冷卻的傳熱效應(yīng)和器壁效應(yīng)所致，使火焰淬滅。阻火器按使用場(chǎng)所分有放空阻火器和管道阻火器，其應(yīng)用場(chǎng)合見P632~633第三十三頁(yè)，共66頁(yè)。5機(jī)泵的安裝設(shè)計(jì)5.1泵的凈正吸入壓頭（NPSH)（泵的氣蝕余量），引入泵的氣蝕余量的概念，是防止泵產(chǎn)生氣蝕，使泵能安全正常運(yùn)行。5.1.1NPSHr、NPSHa定義及其關(guān)系NPSHr:是泵需要的氣蝕余量，是與泵的類型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)，并隨泵的轉(zhuǎn)速和流量而變。NPSHr越小，泵抗氣蝕能力(nénglì)越強(qiáng)，NPSHr一般由制造廠測(cè)定提供。NPSHr的測(cè)定條件是按輸送20℃時(shí)的清水。NPSHa:是泵吸入系統(tǒng)給予泵的吸入壓頭，稱為泵系統(tǒng)有效的氣蝕余量，它只與裝置系統(tǒng)有關(guān)，而與泵本身特性無(wú)關(guān)。第三十四頁(yè)，共66頁(yè)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，NPSHa必須(bìxū)大于NPSHr，一般情況下至少要大于0.3m。5.1.2NPSHr的計(jì)算當(dāng)泵制造廠沒有提供該泵的NPSHr時(shí)，可自行計(jì)算。見P634~6355.1.3NPSHr的校正當(dāng)泵輸送的流體不同于20℃的清水時(shí)，NPSHr應(yīng)進(jìn)行校正。見P6355.1.4NPSHa的計(jì)算及有關(guān)參數(shù)的選擇（1）離心泵NPSHa的計(jì)算第三十五頁(yè)，共66頁(yè)。工程設(shè)計(jì)中的簡(jiǎn)略公式：NPSHa=100*(Ρl-Ρv)/ρ±H1-ΔPf,inlet(詳見P636)（2）往復(fù)泵NPSHa的計(jì)算(jìsuàn)P637（3）NPSHa計(jì)算(jìsuàn)注意事項(xiàng)P638~6395.1.5NPSHa的安全裕量往復(fù)泵不計(jì)安全裕量，對(duì)一般離心泵的安全裕量取0.3~1.0m。第三十六頁(yè)，共66頁(yè)。5.2設(shè)備的安裝高度5.2.1基本要求（1）管道配置合理，方便生產(chǎn)操作。（2）系統(tǒng)水力學(xué)要求5.2.2泵的安裝高度泵的安裝高度要保證泵在指定條件下工作而不產(chǎn)生氣蝕，若已知泵的NPSHr，可根據(jù)式8.5.2-1或8.5.2-2（P640）計(jì)算泵的幾何安裝高度，確定實(shí)際安裝高度，再核算有效(yǒuxiào)的NPSHa。若已知泵的安裝高度，可運(yùn)用公式8.5.1-5（P636)或8.5.1-7（P637)，校核計(jì)算NPSHa，其值是否超過(guò)NPSHr一定的余量。第三十七頁(yè)，共66頁(yè)。5.2.3借重力流動(dòng)的管道(guǎndào)系統(tǒng)P6415.2.4沒有泵的壓力管道(guǎndào)系統(tǒng)P6415.2.5熱虹吸管道(guǎndào)系統(tǒng)P6415.2.6負(fù)壓管道(guǎndào)系統(tǒng)P642第三十八頁(yè)，共66頁(yè)。6設(shè)備、管道的布置和設(shè)計(jì)6.1設(shè)備的布置原則（1）盡可能采用露天化、集中化（2）要滿足工藝要求，方便操作、安裝及維修的要求。要考慮設(shè)備檢修時(shí)設(shè)備更換內(nèi)件，填料和觸媒的裝卸場(chǎng)地。（3）設(shè)備間距要考慮防火、安全等要求（4）要考慮利用(lìyòng)液體自流的位差布置上下設(shè)備，以節(jié)省能耗（5）根據(jù)機(jī)泵和塔器的要求，相對(duì)集中布置，以利于操作檢修及管理第三十九頁(yè)，共66頁(yè)。