化工設(shè)計(jì)教案

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第一章化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序

第一節(jié)化工設(shè)計(jì)的種類(lèi)

化工設(shè)計(jì)可根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)分類(lèi)，也可按設(shè)計(jì)性質(zhì)分類(lèi)。

一、根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)分類(lèi)

（一）新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)

新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)包括新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和采用新工藝或新技術(shù)的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。這類(lèi)

設(shè)計(jì)往往由開(kāi)發(fā)研究單位提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，然后由工程研究部門(mén)根據(jù)建廠(chǎng)地區(qū)的實(shí)

際情況作出工程設(shè)計(jì)。

（二）重復(fù)建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

由于市場(chǎng)需要，有些產(chǎn)品需要再建生產(chǎn)裝置，由于新建廠(chǎng)的具體條件與原

廠(chǎng)不同，即算是產(chǎn)品的規(guī)模、規(guī)格及工藝完全相同，還是需要由工程設(shè)計(jì)部門(mén)進(jìn)

行設(shè)計(jì)。

（三）已有裝置的改造設(shè)計(jì)

一些老的生產(chǎn)裝置其產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量均不能滿(mǎn)足客戶(hù)要求，或者由于技術(shù)

原因，原材料和能量消耗過(guò)高而缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力，必須對(duì)老裝置進(jìn)行改造，其中包

括去掉影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的“瓶頸”，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程操作控制，以及提高能量的

綜合利用率和局部的工藝或設(shè)備改造更新等。這類(lèi)設(shè)計(jì)往往由生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計(jì)部

門(mén)進(jìn)行。

二、根據(jù)設(shè)計(jì)性質(zhì)分類(lèi)

（一）新技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的設(shè)計(jì)

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(1)概念設(shè)計(jì)?；A(chǔ)研究結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)的規(guī)模應(yīng)是

工業(yè)化時(shí)的最佳規(guī)模。概念設(shè)計(jì)是從工程角度出發(fā)進(jìn)行的一種假想設(shè)計(jì)，其作法

可參照常規(guī)的工程設(shè)計(jì)方法和步驟，設(shè)計(jì)工藝流程，進(jìn)行全系統(tǒng)的物料衡算、熱

量衡算和設(shè)備工藝計(jì)算，確定工藝操作條件及主要設(shè)備的型式和材質(zhì)，進(jìn)行參數(shù)

的靈敏度和生產(chǎn)安全分析，確定三廢治理措施，計(jì)算基建投資、產(chǎn)品成本等主要

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

(2)中試設(shè)計(jì)。按照現(xiàn)代技術(shù)開(kāi)發(fā)的觀(guān)點(diǎn)，中試的主要目的是驗(yàn)證模型和

數(shù)據(jù)，即概念設(shè)計(jì)中的一些結(jié)果和設(shè)想通過(guò)中試來(lái)驗(yàn)證。

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(3)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)是新技術(shù)開(kāi)發(fā)的最終成果，它是工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有些類(lèi)似于我國(guó)的技術(shù)設(shè)計(jì)，但又有很大的差別。與技術(shù)設(shè)計(jì)不同的是

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)除了一般的工藝條件外，還包括了大量的化學(xué)工程方面的數(shù)據(jù)，特別是

反應(yīng)工程方面的數(shù)據(jù)，以及利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果。

（二）工程設(shè)計(jì)

根據(jù)工程的重要性、技術(shù)的復(fù)雜性和技術(shù)的成熟程度及計(jì)劃任務(wù)書(shū)的規(guī)

定，工程設(shè)計(jì)可分為三段設(shè)計(jì)、兩段設(shè)計(jì)和一段設(shè)計(jì)。重要的大型企業(yè)和使用較

復(fù)雜的技術(shù)時(shí)，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以按初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)

計(jì)三個(gè)階段進(jìn)行。一般技術(shù)比較成熟的大中型工廠(chǎng)或車(chē)間的設(shè)計(jì)，可按擴(kuò)大初步

設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段的設(shè)計(jì)。技術(shù)上比較簡(jiǎn)單、規(guī)模較小的工廠(chǎng)或車(chē)間的

設(shè)計(jì)，可直接進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，即一個(gè)階段的設(shè)計(jì)。

1．初步設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行全面的研究，尋求在技術(shù)上可能、經(jīng)濟(jì)

上合理的最符合要求的設(shè)計(jì)方案。主要是確定全廠(chǎng)性的設(shè)計(jì)原則、標(biāo)準(zhǔn)和方案，

水、電、汽的供應(yīng)方式和用量，關(guān)鍵設(shè)備的選型及產(chǎn)品成本、項(xiàng)目投資等重大技

術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。編制初步設(shè)計(jì)書(shū)，其內(nèi)容和深度能使對(duì)方了解設(shè)計(jì)方案、投資和基

本出處為準(zhǔn)。

2．?dāng)U大初步設(shè)計(jì)

根據(jù)已批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)，解決初步設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)問(wèn)題，使之明確、細(xì)

化。編制準(zhǔn)確度能滿(mǎn)足控制投資或報(bào)價(jià)使用的工程概算。

3.施工圖設(shè)計(jì)

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根據(jù)已批準(zhǔn)的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，結(jié)合建廠(chǎng)地區(qū)條件，在滿(mǎn)足安全、進(jìn)度及控

制投資等前提下開(kāi)展施工圖設(shè)計(jì)，其成品是詳細(xì)的施工圖紙和必要的文字說(shuō)明及

工程預(yù)算

書(shū)。

第二節(jié)化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)的工作程序

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一般的化工設(shè)計(jì)的工作程序是以基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為依據(jù)提出項(xiàng)目建議書(shū)，經(jīng)上

級(jí)主管部門(mén)認(rèn)可后寫(xiě)出可行性研究報(bào)告，上級(jí)批準(zhǔn)后，編寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，進(jìn)行擴(kuò)

大初步設(shè)計(jì)，后者經(jīng)上級(jí)主管部門(mén)認(rèn)可后進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。

一、項(xiàng)目建議書(shū)

項(xiàng)目建議書(shū)是進(jìn)行可行性研究和編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的依據(jù)，應(yīng)包括下列內(nèi)

容。

1.項(xiàng)目建設(shè)目的和意義，即項(xiàng)目提出的背景和依據(jù)，投資的必要性及經(jīng)濟(jì)

意義；

2.產(chǎn)品需求初步預(yù)測(cè)；

3.產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模；

4.工藝技術(shù)方案（原料路線(xiàn)、生產(chǎn)方法和技術(shù)來(lái)源）；

5.資源、主要原材料、燃料和動(dòng)力的供應(yīng)；

6.建廠(chǎng)條件和廠(chǎng)址初步方案；

7.環(huán)境保護(hù)；

8.工廠(chǎng)組織和勞動(dòng)定員估算；

9.項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃設(shè)想；

10.投資估算和資金籌措設(shè)想；

11.經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的初步估算。

二、可行性研究

可行性研究是以擬建項(xiàng)目進(jìn)行全面分析及多方面比較，對(duì)其是否應(yīng)該建設(shè)

及如何建設(shè)作出論證和評(píng)價(jià)，為上級(jí)機(jī)關(guān)投資決策和編制、審批設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供

可靠的依據(jù)。

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根據(jù)原化工部對(duì)“可行性研究報(bào)告”的有關(guān)規(guī)定，可行性研究報(bào)告的內(nèi)容如

下。

1.總論。包括項(xiàng)目名稱(chēng)、進(jìn)行可行性研究的單位、技術(shù)負(fù)責(zé)人、可行性研

究的依據(jù)、可行性研究的主要內(nèi)容和論據(jù)、評(píng)價(jià)的結(jié)論性意見(jiàn)、存在問(wèn)題和建議

等，并附上主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表。

2.需求預(yù)測(cè)。包括國(guó)內(nèi)外需求情況預(yù)測(cè)和產(chǎn)品的價(jià)格分析。

3.產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模。

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4.工藝技術(shù)方案包括工藝技術(shù)方案的選擇、物料平衡和消耗定額、主要設(shè)

備的選擇、工藝和設(shè)備擬采用標(biāo)準(zhǔn)化的情況等內(nèi)容。

5.原材料、燃料及水電汽的來(lái)源與供應(yīng)。

6.建廠(chǎng)條件和廠(chǎng)址選擇布局方案。

7.公用工程和輔助設(shè)施方案

8.環(huán)境保護(hù)及安全衛(wèi)生。

9.工廠(chǎng)組織、勞動(dòng)定員和人員培訓(xùn)。

10.項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃。

11.投資估算和資金籌措。

12.經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)及社會(huì)效益評(píng)價(jià)。

13.結(jié)論包括綜合評(píng)價(jià)和研究報(bào)告的結(jié)論等內(nèi)容。

三、編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

可行性研究呈報(bào)給上級(jí)主管部門(mén)，當(dāng)被上級(jí)主管部門(mén)認(rèn)可后，便可編寫(xiě)設(shè)

計(jì)任務(wù)書(shū)以作為設(shè)計(jì)項(xiàng)目的依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的內(nèi)容主要包括：

1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)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、水文地質(zhì)、原材料、燃料、動(dòng)力、供水、運(yùn)輸?shù)葏f(xié)作條件；

4.資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)、三廢治理的要求；

5.廠(chǎng)址與占地面積和城市規(guī)劃的關(guān)系；

6.防空、防震等的要求；

7.建設(shè)工期與進(jìn)度計(jì)劃；

8.投資控制數(shù)；

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9.勞動(dòng)定員及組織管理制度；

10.經(jīng)濟(jì)效益、資金來(lái)源、投資回收年限。

五、施工圖設(shè)計(jì)

施工圖設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)審批意見(jiàn)，解決擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)階段

待定的各項(xiàng)問(wèn)題，并以它作為施工單位編制施工組織設(shè)計(jì)、編制施工預(yù)算和進(jìn)行

施工的依據(jù)。

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施工圖設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容是在擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完善流程圖設(shè)計(jì)

