《化工工藝設(shè)計》講座

1、.化工工藝設(shè)計講座.txt都是一個山的狐貍，你跟我講什么聊齋，站在離你最近的地方，眺望你對別人的微笑，即使心是百般的疼痛只為把你的一舉一動盡收眼底刺眼的白色，讓我明白什么是純粹的傷害。 本文由mengyu_axi貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 化工工藝設(shè)計講座 化工工藝設(shè)計 主講： 主講：徐謀源 1.概述 1.概述 化工工藝專業(yè)是化工設(shè)計的主要專業(yè)之 無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程， 一。無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，還是設(shè)計 新的化工裝置， 新的化工裝置，化工工藝設(shè)計是直接關(guān)系到化 工裝置能否順利開車、 工裝置能否順利開車、能否到到預計的

2、生產(chǎn)能 力和合格的產(chǎn)品， 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)濟效益。因此， 大的經(jīng)濟效益。因此，作為化工工藝設(shè)計的人 員必須具備下列基本條件： 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)計方法和技能 （1）了解工藝設(shè)計的任務(wù)、設(shè)計范圍、工藝 了解工藝設(shè)計的任務(wù)、設(shè)計范圍、 設(shè)計人員的職責。 設(shè)計人員的職責。 （2）掌握化工基本理論的應(yīng)用 （3）熟悉設(shè)計基本程序和相關(guān)專業(yè)的基本知 識 （4）清楚工藝設(shè)計成品文件的內(nèi)容和深度以 及工藝設(shè)計的質(zhì)量保證程序。 及工藝設(shè)計的質(zhì)量保證程序。 掌握生產(chǎn)、開停車的基本知識、 1.3 掌握生產(chǎn)、開停車的基本知識、分析

3、生產(chǎn)事 故的能力以及相應(yīng)的實踐經(jīng)驗。 故的能力以及相應(yīng)的實踐經(jīng)驗。 熟悉有關(guān)勞動安全衛(wèi)生、 1.4 熟悉有關(guān)勞動安全衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面 的法規(guī)。與工藝設(shè)計相關(guān)的上述諸方面的法規(guī) 的法規(guī)。 有： GBJ6-87(2001年版 年版) 建筑設(shè)計防火規(guī)范 GBJ6-87(2001年版) 石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范 50160-92(1999年版 年版） GB 50160-92(1999年版） 爆炸和危險性環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范 50058GB 50058-92 HG20571化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)定 HG20571-95 石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)范 SH3047SH3047-93 HG2066

4、7化工建設(shè)項目環(huán)境保護設(shè)計規(guī)定 HG20667-1986 SH3024石油化工企業(yè)環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范 SH3024-95 1.5 具有一定的工作經(jīng)驗 2、工藝設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 2.1 在工程設(shè)計合同書中明確規(guī)定的以及業(yè)主應(yīng) 提供的有關(guān)數(shù)據(jù)。 提供的有關(guān)數(shù)據(jù)。 裝置的設(shè)計能力、操作彈性及年操作日; （1）裝置的設(shè)計能力、操作彈性及年操作日; 產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格； （2）產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格； 建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件； （3）建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件； 所能提供的公用工程，包括水、 （4）所能提供的公用工程，包括水、電、汽、 氣等規(guī)格、數(shù)量及進界區(qū)條件； 氣等規(guī)格、數(shù)

5、量及進界區(qū)條件； 原材料、催化劑、化學品等規(guī)格、 （5）原材料、催化劑、化學品等規(guī)格、消耗指 標及進界區(qū)條件； 標及進界區(qū)條件； 由專利商提供的： 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， 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、 商提供該專利范圍內(nèi)的工藝操作條件、轉(zhuǎn)化 收率、控制方案、相關(guān)設(shè)備條件等。 率、收率、控制方案、相關(guān)設(shè)備條件等。 工藝所需的物性參數(shù)。 2.3 工藝所需的物性參數(shù)。 3、工藝設(shè)計的內(nèi)容和深度 概述： 3.1 概述： 工藝專業(yè)是自項目前期的可行性研究階段 即作為主要專業(yè)參加編制， 即作為主要專業(yè)參加編制，一直貫穿到工程設(shè) 計

6、階段。 計階段。 在工程設(shè)計階段可分為以下幾個階段： 在工程設(shè)計階段可分為以下幾個階段： 按國內(nèi)審批要求分為： （1）按國內(nèi)審批要求分為： 初步設(shè)計（批準后建設(shè)單位即可開工） 初步設(shè)計（批準后建設(shè)單位即可開工） 施工圖設(shè)計 按國際常規(guī)做法分為： （2）按國際常規(guī)做法分為： 工藝設(shè)計（以化工工藝專業(yè)為主導專業(yè)） 工藝設(shè)計（以化工工藝專業(yè)為主導專業(yè)） 基礎(chǔ)設(shè)計（ 基礎(chǔ)設(shè)計（以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導專 業(yè)） 詳細設(shè)計（以管道設(shè)計專業(yè)為主導專業(yè)） 詳細設(shè)計（以管道設(shè)計專業(yè)為主導專業(yè)） 在建設(shè)單位完成了項目前期工作之后， 在建設(shè)單位完成了項目前期工作之后，設(shè) 計單位即可開展項目的工程設(shè)計工作。 計單位即

7、可開展項目的工程設(shè)計工作。 在工程設(shè)計階段的工藝設(shè)計， 在工程設(shè)計階段的工藝設(shè)計，它的主要依 據(jù)是經(jīng)批準的可行性研究報告及其批文、 據(jù)是經(jīng)批準的可行性研究報告及其批文、 總體設(shè)計及其批文、 總體設(shè)計及其批文、工程設(shè)計合同書以及 設(shè)計基礎(chǔ)資料。 設(shè)計基礎(chǔ)資料。 3.2 工藝設(shè)計的內(nèi)容和深度 工藝設(shè)計的文件包括三大內(nèi)容： 3.2.1 工藝設(shè)計的文件包括三大內(nèi)容： 文字說明（工藝說明） （1）文字說明（工藝說明） （2）圖紙 （3）表格 文字說明（工藝說明） 3.2.1.1 文字說明（工藝說明） 工藝設(shè)計的范圍 設(shè)計基礎(chǔ)：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、 設(shè)計基礎(chǔ)：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化 化學品、

