第七章-非工藝專業(yè)基本知識(shí)

第七章非工藝專業(yè)基本知識(shí)第一節(jié)公用工程教學(xué)內(nèi)容： 了解給排水、供電、供熱及冷凍、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)工程的基本知識(shí),理解工藝人員向上述專業(yè)應(yīng)提供的設(shè)計(jì)條件。重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)應(yīng)理解工藝人員向上述專業(yè)應(yīng)提供的設(shè)計(jì)條件。第一節(jié)公用工程一、給排水(一)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件1、提供設(shè)備布置平、剖面圖；2、供排水表。分別列出車間各設(shè)備的用水量和排水量,包括正常和最大量,水溫、水壓、水質(zhì)要求及排出水的主要成分。參考教材表7-4。第一節(jié)公用工程一、給排水(二)給水水源、輸送管道設(shè)計(jì)及水質(zhì)處理1、建廠地區(qū)的水源情況2、循環(huán)水處理的水質(zhì)穩(wěn)定(1)循環(huán)使用冷卻水在長期循環(huán)使用過程中,在一定的溫度和壓力下,水中的鈣離子和重碳酸根發(fā)生下列可逆反應(yīng)：Ca++2HCO3--===CaCO3↓+CO2↑反應(yīng)向右進(jìn)行,此時(shí)循環(huán)水為生成水垢的水。水垢降低傳熱系數(shù)；水垢保護(hù)金屬管壁的腐蝕。反應(yīng)向左進(jìn)行,此時(shí)循環(huán)水為有腐蝕性的水。水垢消除,傳熱效率提高；金屬管壁受到腐蝕。循環(huán)過程中,CO2的逸出,CaCO3水垢形成的可能性增大；冷卻塔中的水吸收大氣中的O2、SO2、H2S,腐蝕性增大；水部分蒸發(fā),使水中鹽的濃度增加。一、給排水2、循環(huán)水處理的水質(zhì)穩(wěn)定(2)循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定處理①排污排出部分含鹽高的水,適當(dāng)補(bǔ)充新鮮水。②防垢處理新鮮水軟化處理；循環(huán)水酸處理；添加阻垢劑。③防腐蝕處理主要為電化學(xué)腐蝕。添加能生成難溶性陽極產(chǎn)物保護(hù)膜或能生成難溶性陰極保護(hù)膜的鹽。④抑制微生物生長投加氯。⑤除機(jī)械雜質(zhì)通過旁濾器濾去泥砂及微生物。水質(zhì)穩(wěn)定處理應(yīng)符合《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20690-2000規(guī)定化學(xué)軟化水設(shè)計(jì)應(yīng)符合《化工企業(yè)化學(xué)水處理設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20653-1998規(guī)定第一節(jié)公用工程二、供電(一)設(shè)計(jì)基本知識(shí)1、化工生產(chǎn)車間的供電用較高的電壓將電流送到車間變電室，經(jīng)降壓后再使用。一般車間高壓電為6000V或3000V，低壓電為380V。當(dāng)高壓為6000V時(shí)，對(duì)于150kW以上電機(jī)選用6000V；對(duì)于150kW以下電機(jī)選用380V。高壓為3000V時(shí)，100kW以上電機(jī)選用3000V，100kW以下電機(jī)選用380V。根據(jù)化工生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及物料危險(xiǎn)程度的不同，對(duì)供電的可靠性有不同的要求。按照電力設(shè)計(jì)規(guī)范，將電力負(fù)荷分成三級(jí)，一級(jí)負(fù)荷要求最高，即用電設(shè)備要求連續(xù)供電運(yùn)轉(zhuǎn)，突然停電將造成著火、爆炸、或人員機(jī)械損壞，或造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。二級(jí)負(fù)荷是指，當(dāng)突然中斷供電將產(chǎn)生大量廢品，大量減產(chǎn)，企業(yè)內(nèi)部運(yùn)行停頓等，在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者。三級(jí)負(fù)荷是指，所有不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的其它負(fù)荷。二、供電2、供電中的防火防爆(1)爆炸性氣體危險(xiǎn)區(qū)域劃分按照《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058—92，關(guān)于爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分規(guī)定，根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度與持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分區(qū)。