和車(chē)間布置設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成管道配置設(shè)計(jì)和設(shè)備、管路的保溫及防腐設(shè)計(jì)。其中

工藝專(zhuān)業(yè)方面的主要內(nèi)容包括：工藝圖紙目錄、工藝流程圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備

一覽表、非定型設(shè)備制造圖、設(shè)備安裝圖、管道布置圖、管架管件圖、設(shè)備管口

方位圖、設(shè)備和管路保溫及防腐設(shè)計(jì)等；非工藝專(zhuān)業(yè)方面有土建施工圖、供水、

供電、給排水、自控儀表線(xiàn)路安裝圖等。

六、設(shè)計(jì)代表工作

在擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，有大量的各專(zhuān)業(yè)人才參加，到設(shè)

計(jì)文件編制完畢，工作轉(zhuǎn)入了基本建設(shè)和試車(chē)階段的時(shí)候，就只需少量的各專(zhuān)業(yè)

設(shè)計(jì)代表參加了。

各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)代表的任務(wù)就是參加基本建設(shè)的現(xiàn)場(chǎng)施工和安裝（必要時(shí)修正

設(shè)計(jì)），建成化工裝置后要參加試車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，使裝置達(dá)到設(shè)計(jì)所規(guī)定的各項(xiàng)指

標(biāo)要求。

當(dāng)設(shè)計(jì)工作全面結(jié)束，且試車(chē)成功后，應(yīng)做工程總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，以利于

設(shè)計(jì)質(zhì)量的不斷提高。

第三節(jié)化工車(chē)間（裝置）工藝設(shè)計(jì)的程序及設(shè)計(jì)內(nèi)容

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化工車(chē)間（裝置）設(shè)計(jì)是化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)的最基本的內(nèi)容，也是初學(xué)者必須首

先掌握的。因此，本節(jié)著重介紹化工車(chē)間（裝置）工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容和程序。下面按

工作程序介紹車(chē)間工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作

（l）一熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。全面深入地正確領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出什么要求，

又提供了什么情況，這都是設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須熟記、貫徹實(shí)施。

（2）了解化工設(shè)計(jì)以及工藝設(shè)計(jì)包括哪些內(nèi)容，其方法步驟如何。參照

設(shè)計(jì)進(jìn)度訂出個(gè)人工作計(jì)劃。

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（3）查閱文獻(xiàn)資料。按照設(shè)計(jì)要求，主要查閱與工藝路線(xiàn)、工藝流程和

重點(diǎn)設(shè)備有關(guān)的文獻(xiàn)資料，并摘錄筆記。此外，還應(yīng)對(duì)資料數(shù)據(jù)加工處理，對(duì)文

獻(xiàn)資料數(shù)據(jù)的適用范圍和精確程度應(yīng)有足夠的估計(jì)。

（4）收集第一手資料。深入生產(chǎn)與試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，盡可能廣泛地收

集齊全可靠的原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理，這對(duì)搞好整個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)很重要的基礎(chǔ)

工作。

二、方案設(shè)計(jì)

這個(gè)階段的任務(wù)是確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，它們是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的基

礎(chǔ)。要求運(yùn)用所掌握的各種資料，根據(jù)有關(guān)的基本理論進(jìn)行不同生產(chǎn)方法和生產(chǎn)

流程的對(duì)比分析。這個(gè)階段的工作可以培養(yǎng)分析、歸納和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

三、化工計(jì)算

化工計(jì)算包括工藝設(shè)計(jì)中的物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型和計(jì)算三個(gè)

內(nèi)容。要完成的任務(wù)是在這三項(xiàng)計(jì)算的基礎(chǔ)上繪制物料流程圖、主要設(shè)備圖和帶

控制點(diǎn)工藝流程圖。經(jīng)驗(yàn)表明，在化工計(jì)算階段會(huì)用到大量的基本理論、基本概

念和基本技能（數(shù)據(jù)處理、計(jì)算技能、繪圖能力等）。

四、車(chē)間布置設(shè)計(jì)

這是工藝人員的主要設(shè)計(jì)任務(wù)之一，它也是決定車(chē)間面貌的又一個(gè)重要設(shè)

計(jì)項(xiàng)目。布置設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定整個(gè)工藝流程中的全部設(shè)備在平面上和空間

中的正確的具體位置，相應(yīng)地確定廠(chǎng)房或框架的結(jié)構(gòu)型式。

當(dāng)化工計(jì)算結(jié)束，繪出工藝流程圖之后就可以進(jìn)行車(chē)間布置設(shè)計(jì)，完成之

后要繪制平面與立面的車(chē)間布置圖。設(shè)計(jì)方法除了常用的擺紙塊法之外．現(xiàn)在廣

泛采用模型設(shè)計(jì)的方法。

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五、化工管路設(shè)計(jì)

管路配置設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定裝置的全部管線(xiàn)、閥件、管件及各種管架的位

置，以滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的要求。應(yīng)注意節(jié)約管材，便于操作、檢查和安裝檢修，而

且做到整齊美觀(guān)。

六、提供設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)條件內(nèi)容包括總圖、土建、外管、非定型設(shè)備、自控、電氣、電訊、

電加熱、采暖通風(fēng)、空調(diào)、給排水、工業(yè)爐等非工藝專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)條件。

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設(shè)計(jì)條件是各專(zhuān)業(yè)據(jù)以進(jìn)行具體設(shè)計(jì)工作的依據(jù)，因此提好設(shè)計(jì)條件是確

保設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要一環(huán)。為了正確貫徹執(zhí)行各項(xiàng)方針政策和已定的設(shè)計(jì)方案，保

證設(shè)計(jì)質(zhì)量，工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)地編制各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)條件，并確保其

完整性和正確性。

七、編制概算書(shū)及編制設(shè)計(jì)文件

概算書(shū)是在初步設(shè)計(jì)階段編制的車(chē)間投資的大概計(jì)算，作為銀行對(duì)基本建

設(shè)單位貸款的依據(jù)。概算主要提供了車(chē)間建筑、設(shè)備及安裝工程費(fèi)用。經(jīng)濟(jì)是否

合理是衡量一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要標(biāo)志。編制概算可以幫助判斷和促進(jìn)設(shè)計(jì)的

經(jīng)濟(jì)合理性。

初步設(shè)計(jì)階段與施工圖設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)工作完成后都要編制設(shè)計(jì)文件。它

是設(shè)計(jì)成果的匯總，是進(jìn)行下一步工作的依據(jù)，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、附圖（流

程圖、布置圖、設(shè)備圖等）和附表（設(shè)備一覽表、材料匯總表等）。

以上僅是車(chē)間工藝設(shè)計(jì)的大體內(nèi)容，敘述的順序就是一般的設(shè)計(jì)工作程

序，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，這些工作內(nèi)容往往是交錯(cuò)進(jìn)行的。

第四節(jié)國(guó)家和行業(yè)的基本設(shè)計(jì)政策和規(guī)范

決定一個(gè)具體的化工過(guò)程，除考慮其技術(shù)上的可行性外，還必須符合國(guó)家

的政治、經(jīng)濟(jì)政策方針。諸如資源、環(huán)境、能源、勞動(dòng)保護(hù)、工業(yè)布局等因素，

并使之獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，化工設(shè)計(jì)還必須遵循國(guó)家和行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)

范和相關(guān)的政策、法規(guī)。其中主要的例舉如下：

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1、化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范HG/T20649－1998

2、工礦企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范GB50187－1993

3、石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)通則SH3011-2000

4、石油化工給水排水管道設(shè)計(jì)圖例SH3089-1998

5、石油化工管道器材標(biāo)準(zhǔn)（合訂本1996年）SH3401-3410

6、石油化工管道布置設(shè)計(jì)通則SH3012-2000

7、石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范SH3015-2003

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第五節(jié)設(shè)計(jì)文件

工藝專(zhuān)業(yè)人員在擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)編制說(shuō)明書(shū)和說(shuō)

明書(shū)的附圖、附表等設(shè)計(jì)文件。其中車(chē)間工藝設(shè)計(jì)文件是最基本的和最常碰到的，

因此，本課程著重介紹車(chē)間工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容和格式。

一、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)文件

擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括以下兩部分內(nèi)容：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和說(shuō)明書(shū)的

附圖、附表。化工廠(chǎng)（車(chē)間）初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容和編寫(xiě)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)的范圍

（整個(gè)工廠(chǎng)，一個(gè)車(chē)間或一套裝置）、規(guī)模的大小和主管部門(mén)的要求而不同，對(duì)

煉油、化工廠(chǎng)的初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容和編寫(xiě)要求，化學(xué)工業(yè)部曾有文件規(guī)定。對(duì)于一

個(gè)裝置或一個(gè)車(chē)間，其初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容如下。

（一）設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）文件，如計(jì)劃任務(wù)書(shū)以及其他批文等。

（2）技術(shù)資料，如中試試驗(yàn)報(bào)告、調(diào)查報(bào)告等。

（二）設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則

（1）設(shè)計(jì)所遵循的具體方針政策和指導(dǎo)思想。

（2）總括各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)原則，如工藝路線(xiàn)的選擇、設(shè)備的選型和材質(zhì)選

用、自控水平等原則。

（三）產(chǎn)品方案

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①產(chǎn)品名稱(chēng)和性質(zhì)；②產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格；③產(chǎn)品規(guī)模（噸／年）；④副產(chǎn)品