8、公用工程燃料規(guī)格、 劑、化學品、公用工程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副產(chǎn) 品規(guī)格 工藝流程說明：生產(chǎn)方法、化學原理、 工藝流程說明：生產(chǎn)方法、化學原理、工藝流 程敘述。生產(chǎn)過程的主要危險、 程敘述。生產(chǎn)過程的主要危險、危害因素分折 原料、催化劑、 原料、催化劑、化學品及燃料消耗定額及消耗 量 公用工程（包括水、 脫鹽水、冷凍、 公用工程（包括水、電、汽、脫鹽水、冷凍、 工藝空氣、儀表空氣、氮氣）規(guī)格、 工藝空氣、儀表空氣、氮氣）規(guī)格、消耗定額 及消耗量 三廢排放：包括排放地點、排放量、 三廢排放：包括排放地點、排放量、排放組成及建 議處理方法 裝置定員 另行成冊) 安全備忘錄 ( 另行成冊 詳見 P539

9、P540 技術(shù)風險備忘錄（通常為對內(nèi)使用，另行成冊） 技術(shù)風險備忘錄（通常為對內(nèi)使用，另行成冊）其 主要說明新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、 主要說明新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料等方面 可能出現(xiàn)的風險以及實現(xiàn)裝置性能指標可能出現(xiàn)的 技術(shù)風險。并提出防范及化解風險建議和措施。 技術(shù)風險。并提出防范及化解風險建議和措施。 操作指南（通常為對內(nèi)使用，另行成冊） 操作指南（通常為對內(nèi)使用，另行成冊） 它是編制工藝生產(chǎn)操作手冊的指導性文件。 它是編制工藝生產(chǎn)操作手冊的指導性文件。也是工 芑系統(tǒng)、管道專業(yè)設(shè)計的重要依據(jù)， 芑系統(tǒng)、管道專業(yè)設(shè)計的重要依據(jù)，其主要內(nèi)容詳見 7.P541542 7.3.2.18 （1

10、）（8）節(jié) ） （ ） 3.2.1.2 圖紙 PFD:是PID的設(shè)計依據(jù) 的設(shè)計依據(jù)， （1） PFD:是PID的設(shè)計依據(jù)，供基礎(chǔ)設(shè)計使 通常分版次逐版深化） 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( 包括全部工藝設(shè)備、主要物料管道(表示出 流向、物料號）、主要控制回路、聯(lián)鎖方案、 流向、物料號）、主要控制回路、聯(lián)鎖方案、 ）、主要控制回路 加熱和冷卻介質(zhì)以及工藝空氣進出位置。 加熱和冷卻介質(zhì)以及工藝空氣進出位置。 建議設(shè)備布置圖：是總圖布置、 （2）建議設(shè)備布置圖：是總圖布置、裝置布 置的依據(jù)，供基礎(chǔ)設(shè)計使用（ 置的依據(jù)，供基礎(chǔ)設(shè)計使用（通常為平面布 置圖） 置圖） 根據(jù)工

11、藝流程的特點和要求進行布置。 根據(jù)工藝流程的特點和要求進行布置。 PCD:通常是設(shè)計院內(nèi)部設(shè)計構(gòu)成文件 （3） PCD:通常是設(shè)計院內(nèi)部設(shè)計構(gòu)成文件 最終體在終版PFD PFD中 通常由自控專業(yè)完成） 最終體在終版PFD中（通常由自控專業(yè)完成） 3.2.1.3 表格 物料平衡表：包括物流組成、溫度、 （1）物料平衡表：包括物流組成、溫度、壓 狀態(tài)、流量、密度、焓值、 力、狀態(tài)、流量、密度、焓值、粘度等理化常 熱負荷表示在此表中或PFD圖上） PFD圖上 數(shù)（熱負荷表示在此表中或PFD圖上） 工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表：根據(jù)設(shè)備形式不同， （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

12、容器、塔器、 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、機泵、攪拌器等。 熱器、工業(yè)爐、機泵、攪拌器等。工藝設(shè)備數(shù) 據(jù)表需表示出設(shè)備位號、介質(zhì)名稱、操作壓力、 據(jù)表需表示出設(shè)備位號、介質(zhì)名稱、操作壓力、 設(shè)計壓力、操作溫度、設(shè)計溫度、材質(zhì)、 設(shè)計壓力、操作溫度、設(shè)計溫度、材質(zhì)、傳動 機構(gòu)、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。（ 。（各 機構(gòu)、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。（各 設(shè)計院均有各種規(guī)定的表格) 設(shè)計院均有各種規(guī)定的表格) （3）工藝設(shè)備表 （4）取樣點匯總表 （5）裝置界區(qū)條件表：通常由工藝系統(tǒng)專業(yè) 裝置界區(qū)條件表： 來完善并最終發(fā)表（包括原材料、公用工程、 來完善并最終發(fā)表

13、（包括原材料、公用工程、 產(chǎn)品、副產(chǎn)品、進出界區(qū)條件等） 產(chǎn)品、副產(chǎn)品、進出界區(qū)條件等） 補充說明： 3.2.2 補充說明：化工工藝專業(yè)尚需參加前 期工作，主要前期工作有： 期工作，主要前期工作有： 項目建議書：可行性研究報告編制工作。 項目建議書：可行性研究報告編制工作。 項目報價書：投標書、 項目報價書：投標書、技術(shù)文件編制工作 引進項目：包括詢價書、投標書的評標、 引進項目：包括詢價書、投標書的評標、合 同技術(shù)附件談判。 同技術(shù)附件談判。 大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設(shè)計。 大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設(shè)計。 3.3 工藝設(shè)計方案的優(yōu)化 優(yōu)化的工藝設(shè)計方案應(yīng)是： 優(yōu)化的工藝設(shè)計方案應(yīng)是： （1）有較

14、好的經(jīng)濟效益和社會效益 （2）工藝技術(shù)先進適用 生產(chǎn)安全、可靠、 （3）生產(chǎn)安全、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、 “洋蔥頭”模型（由史密斯、林霍夫提供 的模型） 的模型） 反應(yīng)系統(tǒng) 分離系統(tǒng) 換熱網(wǎng)絡(luò) 公用工程 洋蔥頭” “洋蔥頭”模型是工藝流程開發(fā)和設(shè)計的方法。 洋蔥頭 模型是工藝流程開發(fā)和設(shè)計的方法。 從圖中可以十分直觀的表示了反應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā) 和設(shè)計是核心， 和設(shè)計是核心，它為分離系統(tǒng)規(guī)定了處理物料 的條件， 的條件，而反應(yīng)和分離系統(tǒng)一起又規(guī)定了過程 的冷、熱物流的流量和換熱的熱負荷， 的冷、熱物流的流量和換熱的熱負荷，最后才 是公用工程