（6）笨重或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生很大震動(dòng)的設(shè)備，如壓縮機(jī)、巨大的通風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)、離心機(jī)等盡量布置在底層。（7）要考慮5.2.2~5.2.6節(jié)對(duì)設(shè)備布置的要求（8）設(shè)備布置中要注意(zhùyì)到大口徑熱力管道布置時(shí)消除熱應(yīng)力的因素6.2管道的布置和設(shè)計(jì)6.2.1管道的布置要求共22條見P644~6466.2.2管道的隔熱（P647）一般將保溫、保冷、防燙統(tǒng)稱為隔熱。第四十頁(yè)，共66頁(yè)。6.2.2.1管道及其組成(zǔchénɡ)件的保溫設(shè)計(jì)原則（P647)6.2.2.2管道及其組成(zǔchénɡ)件的保冷設(shè)計(jì)原則(P647)6.2.3管道的涂漆和色標(biāo)要求（P647~648)6.2.4疏水器6.2.4.1疏水器設(shè)置原則共7條（見P648）6.2.4.2選型要點(diǎn)共9條（見P648～649）6.2.4.3選型注意事項(xiàng)共10條（見P649～650）6.2.4.4排水量的確定（三步）：計(jì)算凝結(jié)水量確定安全系數(shù)（通常取2—3）排水量=凝結(jié)水量*安全系數(shù)第四十一頁(yè)，共66頁(yè)。6.2.4.5使用壓力的確定——疏水器大小選擇確定最大使用壓力Pmax確定入口壓力P1確定出口壓力P2計(jì)算疏水器工作壓差△P=P1-P2計(jì)算背壓度背壓度=P2/P1×100%背壓對(duì)排水量的影響：疏水器排水量是按出口為大氣(dàqì)的工況而測(cè)得的，有背壓時(shí)需校正（按制造廠商文件）。公稱直徑選取，以排水量和壓差為依據(jù)，對(duì)照疏水器排水量曲線選擇之。核對(duì)排水量Gmax×(1-f)≥Gr（見P653）Gmax：疏水器最大排水量f：背壓使疏水器排水量下降率%Gr:需要排水量第四十二頁(yè)，共66頁(yè)。6.2.4.6疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求根據(jù)上述方法選擇了疏水器后，還必須(bìxū)考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求有：●疏水器不允許串聯(lián)使用?！穸嗯_(tái)用汽設(shè)備不能共用一個(gè)疏水器?！駥?duì)疏水器入口管的要求：a.入口管在用汽設(shè)備最低點(diǎn)。b.蒸汽管道疏水，應(yīng)在管道底部設(shè)一集液包(比主管徑小2級(jí)，最大DN250)。c.凝結(jié)水→疏水器入口盡量短。第四十三頁(yè)，共66頁(yè)。d.對(duì)于(duìyú)靜力型疏水器要留有1m長(zhǎng)管段，不設(shè)絕熱層。e.疏水器帶過(guò)濾器。f.凝結(jié)水回收系統(tǒng)，疏水器前設(shè)置切斷閥和排污閥，排污閥在最低點(diǎn)，不設(shè)旁路。g.用汽設(shè)備→疏水閥，坡度4%，少用彎頭。h.若疏水器安裝位置比凝結(jié)水出口位置高,則需設(shè)置返水接頭，見圖8.6.11-2（P654）。第四十四頁(yè)，共66頁(yè)?！袷杷鞒隹诠艿囊螅篴.出口管少?gòu)澢?wānqū)，少向上立管，管徑按氣液混合流計(jì)算，放大1—2級(jí)取值。b.出口管允許抬升高度，取決于疏水器最低入口壓力、背壓、出口管道的壓降、回收設(shè)備、界區(qū)要求壓力。c.出口管向上抬升時(shí)，應(yīng)該設(shè)止回閥，若選用有止回功能的疏水器就可以不設(shè)止回閥。d.疏水器后安裝凝結(jié)水回收系統(tǒng)，則疏水器后要設(shè)切斷閥，檢查閥或視鏡。第四十五頁(yè)，共66頁(yè)。e.若出口管伸入水槽液面下，則需設(shè)置破真空小孔。