數(shù)量（噸／年）；⑤產(chǎn)品包裝方式。

（四）生產(chǎn)方法和工藝流程

(1)生產(chǎn)方法。扼要說(shuō)明設(shè)計(jì)所采用的原料路線(xiàn)和工藝路線(xiàn)。

(2)化學(xué)反應(yīng)方程式。寫(xiě)出方程式，注明化學(xué)反應(yīng)名稱(chēng)、主要操作條件。

(3)工藝流程

①工藝劃分簡(jiǎn)圖，用方塊圖表示。②帶控制點(diǎn)工藝流程圖和流程簡(jiǎn)述。帶

控制點(diǎn)工藝流程圖應(yīng)表示出全部工藝設(shè)備、物料管線(xiàn)、閥件、設(shè)備的輔助管路以

及工藝和自控儀表圖例、符號(hào)。

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（五）車(chē)間（裝置）組成和生產(chǎn)制度

(1)車(chē)間（裝置）組成。

(2)生產(chǎn)制度，年工作日、操作班制，間歇或連續(xù)生產(chǎn)。

（六）原料、中間產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格

(1)原料、輔助原料的主要技術(shù)規(guī)格。

(2）中間產(chǎn)品及成品的主要技術(shù)規(guī)格。

（七）工藝計(jì)算

1.物料計(jì)算

（1）物料計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）物料計(jì)算結(jié)果以物料平衡圖表示，計(jì)量單位用小時(shí)(h)（連續(xù)操作）

或每批投料量Kg或M3（分批操作），采用的計(jì)量單位在一個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)要統(tǒng)一。

2.主要工藝設(shè)備的選型、化工計(jì)算和材料選擇

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源包括物料及熱量計(jì)算數(shù)據(jù)、主要化工數(shù)據(jù)等。

(2)主要工藝設(shè)備的工藝計(jì)算按流程編號(hào)為序進(jìn)行編寫(xiě)。

3.般工藝設(shè)備以表格形式分類(lèi)表示計(jì)算和選擇結(jié)果。

工藝設(shè)備一覽表按非定型工藝設(shè)備和定型工藝設(shè)備兩類(lèi)編制。

4.工藝用的水、蒸汽、冷凍用量。

5.分批操作的設(shè)備要排列工藝操作時(shí)間表和動(dòng)力負(fù)荷曲線(xiàn)。

（八）主要原料、動(dòng)力消耗定額及消耗量

（九）生產(chǎn)控制分析

（十）儀表和自動(dòng)控制

（十一）技術(shù)保安、防火及工業(yè)衛(wèi)生

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（十二）車(chē)間布置

（十三）公用工程

（十四）“三廢”治理及綜合利用

（十五）車(chē)間維修

（十六）土建

（十七）車(chē)間裝置定員

（十八）概算

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（十九）技術(shù)經(jīng)濟(jì)

1.投資2.產(chǎn)品成本

（二十）存在問(wèn)題及建議

（二十一）擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)中必要的附表及附圖

附表：工藝設(shè)備一覽表、自控儀表一覽表、公用工程設(shè)備材料表

附圖：帶控制點(diǎn)工藝流程圖、車(chē)間布置圖（平面圖及剖面圖）、關(guān)鍵設(shè)備

總圖、建筑平面、立面、剖面圖

二、施工圖文件的編制

(一)施工圖設(shè)計(jì)文件目錄

編制各主項(xiàng)施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)編寫(xiě)主項(xiàng)圖紙總目錄、非定型設(shè)備圖紙目錄

和工藝圖紙目錄。

(二)工藝施工圖設(shè)計(jì)文件

(1)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明。工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明可根據(jù)需要按下列各項(xiàng)內(nèi)容編寫(xiě)。

(2)帶控制點(diǎn)工藝流程圖（施工流程圖）。帶控制點(diǎn)工藝流程圖應(yīng)表示出

全部工藝設(shè)備和物料管路、閥件等，進(jìn)出設(shè)備的輔助管線(xiàn)和工藝及自動(dòng)儀表的圖

例、符號(hào)。

(3)輔助管路系統(tǒng)圖。輔助管路系統(tǒng)圖應(yīng)表示出系統(tǒng)的全部管路。一般在

帶控制點(diǎn)工藝流程圖左上方繪制，如輔助管路系統(tǒng)復(fù)雜時(shí)，可單獨(dú)繪制。

(4)首頁(yè)圖。當(dāng)某一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目（裝置）范圍較大（如除主要生產(chǎn)廠(chǎng)房或

構(gòu)筑物外，附有生活室、控制室、分析室或有較多的室外其他生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)部

分），設(shè)備布置和管路安裝圖需分別繪制首頁(yè)圖。

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(5)設(shè)備布置圖。設(shè)備布置圖包括平面圖與剖面圖，其內(nèi)容應(yīng)表示出全部

工藝設(shè)備的安裝位置和安裝標(biāo)高，以及建筑物、構(gòu)筑物、操作臺(tái)等。

(6)設(shè)備一覽表。根據(jù)設(shè)備訂貨分類(lèi)的要求，分別作出非定型設(shè)備表、定

型設(shè)備表等。

(7)管路布置圖。管路布置圖包括管路布置平面圖和剖面圖，其內(nèi)容表示

出全部管路、管件和閥件及其在空間的位置，簡(jiǎn)單的設(shè)備輪廓線(xiàn)及建、構(gòu)筑物外

形。

(8)配管設(shè)計(jì)模型。作模型設(shè)計(jì)時(shí)，可用配管設(shè)計(jì)模型代替管路布置圖。

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(9)管段圖。管段圖表示一段管道在空間的位置的圖形，也叫做空視圖或

單線(xiàn)圖。

(10)管架和非標(biāo)準(zhǔn)管件圖。

(11)管段表。當(dāng)繪制管段圖時(shí)，可不單獨(dú)繪制管段表，其相應(yīng)內(nèi)容可填入

管段圖的附表中去。

(12)管架表。

(13)綜合材料表綜合材料表應(yīng)按以下三類(lèi)材料進(jìn)行編制。

(14)管口方位圖。管口方位圖應(yīng)表示出全部管口、吊耳、支腳及地腳螺栓

的方位，并標(biāo)注管口編號(hào)、管口和管徑名稱(chēng)。對(duì)塔還要表示出地腳螺栓、吊柱、

直爬梯和降液管位置。

(15)換熱器條件圖。

第二章工藝流程設(shè)計(jì)

工藝流程設(shè)計(jì)是化工設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)，它通過(guò)工藝流程圖的形式，形

象地反映了化工生產(chǎn)由原料進(jìn)入到產(chǎn)品輸出的過(guò)程，其中包括物料和能量的變

化，物料的流向以及生產(chǎn)中所經(jīng)歷的工藝過(guò)程和使用的設(shè)備儀表。工藝流程圖集

中地概括了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的全貌。

工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，設(shè)備選型、工藝計(jì)算、設(shè)

備布置等工作都與工藝流程有直接關(guān)系。只有流程確定后，其他各項(xiàng)工作才能開(kāi)

展，工藝流程設(shè)計(jì)涉及各個(gè)方面，而各個(gè)方面的變化又反過(guò)來(lái)影響工藝流程設(shè)計(jì)，

甚至使流程發(fā)生較大的變化。因此，工藝流程設(shè)計(jì)動(dòng)手最早，而往往又結(jié)束最晚。

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本章主要介紹生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇，工藝流程設(shè)計(jì)，工藝流程圖繪制，

典型設(shè)備的自控流程四個(gè)內(nèi)容。

第一節(jié)生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇

生產(chǎn)同一化工產(chǎn)品可以采用不同原料，經(jīng)過(guò)不同生產(chǎn)路線(xiàn)而制得，即使采用

同一原料，也可采用不同生產(chǎn)路線(xiàn)，同一生產(chǎn)路線(xiàn)中也可以采用不同的工藝流程。

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選擇生產(chǎn)路線(xiàn)也就是選擇生產(chǎn)方法，這一步是決定設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵，必須認(rèn)

真對(duì)待。如果某產(chǎn)品只有一種生產(chǎn)方法，就無(wú)須選擇；若有幾種不同的生產(chǎn)方法，

就應(yīng)逐個(gè)進(jìn)行分析研究，通過(guò)各方面比較，從中篩選一個(gè)最好的方法，作為下一

步工藝流程設(shè)計(jì)的依據(jù)。由于我們接觸到的大多數(shù)是已有生產(chǎn)路線(xiàn)的工藝流程設(shè)

計(jì)，因此，本節(jié)只對(duì)上述內(nèi)容作簡(jiǎn)要介紹。

一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則

在選擇生產(chǎn)方法和工藝流程時(shí)，應(yīng)考慮以下一些原則。

1．先進(jìn)性

先進(jìn)性主要指技術(shù)上的先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上的合理可行，具體包括基建投資、產(chǎn)品

成本、消耗定額和勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面的內(nèi)容，應(yīng)選擇物料損耗小、循環(huán)量少，能

量消耗少和回收利用好的生產(chǎn)方法。

2．可靠性

可靠性是指所選擇的生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。如果采用的技術(shù)不

成熟，就會(huì)影響工廠(chǎng)正常生產(chǎn)，甚至不能投產(chǎn)，造成極大的浪費(fèi)。因此，對(duì)于尚

在試驗(yàn)階段的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備應(yīng)慎重對(duì)待。要防止只考慮新的一面，而

忽視不成熟、不穩(wěn)妥的一面。應(yīng)堅(jiān)持一切經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的原則，不允許把未來(lái)的生產(chǎn)

廠(chǎng)當(dāng)作試驗(yàn)工廠(chǎng)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，對(duì)生產(chǎn)工藝流程的改革也應(yīng)采取積極而又慎

重的態(tài)度，不能有僥幸心理。

3．結(jié)合國(guó)情

中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的社會(huì)主義國(guó)家。在進(jìn)行工廠(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，不能單純從技術(shù)觀(guān)

點(diǎn)考慮問(wèn)題，應(yīng)從中國(guó)的具體情況出發(fā)考慮各種具體問(wèn)題。

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上述三項(xiàng)原則必須在技術(shù)路線(xiàn)和工藝流程選擇中全面衡量，綜合考慮。一種

技術(shù)的應(yīng)用有長(zhǎng)處，也有短處。設(shè)計(jì)人員必須采取全面分析對(duì)比的方法，并根據(jù)

