《化工工藝設計》講座

1、化工工藝設計化工工藝設計講座講座主講：徐謀源主講：徐謀源1.1.概述概述 化工工藝專業(yè)是化工設計的主要專業(yè)之化工工藝專業(yè)是化工設計的主要專業(yè)之一。無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，還是設計一。無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，還是設計新的化工裝置，化工工藝設計是直接關系到化新的化工裝置，化工工藝設計是直接關系到化工裝置能否順利開車、能否到到預計的生產(chǎn)能工裝置能否順利開車、能否到到預計的生產(chǎn)能力和合格的產(chǎn)品，最終關系到工廠能否獲得最力和合格的產(chǎn)品，最終關系到工廠能否獲得最大的經(jīng)濟效益。因此，作為化工工藝設計的人大的經(jīng)濟效益。因此，作為化工工藝設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 1

2、.1 掌握化工基本理論掌握化工基本理論1.2 1.2 掌握化工工藝設計方法和技能掌握化工工藝設計方法和技能（1 1）了解工藝設計的任務、設計范圍、工藝）了解工藝設計的任務、設計范圍、工藝設計人員的職責。設計人員的職責。（2 2）掌握化工基本理論的應用）掌握化工基本理論的應用（3 3）熟悉設計基本程序和相關專業(yè)的基本知）熟悉設計基本程序和相關專業(yè)的基本知識識（4 4）清楚工藝設計成品文件的內(nèi)容和深度以）清楚工藝設計成品文件的內(nèi)容和深度以及工藝設計的質(zhì)量保證程序。及工藝設計的質(zhì)量保證程序。1.3 1.3 掌握生產(chǎn)、開停車的基本知識、分析生產(chǎn)事掌握生產(chǎn)、開停車的基本知識、分析生產(chǎn)事 故的能力以及相應

3、的實踐經(jīng)驗。故的能力以及相應的實踐經(jīng)驗。1.4 1.4 熟悉有關勞動安全衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面熟悉有關勞動安全衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面 的法規(guī)。與工藝設計相關的上述諸方面的法規(guī)的法規(guī)。與工藝設計相關的上述諸方面的法規(guī)有：有： 建筑設計防火規(guī)范建筑設計防火規(guī)范 GBJ6-87(2001GBJ6-87(2001年版年版) ) 石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范 GB 50160-92(1999GB 50160-92(1999年版）年版） 爆炸和危險性環(huán)境電力裝置設計規(guī)范爆炸和危險性環(huán)境電力裝置設計規(guī)范 GB 50058-92GB 50058-92 化工企業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)定化工企業(yè)安全衛(wèi)

4、生設計規(guī)定 HG20571-95HG20571-95石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)范石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)范 SH3047-93SH3047-93化工建設項目環(huán)境保護設計規(guī)定化工建設項目環(huán)境保護設計規(guī)定 HG20667-1986HG20667-1986石油化工企業(yè)環(huán)境保護設計規(guī)范石油化工企業(yè)環(huán)境保護設計規(guī)范 SH3024-95SH3024-951.5 1.5 具有一定的工作經(jīng)驗具有一定的工作經(jīng)驗 2 2、工藝設計基礎數(shù)據(jù)、工藝設計基礎數(shù)據(jù)2.1 2.1 在工程設計合同書中明確規(guī)定的以及業(yè)主應在工程設計合同書中明確規(guī)定的以及業(yè)主應 提供的有關數(shù)據(jù)。提供的有關數(shù)據(jù)。（1 1）裝置的設計能力

5、、操作彈性及年操作日）裝置的設計能力、操作彈性及年操作日; ;（2 2）產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格；）產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格；（3 3）建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件；）建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件；（4 4）所能提供的公用工程，包括水、電、汽、）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)量及進界區(qū)條件；（5 5）原材料、催化劑、化學品等規(guī)格、消耗指）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；2.2 2.2 由專利商提供的：由專利商提供的： 除上述與專利商有關的數(shù)據(jù)外，還需專利除上述與專利商有關的數(shù)據(jù)外，還需專利商提

6、供該專利范圍內(nèi)的工藝操作條件、轉(zhuǎn)化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、相關設備條件等。率、收率、控制方案、相關設備條件等。2.3 2.3 工藝所需的物性參數(shù)工藝所需的物性參數(shù)。3.1 3.1 概述：概述： 工藝專業(yè)是自項目前期的可行性研究階段工藝專業(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，一直貫穿到工程設即作為主要專業(yè)參加編制，一直貫穿到工程設計階段。計階段。 在工程設計階段可分為以下幾個階段：在工程設計階段可分為以下幾個階段： （1 1）按國內(nèi)審批要求分為：）按國內(nèi)審批要求分為： 初步設計（批準后建設單位即可開工）初步設計（批準后建設單位即可開工） 施工圖設

7、計施工圖設計3 3、工藝設計的內(nèi)容和深度、工藝設計的內(nèi)容和深度 （2 2）按國際常規(guī)做法分為：）按國際常規(guī)做法分為：工藝設計（以化工工藝專業(yè)為主導專業(yè)）工藝設計（以化工工藝專業(yè)為主導專業(yè)）基礎設計（以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導?；A設計（以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導專業(yè)）業(yè)）詳細設計（以管道設計專業(yè)為主導專業(yè)）詳細設計（以管道設計專業(yè)為主導專業(yè)） 在建設單位完成了項目前期工作之后，設在建設單位完成了項目前期工作之后，設計單位即可開展項目的工程設計工作。計單位即可開展項目的工程設計工作。 在工程設計階段的工藝設計，它的主要依在工程設計階段的工藝設計，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

