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化工設(shè)計小結(jié)-化工班104工作室制作 緒論三傳; 質(zhì)量傳遞， 熱量傳遞，動量傳遞。 一反：化學(xué)反應(yīng)。 第一章化工設(shè)計的程序和內(nèi)容一，本章作業(yè)題1，化工設(shè)計如何分類？（1），根據(jù)項目性質(zhì)分類 ， 新建項目設(shè)計， 重復(fù)建設(shè)項目設(shè)計 ， 已有裝置的改造設(shè)計（2），根據(jù)設(shè)計性質(zhì)分類 ，概念設(shè)計 （概念設(shè)計又稱方案設(shè)計） ，中試設(shè)計 （中試是中間實驗的簡稱，所謂中間試驗是介于小試和生產(chǎn)之間的試驗） ，基礎(chǔ)設(shè)計 （基礎(chǔ)設(shè)計是新技術(shù)開發(fā)的最終成果，是工程設(shè)計的依據(jù)。） 4，工程設(shè)計 2，舉例說明內(nèi)部約束條件和外部約束條件？外部約束條件:是指不隨項目具體情況變化的約束條件通常指：（1） 政府制定的各種法律，規(guī)定和要求。(2) ，各種自然規(guī)律。(3)安全要求。(4)資源情況。(5) 經(jīng)濟要求。(6 )各種必須遵守的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。內(nèi)部約束條件： (1)生產(chǎn)技術(shù)，包括技術(shù)軟件來源，技術(shù)成熟程度，價格和使用條件。 (2)材料，包括原材料，建筑材料，關(guān)鍵設(shè)備等。 (3)時間， 包括允許和需要的設(shè)計時間 （4)人員 ，包括素質(zhì)和數(shù)量 （5 )產(chǎn)品規(guī)格 。（6）建設(shè)單位的具體要求。（7）建廠地區(qū)的具體情況。3，化工廠設(shè)計的工作程序？(1)、項目建議書 (2)、可行性研究報告。(3)、編寫設(shè)計任務(wù)書 。(4)、擴大初步設(shè)計(5)、施工圖設(shè)計。(6)、設(shè)計代表工作4、項目建議書，可行性研究報告，設(shè)計任務(wù)書最主要的區(qū)別？項目建議書 是由擬建項目的各部門，各地區(qū)，各企業(yè)提出，批準(zhǔn)的項目建議書是正式開展可行性研究和編制設(shè)計任務(wù)書的依據(jù)。 應(yīng)包括下列內(nèi)容。 1.項目建設(shè)目的和意義。2.產(chǎn)品需求初步預(yù)測。3.產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模。4.工藝技術(shù)方案。5.資源、主要原材料、燃料和動力的供應(yīng)。6.建廠條件和廠址初步方案。7.環(huán)境保護。8.項目實施規(guī)劃設(shè)想。9.經(jīng)濟效益和社會效益的初步估算。 可行性研究報告 可行性研究報告是由項目法人委托有資格的設(shè)計單位或工程咨詢單位編制。 可行性研究報告是對化工建設(shè)項目的技術(shù)，工程，環(huán)境保護，和經(jīng)濟評價等問題，在項目建議書的基礎(chǔ)上進(jìn)一步論證。同時為編制、審批設(shè)計任務(wù)書提供可靠的依據(jù)。設(shè)計任務(wù)書 可行性研究呈報給上級主管部門并認(rèn)可后，便可編寫設(shè)計任務(wù)書以作為設(shè)計項目的依據(jù)。內(nèi)容主要包括：1.項目設(shè)計的目的和依據(jù)；2.生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方法或工藝原則；3.礦產(chǎn)資源、原材料、燃料、動力等協(xié)作條件；4.資源綜合利用、環(huán)境保護、三廢治理的要求；5.建設(shè)工期與進(jìn)度計劃；6.投資控制數(shù)；.勞動定員及組織管理制度；7.經(jīng)濟效益、資金來源。 