建設(shè)項(xiàng)目的具體要求，選擇其中不僅對(duì)現(xiàn)在有利，而且對(duì)將來(lái)也有利的工藝技術(shù)，

竭力發(fā)揮有利的一面，設(shè)法減少不利的因素。

比較時(shí)要仔細(xì)領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的各項(xiàng)原則要求，要對(duì)收集到的資料進(jìn)行

加工整理，提煉出能夠反映本質(zhì)的、突出主要優(yōu)缺點(diǎn)的數(shù)據(jù)材料，作為比較的依

據(jù)。要經(jīng)過(guò)全面分析、反復(fù)對(duì)比后選出優(yōu)點(diǎn)較多、符合國(guó)情、切實(shí)可行的技術(shù)路

線(xiàn)和工藝流程?？偟哪繕?biāo)是使未來(lái)的化工廠(chǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本以及建廠(chǎng)難易

等主要指標(biāo)達(dá)到比較理想的水平。

二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟

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確定生產(chǎn)方法，選擇工藝流程一般要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段。

1．搜集資料，調(diào)查研究

這是確定生產(chǎn)方法和選擇工藝流程的準(zhǔn)備階段。在此階段，要根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目

的產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模，有計(jì)劃、有目的地搜集國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型生產(chǎn)廠(chǎng)的有關(guān)資料，

包括技術(shù)路線(xiàn)特點(diǎn)、工藝參數(shù)、原材料和公用工程單耗、產(chǎn)品質(zhì)量、三廢治理以

及各種技術(shù)路線(xiàn)的發(fā)展情況與動(dòng)向等技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料。掌握國(guó)內(nèi)外化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的

資料，僅靠設(shè)計(jì)人員自己搜集是不夠的，還應(yīng)取得技術(shù)信息部門(mén)的配合，有時(shí)還

要向咨詢(xún)部門(mén)提出咨詢(xún)。

2．落實(shí)設(shè)備

設(shè)備是完成生產(chǎn)過(guò)程的重要條件，是確定技術(shù)路線(xiàn)和工藝流程時(shí)必然要涉及

到的因素。在搜集資料過(guò)程中，必須對(duì)設(shè)備予以足夠重視。對(duì)各種生產(chǎn)方法中所

用的設(shè)備，分清國(guó)內(nèi)已有定型產(chǎn)品的、需要進(jìn)口的及國(guó)內(nèi)需重新設(shè)計(jì)制造的三種

類(lèi)型，并對(duì)設(shè)計(jì)制造單位的技術(shù)力量、加工條件、材料供應(yīng)及設(shè)計(jì)、制造的進(jìn)度

加以了解。

3.全面對(duì)比

全面分析對(duì)比的內(nèi)容很多，主要比較下列幾項(xiàng)：

①幾種技術(shù)路線(xiàn)在國(guó)內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢(shì)；

②產(chǎn)品的質(zhì)量情況；

③生產(chǎn)能力及產(chǎn)品規(guī)格；

④原材料、能量消耗情況；

⑤建設(shè)費(fèi)用及產(chǎn)品成本；

⑥三廢的產(chǎn)生及治理情況；

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⑦其他特殊情況。

第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)

一、流程設(shè)計(jì)的任務(wù)

當(dāng)生產(chǎn)工藝路線(xiàn)選定之后，即可進(jìn)行流程設(shè)計(jì)。它和車(chē)間布置設(shè)計(jì)是決定整

個(gè)車(chē)間（裝置）基本面貌的關(guān)鍵性的步驟，對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)和管路設(shè)計(jì)等單項(xiàng)設(shè)計(jì)也

起著決定性的作用。

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流程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括兩個(gè)方面：一是確定生產(chǎn)流程中各個(gè)生產(chǎn)過(guò)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；二是繪制工藝流程

圖，要求以圖解的形式表示生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)原料經(jīng)過(guò)各個(gè)單元操作過(guò)程制得產(chǎn)品

時(shí)，物料和能量發(fā)生的變化及其流向，以及采用了哪些化工過(guò)程和設(shè)備，再進(jìn)一

步通過(guò)圖解形式表示出化工管道流程和計(jì)量控制流程。

為了使設(shè)計(jì)出來(lái)的工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和安全生產(chǎn)，應(yīng)按

步驟逐步解決以下問(wèn)題。

(1)確定整個(gè)流程的組成。工藝流程反映了由原料制得產(chǎn)品的全過(guò)程。應(yīng)確

定采用多少生產(chǎn)過(guò)程或工序來(lái)構(gòu)成全過(guò)程，確定每個(gè)單元過(guò)程的具體任務(wù)（即物

料通過(guò)時(shí)要發(fā)生什么物理變化、化學(xué)變化以及能量變化），以及每個(gè)生產(chǎn)過(guò)程或

工序之間如何連接。

(2)確定每個(gè)過(guò)程或工序的組成。應(yīng)采用多少和由哪些設(shè)備來(lái)完成這一生產(chǎn)

過(guò)程，以及各種設(shè)備之間應(yīng)如何連接，弄明確每臺(tái)設(shè)備的作用和它的主要工藝參

數(shù)。

(3)確定操作條件。為了使每個(gè)過(guò)程、每臺(tái)設(shè)備正確地起到預(yù)定作用，應(yīng)當(dāng)

確定整個(gè)生產(chǎn)工序或每臺(tái)設(shè)備的各個(gè)不同部位要達(dá)到和保持的操作條件。

(4)控制方案的確定。為了正確實(shí)現(xiàn)并保持各生產(chǎn)工序和每臺(tái)設(shè)備本身的操

作條件，及實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)過(guò)程之間、各設(shè)備之間的正確聯(lián)系，需要確定正確控制方

案，選用合適的控制儀表。

(5)合理利用原料及能量。計(jì)算出整個(gè)裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)合理地確定

各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率，得出全裝置的最佳總收率，同時(shí)要合理地做好能量回收與

綜合利用，降低能耗。據(jù)此確定水、電、蒸汽和燃料的消耗。

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(6)制定三廢的治理方法。除了產(chǎn)品和副產(chǎn)品外，對(duì)全流程中所排出的三廢

要盡量綜合利用，對(duì)于那些暫時(shí)無(wú)法回收利用的，則須進(jìn)行妥善處理。

(7)制定安全生產(chǎn)措施。應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的化工裝置在開(kāi)車(chē)、停車(chē)、長(zhǎng)期運(yùn)

轉(zhuǎn)以及檢修過(guò)程中，可能存在哪些不安全因素進(jìn)行認(rèn)真分析，再遵照國(guó)家的各項(xiàng)

有關(guān)規(guī)定，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制訂出切實(shí)可靠的安全措施，例如設(shè)置安全閥、

阻火器和事故貯槽等。

二、工藝流程設(shè)計(jì)方法

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首先要看所選定的生產(chǎn)方法是正在生產(chǎn)或曾經(jīng)運(yùn)行過(guò)的成熟工藝還是待開(kāi)

發(fā)的新工藝。前者是可以參考借鑒而需要局部改進(jìn)或局部采用新技術(shù)新工藝的問(wèn)

題。后者須針對(duì)新開(kāi)發(fā)技術(shù)，在設(shè)計(jì)上稱(chēng)為概念設(shè)計(jì)。不論哪種情況一般都是將

一個(gè)工藝流程分為四個(gè)重要部分，即原料預(yù)處理過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程、產(chǎn)物的后處理

（分離凈化）和三廢的處理過(guò)程。一般的工作方法如下。

(1)以反應(yīng)過(guò)程為中心。根據(jù)反應(yīng)過(guò)程的特點(diǎn)、產(chǎn)品要求、物料特性、基本

工藝條件來(lái)決定采用反應(yīng)器類(lèi)型及決定采用連續(xù)操作，還是間歇性操作。有些產(chǎn)

品不適合連續(xù)化操作，如同一生產(chǎn)裝置生產(chǎn)多品種或多牌號(hào)產(chǎn)品時(shí)，用間歇操作，

更為方便。另外，物料反應(yīng)過(guò)程是否需外供能量或移出熱量，都要在反應(yīng)裝置上

增加相應(yīng)的適當(dāng)措施。如果反應(yīng)需要在催化劑存在下進(jìn)行，就須考慮催化反應(yīng)的

方式和催化劑的選擇。一般說(shuō)確定主反應(yīng)過(guò)程的裝置，往往都有文獻(xiàn)、資料可供

參考，或有中試結(jié)果?，F(xiàn)有工業(yè)化裝置可以借鑒、參考，因此并不復(fù)雜。

(2)原料預(yù)處理過(guò)程。在主反應(yīng)裝置已經(jīng)確定之后，根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，必然對(duì)

原料提出要求，如純度、溫度、壓力以及加料方式等。這就應(yīng)根據(jù)需要采取預(yù)熱

（冷）、汽化、干燥、粉碎篩分、提純精制、混合、配制、壓縮等措施。這些操

作過(guò)程就需要相應(yīng)的化工單元操作，加以組合。通常不是一臺(tái)兩臺(tái)設(shè)備或簡(jiǎn)單過(guò)

程完成的。原料預(yù)處理的化工操作過(guò)程是根據(jù)原料性質(zhì)、處理方法而選取不同的

裝置及不同的輸送方式，從而可能設(shè)計(jì)出不同的流程。

(3)產(chǎn)物的后處理。根據(jù)反應(yīng)原料的特性和產(chǎn)品的質(zhì)量要求，以及反應(yīng)過(guò)程

的特點(diǎn)，實(shí)際反應(yīng)過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)下列情況。

①除了獲得目的產(chǎn)物外，由于存在副反應(yīng)，還生成了副產(chǎn)物。

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②由于反應(yīng)時(shí)間等條件的限制或受反應(yīng)平衡的限制，以及為使反應(yīng)盡可能完