8、準的可行性研究報告及其批文、總體設計及其批文、工程設計合同書以及總體設計及其批文、工程設計合同書以及設計基礎資料。設計基礎資料。3.2 3.2 工藝設計的內(nèi)容和深度工藝設計的內(nèi)容和深度 3.2.1 3.2.1 工藝設計的文件包括三大內(nèi)容：工藝設計的文件包括三大內(nèi)容： （1 1）文字說明（工藝說明）文字說明（工藝說明） （2 2）圖紙）圖紙 （3 3）表格）表格3.2.1.1 3.2.1.1 文字說明（工藝說明）文字說明（工藝說明）工藝設計的范圍工藝設計的范圍設計基礎：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化設計基礎：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化劑、化學品、公用工程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副產(chǎn)劑、化學品、公用工

9、程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格品規(guī)格工藝流程說明：生產(chǎn)方法、化學原理、工藝流工藝流程說明：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、危害因素分折程敘述。生產(chǎn)過程的主要危險、危害因素分折原料、催化劑、化學品及燃料消耗定額及消耗原料、催化劑、化學品及燃料消耗定額及消耗量量公用工程（包括水、電、汽、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、消耗定額工藝空氣、儀表空氣、氮氣）規(guī)格、消耗定額及消耗量及消耗量 三廢排放：包括排放地點、排放量、排放組成及建三廢排放：包括排放地點、排放量、排放組成及建議處理方法議處理方法裝置定員裝置定員安全備忘錄安全備忘錄

10、 ( 另行成冊另行成冊) 詳見詳見 P539P540技術風險備忘錄（通常為對內(nèi)使用，另行成冊）其技術風險備忘錄（通常為對內(nèi)使用，另行成冊）其主要說明新工藝、新技術、新設備、新材料等方面主要說明新工藝、新技術、新設備、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)的技術風險。并提出防范及化解風險建議和措施。技術風險。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。也是工它是編制工藝生產(chǎn)操作手冊的指導性文件。也是工芑系統(tǒng)、管道專業(yè)設計的重要依據(jù)，其主要

11、內(nèi)容詳見芑系統(tǒng)、管道專業(yè)設計的重要依據(jù)，其主要內(nèi)容詳見7.P541542 7.3.2.18 （1）（8）節(jié)）節(jié) 3.2.1.2 3.2.1.2 圖紙圖紙（1 1） PFD:PFD:是是PIDPID的設計依據(jù)，供基礎設計使的設計依據(jù)，供基礎設計使用（通常分版次逐版深化）用（通常分版次逐版深化）包括全部工藝設備、主要物料管道包括全部工藝設備、主要物料管道( (表示出表示出流向、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、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。（2 2）建議設備布置圖：是總圖布置、裝置布建議設備布置圖：是總圖布置、裝置布

12、置的依據(jù)，供基礎設計使用（通常為平面布置的依據(jù)，供基礎設計使用（通常為平面布置圖）置圖）根據(jù)工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。（3 3） PCD:PCD:通常是設計院內(nèi)部設計構(gòu)成文件通常是設計院內(nèi)部設計構(gòu)成文件最終體在終版最終體在終版PFDPFD中（通常由自控專業(yè)完成）中（通常由自控專業(yè)完成） 3.2.1.3 3.2.1.3 表格表格（1 1）物料平衡表：包括物流組成、溫度、壓）物料平衡表：包括物流組成、溫度、壓力、狀態(tài)、流量、密度、焓值、粘度等理化常力、狀態(tài)、流量、密度、焓值、粘度等理化常數(shù)（熱負荷表示在此表中或數(shù)（熱負荷表示在此表中或PFDPFD圖上）圖上）（

13、2 2）工藝設備數(shù)據(jù)表：根據(jù)設備形式不同，）工藝設備數(shù)據(jù)表：根據(jù)設備形式不同，作用不同以及介質(zhì)不同可分為容器、塔器、換作用不同以及介質(zhì)不同可分為容器、塔器、換熱器、工業(yè)爐、機泵、攪拌器等。工藝設備數(shù)熱器、工業(yè)爐、機泵、攪拌器等。工藝設備數(shù)據(jù)表需表示出設備位號、介質(zhì)名稱、操作壓力、據(jù)表需表示出設備位號、介質(zhì)名稱、操作壓力、設計壓力、操作溫度、設計溫度、材質(zhì)、傳動設計壓力、操作溫度、設計溫度、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。（各設計院均有各種規(guī)定的表格設計院均有各種規(guī)定的表格) )（3 3）工藝設備表）工藝設備表（4 4）取樣點匯總表）取樣點匯

14、總表（5 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：通常由工藝系統(tǒng)專業(yè)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（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） 3.2.2 3.2.2 補充說明：化工工藝專業(yè)尚需參加前補充說明：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、技術文件編制工作項目報價書：投標書、技術文件編制工作引進項目：包括詢價書、投標書的評標、合引進項目：包括詢價書、投標書的評標、合同技術附件談判。同

