《過(guò)程裝備成套技術(shù)課程》第一章 概述

1、過(guò)程裝備成套技術(shù)Process Equipment Systemic Technology過(guò)程裝備成套技術(shù) 過(guò)程裝備成套技術(shù)是“過(guò)程裝備與控制工程”專業(yè)的一門綜合性專業(yè)課程。目的： 進(jìn)一步調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)、拓寬知識(shí)面，學(xué)習(xí)一些相近學(xué)科的知識(shí)，掌握與過(guò)程裝置設(shè)計(jì)、建設(shè)全過(guò)程有關(guān)的各種工程知識(shí)。培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才，適應(yīng)社會(huì)需求。 本課程內(nèi)容: 1)新產(chǎn)品生產(chǎn)工藝開發(fā) 2)項(xiàng)目可行性研究 3)工藝設(shè)計(jì) 4)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和環(huán)境評(píng)價(jià) 5)機(jī)器和設(shè)備的型式選擇 6)重要工藝參數(shù)的自動(dòng)控制方案選擇與設(shè)計(jì) 7)管道設(shè)計(jì) 8)絕熱、防腐蝕設(shè)計(jì) 9)裝置的安裝、檢驗(yàn)、試車 第一章 概 述1.1.1過(guò)程工業(yè) 從原材料到

2、最后產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行一系列的化學(xué)、物理過(guò)程，以改變物質(zhì)的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)-過(guò)程工業(yè)特點(diǎn)：以流程性物料為主要處理對(duì)象； 過(guò)程往往在密閉狀態(tài)下連續(xù)進(jìn)行； 生產(chǎn)中進(jìn)行一系列的化學(xué)、物理過(guò)程。 過(guò)程工業(yè)遍及幾乎所有現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。如：化肥、石油化工、生物化工、制藥、農(nóng)藥、染料、食品、煉油、輕工、熱電、核工業(yè)、公用工程、濕法冶金、環(huán)境保護(hù)等生產(chǎn)過(guò)程大都處理流程性物料，處理過(guò)程中幾乎都包含改變物質(zhì)的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì), 所以他們都是過(guò)程工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)是最傳統(tǒng)、典型的過(guò)程工業(yè)。 生產(chǎn)過(guò)程處理的物料為流程性物料，如氣體、液體、粉體等。生產(chǎn)過(guò)程中原料和中間反應(yīng)產(chǎn)物往往還需要傳輸。 過(guò)程工業(yè)的任何一個(gè)生產(chǎn)裝置

3、都需要使用多種機(jī)器、設(shè)備。 石油化工中的年產(chǎn)30萬(wàn) t 乙烯工廠各種生產(chǎn)裝置和主要機(jī)器、設(shè)備有: 壓縮機(jī)、泵、換熱器 反應(yīng)設(shè)備、塔設(shè)備、儲(chǔ)罐等。 它以流程性物料石油及其某些產(chǎn)品為原料，經(jīng)過(guò)各種化學(xué)、物理變化，生產(chǎn)出狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)完全不同的聚乙烯、聚丙烯、乙二醇等產(chǎn)品，它是一種過(guò)程工業(yè)。 煉油廠 生產(chǎn)過(guò)程中所用到主要的機(jī)器、設(shè)備還是各種泵、壓縮機(jī)、換熱器、塔設(shè)備、儲(chǔ)罐和各種自動(dòng)檢測(cè)、控制裝置。 生產(chǎn)出工業(yè)和日常生活所需要的汽油、煤油、柴油及其他各種油品，其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)發(fā)生了變化，所以，煉油也是一種過(guò)程工業(yè)。完成過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)的各種機(jī)器、設(shè)備-過(guò)程裝備1.1.2 過(guò)程裝備成套技術(shù) 成套裝備-為生產(chǎn)某

4、些產(chǎn)品或完成一定任務(wù)所必需的整套設(shè)備 過(guò)程工業(yè)成套裝備-過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)用的主要機(jī)器、設(shè)備和各種輔助設(shè)備由管道連接起來(lái)組成的一個(gè)能完成特定工藝過(guò)程的一整套設(shè)備。過(guò)程裝備成套技術(shù)要解決的問(wèn)題： 工藝設(shè)計(jì)： 選擇適當(dāng)?shù)墓に嚶肪€； 通用設(shè)備選型：選擇性能好又經(jīng)濟(jì)的機(jī)型； 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)： 反應(yīng)器、換熱器、塔設(shè)備等。 用管道將各種機(jī)器、設(shè)備聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)連續(xù)、完整的系統(tǒng)。 配以必要的控制手段 運(yùn)輸、安裝定位，最后還要檢驗(yàn)、試車。 投入正常運(yùn)行。1.1.2 典型成套裝備示例 圖1-1是化肥工業(yè)中一個(gè)典型的生產(chǎn)過(guò)程氨的合成。 圖為中壓法合成氨生產(chǎn)流程，主要設(shè)備有合成塔、冷凝塔；水冷凝器、氨蒸發(fā)器、氨分離器

5、和過(guò)濾器等，機(jī)器有循環(huán)氣壓縮機(jī)。這些機(jī)器設(shè)備之間用管子和閥門、彎頭、三通等管件相連接，形成了一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)氨合成生產(chǎn)過(guò)程的成套裝備。水電解制氫干燥一體化裝置流程圖水電解制氫干燥一體化裝置流程圖共同點(diǎn)：1）原料(包括中間產(chǎn)物)的傳輸2）化學(xué)反應(yīng)3）熱量交換4）成分的分離5）原料和產(chǎn)品的儲(chǔ)存 過(guò)程中使用了多種機(jī)器、設(shè)備機(jī)器：壓縮機(jī)、泵、離心機(jī)、過(guò)濾機(jī)、風(fēng)機(jī)設(shè)備：換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、干燥設(shè)備、塔設(shè)備、分離設(shè)備、儲(chǔ)罐、爐窯等管道：管子、管件、閥門顯示裝置：壓力表、溫度計(jì)、流量計(jì)、液位計(jì)控制裝置：自控儀表、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)報(bào)警：壓力、溫度、液位安全裝置：安全閥、爆破片 過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中不同產(chǎn)品的生