全而有過(guò)剩組分。

③原料中含有的雜質(zhì)往往不是反應(yīng)需要的，在原料的預(yù)處理中并未除凈，因

而在反應(yīng)中將會(huì)帶入產(chǎn)物中，或者雜質(zhì)參與反應(yīng)而生成無(wú)用且有害的物質(zhì)。

④產(chǎn)物的集聚狀態(tài)要求，也增加了后處理過(guò)程。某些反應(yīng)過(guò)程是多相的，而

最終產(chǎn)物是固態(tài)的。

除上述原因外，還有其他各種各樣原因，相應(yīng)地要采用各種不同措施進(jìn)行處

理。因此用于產(chǎn)物的凈化、分離的化工單元操作過(guò)程，往往是整個(gè)工藝過(guò)程中最

復(fù)雜、最關(guān)鍵的部分，有時(shí)是制約整個(gè)工藝生產(chǎn)能否進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即保證產(chǎn)

品質(zhì)量的極為重要的步驟。因此，如何安排每一個(gè)分離凈化的設(shè)備或裝置以及操

作步驟，它們之間如何連通，有否達(dá)到預(yù)期的凈化效果和能力等，都是必須認(rèn)真

考慮的。

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(4)產(chǎn)品的后處理。經(jīng)過(guò)前述分離凈化后達(dá)到合格的目的產(chǎn)品，有些是下一

工序的原料，可加工成其他產(chǎn)品；有些可直接作為商品，往往還須進(jìn)行后處理工

作，如篩選、包裝、灌裝、計(jì)量、貯存、輸送等過(guò)程。

(5)未反應(yīng)原料的循環(huán)或利用以及副產(chǎn)物的處理。由于反應(yīng)不是全部，剩余

組分在產(chǎn)物處理中被分離出來(lái)，一般應(yīng)循環(huán)回到反應(yīng)設(shè)備中繼續(xù)參與反應(yīng)。

(6)確定“三廢”排出物的處理措施。在生產(chǎn)過(guò)程中，不得不排放的各種廢氣、

廢液和廢渣，應(yīng)盡量綜合利用，變廢為寶，加以回收。無(wú)法回收的應(yīng)妥善處理。

“三廢”中如含有有害物質(zhì)，在排放前應(yīng)該達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此在化工開(kāi)發(fā)和工程

設(shè)計(jì)中必須研究和設(shè)計(jì)治理方案和流程，要做到“三廢”治理與環(huán)境保護(hù)工程、“三

廢”治理工藝與主產(chǎn)品工藝同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，而且同時(shí)投產(chǎn)運(yùn)行。按照國(guó)家有

關(guān)規(guī)定，如果污染問(wèn)題不解決，是不允許投產(chǎn)的。

(7)確定公用工程的配套措施。在生產(chǎn)工藝流程中必須使用的工藝用水（包

括作為原料的軟水、冷卻水、溶劑用水以及洗滌用水等）、蒸汽（原料用汽、加

熱用汽、動(dòng)力用汽及其他用汽等）、壓縮空氣、氮?dú)獾纫约袄鋬觥⒄婵斩际枪に?/p>

中要考慮的配套設(shè)施。至于生產(chǎn)用電、上下水、空調(diào)、采暖通氣都是應(yīng)與其他專(zhuān)

業(yè)密切配合的。

(8)確定操作條件和控制方案。一個(gè)完善的工藝設(shè)計(jì)除了工藝流程等以外，

還應(yīng)把投產(chǎn)后的操作條件確定下來(lái)，這也是設(shè)計(jì)要求。這些條件包括整個(gè)流程中

各個(gè)單元設(shè)備的物料流量（投料量）、組成、溫度壓力等，并且提出控制方案（與

儀表控制專(zhuān)業(yè)密切配合）以確保能穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格產(chǎn)品來(lái)。

(9)制定切實(shí)可靠的安全生產(chǎn)措施。在工藝設(shè)計(jì)中要考慮到開(kāi)停車(chē)、長(zhǎng)期運(yùn)

轉(zhuǎn)和檢修過(guò)程中可能存在各種不安全因素，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中物料性質(zhì)和生產(chǎn)特

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點(diǎn)，在工藝流程和裝置中，除設(shè)備材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的安全措施外，在流程中應(yīng)在適宜

部位上設(shè)置事故槽、安全閥、放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等以保證安全

生產(chǎn)。

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(10)保溫、防腐的設(shè)計(jì)。這是在工藝流程設(shè)計(jì)中的最后一項(xiàng)工作，也是施

工安裝時(shí)最后一道工序。流程中應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的溫度、特性和狀態(tài)以及周?chē)h(huán)境狀

況決定管道和設(shè)備是否需要保溫和防腐。

三、工藝流程設(shè)計(jì)的基本方法——方案比較

一個(gè)優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)只有在多種方案的比較中才能產(chǎn)生。進(jìn)行方案比較首先

要明確判據(jù)，工程上常用的判據(jù)有產(chǎn)物收率、原材料單耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、

工程投資等。此外，也要考慮環(huán)保、安全、占地面積等因素。

進(jìn)行方案比較的基本前提是保持原始信息不變。這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出，過(guò)程的操

作參數(shù)如溫度、壓力、流速、流量等原始信息，設(shè)計(jì)者是不能變更的。設(shè)計(jì)者只

能采用各種工程手段和方法，保證實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)定的操作參數(shù)。

工業(yè)生產(chǎn)中，一個(gè)過(guò)程往往可以有多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如液固混合物的分離，

可以用離心、沉降、壓縮和真空過(guò)濾等方法；含濕固體的干燥，可以用氣流、雙

錐、滾筒、箱式、沸騰等干燥方法，這些也都需要進(jìn)行方案比較，因地制宜地選

擇一種最佳工程方案。

第三節(jié)工藝流程圖

一、工藝流程圖概述

把各個(gè)生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)完整的

生產(chǎn)工藝過(guò)程，并用圖形描繪出來(lái)，即是工藝流程圖。

化工工藝圖中，屬于工藝流程圖性質(zhì)的圖樣有若干種，它們都用來(lái)表達(dá)工藝

生產(chǎn)流程。由于它們的要求各不相同，所以在內(nèi)容、重點(diǎn)和深度方面也不一致，

但這些圖樣之間是有密切聯(lián)系的。工藝流程圖一般有如下幾種。

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1．全廠(chǎng)總工藝流程圖或物料平衡圖

總工藝流程圖是在煉油化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)中，為總說(shuō)明部分提供的全廠(chǎng)流程圖樣。

對(duì)綜合性化工廠(chǎng)則稱(chēng)全廠(chǎng)物料平衡圖。圖上各車(chē)間（工段）用細(xì)實(shí)線(xiàn)畫(huà)成長(zhǎng)方框

來(lái)示意。流程線(xiàn)只畫(huà)出主要物料，用粗實(shí)線(xiàn)表示。流程方向用箭頭畫(huà)在流程線(xiàn)上。

圖上還注明了車(chē)間名稱(chēng)，各車(chē)間原料、半成品和成品的名稱(chēng)、平衡數(shù)據(jù)和來(lái)源、

去向等。

2．物料流程圖

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物料流程圖是在全廠(chǎng)總工藝流程圖基礎(chǔ)上，分別表達(dá)各車(chē)間內(nèi)部工藝物料流

程的圖樣。在流程上標(biāo)注出各物料的組分、流量以及設(shè)備特性數(shù)據(jù)等。

3．工藝管道及儀表流程圖

工藝管道及儀表流程圖是以物料流程圖為依據(jù)，內(nèi)容較為詳細(xì)的一種工藝流

程圖。在管線(xiàn)和設(shè)備上畫(huà)出配置的某些閥門(mén)、管件、自控儀表等的有關(guān)符號(hào)。

二、工藝流程草圖

工藝流程草圖亦稱(chēng)方案流程圖、流程示意圖、流程簡(jiǎn)圖，是用來(lái)表達(dá)整個(gè)工

廠(chǎng)或車(chē)間生產(chǎn)流程的圖樣。它是設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)供工藝方案討論常用的流程圖，亦是

工藝流程圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。

當(dāng)生產(chǎn)方法確定以后，就可以開(kāi)始設(shè)計(jì)繪制流程草圖。因?yàn)樗皇菫閷⒁M(jìn)

行的物料衡算和部分設(shè)備計(jì)算和能量衡算服務(wù)的，并不編入設(shè)計(jì)文件中，所以繪

制時(shí)不需在繪圖技術(shù)上多花費(fèi)時(shí)間，而要把主要精力用于工藝技術(shù)問(wèn)題上。在繪

制流程草圖時(shí)尚未進(jìn)行定量計(jì)算，因而它只是定性地標(biāo)出由原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的變

化，流向順序以及生產(chǎn)中采用的各種化工單元及設(shè)備。

生產(chǎn)工藝流程草圖一般由物料流程、圖例和設(shè)備一覽表等三個(gè)部分組成。

1．物料流程

(1)設(shè)備示意圖。圖中的設(shè)備只畫(huà)出大致輪廓和示意結(jié)構(gòu)，甚至畫(huà)一個(gè)方框

代替也可以。設(shè)備的相對(duì)位置高低也不要求準(zhǔn)確，備用設(shè)備在流程草圖中一般省

略不畫(huà)。但設(shè)備一般都要編號(hào)，并在圖紙空白處按編號(hào)順序集中列出設(shè)備名稱(chēng)。

(2)流程管線(xiàn)及流向箭頭。流程草圖中應(yīng)畫(huà)出全部物料管線(xiàn)和一部分動(dòng)力管

線(xiàn)（如水、蒸汽、壓縮空氣和真空等）。物料管線(xiàn)用粗實(shí)線(xiàn)畫(huà)出，動(dòng)力管線(xiàn)用中

粗實(shí)線(xiàn)畫(huà)出。在管線(xiàn)上用箭頭表示物料的流向。

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(3)文字注解

①在流程圖的下方或圖紙的其他空白處列出各設(shè)備的編號(hào)和名稱(chēng)。

②在管線(xiàn)的上方或右方用文字注明物料的名稱(chēng)。

③在流程線(xiàn)的起始和終了處注明物料的名稱(chēng)來(lái)源及去向。

2．圖例

圖例中只須標(biāo)出管線(xiàn)圖例。閥門(mén)、儀表等無(wú)須標(biāo)出。

3．設(shè)備一覽表

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設(shè)備一覽表也只包括序號(hào)、位號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)和備注，有時(shí)可省略設(shè)備一覽表