15、技術附件談判。大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設計。大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設計。3.3 3.3 工藝設計方案的優(yōu)化工藝設計方案的優(yōu)化 優(yōu)化的工藝設計方案應是：優(yōu)化的工藝設計方案應是： （1 1）有較好的經(jīng)濟效益和社會效益）有較好的經(jīng)濟效益和社會效益 （2 2）工藝技術先進適用）工藝技術先進適用 （3 3）生產(chǎn)安全、可靠、并有良好的環(huán)保）生產(chǎn)安全、可靠、并有良好的環(huán)保措施措施 公用工程換熱網(wǎng)絡分離系統(tǒng)反應系統(tǒng)3.3.1 3.3.1 工藝流程方案優(yōu)化工藝流程方案優(yōu)化“洋蔥頭洋蔥頭”模型（由史密斯、林霍夫提供模型（由史密斯、林霍夫提供的模型）的模型） “洋蔥頭洋蔥頭”模型是工藝流程開發(fā)和設計的方法。模型是工藝

16、流程開發(fā)和設計的方法。從圖中可以十分直觀的表示了反應系統(tǒng)的開發(fā)從圖中可以十分直觀的表示了反應系統(tǒng)的開發(fā)和設計是核心，它為分離系統(tǒng)規(guī)定了處理物料和設計是核心，它為分離系統(tǒng)規(guī)定了處理物料的條件，而反應和分離系統(tǒng)一起又規(guī)定了過程的條件，而反應和分離系統(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，最后才的冷、熱物流的流量和換熱的熱負荷，最后才是公用工程系統(tǒng)的選擇和設計。因此，工藝流是公用工程系統(tǒng)的選擇和設計。因此，工藝流程方案的優(yōu)化應主要集中在反映和分離系統(tǒng)的程方案的優(yōu)化應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對于史密斯和林霍夫提出的“洋蔥頭洋蔥頭”技術開技術開發(fā)概念，其

17、步驟為：發(fā)概念，其步驟為： （1 1）根據(jù)經(jīng)驗規(guī)則初步建立反應和分離系統(tǒng)）根據(jù)經(jīng)驗規(guī)則初步建立反應和分離系統(tǒng) 的流程的流程（2 2）變化主要的設計優(yōu)化變量，如反應的轉(zhuǎn)）變化主要的設計優(yōu)化變量，如反應的轉(zhuǎn)化化率、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：反應和分離系統(tǒng)中主要設備的投資及原材料的反應和分離系統(tǒng)中主要設備的投資及原材料的消耗；利用夾點分析法確定換熱網(wǎng)絡和公用工消耗；利用夾點分析法確定換熱網(wǎng)絡和公用工程消耗的最佳總費用。程消耗的最佳總費用。（3)3)建立全過程總費用與主要優(yōu)化變量之間的建立全過程總費用與主要優(yōu)化變量之間的關系，其總費用包括：反應和分離系

18、統(tǒng)中的主關系，其總費用包括：反應和分離系統(tǒng)中的主要設備的投資費：原材料消耗、反應與分離系要設備的投資費：原材料消耗、反應與分離系統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡和公用工程的各類操作費用。統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡和公用工程的各類操作費用。（4 4）確定最佳條件，并對全流程調(diào)優(yōu)。）確定最佳條件，并對全流程調(diào)優(yōu)。（5 5）對其他備選流程重復上述步驟，最后比）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 3.3.1.1 .3.1.1 反應流程優(yōu)化反應流程優(yōu)化 反應流程優(yōu)化需要考慮的問題較反應流程優(yōu)化需要考慮的問題較多，問題復雜。如反應動力學、反應多，問題復雜。如反應動力學、反應

19、收率、催化劑特性、反應歷程、反應收率、催化劑特性、反應歷程、反應途徑。途徑。 反應器的最優(yōu)操作條件有如何保反應器的最優(yōu)操作條件有如何保證反應溫度、反應壓力、混合要求、證反應溫度、反應壓力、混合要求、換熱要求、各物料配比、給定條件下?lián)Q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、高選擇和達到要求的產(chǎn)量，常常將相同或不同類型擇和達到要求的產(chǎn)量，常常將相同或不同類型反應器進行組合，常見的反應器組合及其適用反應器進行組合，常見的反應器組合及其適用范圍如表范圍如表7.4.27.4.2所示（所示（P544P544）3

20、.3.1.2 3.3.1.2 反應產(chǎn)物的分離方法反應產(chǎn)物的分離方法 大多數(shù)反應產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分大多數(shù)反應產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分離過程。根據(jù)反應產(chǎn)物的物性差異可采用不同離過程。根據(jù)反應產(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： （1 1）對于氣國相混合物可采用干法收集、）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； （2 2）對于固相混合物可采用篩分、分級分）對于固相混合物可采用篩分、分級分離方法；離方法； （3 3）對于固液相混合可采用沉降、離）對于固液相混合可采用沉降、離心、壓榨、

21、過濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等心、壓榨、過濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等分離方法；分離方法； （4 4）對于液相混合物可采用吸收、萃取、）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； （5 5）對于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃）對于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃蒸、部分冷凝、精餾等分離方法；蒸、部分冷凝、精餾等分離方法； （6 6）對于氣相混合物可采用吸收、吸附、）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。3.3.1.33.3.1.3某些分離方法的優(yōu)化某些分離方法的優(yōu)化 （1 1） 精餾流程的優(yōu)化精餾流程的優(yōu)化 精餾流程如需要分離精餾流程如需要