15、系統(tǒng)的選擇和設(shè)計。因此， 是公用工程系統(tǒng)的選擇和設(shè)計。因此，工藝流 程方案的優(yōu)化應(yīng)主要集中在反映和分離系統(tǒng)的 優(yōu)化。 優(yōu)化。 對于史密斯和林霍夫提出的“洋蔥頭” 對于史密斯和林霍夫提出的“洋蔥頭”技術(shù)開 發(fā)概念，其步驟為： 發(fā)概念，其步驟為： （1）根據(jù)經(jīng)驗規(guī)則初步建立反應(yīng)和分離系統(tǒng) 的流程 變化主要的設(shè)計優(yōu)化變量， （2）變化主要的設(shè)計優(yōu)化變量，如反應(yīng)的轉(zhuǎn) 化 惰性物質(zhì)循環(huán)的濃度等，確定每組變量： 率、惰性物質(zhì)循環(huán)的濃度等，確定每組變量： 反應(yīng)和分離系統(tǒng)中主要設(shè)備的投資及原材料的 消耗； 消耗；利用夾點分析法確定換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工 程消耗的最佳總費用。 程消耗的最佳總費用。 （3)建立全過程總

16、費用與主要優(yōu)化變量之間的 3)建立全過程總費用與主要優(yōu)化變量之間的 關(guān)系，其總費用包括： 關(guān)系，其總費用包括：反應(yīng)和分離系統(tǒng)中的主 要設(shè)備的投資費：原材料消耗、 要設(shè)備的投資費：原材料消耗、反應(yīng)與分離系 換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程的各類操作費用。 統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程的各類操作費用。 確定最佳條件，并對全流程調(diào)優(yōu)。 （4）確定最佳條件，并對全流程調(diào)優(yōu)。 對其他備選流程重復上述步驟， （5）對其他備選流程重復上述步驟，最后比 較各流程的總費用，獲得最佳流程。 較各流程的總費用，獲得最佳流程。 3.3.1.1 反應(yīng)流程優(yōu)化 反應(yīng)流程優(yōu)化需要考慮的問題較 問題復雜。如反應(yīng)動力學、 多，問題復雜。如反應(yīng)動力

17、學、反應(yīng) 收率、催化劑特性、反應(yīng)歷程、 收率、催化劑特性、反應(yīng)歷程、反應(yīng) 途徑。 途徑。 反應(yīng)器的最優(yōu)操作條件有如何保 證反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、混合要求、 證反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、混合要求、 換熱要求、各物料配比、 換熱要求、各物料配比、給定條件下 的生產(chǎn)成本等等。 的生產(chǎn)成本等等。 在實際工業(yè)生產(chǎn)中，為了實現(xiàn)高效率、高選 在實際工業(yè)生產(chǎn)中，為了實現(xiàn)高效率、 擇和達到要求的產(chǎn)量， 擇和達到要求的產(chǎn)量，常常將相同或不同類型 反應(yīng)器進行組合， 反應(yīng)器進行組合，常見的反應(yīng)器組合及其適用 范圍如表7.4.2所示（P544） 7.4.2所示 范圍如表7.4.2所示（P544） 3.3.1.2 反應(yīng)產(chǎn)物的分離

18、方法 大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物， 大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分 離過程。 離過程。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的物性差異可采用不同 的分離方法，簡述如下： 的分離方法，簡述如下： 對于氣國相混合物可采用干法收集、 （1）對于氣國相混合物可采用干法收集、 濕法洗滌、纖維過濾、靜電沉積蕁分離方法； 濕法洗滌、纖維過濾、靜電沉積蕁分離方法； 對于固相混合物可采用篩分、 （2）對于固相混合物可采用篩分、分級分 離方法； 離方法； 對于固液相混合可采用沉降、 （3）對于固液相混合可采用沉降、離 壓榨、過濾、干燥、蒸發(fā)、 心、壓榨、過濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等 分離方法； 分離方法； 對于液相混合物可采用吸收、萃取

19、、 （4）對于液相混合物可采用吸收、萃取、 滲透、蒸餾、精餾等分離分法； 滲透、蒸餾、精餾等分離分法； 對于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、 （5）對于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃 部分冷凝、精餾等分離方法； 蒸、部分冷凝、精餾等分離方法； 對于氣相混合物可采用吸收、吸附、 （6）對于氣相混合物可采用吸收、吸附、 膜分離等分離方法。 膜分離等分離方法。 3.3.1.3某些分離方法的優(yōu)化 3.3.1.3某些分離方法的優(yōu)化 （1） 精餾流程的優(yōu)化 精餾流程如需要分離R個組份，就需要有R 精餾流程如需要分離R個組份，就需要有R個精餾塔。 1個精餾塔。 精餾優(yōu)化需要考慮：哪種組份為主產(chǎn)品； 精餾優(yōu)化需要考慮：哪

20、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。 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)則如下： 試探法， 精餾流程的優(yōu)化法1）：試探法，主要規(guī)則如下： 優(yōu)先使用普通精餾。 優(yōu)先使用普通精餾。 盡量避免減壓操作和使用冷量。 盡量避免減壓操作和使用冷量。 產(chǎn)品數(shù)應(yīng)最少。 產(chǎn)品數(shù)應(yīng)最少。 腐蝕性、危險性的組份應(yīng)優(yōu)先分出。 腐蝕性、危險性的組份應(yīng)優(yōu)先分出。 難分離的組分最后分出。 難分離的組分最后分出。 最大量組份應(yīng)優(yōu)先分出。 最大量組份應(yīng)優(yōu)先分出。 塔頂、塔釜產(chǎn)物最好等摩爾分離。 塔頂、塔釜產(chǎn)物最好等摩爾分離。 精餾流程的優(yōu)化法2）：調(diào)優(yōu)法 精餾流程的優(yōu)化法2

21、）：調(diào)優(yōu)法 精餾流程的優(yōu)化法3）：數(shù)學規(guī)劃法 精餾流程的優(yōu)化法3）：數(shù)學規(guī)劃法 確定精餾分離序列后， 確定精餾分離序列后，可對每一塔系進行 優(yōu)化， 優(yōu)化，最佳的目標應(yīng)使塔系的設(shè)備費和操作 費兩項之和，即總費用為最小。 費兩項之和，即總費用為最小。 （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評價能量 的有效利用率。蒸發(fā)類型有：單效、雙效、 的有效利用率。蒸發(fā)類型有：單效、雙效、三效蒸 效數(shù)越多，蒸汽單耗越低，但投資越高。 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)， 樣的工藝要求下，是采用多效蒸發(fā)、熱泵蒸發(fā)，還 是多級閃蒸，除考慮技術(shù)因素外，