6、產(chǎn)流程，都是以各種機(jī)器和設(shè)備為基礎(chǔ)，伴以不同的輸送手段，大多為連續(xù)生產(chǎn)。不同產(chǎn)品使用的機(jī)器和設(shè)備各不相同，大致可以分為： 反應(yīng)設(shè)備; 塔設(shè)備; 換熱設(shè)備; 工業(yè)爐; 機(jī)器不同產(chǎn)品使用的機(jī)器和設(shè)備反應(yīng)設(shè)備: 如攪拌反應(yīng)釜、聚合反應(yīng)釜、氨合成塔、管式反應(yīng)器等；塔設(shè)備: 如吸收塔，氣化塔、脫甲烷塔、碳化塔、分餾塔、轉(zhuǎn)換塔、噴霧干燥器等；不同產(chǎn)品使用的機(jī)器和設(shè)備貯存設(shè)備: 各種容器、貯槽、球罐等；工業(yè)爐: 如燃燒爐、工業(yè)鍋爐、管式爐、裂解爐等；機(jī)器: 如離心機(jī)、過(guò)濾機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、離心式壓縮機(jī)、離心泵、軸流泵、計(jì)量泵等。 各種機(jī)器、設(shè)備之間都要用管道連接，對(duì)壓力管道的設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用和

7、修理各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的管理制度。 為確保生產(chǎn)裝置能長(zhǎng)周期安全運(yùn)行、并能處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)代化大型裝置都使用了各種自動(dòng)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用越來(lái)越多。自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)從事過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)管理的技術(shù)人員已是不可缺少的一部分知識(shí)。13 過(guò)程裝備成套技術(shù)的主要任務(wù)和基本要求 不同的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所用的原料不同，生產(chǎn)工藝不同，所用的機(jī)器和設(shè)備也不同。但它們所用的機(jī)器、設(shè)備從工作原理分析，比較有代表性的大都是氣體壓縮機(jī)、泵、離心機(jī)和過(guò)濾機(jī)、塔設(shè)備、換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、干燥設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備、粉碎機(jī)、輸送設(shè)備等。由于其中很多機(jī)器、設(shè)備都有定型產(chǎn)品，只要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的型號(hào)和規(guī)格

8、。 若一些設(shè)備由于工藝參數(shù)不同，對(duì)其性能有較大影響，不能選到現(xiàn)成的型號(hào)、規(guī)格，這就需要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。 在非定型設(shè)備中需要重新設(shè)計(jì)的情況是很常見的，例如換熱器，冷熱流體的進(jìn)出口溫度即使與某已有換熱器相同，如果冷熱流體的量有較大的差別，就不一定能適用。因?yàn)榱黧w的速度產(chǎn)生了明顯的差別，有可能使傳熱系數(shù)K產(chǎn)生很大的差別。如果流速較快的一種情況，流體流動(dòng)呈湍流。而流速慢的一種情況，流體流動(dòng)有可能呈層流。兩者的傳熱效果就會(huì)存在明顯的差別。 對(duì)于介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)也要仔細(xì)分析。純凈流體的傳熱和含雜質(zhì)量很大的流體的傳熱也要影響換熱器的結(jié)構(gòu)，如流過(guò)純凈空氣與流過(guò)含塵量很大的煙氣就不能用同樣的結(jié)構(gòu)。所以，一般

9、而言，過(guò)程工業(yè)中的換熱器往往需要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。很多的反應(yīng)設(shè)備和塔設(shè)備也要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。 但僅有這些生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備并不能使生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行。需要按規(guī)定將這些設(shè)備運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)并安裝就位；需要用管道將它們連接起來(lái)；有的還需要進(jìn)行防腐和絕熱處理；還要按設(shè)計(jì)要求配置相應(yīng)的控制系統(tǒng)；最后還要質(zhì)檢、清掃和試車。這些環(huán)節(jié)也都有各自的專門知識(shí)。過(guò)程裝備成套技術(shù)就是要補(bǔ)充這些知識(shí)，并努力使所學(xué)的全部知識(shí)系統(tǒng)化。本課程的任務(wù)綜上所述，本課程的任務(wù)就是補(bǔ)充從產(chǎn)品開發(fā)、可行性研究、工藝設(shè)計(jì)、專用設(shè)備設(shè)計(jì)、定型機(jī)器設(shè)備選型、生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)控制到裝置安裝、調(diào)試、投產(chǎn)全過(guò)程所需知識(shí)中其它專業(yè)課程沒(méi)有涉及到的知識(shí)，以拓寬知識(shí)面、開拓思路。為本專業(yè)的同學(xué)就業(yè)后有能力承擔(dān)過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)的技術(shù)工作，進(jìn)行必要的知識(shí)儲(chǔ)備。 本專業(yè)課程涉及的知識(shí)面很寬，但其中很多內(nèi)容并不復(fù)雜難懂，關(guān)鍵在于實(shí)踐。而且教材中選取的內(nèi)容大多比較基本，所以它主要是起拓寬思路的作用。 為達(dá)到這