連續(xù)出現(xiàn)或長時(shí)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境定為0區(qū)；在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境定為1區(qū)；在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的情況定為2區(qū)。屬于0區(qū)和1區(qū)場(chǎng)所都應(yīng)選用防爆電器，線路應(yīng)按防爆要求敷設(shè)。(2)防爆電器的標(biāo)志電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志是由類型、級(jí)別和組別構(gòu)成。①類型分6類：防爆安全型（標(biāo)志A）、隔爆型（標(biāo)志B）、防爆充油型（標(biāo)志C）、防爆通風(fēng)（或充氣）型（標(biāo)志F）、防爆安全火花型（標(biāo)志H）、防爆特殊型（標(biāo)志T）。②級(jí)別和組別：級(jí)別和組別是指爆炸及火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)的分類，按傳爆能力分為四級(jí)，以1、2、3、4表示；按自然溫度分為五組，以a，b，c，d，e表示。可參照表7-4選擇防爆電器。工程上常用的防爆電機(jī)有YA和YB防爆隔爆電機(jī)，YA系列為防爆安全型，適用于在正常情況下沒有爆炸性混合物的場(chǎng)所（2區(qū)或Q-2級(jí)）。YB系列為隔爆型，適用于正常情況下能周期形成或短期形成爆炸性混合物場(chǎng)所（0區(qū)、1區(qū)或Q-1級(jí)）。

二、供電(二)工藝對(duì)電氣專業(yè)提供的設(shè)計(jì)條件1、動(dòng)力(1)設(shè)備布置平面圖，圖上注明電機(jī)位置及進(jìn)線方向，就地安裝的控制按鈕位置；(2)用電設(shè)備表(如表7-5所示)；(3)電加熱表(溫度、控制精度、熱量、工作時(shí)間)；(4)環(huán)境特性。2、照明設(shè)備平面布置圖，標(biāo)出需照明位置。照明四周環(huán)境特性（介質(zhì)、溫度、相對(duì)濕度、對(duì)防爆防雷要求）。3、弱電指電訊設(shè)備、儀表儀器用電位置以及生產(chǎn)聯(lián)系的訊號(hào)。4、防雷設(shè)計(jì)根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057—94（2000年版），工業(yè)建筑的防雷等級(jí)依據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性及后果分為三類，針對(duì)不同情況采取相應(yīng)的防雷措施。第一節(jié)公用工程三、供熱及冷凍工程(一)供熱1、直接熱源(1)煙道氣加熱優(yōu)點(diǎn)是溫度高，可達(dá)1000oC，使用方便，經(jīng)濟(jì)簡單，缺點(diǎn)是溫度不易控制、加熱不均勻和帶有明火及煙塵。(2)電加熱優(yōu)點(diǎn)是加熱均勻、溫度高、易于調(diào)節(jié)控制、清潔衛(wèi)生，缺點(diǎn)是成本高2、間接熱源(1)高溫載熱體加熱溫度范圍可達(dá)160-500oC，對(duì)于160-370oC的常用聯(lián)苯與聯(lián)苯醚的混合物，加熱溫度在350-500的常用熔鹽混合物HTS（即NaNO240%、KNO353%、NaNO37%），熔點(diǎn)142oC。(2)水蒸氣化工生產(chǎn)中使用最廣的熱源，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便、加熱均勻、速度快及易控制，但溫度高時(shí)壓力過大，不安全，所以多用于200℃以下的場(chǎng)合。三、供熱及冷凍工程3、蒸汽供熱設(shè)計(jì)條件(1)車間或裝置設(shè)備平面布置圖,標(biāo)注出蒸汽管道進(jìn)出口方位及標(biāo)高；(2)供汽條件表見表7-6。(三)冷凍工程化工生產(chǎn)中的物料溫度若需維持在周圍環(huán)境（比如大氣、水等）溫度以下，則需要由冷凍系統(tǒng)提供低溫冷卻介質(zhì)（稱載冷體），也可直接將制冷劑（如液氨、液態(tài)乙烯）送入工藝設(shè)備，利用其蒸發(fā)吸熱獲取冷量。選用載冷劑，其冰點(diǎn)要低于制冷劑的蒸發(fā)溫度，而使用溫度通常比冰點(diǎn)高2~10℃，常用的載冷劑有水、鹽水及有機(jī)物。當(dāng)冷卻物溫度≥5℃時(shí)選用水，當(dāng)冷卻溫度在0~-45℃范圍內(nèi)，可選用鹽水，NaCl水溶液適用于0~-15℃，CaCl2水溶液適用于0~-45℃，鹽濃度愈高，冰點(diǎn)愈低。當(dāng)冷卻溫度更低時(shí)，則選用乙醇、乙二醇、丙醇及F-11等。工藝人員應(yīng)提供全工程各部分（即車間、工段、設(shè)備）用冷量、用冷方式、用冷溫度等級(jí)（或范圍）以及全年用冷量變化情況（冬季、夏季、過渡季、最大、最小、平均）(見表7-9)。第一節(jié)公用工程四、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)車間為排除余熱,余濕、有害氣體及粉塵,需要通風(fēng)。