22、 是多級閃蒸，除考慮技術(shù)因素外，單位蒸發(fā)量的總 成本起著主導作用。對于強制循環(huán)蒸發(fā)， 成本起著主導作用。對于強制循環(huán)蒸發(fā)，其循環(huán)速 度和耗電能之間也有一個優(yōu)化問題。 度和耗電能之間也有一個優(yōu)化問題。而熱泵蒸發(fā)在 提高壓縮比和消耗外功之間也有一個系統(tǒng)優(yōu)化問題 總的束說蒸發(fā)流程的優(yōu)化， ?？偟氖f蒸發(fā)流程的優(yōu)化，就是要找到在投資和 經(jīng)常運行費用之間的最佳點。 經(jīng)常運行費用之間的最佳點。 3.3.2 工藝設(shè)備的選擇 3.3.2.1 反應(yīng)器 在反應(yīng)器中進行的是化學反應(yīng)過程， 在反應(yīng)器中進行的是化學反應(yīng)過程， 它不僅有種類繁多、性質(zhì)各異的、 它不僅有種類繁多、性質(zhì)各異的、化學 反應(yīng)，而且伴隨著傳熱、傳質(zhì)

23、的物理過 反應(yīng)，而且伴隨著傳熱、 因此就反應(yīng)器的類別也有多種多樣， 程。因此就反應(yīng)器的類別也有多種多樣， 它適用于不同場合， 它適用于不同場合，各種反應(yīng)器的適用 場合分別見表7.4.3 7.4.3P547)、 場合分別見表7.4.3-1（P547)、表 7.4.3- 和標7.4.3 7.4.37.4.3-2和標7.4.3-3（P748) 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 反應(yīng)生成的產(chǎn)物進行分離， 反應(yīng)生成的產(chǎn)物進行分離，以獲得目標產(chǎn) 一般有采用精餾、吸收解析、蒸發(fā)、 品，一般有采用精餾、吸收解析、蒸發(fā)、 氣提、萃取等方法來達到此目的。 氣提、萃取等方法來達到此目

24、的。常用的 氣液傳質(zhì)設(shè)備型式是板式塔和填料塔。 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 他們又可分為多種型式， 同，他們又可分為多種型式，如板式塔塔 板可分為浮閥、篩板、 板可分為浮閥、篩板、泡罩及各種高效塔 填料塔的填料有鮑爾環(huán)， 板，填料塔的填料有鮑爾環(huán)，鞍環(huán)等散裝 填料和絲網(wǎng)填料、 填料和絲網(wǎng)填料、波紋板填料等各種規(guī)整 填料。 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)、 氣液傳質(zhì)設(shè)備的選用應(yīng)根據(jù)處理物料的性質(zhì)、 分離要求、 分離要求、運行費用和投資費用等因素綜合考 其基本選型要求為： 慮，其基本選型要求為： （1）相際傳質(zhì)面積大 （2）生產(chǎn)能力大

25、 操作穩(wěn)定， （3）操作穩(wěn)定，彈性大 （4）阻力小 結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便、 （5）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便、加工制造費 用低 耐腐蝕，不易堵塞，易檢修。 （6）耐腐蝕，不易堵塞，易檢修。 在哪種情況下優(yōu)先選用板式塔或填料塔可參 P549頁所示 有關(guān)二種塔形的塔徑計算， 頁所示， 見P549頁所示，有關(guān)二種塔形的塔徑計算，板 式塔是由夾帶液泛或降液管液泛而確定的最高 氣速Wn,max 而設(shè)計空塔氣速w Wn,max， 0.60.8） 氣速Wn,max，而設(shè)計空塔氣速w取（0.60.8） Wn,max。而填料塔是通過計算泛點速度U *Wn,max。而填料塔是通過計算泛點速度Uf,考 慮比較經(jīng)濟可靠

26、的操作氣速U=(0.6 U=(0.6 慮比較經(jīng)濟可靠的操作氣速U=(0.60.8)Uf,然 后由此可算得塔經(jīng)。 后由此可算得塔經(jīng)。 3.3.2.3 傳熱設(shè)備 傳熱設(shè)備選型主要考慮的因素： 傳熱設(shè)備選型主要考慮的因素： （1）熱負荷及流量大小 （2）流體的性質(zhì) 溫度、 （3）溫度、壓力及允許壓降的范圍 對清洗、 （4）對清洗、維修的要求 設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、 （5）設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、價格 （6）使用安全性和壽命 流體的性質(zhì)對換熱器類型的選擇往往會產(chǎn) 生重大影響，如流體的物理性質(zhì)（如比熱、 生重大影響，如流體的物理性質(zhì)（如比熱、導 熱系數(shù)、粘度）、化學性質(zhì)（如腐蝕性、 ）、化學性質(zhì)

27、熱系數(shù)、粘度）、化學性質(zhì)（如腐蝕性、熱敏 結(jié)垢情況、是否有磨蝕性固體顆粒等因素， 性、結(jié)垢情況、是否有磨蝕性固體顆粒等因素， 都對傳熱設(shè)備的選型有影響。 都對傳熱設(shè)備的選型有影響。 傳熱設(shè)備的分類 按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、 按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱 再沸器、蒸汽發(fā)生器、過熱器、廢熱鍋爐等。 器、再沸器、蒸汽發(fā)生器、過熱器、廢熱鍋爐等。 按結(jié)構(gòu)型式分： 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種型式： 結(jié)構(gòu)上分有以下5種型式： 管殼式（固定管板式、浮頭式、填料函式、 管殼式（固定管板式、浮頭式、填料函式、U型 管式） 管式） 板式（板翅式、螺旋板式、傘板式

28、、 B. 板式（板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板 式） 管式（空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式） 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 液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、 式） 其它型式（板殼式、熱管式） E. 其它型式（板殼式、熱管式） 以上型式換熱器的選擇依據(jù)是： 以上型式換熱器的選擇依據(jù)是： A. 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， 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， 定管板式換熱器時，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 60）

29、易結(jié)垢的物料；兩流體溫差較大（大于60） 時應(yīng)考慮熱補償，兩流體溫差不宜大于120 120。 時應(yīng)考慮熱補償，兩流體溫差不宜大于120。 B. 浮頭式換熱器 該換熱器殼程易清洗，但內(nèi)墊片易滲漏， 該換熱器殼程易清洗，但內(nèi)墊片易滲漏，適 用于需要補償熱膨脹的換熱器， 用于需要補償熱膨脹的換熱器，兩流體溫差大 120。 于120。 U型管式換熱器 C. U型管式換熱器 該換熱器制造、安裝方便，造價較低， 該換熱器制造、安裝方便，造價較低，管 程耐高壓，但結(jié)構(gòu)不緊湊。 程耐高壓，但結(jié)構(gòu)不緊湊。適用于高溫和高壓 的場合，且管內(nèi)流體必須潔凈。 的場合，且管內(nèi)流體必須潔凈。 D. 板式換熱器 板翅式：緊湊