22、分離R R個組份，就需要有個組份，就需要有R-R-1 1個精餾塔。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)化法精餾流程的優(yōu)化法1 1）：試探法，主要規(guī)則如下：）：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)應最少。產(chǎn)品數(shù)應最少。 腐蝕性、危險性的組份應優(yōu)先分出。腐蝕性、危險性的組份應優(yōu)先分出。 難分離的組分最后分出。難分離的組分最后分出。 最大量組份應優(yōu)先分出。最大量組份應優(yōu)先分出。 塔頂

23、、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)化法精餾流程的優(yōu)化法2 2）：調(diào)優(yōu)法）：調(diào)優(yōu)法精餾流程的優(yōu)化法精餾流程的優(yōu)化法3 3）：數(shù)學規(guī)劃法）：數(shù)學規(guī)劃法 確定精餾分離序列后，可對每一塔系進行確定精餾分離序列后，可對每一塔系進行優(yōu)化，最佳的目標應使塔系的設備費和操作優(yōu)化，最佳的目標應使塔系的設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 2） 蒸發(fā)流程的優(yōu)化蒸發(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、三效蒸的有效利用率。蒸發(fā)類型有：單效、雙效、三效蒸發(fā)，效數(shù)越

24、多，蒸汽單耗越低，但投資越高。在同發(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)，還樣的工藝要求下，是采用多效蒸發(fā)、熱泵蒸發(fā)，還是多級閃蒸，除考慮技術因素外，單位蒸發(fā)量的總是多級閃蒸，除考慮技術因素外，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)，其循環(huán)速成本起著主導作用。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。而熱泵蒸發(fā)在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)化問題提高壓縮比和消耗外功之間也有一個系統(tǒng)優(yōu)化問題?？偟氖f蒸發(fā)流程的優(yōu)化，就是要找到在投資和。總的束說蒸發(fā)流程的優(yōu)化，就是要找到在

25、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 3.3.2 工藝設備的選擇工藝設備的選擇 3.3.2.1 3.3.2.1 反應器反應器 在反應器中進行的是化學反應過程，在反應器中進行的是化學反應過程，它不僅有種類繁多、性質(zhì)各異的、化學它不僅有種類繁多、性質(zhì)各異的、化學反應，而且伴隨著傳熱、傳質(zhì)的物理過反應，而且伴隨著傳熱、傳質(zhì)的物理過程。因此就反應器的類別也有多種多樣，程。因此就反應器的類別也有多種多樣，它適用于不同場合，各種反應器的適用它適用于不同場合，各種反應器的適用場合分別見表場合分別見表7.4.3-17.4.3-1（P547)P547)、表、表7.4.3-27.

26、4.3-2和標和標7.4.3-37.4.3-3（P748)P748) 3.3.2.2 3.3.2.2 氣液傳質(zhì)設備氣液傳質(zhì)設備 化工生產(chǎn)中常需要借助氣液傳質(zhì)設備將化工生產(chǎn)中常需要借助氣液傳質(zhì)設備將反應生成的產(chǎn)物進行分離，以獲得目標產(chǎn)反應生成的產(chǎn)物進行分離，以獲得目標產(chǎn)品，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。常用的氣提、萃取等方法來達到此目的。常用的氣液傳質(zhì)設備型式是板式塔和填料塔。而氣液傳質(zhì)設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板式塔和填料塔又因采用的塔板和填料不同，他們又可分為多種型式，如板式塔塔同，他們

27、又可分為多種型式，如板式塔塔板可分為浮閥、篩板、泡罩及各種高效塔板可分為浮閥、篩板、泡罩及各種高效塔板，填料塔的填料有鮑爾環(huán)，鞍環(huán)等散裝板，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、波紋板填料等各種規(guī)整填料和絲網(wǎng)填料、波紋板填料等各種規(guī)整填料。填料。氣液傳質(zhì)設備的選用應根據(jù)處理物料的性質(zhì)、氣液傳質(zhì)設備的選用應根據(jù)處理物料的性質(zhì)、分離要求、運行費用和投資費用等因素綜合分離要求、運行費用和投資費用等因素綜合考慮，其基本選型要求為：考慮，其基本選型要求為： （1 1）相際傳質(zhì)面積大）相際傳質(zhì)面積大 （2 2）生產(chǎn)能力大）生產(chǎn)能力大 （3 3）操作穩(wěn)定，彈性大）操作穩(wěn)定，彈性大 （4 4）阻力小

28、）阻力小 （5 5）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便、加工制造費）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便、加工制造費用低用低 （6 6）耐腐蝕，不易堵塞，易檢修。）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在哪種情況下優(yōu)先選用板式塔或填料塔可參見見P549P549頁所示，有關二種塔形的塔徑計算，板頁所示，有關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式塔是由夾帶液泛或降液管液泛而確定的最高氣速氣速WnWn,max,max，而設計空塔氣速，而設計空塔氣速w w?。ㄈ。?.60.60.80.8）* *WnWn,max,max。而填料塔是通過計算泛點速度。而填料塔是通過計算泛點速度U