見圖8.6.11—4（P655）。f.為防止水錘現(xiàn)象，集合管應(yīng)坡向回收設(shè)備。見圖8.6.11—5（P656）。g.為保證凝結(jié)水暢通，支管與集合管宜順流由管上方接45o斜交。見圖8.6.11—6（P656）。h.若疏水器設(shè)有旁通閥，高低壓凝結(jié)水集合管不能合并。若疏水器沒有旁通閥，高低壓凝結(jié)水集合管可以合并。見圖8.6.11—7（P656）以上幾點(diǎn)看來(lái)是對(duì)配管專業(yè)的要求，但對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是十分(shífēn)重要的。第四十六頁(yè)，共66頁(yè)。6.3管道數(shù)據(jù)表此表格格式各公司大致一樣，稍有差別。但起的作用完全一樣。它是PID上所表示的全部管線信息，便于管線的查找和識(shí)別，便于管道設(shè)計(jì)、安裝以及試車。它是工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要(zhòngyào)的文件。要編制好管道數(shù)據(jù)表必須掌握了解相關(guān)的管道方面的知識(shí)。第四十七頁(yè)，共66頁(yè)。6.3.1管道分類●根據(jù)ASME、ANSI標(biāo)準(zhǔn)，化工廠和煉油廠輸送流體的分類分為4類：(1)D類流體(2)M類流體(3)高壓(gāoyā)流體(4)一般流體分類規(guī)定見P657?！裎覈?guó)壓力管道分類、分級(jí)規(guī)定見表8.6.12-1(P658)。第四十八頁(yè)，共66頁(yè)。6.3.3管道(guǎndào)壓力等級(jí)按管道(guǎndào)壓力和管徑分級(jí)6.3.3.1公稱壓力6.3.3.2公稱直徑6.3.3.3管道(guǎndào)設(shè)計(jì)壓力和溫度管道(guǎndào)設(shè)計(jì)壓力是在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定管道(guǎndào)壁厚及其它管件尺寸的壓力值，它不應(yīng)小于操作運(yùn)行中遇到的壓力（內(nèi)壓或外壓）與溫度相組合中最苛刻條件下的壓力值。管道(guǎndào)設(shè)計(jì)溫度應(yīng)根據(jù)化工工藝專業(yè)提供的正常操作過(guò)程中各種工況的工作溫度，按“最苛刻條件下的壓力溫度組合”來(lái)選取管道(guǎndào)設(shè)計(jì)溫度。第四十九頁(yè)，共66頁(yè)。（1）管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則(yuánzé)1）管道設(shè)計(jì)壓力不得低于最大工作壓力2）裝有安全泄放裝置的管道，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力3）所有與設(shè)備相連接的管道，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于所連接設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。4）輸送制冷劑、液化氣類等低沸點(diǎn)介質(zhì)的管道，按閥被關(guān)閉或介質(zhì)不流動(dòng)時(shí)介質(zhì)可能達(dá)到的最大飽和蒸汽壓力作為設(shè)計(jì)壓力。5）管道或管道組成件與超壓泄放裝置間通路可能被堵塞或隔斷時(shí)，設(shè)計(jì)壓力按不低于可能產(chǎn)生的最大工作壓力來(lái)確定。第五十頁(yè)，共66頁(yè)。6）工程設(shè)計(jì)規(guī)定需要計(jì)算管壁厚度的管道(guǎndào)，其“管壁厚度數(shù)據(jù)表”中所列的計(jì)算壓力即為該管道(guǎndào)的設(shè)計(jì)壓力，與計(jì)算相對(duì)應(yīng)的工作溫度即為該管道(guǎndào)的設(shè)計(jì)溫度。