30、、效率高、 板翅式：緊湊、效率高、可多股物料同時 換熱。使用溫度不大于150 150。 換熱。使用溫度不大于150。 螺旋板式：可用于帶顆粒物料， 螺旋板式：可用于帶顆粒物料，物位利用 不易檢修。 好。不易檢修。 傘板式制造簡單、緊湊、易清洗， 傘板式制造簡單、緊湊、易清洗，使用溫 度不大于150，使用壓力不大于0.12MPa。 度不大于150，使用壓力不大于0.12MPa。 150 0.12MPa 波紋板式：緊湊、效率高、易清洗， 波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用 溫度不大于150 使用壓力不大于0.15MPa 150， 0.15MPa。 溫度不大于150，使用壓力不大于0.15MPa。

31、 E. 空冷器的選擇依據(jù) a.空氣入口溫度 即設(shè)計溫度）低于38 空氣入口溫度（ 38。 a.空氣入口溫度（即設(shè)計溫度）低于38。 b.熱流體的出口溫度高于5065， 熱流體的出口溫度高于50 b.熱流體的出口溫度高于5065，并允 許有一定的波動范圍（ 5）。 許有一定的波動范圍（35）。 c.對數(shù)平均溫差大于40。 對數(shù)平均溫差大于40 c.對數(shù)平均溫差大于40。 d.流體接近溫度 流體接近溫度（ d.流體接近溫度（即熱流體的出口溫度與 冷流體入口溫度之差）至少大于15 15。 冷流體入口溫度之差）至少大于15。 e.管內(nèi)給熱系數(shù)小于 管內(nèi)給熱系數(shù)小于2325.6W/(m K)。 e.管內(nèi)

32、給熱系數(shù)小于2325.6W/(m2.0K)。 f.冷卻水的污垢系數(shù)大于 冷卻水的污垢系數(shù)大于0.0002(m f.冷卻水的污垢系數(shù)大于0.0002(m2.0K)/W g.水源較遠 取水費用大。 水源較遠， g.水源較遠，取水費用大。 h.熱流體的凝固點較低 小于0) 熱流體的凝固點較低( 0)。 h.熱流體的凝固點較低(小于0)。 3.3.2.4 化工用泵 泵是化工生產(chǎn)中最常用的設(shè)備， 泵是化工生產(chǎn)中最常用的設(shè)備，它所輸 送的液體種類繁多，有強腐蝕性的、 送的液體種類繁多，有強腐蝕性的、易 燃易爆、有毒、高溫、高壓、低溫、 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

33、 度大小、易揮發(fā)、帶有固體顆粒等。 對化工用泵又要求它能長周期運行、 時，對化工用泵又要求它能長周期運行、 安全可靠、密封性能好等要求， 安全可靠、密封性能好等要求，有些場 合還要求絕對不能泄漏。 合還要求絕對不能泄漏。所以對于不同 物料、 物料、不同要求必須選用不同類型的泵 來適應(yīng)化工生產(chǎn)的需要。 來適應(yīng)化工生產(chǎn)的需要。有關(guān)主要化工 用泵的性能特點及使用條件詳見表 7.4.35P553）。 7.4.35-5（P553）。 在選泵中工藝參數(shù)是泵選型的最重要依據(jù)， 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。 應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。 流量：是指工

34、藝裝置生產(chǎn)中， （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， 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。 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。 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1.1 1.15倍 1.1 大流量，或取正常流量的1.11.15倍。 揚程：指工藝裝置所需的揚程值， （2）揚程：指工藝裝置所需的揚程值，也稱 計算揚程。 計算揚程。計算揚程應(yīng)考慮最低吸入液面和最 高送液高度，且留有裕量， 高送液高度，且留有裕量，一般要求泵的額定 揚程為裝置所需揚程的1

35、.05 1.1倍 1.05 揚程為裝置所需揚程的1.051.1倍。 進口壓力和出口壓力： （3）進口壓力和出口壓力：是指泵進出接管 法蘭處的壓力， 法蘭處的壓力，進出口壓力的大小影響到殼體 的耐壓和軸封要求。 的耐壓和軸封要求。 溫度：指泵的進口介質(zhì)溫度， （4）溫度：指泵的進口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給 出工藝過程中泵進口介質(zhì)的正常、 出工藝過程中泵進口介質(zhì)的正常、最低和最高 溫度。 溫度。 裝置汽蝕余量：NPSHa： （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)在進口條件下的密度、粘度等 物性參數(shù)：介質(zhì)在進口條件下的密度、 操作狀態(tài)： （7）操作

36、狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種 3.3.2.5 氣體輸送機械 氣體輸送機械按作用原理可分容積式和透平式兩種， 氣體輸送機械按作用原理可分容積式和透平式兩種， 按機械達到的壓力可分為通風機、鼓風機和壓縮機。 按機械達到的壓力可分為通風機、鼓風機和壓縮機。 通風機和鼓風機主要用于輸送氣體， 通風機和鼓風機主要用于輸送氣體，壓縮機則用于 提高氣體壓力。 提高氣體壓力。 排氣壓力小于0.14715MPa(1.5Kg/cm 的稱為通風機； 排氣壓力小于0.14715MPa(1.5Kg/cm2)的稱為通風機； 排氣壓力小于0.2MPa(2Kg/cm 且大于0.14715MPa 排氣壓力小于0.2MPa(2K

37、g/cm2)且大于0.14715MPa (1.5Kg/cm2)的稱為鼓風機； 的稱為鼓風機； 排氣壓力大于0.2MPa(2Kg/cm 的稱為壓縮機。 排氣壓力大于0.2MPa(2Kg/cm2)的稱為壓縮機。 同樣在氣體輸送機械選型中， 同樣在氣體輸送機械選型中，工藝參數(shù)是 最重要的依據(jù)， 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。 范圍慎重確定。 氣體組成：一般應(yīng)按濕基提供。 （1）氣體組成：一般應(yīng)按濕基提供。若氣體 組成有變化， 組成有變化，宜按平均分子較大的組成提出 若不同組成的氣量相同時）； (若不同組成的氣量相同時）； 入口溫度：應(yīng)提出正常、最高和最低； （2）入口溫度：應(yīng)