29、 Uf f, ,考考慮比較經(jīng)濟可靠的操作氣速慮比較經(jīng)濟可靠的操作氣速U=(0.6U=(0.60.8)U0.8)Uf f, ,然然后由此可算得塔經(jīng)。后由此可算得塔經(jīng)。 3.3.2.3 3.3.2.3 傳熱設備傳熱設備傳熱設備選型主要考慮的因素：傳熱設備選型主要考慮的因素： （1 1）熱負荷及流量大小）熱負荷及流量大?。? 2）流體的性質(zhì)）流體的性質(zhì)（3 3）溫度、壓力及允許壓降的范圍）溫度、壓力及允許壓降的范圍（4 4）對清洗、維修的要求）對清洗、維修的要求（5 5）設備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、價格）設備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、價格（6 6）使用安全性和壽命）使用安全性和壽命 流體的性質(zhì)對換熱器類型

30、的選擇往往會產(chǎn)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、導生重大影響，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、熱敏熱系數(shù)、粘度）、化學性質(zhì)（如腐蝕性、熱敏性、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，都對傳熱設備的選型有影響。都對傳熱設備的選型有影響。傳熱設備的分類傳熱設備的分類 按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱器、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：采用二物流換熱的換熱器從按結(jié)構(gòu)型式分：采用二

31、物流換熱的換熱器從結(jié)構(gòu)上分有以下結(jié)構(gòu)上分有以下5 5種型式：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 U型型管式）管式）B. B. 板式（板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板板式（板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板式）式）C. C. 管式（空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式）管式（空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式）D. 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、離心薄膜式）式）E. E. 其它型式（板殼式、熱管式）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. A. 固定管板式換熱

32、器固定管板式換熱器 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，因此選用固一體，由于殼程不易檢修和清洗，因此選用固定管板式換熱器時，殼方流體應是較清潔且不定管板式換熱器時，殼方流體應是較清潔且不易結(jié)垢的物料；兩流體溫差較大（大于易結(jié)垢的物料；兩流體溫差較大（大于6060）時應考慮熱補償，兩流體溫差不宜大于時應考慮熱補償，兩流體溫差不宜大于120120。B. B. 浮頭式換熱器浮頭式換熱器 該換熱器殼程易清洗，但內(nèi)墊片易滲漏，適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，兩流體溫差大用于需要補償熱膨脹的換熱器，兩

33、流體溫差大于于120120。C. UC. U型管式換熱器型管式換熱器 該換熱器制造、安裝方便，造價較低，管該換熱器制造、安裝方便，造價較低，管程耐高壓，但結(jié)構(gòu)不緊湊。適用于高溫和高程耐高壓，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。壓的場合，且管內(nèi)流體必須潔凈。D. D. 板式換熱器板式換熱器 板翅式：緊湊、效率高、可多股物料同時板翅式：緊湊、效率高、可多股物料同時換熱。使用溫度不大于換熱。使用溫度不大于150150。 螺旋板式：可用于帶顆粒物料，物位利用螺旋板式：可用于帶顆粒物料，物位利用好。不易檢修。好。不易檢修。 傘板式制造簡單、緊湊、易清洗，使用溫傘板式制造簡單、緊湊、

34、易清洗，使用溫度不大于度不大于150150，使用壓力不大于，使用壓力不大于0.120.12MPaMPa。 波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用溫度不大于溫度不大于150150，使用壓力不大于，使用壓力不大于0.150.15MPaMPa。 E. E. 空冷器的選擇依據(jù)空冷器的選擇依據(jù) a.a.空氣入口溫度（即設計溫度）低于空氣入口溫度（即設計溫度）低于3838。 b.b.熱流體的出口溫度高于熱流體的出口溫度高于50506565，并允，并允許有一定的波動范圍（許有一定的波動范圍（3 355）。）。 c.c.對數(shù)平均溫差大于對數(shù)平均溫差大于4040。 d.d.流體

35、接近溫度（即熱流體的出口溫度與流體接近溫度（即熱流體的出口溫度與冷流體入口溫度之差）至少大于冷流體入口溫度之差）至少大于1515。 e.e.管內(nèi)給熱系數(shù)小于管內(nèi)給熱系數(shù)小于2325.62325.6W/(mW/(m2.02.0K)K)。 f.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(0.0002(m m2.02.0K)/WK)/W g. g.水源較遠，取水費用大。水源較遠，取水費用大。 h.h.熱流體的凝固點較低熱流體的凝固點較低( (小于小于0)0)。 3.3.2.4 3.3.2.4 化工用泵化工用泵泵是化工生產(chǎn)中最常用的設備，它所輸泵是化工生產(chǎn)中最常用的設備，它所輸送的液體種

36、類繁多，有強腐蝕性的、易送的液體種類繁多，有強腐蝕性的、易燃易爆、有毒、高溫、高壓、低溫、粘燃易爆、有毒、高溫、高壓、低溫、粘度大小、易揮發(fā)、帶有固體顆粒等。同度大小、易揮發(fā)、帶有固體顆粒等。同時，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，有些場安全可靠、密封性能好等要求，有些場合還要求絕對不能泄漏。所以對于不同合還要求絕對不能泄漏。所以對于不同物料、不同要求必須選用不同類型的泵物料、不同要求必須選用不同類型的泵來適應化工生產(chǎn)的需要。有關主要化工來適應化工生產(chǎn)的需要。有關主要化工用泵的性能特點及使用條件詳見表用泵的性能特點及使用條件詳見表7