和圖框。工藝流程草圖是一種示意性的從左至右的展開(kāi)圖。

三、工藝管道及儀表流程圖

工藝管道及儀表流程圖又稱(chēng)施工流程圖或帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。與之配套

的尚有輔助管道及儀表流程圖、公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖。它是由工藝人員和

自控人員合作進(jìn)行繪制的，在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)中都要提供這種圖樣。

工藝管道及儀表流程圖是在工藝流程草圖和物料流程圖的基礎(chǔ)上繪制的，它

是設(shè)備布置和管道布置設(shè)計(jì)的依據(jù)，并可供施工、安裝、生產(chǎn)操作時(shí)參考。

（一）比例與圖幅

工藝管道及儀表流程圖可以車(chē)間（裝置）或工段（分區(qū)或工序）為主項(xiàng)進(jìn)行

繪制，原則上一個(gè)主項(xiàng)繪一張圖解，如圖2-4所示即以一個(gè)工段為主項(xiàng)繪制的圖

樣。若流程復(fù)雜，一個(gè)主項(xiàng)也可以分成數(shù)張（或分系統(tǒng)）繪制但仍算一張圖樣，

且需使用同一個(gè)圖號(hào)，但要注明各是該圖號(hào)圖紙總張數(shù)的第幾張。必要時(shí)也可適

當(dāng)縮小比例進(jìn)行繪制。

(1)比例。圖上的設(shè)備圖形及其高低間相對(duì)位置大致按1:100或1:200的比

例進(jìn)行繪制，流程簡(jiǎn)單時(shí)也有用1:50的比例。整個(gè)圖形因展開(kāi)等種種關(guān)系，實(shí)

際上并不全按比例繪制，因此在標(biāo)題欄中的“比例”一欄，不予注明。

(2)圖幅。由于圖樣采用展開(kāi)圖形式，圖形多呈長(zhǎng)條形，因而以前的圖紙幅

面常采用標(biāo)準(zhǔn)幅面加長(zhǎng)的規(guī)格。加長(zhǎng)后的長(zhǎng)度以方便閱讀為宜。近年來(lái)，考慮到

圖樣繪讀使用和底圖檔案保管的方便，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已有統(tǒng)一規(guī)定，一般均采用A1

圖幅，特別簡(jiǎn)單的可采用A2圖幅，且不宜加長(zhǎng)或加寬。

（二）設(shè)備的表示方法

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1.設(shè)備的畫(huà)法

(1)圖形。化工設(shè)備在圖上一般按比例用細(xì)實(shí)線(xiàn)（b/3）繪制，畫(huà)出能夠顯示

形狀特征的主要輪廓。

(2)相對(duì)位置。設(shè)備間的高低和樓面高低的相對(duì)位置，一般也按比例繪制。

低于地面的需相應(yīng)畫(huà)在地平線(xiàn)以下，盡可能地符合實(shí)際安裝情況。對(duì)于有位差要

求的設(shè)備，還要注明其限定尺寸。

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(3)相同系統(tǒng)（或設(shè)備）的處理。兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的系統(tǒng)（或設(shè)備），

一般應(yīng)全部畫(huà)出。只畫(huà)出一套時(shí)，被省略部分的系統(tǒng)，則需用細(xì)雙點(diǎn)劃線(xiàn)繪出矩

形框表示?？騼?nèi)注明設(shè)備的位號(hào)、名稱(chēng)，并繪出引至該套系統(tǒng)（或設(shè)備）的一段

支管。

2.設(shè)備的標(biāo)注

(1)標(biāo)注的內(nèi)容。設(shè)備在圖上應(yīng)標(biāo)注位號(hào)及名稱(chēng)。

(2)標(biāo)注的方式。設(shè)備的位號(hào)、名稱(chēng)一般標(biāo)注在相應(yīng)設(shè)備的圖形上方或下方，

即在圖紙的上端及下端兩處，各設(shè)備在橫向之間的標(biāo)注方式應(yīng)基本排成一行。

（三）管道的表示方法

圖上一般應(yīng)畫(huà)出所有工藝物料和輔助物料（如蒸汽、冷卻水、冷凍鹽水等）

的管道。當(dāng)輔助管道系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單時(shí)，可將其總管繪制在流程圖的上方，其支管

則下引至有關(guān)設(shè)備；當(dāng)輔助管道系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，待工藝管道布置設(shè)計(jì)完成后，

另繪輔助管道及儀表流程圖予以補(bǔ)充，此時(shí)流程圖上只繪出與設(shè)備相連接位置的

一段輔助管道（有時(shí)包括操作所需要的閥口等），如圖2-4所示。圖上各支管與

總管連接的先后位置應(yīng)與管道布置圖一致。公用管道比較復(fù)雜的系統(tǒng)，通常還需

另繪公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖。

1．管道的畫(huà)法

管道畫(huà)法的原則規(guī)定可參閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和化工行業(yè)有關(guān)規(guī)定。

2.管道的標(biāo)注

每段管道上都票有相應(yīng)的標(biāo)注，一般橫向管線(xiàn)標(biāo)注在管線(xiàn)的上方，豎向管線(xiàn)

則標(biāo)注在管線(xiàn)的左方；若標(biāo)注位置不夠時(shí)，可將標(biāo)注中的部分內(nèi)容移至管線(xiàn)下方

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或右方。不得已時(shí)，也可用指引線(xiàn)引出標(biāo)注。標(biāo)注內(nèi)容應(yīng)包括三個(gè)組成部分：即

管道號(hào)、管徑和管道等級(jí)。

當(dāng)未采用管道等級(jí)及與之配套的材料選用表時(shí)，管道標(biāo)注中的公制管需注外

徑×厚度；對(duì)隔熱（或隔音）的管道，則將隔熱（隔音）代號(hào)注在管徑之后。

（四）閥門(mén)與管件的表示方法

(1)圖形符號(hào)

(2)字母代號(hào)表示被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)。

(3)儀表位號(hào)在檢測(cè)控制系統(tǒng)中，一個(gè)回路中的每一個(gè)儀表（或元件）都應(yīng)

標(biāo)注儀表位號(hào)。

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在管道及儀表流程圖中，標(biāo)注儀表位號(hào)一的方法是將字母代號(hào)填寫(xiě)在圓圈的

上半部分，數(shù)字編號(hào)填寫(xiě)在圓圈的下半部分。

第四節(jié)典型設(shè)備的自控流程

本節(jié)介紹常用的化工典型設(shè)備（泵、換熱器、反應(yīng)釜、蒸餾塔）的自控流程。

一、泵

1．離心泵

離心泵的流量調(diào)節(jié)一般是采用出口節(jié)流的方法，但也可以使用旁路調(diào)節(jié)方

法，旁路調(diào)節(jié)耗費(fèi)能量，但調(diào)節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小是它的優(yōu)點(diǎn)。

在離心泵設(shè)有分支路時(shí)，即一臺(tái)泵要分送幾支并聯(lián)管路時(shí)，可采用分支調(diào)節(jié)

方案。

2．容積式泵（往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵和旋渦泵等）

當(dāng)流量減小時(shí)容積式泵的壓力急劇上升，因此不能在容積式泵的出口管道上

直接安裝節(jié)流裝置來(lái)調(diào)節(jié)流量，通常采用旁路調(diào)節(jié)或改變轉(zhuǎn)速、改變沖程大小來(lái)

調(diào)節(jié)流程。

3．真空泵

真空泵可采用吸入支路調(diào)節(jié)和吸入管阻力調(diào)節(jié)的方案。

二、換熱器

換熱器的溫度控制方案。

(1)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量，用流體1的流量作調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)控制流體2的出口溫

度。

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(2)調(diào)節(jié)傳熱面積，適用于蒸汽冷凝換熱器，調(diào)節(jié)閥裝在凝液管路上。

(3)分流調(diào)節(jié)，在用工藝流體作載熱體回收熱量時(shí)或冷卻水流量不允許改變

時(shí)，兩個(gè)流量都不能調(diào)節(jié)。此時(shí)可利用三通閥使其中一個(gè)流體走分路，使部分流

體走旁路。

三、反應(yīng)釜

人工手動(dòng)控制的間歇反應(yīng)器的PI流程比較簡(jiǎn)單。加料、反應(yīng)和出料皆由人

工操作控制，主要控制指標(biāo)是反應(yīng)溫度（壓力）和反應(yīng)時(shí)間。

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自動(dòng)控制的間歇反應(yīng)器的PI流程要復(fù)雜得多，控制質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率都要

高得多。

1．進(jìn)出料管道

釜頂左部為各種原料及試壓氮?dú)獾冗M(jìn)料管道，水和單體自動(dòng)計(jì)量手動(dòng)遙控進(jìn)

料。在進(jìn)料總管中部串聯(lián)一切斷閥（球閥），進(jìn)料完畢后關(guān)閉球閥，各管道就形

成二道切斷閥的密封。安全閥前不能有閥，故它裝在切斷閥與進(jìn)口之間。

2.軸封系統(tǒng)

攪拌軸的密封是釜式反應(yīng)器的關(guān)鍵問(wèn)題之一，機(jī)械密封是可高而先進(jìn)的動(dòng)密

封結(jié)構(gòu)，為了保障它的正常工作必須配有液封與冷卻系統(tǒng)。

密封液罐旁為攪拌電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流的指示、記錄和過(guò)載報(bào)警回路。