38、提出正常、最高和最低； 入口壓力：應(yīng)提出正常、最小和最大； （3）入口壓力：應(yīng)提出正常、最小和最大； 入口流量：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； 出口壓力； （5）出口壓力； 驅(qū)動機型式： （6）驅(qū)動機型式：主要是由電機驅(qū)動還是蒸 氣透平驅(qū)動， 氣透平驅(qū)動，若是蒸汽透平驅(qū)動則還需提出 蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求； 蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求； 流量控制方式： （7）流量控制方式： 活塞式（容積式） 活塞式（容積式）壓縮機一般均采用旁路 和余隙調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié)10% 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。 流量。 透平式通風機、 透平式通風機、

39、鼓風機一般以采用進口或 出口調(diào)節(jié)居多，有的風機輸送氣量大， 出口調(diào)節(jié)居多，有的風機輸送氣量大，調(diào)節(jié) 要求較高，同時該風機所處位置較重要， 要求較高，同時該風機所處位置較重要，也 有采用改變轉(zhuǎn)速的方法。 有采用改變轉(zhuǎn)速的方法。 透平式壓縮機一般采用改變轉(zhuǎn)速居多， 透平式壓縮機一般采用改變轉(zhuǎn)速居多，并 輔以旁路調(diào)節(jié)，一般用作防喘振控制。 輔以旁路調(diào)節(jié)，一般用作防喘振控制。若是 輸送空氣的， 輸送空氣的，可采用出口放空簡單的控制方 式。 容器（儲罐） 3.3.2.6 容器（儲罐） 儲罐按用途大致可分兩大類， 儲罐按用途大致可分兩大類，一類是用于 儲存，一般指原料儲存、 儲存，一般指原料儲存、中間產(chǎn)品

40、或成品儲 存，原料及成品儲存一般與工廠對外運輸有 很大關(guān)系， 很大關(guān)系，中間產(chǎn)品儲存與該中間產(chǎn)品的前 后裝置生產(chǎn)情況有很大關(guān)系， 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、 后裝置生產(chǎn)周期、正常開停車及事故停車情 況決定儲存量的多少。這一類一般單獨設(shè)置 況決定儲存量的多少。 罐區(qū)。 罐區(qū)。另一類是用于裝置內(nèi)工藝流程中需要 的儲罐，通常有回流罐（停留時間取5 10分 的儲罐，通常有回流罐（停留時間取510分 ），受槽和緩沖罐 通常取20分鐘）， 受槽和緩沖罐（ 20分鐘），氣 鐘），受槽和緩沖罐（通常取20分鐘），氣 液分離罐（通常取2 分鐘）， ），液液分離罐 液分離罐（通常取2

41、3分鐘），液液分離罐 一般儲罐的容積用下列方式計算： 等，一般儲罐的容積用下列方式計算： 容積=物料流量*停留時間（儲存周期） 容積=物料流量*停留時間（儲存周期）/裝 料系數(shù) 裝料系數(shù)的取值：易揮發(fā)液體物料為0.7 0.7 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。 0.75 0.75；不易揮發(fā)液體物料為0.750.85。 計算出容積后， 計算出容積后，根據(jù)需要選用不同型式的 儲罐。從外形來分有球罐、 儲罐。從外形來分有球罐、立式儲罐和臥式 儲罐等，一般儲存量大的可采用球罐， 儲罐等，一般儲存量大的可采用球罐，但受 壓力的制約。 壓力的制約。 目

42、前國內(nèi)已有立式、 目前國內(nèi)已有立式、臥式儲罐和球罐的系 列標準，可供我們選擇。 列標準，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， 蒸發(fā)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來說 它是由加熱器與蒸發(fā)室（氣液分離室） 它是由加熱器與蒸發(fā)室（氣液分離室）兩個基 本部分組成。 本部分組成。應(yīng)用最廣泛的是管殼式加熱元件 的蒸發(fā)器。 的蒸發(fā)器。 蒸發(fā)設(shè)備的選型是蒸發(fā)裝置設(shè)計首先要考慮 的問題， 的問題，在選型時應(yīng)優(yōu)先考慮采用傳熱系數(shù)高 的型式，但料液的物理、化學性質(zhì)常常限制它 的型式，但料液的物理、 們的使用，因此在選用時， 們的使用，因此在選用時，需要考慮的因素有 以下幾個方面： 以

43、下幾個方面： （1）料液性質(zhì)：包括料液組成、粘度變化范 ）料液性質(zhì)：包括料液組成、 熱穩(wěn)定性、發(fā)泡性、腐蝕性、是否易結(jié)垢、 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。 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 ）生產(chǎn)要求：包括處理量、蒸發(fā)量、 進出口濃度、溫度、 進出口濃度、溫度、安裝場地的大小和廠房高 設(shè)備投資限額、要求連續(xù)還是間歇生產(chǎn)等。 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 ）公用工程條件： 供電情況以及能利用的冷卻水的水量、 況、供電情況以及能利用的冷卻水的水量、水 質(zhì)和溫度等。 質(zhì)

44、和溫度等。 各種型式的蒸發(fā)器選型參考見表7.4.36（P 各種型式的蒸發(fā)器選型參考見表 （ 555)。 。 蒸發(fā)器的設(shè)計要考慮傳熱、 蒸發(fā)器的設(shè)計要考慮傳熱、氣液分離和能量合理利 用三個主要方面。 用三個主要方面。 （1）傳熱方面應(yīng)考慮在最小傳熱表面積下傳遞給溶液 盡可能多的熱量， 盡可能多的熱量，傳熱的熱阻主要來自溶液在壁面析鹽 結(jié)垢的阻力，這是選擇蒸發(fā)器型式、 結(jié)垢的阻力，這是選擇蒸發(fā)器型式、決定其尺寸與造價 的主要因素。 的主要因素。 氣液分離方面應(yīng)考慮在達到所需要求的前提下， （2）氣液分離方面應(yīng)考慮在達到所需要求的前提下， 設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡單。 設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡單。 能量的合理利用應(yīng)注意

45、到蒸發(fā)所需的熱量， （3）能量的合理利用應(yīng)注意到蒸發(fā)所需的熱量，包括 料液預熱、分離液態(tài)溶刮與固態(tài)溶質(zhì)所需的熱量（ 料液預熱、分離液態(tài)溶刮與固態(tài)溶質(zhì)所需的熱量（溶解 熱的反效應(yīng)）溶劑氣化所需的熱量。 熱的反效應(yīng)）溶劑氣化所需的熱量。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。 的熱量為最高。而溶解熱反效應(yīng)熱因很小可忽略不計。 3.3.2.8 干燥器 由于被干燥的物料種類繁多，性質(zhì)不同， 由于被干燥的物料種類繁多，性質(zhì)不同，要 求各異，故不可能有萬能的干燥器， 求各異，故不可能有萬能的干燥器，只能選擇 最佳的干燥方法和干燥器型式、 最佳的干燥方法和干燥器型式、干燥器選擇首