37、.4.35-57.4.35-5（P553P553）。）。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)，應根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。應根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。 （1 1）流量：是指工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸）流量：是指工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸送介質(zhì)的量，應給出正常、最小和最大流量，送介質(zhì)的量，應給出正常、最小和最大流量，即要求泵能適應流量變化的要求。即要求泵能適應流量變化的要求。 一般在泵數(shù)據(jù)表上往往只給出正常和額定一般在泵數(shù)據(jù)表上往往只給出正常和額定流量。選泵是要求額定流量不小于裝置的最流量。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

38、的大流量，或取正常流量的1.11.11.151.15倍。倍。 （2 2）揚程：指工藝裝置所需的揚程值，也稱）揚程：指工藝裝置所需的揚程值，也稱計算揚程。計算揚程應考慮最低吸入液面和最計算揚程。計算揚程應考慮最低吸入液面和最高送液高度，且留有裕量，一般要求泵的額定高送液高度，且留有裕量，一般要求泵的額定揚程為裝置所需揚程的揚程為裝置所需揚程的1.051.051.11.1倍。倍。 （3 3）進口壓力和出口壓力：是指泵進出接管）進口壓力和出口壓力：是指泵進出接管法蘭處的壓力，進出口壓力的大小影響到殼體法蘭處的壓力，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。 （4 4）溫度：指泵的

39、進口介質(zhì)溫度，一般應給）溫度：指泵的進口介質(zhì)溫度，一般應給出工藝過程中泵進口介質(zhì)的正常、最低和最高出工藝過程中泵進口介質(zhì)的正常、最低和最高溫度。溫度。 （5 5）裝置汽蝕余量：）裝置汽蝕余量：NPSHaNPSHa：要求所選泵的：要求所選泵的NPSHrNPSHaNPSHrNPSHa （6 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、粘度等 （7 7）操作狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種）操作狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種3.3.2.5 3.3.2.5 氣體輸送機械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，

40、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，壓縮機則用于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。排氣壓力小于排氣壓力小于0.14715MPa0.14715MPa(1.5Kg/cm(1.5Kg/cm2 2) )的稱為通風機；的稱為通風機；排氣壓力小于排氣壓力小于0.20.2MPaMPa(2Kg/cm(2Kg/cm2 2) )且大于且大于0.147150.14715MPa MPa (1.5Kg/cm(1.5Kg/cm2 2) )的稱為鼓風機；的稱為鼓風機；排氣壓力大于排氣壓力大于0 0.

41、2MPa.2MPa(2Kg/cm(2Kg/cm2 2) )的稱為壓縮機。的稱為壓縮機。 同樣在氣體輸送機械選型中，工藝參數(shù)是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)，應根據(jù)工藝流程和操作變化最重要的依據(jù)，應根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。范圍慎重確定。 （1 1）氣體組成：一般應按濕基提供。若氣體）氣體組成：一般應按濕基提供。若氣體組成有變化，宜按平均分子較大的組成提出組成有變化，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）； （2 2）入口溫度：應提出正常、最高和最低；）入口溫度：應提出正常、最高和最低； （3 3）入口壓力：應提出正常、最小

42、和最大；）入口壓力：應提出正常、最小和最大； （4 4）入口流量：應提出正常、最小和最大；）入口流量：應提出正常、最小和最大； （5 5）出口壓力；）出口壓力； （6 6）驅(qū)動機型式：主要是由電機驅(qū)動還是蒸）驅(qū)動機型式：主要是由電機驅(qū)動還是蒸氣透平驅(qū)動，若是蒸汽透平驅(qū)動則還需提出氣透平驅(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； （7 7）流量控制方式：）流量控制方式： 活塞式（容積式）壓縮機一般均采用旁路活塞式（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)和余隙調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié)10%10%流量。流量。 透平式通風機、鼓風機

43、一般以采用進口或透平式通風機、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，調(diào)節(jié)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，也要求較高，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，并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。若是輔以旁路調(diào)節(jié)，一般用作防喘振控制。若是輸送空氣的，可采用出口放空簡單的控制方輸送空氣的，可采用出口放空簡單的控制方式。式。3.3.2.6 3.3.2.6 容器（儲罐）容器（儲罐） 儲罐按用途大致可分兩大類，一類是用于儲罐按用途大致可分兩大類

44、，一類是用于儲存，一般指原料儲存、中間產(chǎn)品或成品儲儲存，一般指原料儲存、中間產(chǎn)品或成品儲存，原料及成品儲存一般與工廠對外運輸有存，原料及成品儲存一般與工廠對外運輸有很大關系，中間產(chǎn)品儲存與該中間產(chǎn)品的前很大關系，中間產(chǎn)品儲存與該中間產(chǎn)品的前后裝置生產(chǎn)情況有很大關系，例如要考慮前后裝置生產(chǎn)情況有很大關系，例如要考慮前后裝置生產(chǎn)周期、正常開停車及事故停車情后裝置生產(chǎn)周期、正常開停車及事故停車情況決定儲存量的多少。這一類一般單獨設置況決定儲存量的多少。這一類一般單獨設置罐區(qū)。另一類是用于裝置內(nèi)工藝流程中需要罐區(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（停留時間取的儲罐，通常有回流罐（停