1.1概述一，過程工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程中要進(jìn)行概念設(shè)計，中試設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計。 概念設(shè)計的作用：是暴露和提出基礎(chǔ)研究中存在的工藝流程存在的問題，并提出解決這些問題的途徑或方案。二，化工設(shè)計的基本要求：（1） 產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量指標(biāo)。（2） 經(jīng)濟性。（3） 安全（4） 符合國家和各級地方政府指定的環(huán)境保護法規(guī)，對排放的“三廢”有處理裝置。（5） 整個系統(tǒng)必須可操作和可控制。三，化工工藝設(shè)計的內(nèi)容 :1.原料路線和技術(shù)路線的選擇。2.工藝流程設(shè)計。3.物料計算。 4.能量計算 。5.工藝設(shè)備的設(shè)計和選型。 6.車間布置設(shè)計。 7.化工管路設(shè)計 8.非工藝設(shè)計項目的考慮。 9.編制設(shè)計文件，包括設(shè)計說明書；附圖；附表等。四，化工工藝設(shè)計分為兩個階段：第一階段是初步設(shè)計，第二階段是施工圖設(shè)計。五，初步設(shè)計說明書的附圖，附表包括：（1） 工藝物料流程圖。（2）帶控制點的工藝流程圖。（3） 設(shè)備布置圖。（4）設(shè)備一覽表。（5）物料流程表。 第三章3.1概述-了解3.1.1 分離的分類1機械分離過程分離對象：兩相以上所有組成的混合物；目的：簡單的將各相加以分離；如：過濾，沉降，離心分離，旋風(fēng)分離，靜電除塵等。2傳質(zhì)分離過程適用：各種均相混合物的分離特點：有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象。 3.3分離過程的節(jié)能 *一、分離最小功-大小標(biāo)志著物質(zhì)分離的難易程度。分離最小功是分離過程必須消耗的功的下限，只有當(dāng)分離過程完全可逆時，分離消耗的功才是分離最小功。2、 分離過程中有效能損失的主要形式（了解）1、 由于流體流動阻力造成的有效能損失。2、 節(jié)流膨脹過程的有效能損失。3、 由于熱交換過程中推動力溫差存在造成的有效能損失。4、 由于非平衡的兩相物流在傳質(zhì)設(shè)備中混合和接觸傳質(zhì)造成的有效能損失。3、 降低分離過程中能耗的途徑 *1、 選取適宜的分離方法。2、 研究復(fù)雜混合物的適宜分離流程。3、 確定各個具體分離操作的適宜條件和操作參數(shù)以及各設(shè)備的結(jié)構(gòu)和尺寸。 3.4，精餾節(jié)能技術(shù)作業(yè)1，什么情況下可采用多股進(jìn)料，側(cè)線出料以及熱泵精餾？多股進(jìn)料：兩種或多種組分相同、濃度不同的料液進(jìn)行分離時采用兩股進(jìn)料。側(cè)線出料：當(dāng)需要組成不同的兩種或多種產(chǎn)品時，可采用側(cè)線出料，這種方法既減少了塔數(shù)，也減少了所需的能量。熱泵精餾在下述場合應(yīng)用能取得良好效果：(1)塔頂和塔底溫差較小。(2)沸點相近組分的分離。(3)工廠蒸汽不足或價格偏高，有必要減小蒸汽用量或取消再沸器。(4)冷卻水不足或水溫偏高，價格偏貴需要采用制冷技術(shù)或其他方法解決冷卻問題。(5)一般蒸餾塔塔頂溫度為38-138攝氏度，如果用熱泵流程對縮短投資回收期有利就可采用。一，精餾過程的節(jié)能主要的幾種基本方式 1，提高塔的分離效率,2，降低能耗和提高產(chǎn)品回收率,3，采用多效精餾技術(shù)，熱泵技術(shù)，熱偶精餾技術(shù)，新塔型和高效填料等。一、多股進(jìn)料適用：兩種或多種組分相同、濃度不同的料液進(jìn)行分離時采用兩股進(jìn)料塔式有三種形式:a兩塔式 b.原料液混合進(jìn)料塔式 c.兩股進(jìn)料塔式（優(yōu)點:不可逆損失降低，因而熱能消耗降低。缺點：塔板數(shù)增加）,2、 側(cè)線出料適用：當(dāng)需要組成不同的兩種或多種產(chǎn)品時，可在塔內(nèi)相應(yīng)組成的塔板上安裝測線，抽出產(chǎn)品，即用一個復(fù)雜塔代替多個常規(guī)塔。