46、先要確定或測定被干燥物料的特性， 先要確定或測定被干燥物料的特性，進行干燥 試驗，確定干燥動力學和傳迸特性， 試驗，確定干燥動力學和傳迸特性，以證明所 選的是否適用，然后確定干燥設(shè)備的工藝尺寸， 選的是否適用，然后確定干燥設(shè)備的工藝尺寸， 進行成本核算，最后確定干燥器的型式。 進行成本核算，最后確定干燥器的型式。若幾 種干燥器同時適用時，要同時進行干燥試驗， 種干燥器同時適用時，要同時進行干燥試驗， 核算成本及方案比較，最后選擇其中最佳者。 核算成本及方案比較，最后選擇其中最佳者。 3.3.3 設(shè)備材質(zhì)的選擇 由于化工生產(chǎn)的原料、 由于化工生產(chǎn)的原料、產(chǎn)品及其工藝路線 的多樣化， 的多樣化，而

47、使化工設(shè)備所需的材質(zhì)也多 樣化，為滿足工藝生產(chǎn)的需要。 樣化，為滿足工藝生產(chǎn)的需要。工藝專業(yè) 應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、 應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、材質(zhì)機械性能及 使用要求、設(shè)備的工作溫度、 使用要求、設(shè)備的工作溫度、工作壓力并 結(jié)合已有工廠實際生產(chǎn)使用的情況加以選 提出我們的要求。 擇，提出我們的要求。 3.3.4 壓力容器的設(shè)計分類及工藝設(shè)備 的特殊制造要求 3.3.4.1 壓力容器的設(shè)計分類 見表7.4.5 7.4.5（ 見表7.4.5（P557) 3.3.4.2 工藝設(shè)備的特殊制造要求 工藝應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)中對某些設(shè)備有 特殊制造要求的提出我們的要求。 特殊制造要求的提出我們的要求。 4、工藝流

48、程圖（PFD) 工藝流程圖（ PFD是工程項目設(shè)計的一個指導性文件 是工程項目設(shè)計的一個指導性文件， PFD是工程項目設(shè)計的一個指導性文件，是 化工工藝設(shè)計的一個主要設(shè)計文件， 化工工藝設(shè)計的一個主要設(shè)計文件，它是各 有關(guān)專業(yè)開展工作的依據(jù)之一。 有關(guān)專業(yè)開展工作的依據(jù)之一。 PFD是從工藝方案 是從工藝方案（ PFD是從工藝方案（即經(jīng)過工藝流程優(yōu)化和 工藝設(shè)備選擇） 工藝設(shè)備選擇）過渡到化工工藝流程設(shè)計的 重要工序之一。 PFD的設(shè)計過程中要完成的 重要工序之一。在PFD的設(shè)計過程中要完成的 主要工作： 主要工作： （1）工藝流程設(shè)計 （2）操作參數(shù)的確定 （3）全系統(tǒng)的物料、熱量衡算 全系

49、統(tǒng)的物料、 一般進行全系統(tǒng)不同方案的流程模擬計算， 一般進行全系統(tǒng)不同方案的流程模擬計算， 找到更合理的優(yōu)化的工藝操作條件， 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， 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)。 的物料熱量平衡數(shù)據(jù)。 （4）主要控制方案 （5）設(shè)備工藝尺寸的計算 PFD中體現(xiàn)的主要設(shè)計內(nèi)容 中體現(xiàn)的主要設(shè)計內(nèi)容： 4.1 PFD中體現(xiàn)的主要設(shè)計內(nèi)容： （1）反映出工藝物料所經(jīng)過的全部設(shè)備 （2）主要物料的管道及相關(guān)的閥門 （3）物料的走向及相關(guān)的參數(shù) （4）標出特殊閥門的位置 （5）反映出主要控制點 （6）公用系統(tǒng)物料用戶的進出位置

50、 （7）圖例及圖面上必要的說明和注解 4.2 單元設(shè)備的典型設(shè)計 一個化工工藝設(shè)計工程師只有掌握各 種單元設(shè)備的典型設(shè)計， 種單元設(shè)備的典型設(shè)計，根據(jù)工藝流程 和工程項目的特殊要求， 和工程項目的特殊要求，再結(jié)合以往積 累的工程經(jīng)驗，方可進行單元設(shè)備設(shè)計。 累的工程經(jīng)驗，方可進行單元設(shè)備設(shè)計。 5、設(shè)備設(shè)計壓力和設(shè)計溫度的確定原則 5.1 設(shè)備設(shè)計壓力的確定 設(shè)備的設(shè)計壓力是設(shè)備強度設(shè)計的主要依據(jù)，因此， 設(shè)備的設(shè)計壓力是設(shè)備強度設(shè)計的主要依據(jù)，因此，在 確定設(shè)備設(shè)計壓力時， 確定設(shè)備設(shè)計壓力時，應(yīng)在滿足設(shè)備長周期安全生產(chǎn) 的基礎(chǔ)上，做到既經(jīng)濟又合理。 的基礎(chǔ)上，做到既經(jīng)濟又合理。 設(shè)備設(shè)計壓

51、力確定的原則是不僅要考慮該設(shè)備的工 作壓力，還要考慮系統(tǒng)的工作壓力， 作壓力，還要考慮系統(tǒng)的工作壓力，以此確定其最高 工作壓力。 工作壓力。 最高工作壓力對于承受內(nèi)壓的容器是指正常使用過 程中其頂部可能出現(xiàn)的最高壓， 程中其頂部可能出現(xiàn)的最高壓，對于承受外壓的容器 是指在正常使用過程中其頂部可能出現(xiàn)的最高壓力差 值；對于夾套容器是指夾套頂部可能出現(xiàn)的最高壓力 差值。 差值。 設(shè)備設(shè)計壓力確定的原則可見表7.6.1 7.6.1“設(shè)備設(shè)計壓力 設(shè)備設(shè)計壓力確定的原則可見表7.6.1 設(shè)備設(shè)計壓力 一覽表” P561)。 一覽表”（P561)。 在依據(jù)表7.6.1確定了設(shè)備的設(shè)計壓力 在依據(jù)表7.6