（2）管道(guǎndào)設(shè)計(jì)壓力選取1）設(shè)有安全閥的壓力管道(guǎndào)管道(guǎndào)設(shè)計(jì)壓力≥安全閥開啟壓力2）與未設(shè)安全閥的設(shè)備相連的壓力管道(guǎndào)管道(guǎndào)設(shè)計(jì)壓力≥設(shè)備設(shè)計(jì)壓力3）離心泵出口管道(guǎndào)管道(guǎndào)設(shè)計(jì)壓力≥泵的關(guān)閉壓力第五十一頁(yè)，共66頁(yè)。4）往復(fù)泵出口管道管道設(shè)計(jì)壓力≥泵出口安全閥開啟壓力5）壓縮機(jī)排出管道管道設(shè)計(jì)壓力≥安全閥開啟壓力+壓縮機(jī)出口至安全閥沿程最大正常流量下的壓力降6）真空管道管道設(shè)計(jì)壓力=全真空7）凡不屬上述范圍管道管道設(shè)計(jì)壓力≥工作壓力變動(dòng)中的最大值（3）管道設(shè)計(jì)溫度(wēndù)確定的參考原則1）以傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)得出的正常工作過(guò)程介質(zhì)的最高工作溫度(wēndù)下的管壁溫度(wēndù)，作為設(shè)計(jì)溫度(wēndù)。第五十二頁(yè)，共66頁(yè)。2）不便于傳熱計(jì)算或?qū)崪y(cè)管壁溫度的情況下，以正常工作過(guò)程中介質(zhì)的最高（或最低）工作溫度作為管道設(shè)計(jì)(shèjì)溫度。金屬管道a.不保溫管道介質(zhì)溫度<38℃管道：管道設(shè)計(jì)(shèjì)溫度=介質(zhì)最高溫度介質(zhì)溫度≥38℃管道：管道設(shè)計(jì)(shèjì)溫度=95%介質(zhì)最高溫度b.外部保溫管道管道設(shè)計(jì)(shèjì)溫度=介質(zhì)最高溫度c.內(nèi)部保溫管道（用絕熱材料襯里）管道設(shè)計(jì)(shèjì)溫度=傳熱計(jì)算管壁溫度或?qū)嶒?yàn)室測(cè)的壁溫第五十三頁(yè)，共66頁(yè)。d.介質(zhì)溫度≤0℃時(shí)管道設(shè)計(jì)溫度=介質(zhì)最低溫度非金屬管道及非金屬襯里的金屬管道a.無(wú)環(huán)境溫度影響的管道管道設(shè)計(jì)溫度=介質(zhì)最高溫度b.安裝在環(huán)境溫度高于介質(zhì)最高溫度的環(huán)境中的管道（除已采取保護(hù)措施者以外）管道設(shè)計(jì)溫度=環(huán)境溫度3）以化工工藝專業(yè)(zhuānyè)提出的正常工作過(guò)程中介質(zhì)的正常工作溫度加（或減）一定裕量作為設(shè)計(jì)溫度，按下式確定：第五十四頁(yè)，共66頁(yè)。介質(zhì)正常工作溫度0~300℃，設(shè)計(jì)溫度≥介質(zhì)正常工作溫度+30℃介質(zhì)正常工作溫度大于300℃，設(shè)計(jì)溫度≥介質(zhì)正常工作溫度+15℃4）當(dāng)流體介質(zhì)溫度接近所選材料(cáiliào)允許使用溫度界限時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體情況慎重選取設(shè)計(jì)溫度，以免增加投資或降低安全性。6.3.4鋼管壁厚第五十五頁(yè)，共66頁(yè)。為了使選材合理，減少管壁厚度的分級(jí)數(shù)量，便于采購(gòu)、管理和施工，管壁厚度可采用管表號(hào)（Schedulenumber,簡(jiǎn)稱Sch)分級(jí)。在化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《化工配管用無(wú)縫及焊接鋼管尺寸選用系列》(HG20533-93)和石化標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)鋼管尺寸系列》(SH3405-96)也有采用Sch號(hào)表示的鋼管壁厚系列，可供設(shè)計(jì)人員選用。