抽出產(chǎn)品可為塔板上的泡點液體或飽和蒸汽（優(yōu)點：減少了塔數(shù)，也減少了所需熱量。缺點：必須嚴(yán)密地設(shè)計條件。）3、 適宜回流比回流比越小，則凈功耗越小。應(yīng)在可能條件下減小操作的回流比。塔徑將隨回流比的增大而增大。因此，最優(yōu)回流比反映了設(shè)備費用與操作費用之間的最佳權(quán)衡。4、 熱泵精餾1、 實質(zhì)：是一種把冷凝器的熱“泵送”到再沸器里去的制冷系數(shù)。2適用場合：a塔頂和塔底溫差較小。b沸點相近組分的分離。c工廠蒸汽不足或價格偏高，有必要減小蒸汽用量或取消再沸器。d.冷卻水不足或水溫偏高，價格偏貴需要采用制冷技術(shù)或其他方法解決冷卻問e題。f.一般蒸餾塔塔頂溫度為38-138攝氏度，用熱泵流程對縮短投資回收期有利就可采用。5、 多效精餾1.多效精餾是以多塔代替單塔，各塔的能位級別不同，能位較高塔中排出的能量用于能位較低的塔，從而達(dá)到節(jié)能目的。2.流程可分為并流流程、逆流流程、干流流程。3.多效精餾在應(yīng)用中受到的限制:1 效數(shù)受投資的限制。效數(shù)增加，塔板數(shù)增加，設(shè)備費增高。2 效數(shù)受到操作條件的限制。如受系統(tǒng)臨界壓力和溫度，熱源的最高溫度等限制。兩效精餾操作所需熱量與單塔精餾相比都可以減少30-40.6、 熱偶精餾 定義：在設(shè)計多個塔時，如果從某個塔內(nèi)引出一股液相物流直接作為另一塔的塔頂回流，或引出氣相物流直接作為另一塔的氣相回流，則在某些塔中可避免使用冷凝器或再沸器，從而直接實現(xiàn)熱量的偶合。熱偶精餾就是這樣一種通過氣、液互逆流動接觸來直接進(jìn)行物料輸送和能量傳遞的流程結(jié)構(gòu)。 * 3.5 分離流程的優(yōu)化一、分離方法：第一種分類方法 *1.通過相的加入和創(chuàng)造進(jìn)行分離。2.通過障礙物分離（膜分離）。3.通過固體試劑進(jìn)行分離。4.通過外場或梯度分離。二，分離方法選擇準(zhǔn)則： *1，優(yōu)先選擇成熟度較高的方法。2，優(yōu)先選擇用分離因子較大的分離方法。3，盡量避免使用極端工藝條件。4，分離過程需要多個分離級時，優(yōu)先選擇平衡分離過程，而不選擇速產(chǎn)分離過程。5，優(yōu)先考慮精餾。三，改變流程結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的特性： 1，有效性 2，完整性 3，直觀合理性。四，調(diào)優(yōu)規(guī)則：1，在調(diào)優(yōu)時，可將一個分離任務(wù)移至所在分離序列的前一個位置。2，在調(diào)優(yōu)時，允許改變一個分離任務(wù)的分離方法。 第四章 換熱器作業(yè)：1，說明換熱器的分類？按作用原理和實現(xiàn)傳熱的方式分類：（1） 混合式換熱器（2） 蓄熱式換熱器（3） 間壁式換熱器按使用目的分類：（1） 冷卻器（2）加熱器（3）再沸器（4）冷凝器（5）過濾器（6）廢熱鍋爐3.夾點的意義：（1）夾點處熱、冷物流間傳熱溫差最小，等于 tmin，它限制了進(jìn)一步回收過程系統(tǒng)的能量，構(gòu)成了系統(tǒng)用能的“瓶頸”所在，若想增大過程系統(tǒng)的能量回收，減小公用工程負(fù)荷，就需要改善夾點，以解“瓶頸”。（2） 夾點處過程系統(tǒng)的熱流量為零，從熱流量的角度，它把過程系統(tǒng)分為兩個獨立的子系統(tǒng)。為保證過程系統(tǒng)具有最大的能量回收，應(yīng)該遵循三天基本原則：夾點處不能有熱流量穿過；夾點上方不能引入冷卻公用工程；夾點下方不能引入加熱公用工程。 2，一過程系統(tǒng)中含有兩個熱物流和兩個冷物流，給定數(shù)據(jù)如下表，并選熱冷物流間最小傳熱溫差t=10，試確定該過程的夾點的位置，最小公用工程負(fù)荷，最小公用工程冷卻負(fù)荷，夾點溫度及范圍？ 4,3管殼式換熱器選擇中應(yīng)注意的問題1. 流體在管內(nèi)的選擇一般應(yīng)考慮以下幾個方面：1，不清潔、黏度大的流體應(yīng)在管內(nèi)，以便清洗。