45、留時間取5 51010分分鐘），受槽和緩沖罐（通常取鐘），受槽和緩沖罐（通常取2020分鐘），氣分鐘），氣液分離罐（通常取液分離罐（通常取2 23 3分鐘），液液分離罐分鐘），液液分離罐等，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：容積容積= =物料流量物料流量* *停留時間（儲存周期）停留時間（儲存周期）/ /裝裝料系數(shù)料系數(shù)裝料系數(shù)的取值：易揮發(fā)液體物料為裝料系數(shù)的取值：易揮發(fā)液體物料為0.70.7 0.750.75；不易揮發(fā)液體物料為；不易揮發(fā)液體物料為0.750.750.850.85。計算出容積后，根據(jù)需要選用不同型式的計算出容積后，根據(jù)需要選用不同型式的儲罐。從

46、外形來分有球罐、立式儲罐和臥式儲罐。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，但受儲罐等，一般儲存量大的可采用球罐，但受壓力的制約。壓力的制約。目前國內(nèi)已有立式、臥式儲罐和球罐的系目前國內(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 蒸發(fā)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來說蒸發(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）兩個基它是由加熱器與蒸發(fā)室（氣液分離室）兩個基本部分組成。應用最廣泛的是管殼式加熱元件本部分組成。應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)設備的選型是蒸發(fā)裝置設計

47、首先要考慮蒸發(fā)設備的選型是蒸發(fā)裝置設計首先要考慮的問題，在選型時應優(yōu)先考慮采用傳熱系數(shù)高的問題，在選型時應優(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、化學性質(zhì)常常限制它們的使用，因此在選用時，需要考慮的因素有們的使用，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、粘度變化范圍、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

48、、料液進出口濃度、溫度、安裝場地的大小和廠房高進出口濃度、溫度、安裝場地的大小和廠房高矮、設備投資限額、要求連續(xù)還是間歇生產(chǎn)等。矮、設備投資限額、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：包括可以利用的熱源情況、供電情況以及能利用的冷卻水的水量、水況、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)和溫度等。 各種型式的蒸發(fā)器選型參考見表各種型式的蒸發(fā)器選型參考見表7.4.36（P555)。 蒸發(fā)器的設計要考慮傳熱、氣液分離和能量合理利蒸發(fā)器的設計要考慮傳熱、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 1）傳熱方面應考慮在最小傳熱表面

49、積下傳遞給溶液）傳熱方面應考慮在最小傳熱表面積下傳遞給溶液盡可能多的熱量，傳熱的熱阻主要來自溶液在壁面析鹽盡可能多的熱量，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、決定其尺寸與造價結(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。 （2 2）氣液分離方面應考慮在達到所需要求的前提下，）氣液分離方面應考慮在達到所需要求的前提下，設備結(jié)構(gòu)盡量簡單。設備結(jié)構(gòu)盡量簡單。 （3 3）能量的合理利用應注意到蒸發(fā)所需的熱量，包括）能量的合理利用應注意到蒸發(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（溶解料液預熱、分離液態(tài)溶刮與固態(tài)溶質(zhì)所需的熱量（溶

50、解熱的反效應）溶劑氣化所需的熱量。通常溶劑氣化所需熱的反效應）溶劑氣化所需的熱量。通常溶劑氣化所需的熱量為最高。而溶解熱反效應熱因很小可忽略不計。的熱量為最高。而溶解熱反效應熱因很小可忽略不計。3.3.2.8 干燥器干燥器 由于被干燥的物料種類繁多，性質(zhì)不同，要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，只能選擇求各異，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、干燥器選擇首最佳的干燥方法和干燥器型式、干燥器選擇首先要確定或測定被干燥物料的特性，進行干燥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，以證明所試驗，確定干燥動力學

51、和傳迸特性，以證明所選的是否適用，然后確定干燥設備的工藝尺寸，選的是否適用，然后確定干燥設備的工藝尺寸，進行成本核算，最后確定干燥器的型式。若幾進行成本核算，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 3.3.3 設備材質(zhì)的選擇設備材質(zhì)的選擇由于化工生產(chǎn)的原料、產(chǎn)品及其工藝路線由于化工生產(chǎn)的原料、產(chǎn)品及其工藝路線的多樣化，而使化工設備所需的材質(zhì)也多的多樣化，而使化工設備所需的材質(zhì)也多樣化，為滿足工藝生產(chǎn)的需要。工藝專業(yè)樣化，為滿足工藝生產(chǎn)的

52、需要。工藝專業(yè)應根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、材質(zhì)機械性能及應根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、材質(zhì)機械性能及使用要求、設備的工作溫度、工作壓力并使用要求、設備的工作溫度、工作壓力并結(jié)合已有工廠實際生產(chǎn)使用的情況加以選結(jié)合已有工廠實際生產(chǎn)使用的情況加以選擇，提出我們的要求。擇，提出我們的要求。3.3.4 3.3.4 壓力容器的設計分類及工藝設備壓力容器的設計分類及工藝設備的特殊制造要求的特殊制造要求3.3.4.1 3.3.4.1 壓力容器的設計分類壓力容器的設計分類 見表見表7.4.57.4.5（P557)P557)3.3.4.2 3.3.4.2 工藝設備的特殊制造要求工藝設備的特殊制造要求 工藝應根據(jù)工藝生產(chǎn)中對某