采暖是為了調(diào)節(jié)生產(chǎn)車間的室內(nèi)溫度,從而達(dá)到生產(chǎn)工藝和人體生理的要求,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)正常進(jìn)行。通常用0.05～0.07MPa的低壓蒸汽采暖,或者將空氣加熱至70℃送入車間,即熱風(fēng)采暖。(一)自然通風(fēng)利用車間空內(nèi)外空氣溫差引起的相對(duì)密度差和風(fēng)壓進(jìn)行自然換氣。(二)機(jī)械通風(fēng)利用排風(fēng)機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行車間通風(fēng)換氣。1、局部通風(fēng)利用密封式吸(排)風(fēng)罩,對(duì)局部需要采暖(或降溫),或局部區(qū)域有有害氣體或粉塵的區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。2、全面通風(fēng)當(dāng)車間充滿有害氣體或粉塵時(shí),應(yīng)進(jìn)行全面通風(fēng)。3、有毒氣體的凈化和高空排放通風(fēng)機(jī)的含有有害氣體或粉塵的氣體不能直接排放。

(1)濃度較低的有害氣體,通過具有一定高度的排毒筒排放；

(2)濃度較高的有害氣體,應(yīng)先經(jīng)過凈化處理,然后通過具有一定高度的排毒筒排放。

第七章非工藝專業(yè)基本知識(shí)第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護(hù)教學(xué)內(nèi)容： 理解燃燒與爆炸的起因及其危害程度,化工設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的安全防火設(shè)計(jì)規(guī)范,環(huán)境污染及其治理應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,工藝人員應(yīng)提供的安全防火與環(huán)境保護(hù)的設(shè)計(jì)條件。重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)理解化工設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的安全防火設(shè)計(jì)規(guī)范,環(huán)境污染及其治理應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,理解工藝人員應(yīng)提供的設(shè)計(jì)條件。第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護(hù)一、燃燒爆炸及防火防爆(一)化工生產(chǎn)中安全防火設(shè)計(jì)的重要性執(zhí)行“生產(chǎn)必須安全、安全為了生產(chǎn)”的方針，任何一種違背安全原則的設(shè)計(jì)方案都不能采用。(二)燃燒與爆炸的起因及其危險(xiǎn)程度1、燃燒(1)燃燒三要素物質(zhì)本身具有可燃燒性、環(huán)境中氣體含有助燃物（比如：氧氣等）、明火（或火花）。(2)閃點(diǎn)物質(zhì)在明火中能點(diǎn)燃的最低溫度。(3)自燃點(diǎn)物質(zhì)在沒有外界引燃的條件下在空氣中能自燃的溫度。(4)爆炸極限在常溫常壓的條件下該物質(zhì)在空氣中能燃燒的最低至最高濃度范圍。(5)燃燒熱可燃物質(zhì)在氧氣（或空氣）中完全燃燒時(shí)所釋放的全部熱量。一、燃燒爆炸及防火防爆(二)燃燒與爆炸的起因及其危險(xiǎn)程度2、爆炸由于巨大能量在瞬間的突然釋放造成的一種沖擊波。一般爆炸是和燃燒緊密相聯(lián)的，當(dāng)燃燒非常劇烈時(shí)燃燒物釋放出大量能量，使周圍體積劇烈膨脹而引起爆炸；而由于其他原因引起爆炸時(shí)，因?yàn)橐莩龅目扇夹詺怏w遇到火種就會(huì)燃燒。要減少爆炸和燃燒危險(xiǎn)就應(yīng)消除引起爆炸燃燒的直接原因與間接原因比如：明火、靜電導(dǎo)致的火花、轉(zhuǎn)動(dòng)電氣設(shè)備可能造成的火花、設(shè)備管道的操作壓力超過允許值等等都是引起爆炸燃燒的直接原因；而由于反應(yīng)器加熱器的溫度上升失去控制使設(shè)備遭到破壞，或者由于放熱反應(yīng)速度急劇增加導(dǎo)致爆炸則是其間接原因。一、燃燒爆炸及防火防爆3、燃燒與爆炸的危險(xiǎn)程度影響火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的因素有物質(zhì)的種類、性質(zhì)和數(shù)量,工藝過程的操作參數(shù),生產(chǎn)裝置的技術(shù)狀態(tài)和先進(jìn)程度,生產(chǎn)廠房空間的大小及其通風(fēng)設(shè)備和條件,操作管理人員的素質(zhì),管道、設(shè)備的泄漏和誤操作的可能性等。美國DOW化學(xué)工業(yè)公司曾經(jīng)提出一個(gè)計(jì)算燃燒及爆炸危險(xiǎn)程度的指數(shù)，以下簡稱F.E.指數(shù)，用以研究一個(gè)生產(chǎn)過程的潛在危險(xiǎn)程度，這個(gè)指數(shù)由物性和生產(chǎn)過程的性質(zhì)計(jì)算得到的。根據(jù)F.E.指數(shù)可以估計(jì)生產(chǎn)的危險(xiǎn)性，在化工設(shè)計(jì)中，評(píng)價(jià)工藝流程方案時(shí)，可以指出哪一個(gè)方案的危險(xiǎn)程度較小，在設(shè)備布置圖和管道及儀表流程圖完成后，用以指導(dǎo)決定安全措施。F.E.指數(shù)等于物料因子乘以物料危險(xiǎn)性因子，再乘以過程共性危險(xiǎn)因子和過程特性危險(xiǎn)因子。影響F.E.指數(shù)的基本因數(shù)是主要工藝物料的燃燒熱，也就是物料因子占重要位置。