3．溫度控制

間歇反應(yīng)的溫度控制是分階段周期性變化的，熱負(fù)荷也隨著反應(yīng)時(shí)間而變

化，這都造成溫度控制的困難。為此，設(shè)置了熱水升溫、工業(yè)水或冷凍水冷卻共

三套系統(tǒng)。

循環(huán)水量大則進(jìn)出口溫差小和傳熱系數(shù)高（流速快），使釜內(nèi)各點(diǎn)的溫度更

為均勻，水的流量大還能減少對(duì)象的容量滯后。水量恒定可以減少冷卻水流量變

化這個(gè)干擾因素，這些都有助于調(diào)節(jié)質(zhì)量的提高。

四、蒸餾塔

蒸餾是化工廠(chǎng)應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)過(guò)程。以下將簡(jiǎn)單討論蒸餾塔的基本控制

方案及管道儀表流程實(shí)例。

（一）蒸餾塔的基本控制方案

蒸餾塔的控制方案很多，但基本形式通常只有兩種。

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(1)按精餾段指標(biāo)控制取精餾段某點(diǎn)成分或溫度為被調(diào)參數(shù)，而以回流量壇、

餾出液量D或塔內(nèi)蒸氣量VB作為調(diào)節(jié)參數(shù)。

(2)按提餾段指標(biāo)控制當(dāng)對(duì)釜液的成分要求較之對(duì)餾出液為高時(shí)，例如塔底

為主要產(chǎn)品時(shí)，常用此方案。如對(duì)塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量要求相近，又是液相進(jìn)

料，也往往采用此方案。

（二）塔頂?shù)牧鞒膛c調(diào)節(jié)方案

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前面所講的只是原則性的控制方案，具體的方案可按塔頂、塔底及進(jìn)料系統(tǒng)

分別考慮。塔頂方案的基本要求是：把出塔蒸氣的絕大部分冷凝下來(lái)，把不凝性

氣體排走；調(diào)節(jié)LR和D的流量和保持塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。

（三）塔底的流程與調(diào)節(jié)方案

第三章化工計(jì)算

第一節(jié)化工過(guò)程及過(guò)程參數(shù)

化工計(jì)算主要是應(yīng)用守恒定律來(lái)研究化工過(guò)程的物料衡算和能量衡算問(wèn)

題。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須熟悉有關(guān)化工過(guò)程的一些術(shù)語(yǔ)及基礎(chǔ)知識(shí)。例如，對(duì)

合成氨或環(huán)氧乙烷生產(chǎn)過(guò)程作物料衡算和能量衡算，則首先需要了解有關(guān)合成

氨或環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的基本原理、生產(chǎn)方法和工藝流程，然后，才能以示意圖的

形式表示出整個(gè)化工過(guò)程的主要設(shè)備及全部進(jìn)、出物流，并選定所需溫度、壓

力或物料組成等條件，再逐一進(jìn)行計(jì)算。由此可見(jiàn)，必須具有化工過(guò)程方面的

基礎(chǔ)知識(shí)，才能進(jìn)行物料和能量衡算。

主要內(nèi)容包括：

化工過(guò)程；

化工工藝流程；

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)；

化工過(guò)程基本參數(shù)——溫度、壓力、流量、化學(xué)組成等基本

概念。

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1－1化工過(guò)程

所謂化工過(guò)程，是指由原料經(jīng)化學(xué)處理和物理處理加工成化學(xué)產(chǎn)品或中間

產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。它包括許多工序，每個(gè)工序又由若干個(gè)或若干組設(shè)備（如反

應(yīng)器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔，分離器、換熱器及輸送設(shè)備等等）組合而成。

物料通過(guò)各設(shè)備時(shí)，完成某種化學(xué)或物理處理，最終成為合格的產(chǎn)品。

化工過(guò)程中的各種設(shè)備所進(jìn)行的主要操作可歸納為下列幾類(lèi)：1.化學(xué)反應(yīng)；

2.分離或提純，3.改變溫度，4.改變壓力，5.混合等。各類(lèi)操作的作用簡(jiǎn)述如

下。

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1、化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)是整個(gè)化工過(guò)程的核心。一種化學(xué)反應(yīng)是否能在工

業(yè)上付諸實(shí)現(xiàn)取決于許多因素，如平衡收率（即反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，加

入的原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的數(shù)量）、反應(yīng)速度、控制或減少副反應(yīng)的可能性等。

2、分離或提純?；どa(chǎn)中的分離過(guò)程就是將兩種或兩種以上組分的混合

物分成純的或比較純的組分。由于生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程常常存在副反應(yīng)、反

應(yīng)不完全或使用溶劑等方面原因，使原料經(jīng)反應(yīng)后得到的產(chǎn)物往往不是一種純

的產(chǎn)物，而是幾種組分的混合物，必須經(jīng)分離或提純后，才能成為較純的產(chǎn)品。

分離過(guò)程通常只是一種物理過(guò)程，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。它是利用物質(zhì)在相

變化過(guò)程中某些物理性質(zhì)（如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、溶解度等）的差異來(lái)進(jìn)行的。如蒸

餾是基于不同組分揮發(fā)度或沸點(diǎn)的不同；結(jié)晶是基于熔點(diǎn)或溶解度的不同；溶

劑萃取是基于一種物質(zhì)在兩種互不相溶的液體中溶解度的不同等。

3、改變溫度。化學(xué)反應(yīng)速度和收率、物質(zhì)的相態(tài)變化（如蒸氣的冷凝、

液體的氣化或凝固、固體的熔化等）以及物質(zhì)的其他物理性質(zhì)變化（如粘度、

溶解度、表面張力等）等均與溫度有密切的關(guān)系，改變溫度可調(diào)節(jié)以上各性質(zhì)

達(dá)到所需的要求。

物質(zhì)的加熱都要消耗能量。所以，回收熱量使熱量充分利用，是化工廠(chǎng)

提高經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要措施。例如，要將原科加熱到反應(yīng)溫度則需要熱量。

而反應(yīng)器排出的是熱的產(chǎn)物，此部分熱量可回收利用，這就可以把原料先與熱

的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行換熱，回收部分熱量，然后再將其加熱到反應(yīng)溫度。

4、改變壓力?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物中如有氣體時(shí)，改變壓力對(duì)平

衡收率有影響。例如，合成氨反應(yīng)N＋3H＝2NH，壓力增高，氨的平衡產(chǎn)率就

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增加。除此之外物質(zhì)的相態(tài)變化，如蒸氣冷凝或液體氣化等與壓力亦有密切關(guān)

系。當(dāng)用泵或壓縮機(jī)輸送流體時(shí)，壓力用于克服設(shè)備和管線(xiàn)中的阻力。

5、混合。混合是與分離相反的一個(gè)過(guò)程。在化工生產(chǎn)中，常常需要將兩

種或兩種以上物質(zhì)混合在一起。通常，混合不消耗能量，只有為了加速混合使

用攪拌器時(shí)，才消耗少量能量。

化工過(guò)程中的每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行上述一種或幾種操作。設(shè)計(jì)化工過(guò)程，就

是設(shè)計(jì)以上一系列操作，將其適當(dāng)?shù)?、合理地組合起來(lái)，以改變?cè)系幕瘜W(xué)和

物理性質(zhì)，使之能夠生產(chǎn)合格的產(chǎn)品。把完成這些操作的設(shè)備串連組合起來(lái)，

就成為一個(gè)化工過(guò)程。

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通常，發(fā)現(xiàn)一種新的化學(xué)反應(yīng)使之實(shí)施于生產(chǎn)或開(kāi)發(fā)一個(gè)新的化工過(guò)程，

從技術(shù)角度來(lái)考察，它主要決定于下述三類(lèi)因素：

（1）化學(xué)工藝因素——反應(yīng)體系本性、溫度、壓力、組成、催化劑等操作條

件以及體系的反應(yīng)速度、轉(zhuǎn)化率、循環(huán)比等。

（2）化學(xué)工程因素——體系的物性、相態(tài)、熱性質(zhì)、傳遞性質(zhì)、傳熱傳質(zhì)方

式、物料（流體及固體）輸送、反應(yīng)技術(shù)、分離技術(shù)等。

（3）機(jī)械設(shè)備、儀表及控制手段——設(shè)備材料、制造、貯運(yùn)、安裝、維修、

檢測(cè)、備品備件、正常操作及事故處理等。

應(yīng)該指出，在決定化工過(guò)程時(shí)，上述諸因素是密切相關(guān)的，其中不少因素

還是互相矛盾和制約的。需要對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析實(shí)行最優(yōu)化，其中包括很多單個(gè)

過(guò)程的最優(yōu)化，最后使過(guò)程的總費(fèi)用為最低。

但是，決定一個(gè)具體的化工過(guò)程，除考慮其技術(shù)上的可行性外，還必須符

合國(guó)家的政治、經(jīng)濟(jì)政策方針。諸如資源、環(huán)境、能源、勞動(dòng)保護(hù)、工業(yè)布局

等因素，并使之獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

1－2化工工藝流程

化工過(guò)程常用流程圖來(lái)表示。所謂流程圖，就是把生產(chǎn)過(guò)程中物料經(jīng)過(guò)的

設(shè)備按其形狀畫(huà)出示意圖，并畫(huà)出各設(shè)備之間的主要物料管線(xiàn)及其流向。簡(jiǎn)化

的流程圖可以用方框來(lái)表示設(shè)備或設(shè)備組，稱(chēng)方框流程圖。在工藝流程設(shè)計(jì)中，

還有其他類(lèi)型的流程圖，如表明物料量的物料流程圖、以裝置為單元的裝置流

程圖、以管線(xiàn)為主的管線(xiàn)流程圖以及帶測(cè)量?jī)x表控制點(diǎn)的流程圖等。

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工藝流程圖能簡(jiǎn)明、扼要的表明化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工序，看來(lái)一目了然。從

工藝流程圖可以初步了解生產(chǎn)方法、生產(chǎn)過(guò)程以及各主要物料的來(lái)龍去脈。在

解物料和能量衡算題時(shí)，也需要用圖來(lái)表示各設(shè)備之間的物料關(guān)系。因此，學(xué)

會(huì)用流程圖來(lái)表達(dá)化工過(guò)程，對(duì)工程技術(shù)人員是一項(xiàng)基本訓(xùn)練。

1－3化工過(guò)程開(kāi)發(fā)