2，腐蝕性強的流體盡可能走管程，以免管束與殼體同時被腐蝕。3，具有壓力的流體應(yīng)在管內(nèi)，以免制造較厚的殼體。4，流量大的流體走殼程，流量小的走管程，因殼程折流擋板的作用，在低re下（re100),殼程流體可達(dá)到湍流。5，飽和蒸汽宜走殼程，以利于冷凝液的排除。6，與外界溫差大的流體宜通入管內(nèi)，與外界溫差小的宜通入管間。這樣可減少溫差效應(yīng)，以減少管、殼間的相對伸長。兩流體溫差不大，二對流傳熱系數(shù)相差很大，則宜使對流傳熱系數(shù)大的流體走管程，因為在管外加翅或螺旋片比較方便。2、 標(biāo)準(zhǔn)換熱器的表示方法（能識別就行）1. 浮頭式換熱器：aes500-1.6-54-6/25-4i2. 固定管板式換熱器：bes700-2.5/1.6-200-9/25-4i3. u型管換熱器：biu500-4.0/1.6-75-6/19-2i4. 填料函式換熱器：afp600-1.0-90-6/25-2/2i5. 浮頭式換熱器：bjs1200-2.5/1.0-610-9/25-4三，問題表格算法看書，149頁 第五章化工工藝流程設(shè)計作業(yè)1. 工藝流程圖的設(shè)計任務(wù)？答：工藝流程設(shè)計的任務(wù)包括以下兩部分1） 確定生產(chǎn)流程中各個生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容，順序和組合方式，達(dá)到由原料制得所需產(chǎn)品的目的。工藝流程組織設(shè)計物料衡算與能量衡算設(shè)備工藝計算和選型。2） 在工藝流程設(shè)計的不同階段，繪制不同的工藝流程圖。2，工藝流程圖的分類及繪制的階段？答:按照設(shè)計階段的不同，有方框流程圖，工藝流程草圖，工藝物料流程圖， 帶控制點工藝流程圖和管道儀表流程圖。1） 方框流程圖：是在工藝路線選定后，工藝流程進(jìn)行概念設(shè)計時完成的一種流程圖。不編入設(shè)計文件。2） 工藝流程草圖：是一種半圖解式的圖，是方框圖的變體或深入只帶有示意的性質(zhì)，供化工計算時使用。不列入設(shè)計文件。3） 工藝物料流程圖和帶控制點工藝流程圖：列入初步設(shè)計階段設(shè)計文件中。4） 管道儀表流程圖：列入施工圖設(shè)計階段的設(shè)計文件中。3，舉例說明設(shè)備，管道，儀表的標(biāo)注？ 第七章 過程控制工程設(shè)計1 過程控制工程設(shè)計一般之包括以下六部分內(nèi)容：1) 確立自動化水平。2) 確定各種檢測參數(shù)。3) 主要參數(shù)控制方案的設(shè)計。4) 信號連鎖系統(tǒng)的設(shè)計。5) 控制室，儀表盤的設(shè)計。6) 節(jié)流裝置，調(diào)節(jié)閥的計算。2 信號連鎖系統(tǒng)按其構(gòu)成的元件不同，可分為接點式和無接點式兩類。3 單回路控制系統(tǒng)有1）控制對象 2）測量變送元件 3)調(diào)節(jié)器 4）調(diào)節(jié)閥所組成的單回路反饋控制系統(tǒng)，他是實現(xiàn)過程控制的最基本的自動化單元。四在單回路控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器可實現(xiàn)的三種控制規(guī)律1）比例 2）比例積分 3）比例積分微分。作業(yè) 1.說明單回路控制系統(tǒng)設(shè)計的原則？1）合理選擇被控變量。2） 合理選擇操縱變量。3） 正確選擇測量元件和確定合適的安裝位置。4） 正確預(yù)估負(fù)荷變化對控制質(zhì)量的影響。5） 正確選用調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律。2. 控制閥結(jié)構(gòu)型式的選擇的依據(jù)？主要依據(jù)：（1）工藝變量（溫度、壓力、壓降和流速等）（2） 、流體特性（粘度、腐蝕性、毒性、含懸浮物或纖維等）（3） 控制系統(tǒng)的要求（可調(diào)比、泄漏量和噪聲等）（4）控制閥管道連接型式等方面綜合考慮。 第八章 工程設(shè)計概算一，工程項目總投資由固定資產(chǎn)投資和流動資金兩大部分組成