管表號(hào)僅起到管壁厚度分級(jí)排列的作用，沒有其它含義，它是管道設(shè)計(jì)壓力P與設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力[σ]t的比值(bǐzhí)乘以1000后園整的數(shù)值。Sch=P/[σ]t*1000計(jì)算出來(lái)的Sch經(jīng)園整即可查到上述兩系列中的鋼管壁厚。第五十六頁(yè)，共66頁(yè)。6.3.5管道(guǎndào)材料等級(jí)的表示符號(hào)管道(guǎndào)材料等級(jí)是由管材專業(yè)根據(jù)具體項(xiàng)目工程特點(diǎn)和要求編制，并提交給工藝系統(tǒng)專業(yè)進(jìn)行標(biāo)注，它的表示符號(hào)沒有統(tǒng)一規(guī)定。6.3.5管道(guǎndào)數(shù)據(jù)表的內(nèi)容●管道(guǎndào)說(shuō)明：管道(guǎndào)編號(hào)、規(guī)格、流體介質(zhì)、管道(guǎndào)材料等級(jí)、來(lái)自/至?！癫僮鳒囟?、壓力●設(shè)計(jì)溫度、壓力●試驗(yàn)介質(zhì)和壓力●絕熱（伴熱）類型、厚度●涂漆●PID圖號(hào)第五十七頁(yè)，共66頁(yè)。7系統(tǒng)安全分析系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)是工藝系統(tǒng)專業(yè)重要的任務(wù)之一，工藝系統(tǒng)專業(yè)的責(zé)任就是要對(duì)系統(tǒng)的安全性和可操作性負(fù)責(zé)，可操作性經(jīng)常與安全性聯(lián)系在一起，工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須(bìxū)時(shí)時(shí)刻刻將系統(tǒng)的安全放在重要位置。系統(tǒng)安全分析方法，主要有以下四個(gè)方面：（1）危險(xiǎn)的識(shí)別（2）危險(xiǎn)的定量（3）定量化的危險(xiǎn)與基準(zhǔn)值比較（4）提出控制危險(xiǎn)的措施第五十八頁(yè)，共66頁(yè)。7.1系統(tǒng)安全分析和評(píng)價(jià)（通用安全分析方法）系統(tǒng)安全分析和評(píng)價(jià)步驟一般分為五個(gè)步驟：(1)辨識(shí)/發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)新的危險(xiǎn)性。(2)進(jìn)一步找出危險(xiǎn)性導(dǎo)致事故的概率及事故后果的嚴(yán)重程度。前兩步為定性分析，若需要定量分析可繼續(xù)。(3)確定可接受的概率指標(biāo)。一般取已有的數(shù)據(jù)為依據(jù)。(4)將計(jì)算的危險(xiǎn)率與可接受的指標(biāo)比較，確定系統(tǒng)的危險(xiǎn)性水平。(5)對(duì)危險(xiǎn)性高的系統(tǒng)找出主要危險(xiǎn)性并進(jìn)一步分析，尋求降低危險(xiǎn)性的途徑，將其控制在可接受的指標(biāo)之內(nèi)。第五十九頁(yè)，共66頁(yè)。7.2系統(tǒng)安全分析法7.2.1經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)化法通過(guò)以往發(fā)生的各種事故，總結(jié)出系統(tǒng)化經(jīng)驗(yàn)，用此經(jīng)驗(yàn)對(duì)評(píng)價(jià)的對(duì)象進(jìn)行檢查，即進(jìn)行危險(xiǎn)性的識(shí)別，并解決之。(1)

列表法這是30年代國(guó)外就采用的系統(tǒng)安全分析的初步手段。其具體做法是把工程、工