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化工過(guò)程開(kāi)發(fā)是指一個(gè)化學(xué)反應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室過(guò)渡到第一套生產(chǎn)裝置的全部過(guò)

程。

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)，首先是決定子化學(xué)反應(yīng)的可能性、轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)速度是否

具有工業(yè)價(jià)值，產(chǎn)物分離的難易程度以及機(jī)械、設(shè)備、材料是否可行。當(dāng)然，

最終取決于是否有經(jīng)濟(jì)效益。

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的第一步就是要設(shè)計(jì)一個(gè)流程圖。由于化學(xué)反應(yīng)或產(chǎn)物的分

離可用不同的方法來(lái)完成，因此，設(shè)計(jì)流程時(shí)，必須選擇一個(gè)安全、可靠、經(jīng)

擠效益高的最佳方案。

1－4過(guò)程參數(shù)

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，能影響過(guò)程運(yùn)行和狀態(tài)的物理量，如溫度、壓力、流

量及物料的百分組成或濃度等，在指定條件下它的數(shù)值恒定，條件改變其數(shù)值

也隨之變化，這些物理量稱(chēng)為過(guò)程參數(shù)。這些參數(shù)也常作為控制生產(chǎn)過(guò)程的主

要指標(biāo)。

進(jìn)行化工計(jì)算時(shí)，上述參數(shù)是基本數(shù)據(jù)，可以直接測(cè)定。對(duì)一些不易直接

測(cè)定的參數(shù)，可找出與容易測(cè)定的參數(shù)之間的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算求得，有時(shí)也可

以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定。

主要介紹溫度、壓力、流量及物料的百分組成或濃度等參數(shù)的基本概念及

計(jì)算方法。

第二節(jié)化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

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在化工計(jì)算以及化工工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)中，必不可少地要用到有關(guān)化合物的

物性數(shù)據(jù)。例如，進(jìn)行化工過(guò)程物料與能量衡算時(shí)，需要用到密度或比容、沸

點(diǎn)、蒸汽壓、燴、熱容及生成熱等等的物性數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)一個(gè)反應(yīng)器時(shí)，則需要

知道化學(xué)反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)；計(jì)算傳熱過(guò)程時(shí)，需要導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)據(jù)等等。這些數(shù)

據(jù)習(xí)慣上稱(chēng)為“化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”，它是由物料本身的物理化學(xué)性質(zhì)所決定的。因此，

又被稱(chēng)作“物化數(shù)據(jù)”或“物性數(shù)據(jù)”。

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化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括很多，現(xiàn)將常用的一些化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大致歸納成以下幾

類(lèi)：

(1)基本物性數(shù)據(jù)—如臨界常數(shù)（臨界壓力、臨界溫度、臨界體積）、密度

或比容、狀態(tài)方程參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸氣壓、氣一液平衡關(guān)系等。

(2)熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)—如內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由能、自由焓等。

(3)化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)—如反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、

活化能，化學(xué)平衡常數(shù)等。

(4)傳遞參數(shù)—如粘度、擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。

通常這些數(shù)據(jù)可用下列方法得到：

1、查手冊(cè)或文獻(xiàn)資料

有關(guān)常用物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)，前人已系統(tǒng)地進(jìn)行歸納總結(jié)，從表格或圖的形

式表示。這些致?lián)蓮挠嘘P(guān)的化學(xué)化工類(lèi)手冊(cè)或?qū)I(yè)性的化工手冊(cè)中查到。

2、估算?？梢詰?yīng)用物理和化學(xué)的一些基本定律計(jì)算各種物質(zhì)的性質(zhì)參數(shù)。

3、用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。

以上三種數(shù)據(jù)來(lái)源，從手冊(cè)或文獻(xiàn)中查得數(shù)據(jù)最方便，但往往有時(shí)數(shù)據(jù)不

夠完整，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。用一些理論的、半經(jīng)驗(yàn)的和經(jīng)驗(yàn)的公式估算，

也是一種簡(jiǎn)便的方法。當(dāng)手冊(cè)或文獻(xiàn)中無(wú)法查得時(shí)，可以進(jìn)行估算。直接用實(shí)

驗(yàn)測(cè)定得到的數(shù)據(jù)最可靠，只是實(shí)驗(yàn)比較費(fèi)時(shí)間又花錢(qián)。但是，如果查不到有

關(guān)數(shù)據(jù)，而用公式估算得到的結(jié)果精度又不夠時(shí)，則必須用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。

近年來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存、檢索和推算物性

數(shù)據(jù)日益增多。一些大型化工企業(yè)、研究部門(mén)和高等院校都相應(yīng)建立了物性數(shù)

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據(jù)庫(kù)，以便于通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索或估算所要求的數(shù)據(jù)，而不必自行查找或計(jì)

算，大大節(jié)省了時(shí)間和精力。

第三節(jié)物料衡算

物料衡算是化工計(jì)算中最基本、也是最重要的內(nèi)容之一，它是能量衡算的

基礎(chǔ)。一般在物料衡算之后，才能計(jì)算所需要提供或移走的能量。通常，物料

衡算有兩種情況，一種是對(duì)已有的生產(chǎn)設(shè)備或裝置，利用實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)，算

出另一些不能直接測(cè)定的物料量。用此計(jì)算結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行分析、作出

判斷、提出改進(jìn)措施。另一種是設(shè)計(jì)一種新的設(shè)備或裝置，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，先

作物料衡算，求出進(jìn)出各設(shè)備的物料量，然后再作能量衡算，求出設(shè)備或過(guò)程

的熱負(fù)荷，從而確定設(shè)備尺寸及整個(gè)工藝流程。

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物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，即在一個(gè)孤立物系中，不論物質(zhì)

發(fā)生任何變化，它的質(zhì)量始終不變（不包括核反應(yīng)，因?yàn)楹朔磻?yīng)能量變化非常

大，此定律不適用）。

3－1物料衡算式

1、化工過(guò)程的類(lèi)型

化工過(guò)程操作狀態(tài)不同，其物料或能量衡算的方程亦有差別。

化工過(guò)程根據(jù)其操作方式可以分成間歇操作、連續(xù)操作以及半連續(xù)操作

三類(lèi)。或者將其分為穩(wěn)定狀態(tài)操作和不穩(wěn)定狀態(tài)操作兩類(lèi)。在對(duì)某個(gè)化工過(guò)程

作物料或能量衡算時(shí)，必須先了解生產(chǎn)過(guò)程的類(lèi)別。

聞歇操作過(guò)程：原料在生產(chǎn)操作開(kāi)始時(shí)一次加入，然后進(jìn)行反應(yīng)或其他

操作，一直到操作完成后，物料一次排出，即為間歇操作過(guò)程。此過(guò)程的特點(diǎn)

是在整個(gè)操作時(shí)間內(nèi)，再無(wú)物料進(jìn)出設(shè)備，設(shè)備中各部分的組成、條件隨時(shí)間

而不斷變化。

連續(xù)操作過(guò)程：在整個(gè)操作期間，原料不斷穩(wěn)定地輸入生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)

不斷從設(shè)備排出同樣數(shù)量（總量）的物料。設(shè)備的進(jìn)料和出料是連續(xù)流動(dòng)的，

即為連續(xù)操作過(guò)程。在整個(gè)操作期間，設(shè)備內(nèi)各部分組成與條件不隨時(shí)間而變

化。

半連續(xù)操作過(guò)程：操作時(shí)物料一次輸入或分批輸入，而出料是連續(xù)的，

或連續(xù)輸入物料，而出料是一次或分批的。

穩(wěn)定狀態(tài)操作就是整個(gè)化工過(guò)程的操作條件（如溫度、壓力、物料量及

組成等）如果不隨時(shí)間而變化，只是設(shè)備內(nèi)不同點(diǎn)有差別，這種過(guò)程稱(chēng)為穩(wěn)定

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狀態(tài)操作過(guò)程，或稱(chēng)穩(wěn)定過(guò)程。如果操作條件隨時(shí)間而不斷變化的，則稱(chēng)為不

穩(wěn)定狀態(tài)操作過(guò)程，或稱(chēng)不穩(wěn)定過(guò)程。

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間歇過(guò)程及半連續(xù)過(guò)程是不穩(wěn)定狀態(tài)操作。連續(xù)過(guò)程在正常操作期間，

操作條件比較穩(wěn)定，此時(shí)屬穩(wěn)定狀態(tài)操作多在開(kāi)、停工期間或操作條件變化和

出現(xiàn)故障時(shí)，則屬不穩(wěn)定狀態(tài)操作。

2、物料衡算式

物料衡算是研究某一個(gè)體系內(nèi)進(jìn)、出物料量及組成的變化。所謂體系就

是物料衡算的范圍，它可以根據(jù)實(shí)際需要人為地選定。體系可以是一個(gè)設(shè)備或

幾個(gè)設(shè)備，也可以是一個(gè)單元操作或整個(gè)化工過(guò)程。

進(jìn)行物料衡算時(shí)，必須首先確定衡算的體系。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)某

一個(gè)體系，輸入體系的物料量應(yīng)該等于輸出物料量與體系內(nèi)積果量之和。所以，

物料衡算的基本關(guān)系式應(yīng)該表示為：

輸入的輸出的積累的

＝＋

物料量物料量物料量

如果體系內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則對(duì)任一個(gè)組分或任一種元素作衡算時(shí)，必

須把反應(yīng)消耗或生成的量亦考慮在內(nèi)。即

輸入的反應(yīng)生成或輸出的積累的

＝＋

物料量消耗的物料量物料量物料量

上式對(duì)反應(yīng)物作衡算時(shí)，由反應(yīng)而消耗的量，應(yīng)取減號(hào)；對(duì)生成物作衡

算時(shí)，由反應(yīng)而生成的量，應(yīng)取加號(hào)。

列物料衡算式時(shí)應(yīng)注意，物料平衡是指質(zhì)量平衡，不是體積或