3、燃燒與爆炸的危險(xiǎn)程度(1)氣體評(píng)定氣體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)是爆炸極限和自燃點(diǎn)。氣體的爆炸極限越寬,爆炸下限越低,其火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性越大；氣體的自燃點(diǎn)越高,其火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性越小。(2)液體評(píng)定液體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)是爆炸極限和閃點(diǎn)。液體的閃點(diǎn)越低越易燃燒,炸極限越寬爆炸危險(xiǎn)性越大。(3)固體固體物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要取訣于固體的熔點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、比表面積和熱分解性等。熔點(diǎn)或自燃點(diǎn)低的固體比較容易燃燒,燃燒速度較快；單位比表面積越大,燃爆危險(xiǎn)性越大；受熱分解溫度越低,其火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。(三)提供安全防火設(shè)計(jì)條件工藝人員應(yīng)提供原料、中間體、成品的火災(zāi)危險(xiǎn)性特征、物料用量和貯存量等數(shù)據(jù)資料。格式見表7-16。第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護(hù)二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識(shí)1、化學(xué)物質(zhì)的急性毒性LD50-是指染毒動(dòng)物半數(shù)死亡的劑量LC50-是指染毒動(dòng)物半數(shù)死亡的濃度2、水質(zhì)污染程度化學(xué)耗氧量(COD)-污水中所含有機(jī)物質(zhì)與強(qiáng)氧化劑起反應(yīng)的所有還原物質(zhì)的總含量。一般用1升污水耗氧量的毫克數(shù)表示。生化需氧量(BOD)-1升污水中所含有機(jī)物質(zhì)全部被氧化時(shí)所需的氧氣量(mg/L)。一般以培養(yǎng)五天的結(jié)果,即五天生化所需氧量(BOD5)作為衡量水質(zhì)污染的指標(biāo)。溶解氧DO-單位體積水中含有溶解的游離氧氣的質(zhì)量(mg/L)。二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識(shí)3、廢水處理方法(1)按作用原理分為物理法、生物化學(xué)法、化學(xué)法和物理化學(xué)法①物理法：利用物理原理和機(jī)械作用對(duì)廢水進(jìn)行治理,包括采用沉降、均衡調(diào)節(jié)、過濾及離心分離等。②生物化學(xué)法：利用微生物去除廢水中的溶膠物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì),包括活性污泥法、生物膜法和厭氧處理方法等。③物理化學(xué)法：通過物理化學(xué)過程處理廢水除去水中污染物質(zhì),包括吸附、浮選、反滲透、電滲析、超過濾和超吸附等方法。④化學(xué)法：采用化學(xué)藥劑或其他化學(xué)反應(yīng)手段對(duì)廢水進(jìn)行治理,包括中和、氧化還原、電解和離子交換等方法。二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識(shí)3、廢水處理方法(2)按處理程度分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理①一級(jí)處理主要解決懸浮固體、膠體、懸浮油等污染。經(jīng)常采用物理方法處理,如沉降、浮選、隔油等方法及中和等。②二級(jí)處理主要解決溶解在水中的存機(jī)物及部分懸浮固體的污染,經(jīng)常采用生物處理方法,這是處理化工廢水的主要部分。③三級(jí)處理主要解決難以分解的有機(jī)物和無機(jī)物,常用活性炭吸附、離子交換、反滲透等方法。4、廢氣治理(1)對(duì)于煙塵、霧滴、粉塵等顆粒狀污染物,利用其質(zhì)量較大的特點(diǎn),用各種除塵器、除霧器使之從廢氣中分離出來。(2)對(duì)于SO2、NOx、HF、Cl2、HCl、CmHn等氣態(tài)污染物,采用冷凝、吸收、吸附、燃燒、催化轉(zhuǎn)化等方法處理。二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識(shí)5、廢渣的處理(1)泥污濃縮采用重力濃縮法和浮選濃縮