52、.1確定了設(shè)備的設(shè)計壓力 7.6.1 還要根據(jù)該設(shè)備在系統(tǒng)中的情況， 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， 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)計壓力。 才能得到該設(shè)備可靠的設(shè)計壓力。有關(guān) 這方面的內(nèi)容可參考 “化工裝置工藝 系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定（ 系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定（二）” 和 “ 石 油化工設(shè)計手冊（第四卷） 油化工設(shè)計手冊（第四卷）” 。 5.2 設(shè)備設(shè)計溫度的確定： 設(shè)備設(shè)計溫度的確定： 工藝專業(yè)經(jīng)傳熱計算或參考同類裝置相同設(shè)備的操 作條件，確定該設(shè)備的工作溫度， 作條件，確定該設(shè)備的工作溫度，同時還要考慮容 器內(nèi)部介質(zhì)在工作過程中可能

53、出現(xiàn)的最高溫度。 器內(nèi)部介質(zhì)在工作過程中可能出現(xiàn)的最高溫度。 （1）容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱（如加熱盤管） 容器內(nèi)介質(zhì)用蒸汽直接加熱（如加熱盤管） 或被內(nèi)置加熱元件（如電熱元件）間接加熱時， 或被內(nèi)置加熱元件（如電熱元件）間接加熱時，設(shè) 計溫度取受熱介質(zhì)的最高工作溫度。 計溫度取受熱介質(zhì)的最高工作溫度。 容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時， （2）容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時，設(shè)計溫度根 據(jù)表7.6.2 選取。（P562）。 7.6.2。（P562 據(jù)表7.6.2-1選取。（P562）。 (3)容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時 容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時， (3)容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時，

54、設(shè)計溫 度根據(jù)表7.6.2 選取。（ 7.6.2。（P562) 度根據(jù)表7.6.2-2選取。（P562) 安裝在室外且為液體介質(zhì)，器壁不保溫， （4）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溫受環(huán)境溫度影響可能小于等于-20°C時，其最低 工作溫度應(yīng)考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。 工作溫度應(yīng)考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。 6. 過程控制方案的確定 6.1 過程控制方案確定的原則 保證裝置運行的平穩(wěn)、生產(chǎn)安全、控制簡單適用。 （1）保證裝置運行的平穩(wěn)、生產(chǎn)安全、控制簡單適用。 用單回路簡單控制系統(tǒng)可以解決的， （2）用單回路簡單控制系統(tǒng)可以解決的，決不要用復 雜

55、的控制系統(tǒng)。 雜的控制系統(tǒng)。 （3）要明確被控制的對象，例如:溫度、壓力、流量、 要明確被控制的對象，例如:溫度、壓力、流量、 液位、轉(zhuǎn)化率、組成等。 液位、轉(zhuǎn)化率、組成等。 尋找對控制對象起主導作用的調(diào)節(jié)手段。 （4）尋找對控制對象起主導作用的調(diào)節(jié)手段。 控制方法：就地、集中、 （5）控制方法：就地、集中、自調(diào)等 要考慮安全要求，例如：報警、聯(lián)鎖、 （6）要考慮安全要求，例如：報警、聯(lián)鎖、緊急停車 等. 6.2 過程控制的分類 6.1.1簡單控制系統(tǒng) 6.1.1簡單控制系統(tǒng) 簡單控制系統(tǒng)是生產(chǎn)過程中最常見、應(yīng)用最廣泛、 簡單控制系統(tǒng)是生產(chǎn)過程中最常見、應(yīng)用最廣泛、數(shù) 量最多的控制系統(tǒng)。它是由

56、被控對象、測量變送單元、 量最多的控制系統(tǒng)。它是由被控對象、測量變送單元、 調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成的單回路控制要求。 調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成的單回路控制要求。簡單控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于調(diào)整和投運， 結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于調(diào)整和投運，能滿足一般生產(chǎn) 過程的控制要求，因而應(yīng)用廣泛。 過程的控制要求，因而應(yīng)用廣泛。按被控制的工藝變 量來劃分，最常見的是溫度、壓力、流量、液位、 量來劃分，最常見的是溫度、壓力、流量、液位、化 學成分。 學成分。 6.2.2復雜控制系統(tǒng) 6.2.2復雜控制系統(tǒng) 單回路簡單控制系統(tǒng)能解決化工廠大部分的控制 問題，但是它們有一定的局限性。 問題，但是它們有一定的局限性。這

57、些局限性主要表 現(xiàn)在它們只能完成定值控制，功能單一； 現(xiàn)在它們只能完成定值控制，功能單一；對純滯后較 出現(xiàn)干擾多而劇烈的對象,控制質(zhì)量較差; 大，出現(xiàn)干擾多而劇烈的對象,控制質(zhì)量較差;對各個 過程變量內(nèi)部存在相關(guān)的過程, 過程變量內(nèi)部存在相關(guān)的過程,控制系統(tǒng)相互之間會出 現(xiàn)干擾等。因此在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上, 現(xiàn)干擾等。因此在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,又發(fā)展了眾 多的復雜控制系統(tǒng), 多的復雜控制系統(tǒng),現(xiàn)將后面舉例中出現(xiàn)的復雜控制 系統(tǒng)簡要介紹如下: 系統(tǒng)簡要介紹如下: (1)串級控制系統(tǒng) (1)串級控制系統(tǒng) 它的特點是兩個調(diào)節(jié)相串聯(lián), 它的特點是兩個調(diào)節(jié)相串聯(lián),主調(diào)節(jié)器的輸出作 為副調(diào)節(jié)器的給定,

58、 為副調(diào)節(jié)器的給定,適用于時間常數(shù)及純滯后較 大的對象。 大的對象。 (2)比值控制系統(tǒng) (2)比值控制系統(tǒng) 它可以控制兩個或兩個以上的物料流量保持一 定的比值關(guān)系。 定的比值關(guān)系。 (3)均勻控制 (3)均勻控制 它可以控制兩個有關(guān)的變量, 它可以控制兩個有關(guān)的變量,例如精餾塔塔釜的 液位和塔底的出料流量,使它們都呈緩慢的變化, 液位和塔底的出料流量,使它們都呈緩慢的變化, 以緩和供求的矛盾并使后續(xù)設(shè)備的操作較為平 穩(wěn)。 (4)分程控制 (4)分程控制 由一個調(diào)節(jié)器去控制兩個或兩個以上調(diào)節(jié)閥, 由一個調(diào)節(jié)器去控制兩個或兩個以上調(diào)節(jié)閥,可 應(yīng)用于一個被控變量需要兩個以上的操縱變量 來分階段進行控制的場合。 來分階段進行控制的場合。 (5)前饋