53、些設備有工藝應根據(jù)工藝生產(chǎn)中對某些設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。 PFD PFD是工程項目設計的一個指導性文件，是是工程項目設計的一個指導性文件，是化工工藝設計的一個主要設計文件，它是各化工工藝設計的一個主要設計文件，它是各有關專業(yè)開展工作的依據(jù)之一。有關專業(yè)開展工作的依據(jù)之一。 PFDPFD是從工藝方案（即經(jīng)過工藝流程優(yōu)化和是從工藝方案（即經(jīng)過工藝流程優(yōu)化和工藝設備選擇）過渡到化工工藝流程設計的工藝設備選擇）過渡到化工工藝流程設計的重要工序之一。在重要工序之一。在PFDPFD的設計過程中要完成的的設計過程中要完成的主要工作：主要工作： （1 1）工藝流程設

54、計）工藝流程設計 （2 2）操作參數(shù)的確定）操作參數(shù)的確定 （3 3）全系統(tǒng)的物料、熱量衡算）全系統(tǒng)的物料、熱量衡算4 4、工藝流程圖（、工藝流程圖（PFD)PFD) 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，從而可找到更合理的優(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，提供全流程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 4）主要控制方案）主要控制方案 （5 5）設備工藝尺寸的計算）設備工藝尺寸的計算4.1 PFD4.1 PFD中體現(xiàn)的主要設計內(nèi)容：中體現(xiàn)的主要設計內(nèi)容： （

55、1 1）反映出工藝物料所經(jīng)過的全部設備）反映出工藝物料所經(jīng)過的全部設備 （2 2）主要物料的管道及相關的閥門）主要物料的管道及相關的閥門 （3 3）物料的走向及相關的參數(shù)）物料的走向及相關的參數(shù) （4 4）標出特殊閥門的位置）標出特殊閥門的位置 （5 5）反映出主要控制點）反映出主要控制點 （6 6）公用系統(tǒng)物料用戶的進出位置）公用系統(tǒng)物料用戶的進出位置 （7 7）圖例及圖面上必要的說明和注解）圖例及圖面上必要的說明和注解4.2 4.2 單元設備的典型設計單元設備的典型設計 一個化工工藝設計工程師只有掌握各一個化工工藝設計工程師只有掌握各種單元設備的典型設計，根據(jù)工藝流程種單元設備的典型設計，

56、根據(jù)工藝流程和工程項目的特殊要求，再結(jié)合以往積和工程項目的特殊要求，再結(jié)合以往積累的工程經(jīng)驗，方可進行單元設備設計。累的工程經(jīng)驗，方可進行單元設備設計。 5.1 5.1 設備設計壓力的確定設備設計壓力的確定設備的設計壓力是設備強度設計的主要依據(jù)，因此，在設備的設計壓力是設備強度設計的主要依據(jù)，因此，在確定設備設計壓力時，應在滿足設備長周期安全生產(chǎn)確定設備設計壓力時，應在滿足設備長周期安全生產(chǎn)的基礎上，做到既經(jīng)濟又合理。的基礎上，做到既經(jīng)濟又合理。 設備設計壓力確定的原則是不僅要考慮該設備的工設備設計壓力確定的原則是不僅要考慮該設備的工作壓力，還要考慮系統(tǒng)的工作壓力，以此確定其最高作壓力，還要考

57、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，對于承受外壓的容器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。設備設計壓力確定的原則可見表設備設計壓力確定的原則可見表7.6.1“7.6.1“設備設計壓設備設計壓力一覽表力一覽表”（P561)P561)。5 5、設備設計壓力和設計溫

58、度的確定原則、設備設計壓力和設計溫度的確定原則 在依據(jù)表在依據(jù)表7.6.17.6.1確定了設備的設計壓力確定了設備的設計壓力后，還要根據(jù)該設備在系統(tǒng)中的情況，后，還要根據(jù)該設備在系統(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，才能得到該設備可靠的設計壓力。有關才能得到該設備可靠的設計壓力。有關這方面的內(nèi)容可參考這方面的內(nèi)容可參考 “ “化工裝置工藝化工裝置工藝系統(tǒng)工程設計規(guī)定（二）系統(tǒng)工程設計規(guī)定（二）” ” 和和 “ “ 石石油化工設計手冊（第四卷）油化工設計手冊（第四卷）” ” 。 5.2 5.2 設備設計溫度的確定：設備設計溫度的確定：工藝專業(yè)經(jīng)傳熱計算

59、或參考同類裝置相同設備的操工藝專業(yè)經(jīng)傳熱計算或參考同類裝置相同設備的操作條件，確定該設備的工作溫度，同時還要考慮容作條件，確定該設備的工作溫度，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 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，設或被內(nèi)置加熱元件（如電熱元件）間接加熱時，設計溫度取受熱介質(zhì)的最高工作溫度。計溫度取受熱介質(zhì)的最高工作溫度。 （2 2）容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時，設計溫度根）容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時，設計溫度根據(jù)表據(jù)表7.6.2-17.6

60、.2-1選取。（選取。（P562P562）。）。 (3)(3)容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時，設計溫容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時，設計溫度根據(jù)表度根據(jù)表7.6.2-27.6.2-2選取。（選取。（P562)P562) （4 4）安裝在室外且為液體介質(zhì)，器壁不保溫，壁）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-20-20C C時，其最低時，其最低工作溫度應考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。工作溫度應考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。6. 6. 過程控制方案的確定過程控制方案的確定6.1 6.1 過程控制方案確定的原則過程控制方案確定的原則（1 1）