20151102化工設(shè)計-知識點總結(jié)資料

20151102化工設(shè)計-知識點總結(jié)資料第一頁，共48頁。符合國家的經(jīng)濟政策和技術(shù)政策，合理運用國家的財富和資源；工藝上可靠，經(jīng)濟上合理；盡可能吸收最新科技成果，力求技術(shù)先進，經(jīng)濟效益更大；不造成環(huán)境污染；符合國家工業(yè)安全與衛(wèi)生要求。三、化工設(shè)計的要求第一章緒論知識點第二頁，共48頁。四、化工設(shè)計的內(nèi)容工藝設(shè)計；總圖設(shè)計；設(shè)備設(shè)計；管路設(shè)計土建設(shè)計；電氣設(shè)計；自控設(shè)計；給排水設(shè)計采暖通風設(shè)計；技術(shù)經(jīng)濟五、工藝專業(yè)的主要設(shè)計內(nèi)容原料路線和技術(shù)路線的選擇；藝流程設(shè)計；物料衡算能量衡算；工藝設(shè)備的設(shè)計和選型；車間布置設(shè)計；化工管道設(shè)計；非工藝設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；編制設(shè)計文件第一章緒論知識點第三頁，共48頁。六、化工生產(chǎn)的特點工藝流程復(fù)雜——流程很長，如FeS2→H2SO4操作狀態(tài)變化大——如我國設(shè)計的合成氨工藝流體輸送多——管道、輸送設(shè)備多具有腐蝕性——管道、設(shè)備材質(zhì)有毒——安全衛(wèi)生易燃、易爆——防爆、電氣、自動化非標設(shè)備多——反應(yīng)器、塔等第一章緒論知識點第四頁，共48頁。七、化工設(shè)計的工作程序

一個化工項目從設(shè)想到建成投產(chǎn)，分三個階段：即可行性研究決策階段、設(shè)計階段、建設(shè)階段?；ぴO(shè)計過程中有項目可行性研究報告、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計重要的文本文件。(1)接受委托，參加編制項目建議書；(2)參加廠址選擇，編制廠址選擇報告；(3)進行技術(shù)考察；(4)編制預(yù)可行性研究報告；(5)編制可行性研究報告；(6)進行廠址復(fù)查；(7)提出建廠區(qū)域地質(zhì)初勘要求；(8)開展初步設(shè)計；(9)進行設(shè)備及主要材料的采購；(10)提出詳勘要求；(11)開展施工圖設(shè)計；(12)配合現(xiàn)場施工；(13)參加試車、考核；(14)參加竣工驗收；(15)工程總結(jié)，設(shè)計回訪；(16)參加項目后評價。第一章緒論知識點第五頁，共48頁。第一節(jié)工藝流程設(shè)計概述第二節(jié)流程圖繪制第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程本章主要內(nèi)容第四節(jié)流程的組織和分析第一章工藝流程設(shè)計知識點第六頁，共48頁。1.確定設(shè)計過程中的各項內(nèi)容 a．確定采用哪些工序； b．確定每個工序的具體任務(wù)； c．確定設(shè)備及操作條件； d.確定控制儀表； e．確定三廢治理和綜合利用方案； f.確定安全生產(chǎn)措施一、工藝流程設(shè)計的任務(wù)2.工藝流程圖種類

方框流程圖工藝流程草(簡)圖

工藝物料流程圖帶控制點工藝流程圖

管道儀表流程圖第一章工藝流程設(shè)計第一節(jié)概述第七頁，共48頁。工程設(shè)計階段A版PI圖(初版)B版PI圖(內(nèi)審版)C版PI圖(用戶版)D版PI圖(確認版)E版PI圖(詳1版)F版PI圖(詳2版)G版PI圖(施工版)

詳細工程設(shè)計階段PFD(ProcessFlowsheetDiagram)：過程物料流程圖PID(ProcessInstrumentDiagram)：帶控制點的工藝儀表管道流程圖UID(UtilityInstrumentDiagram):公用工程儀表管道流程圖UFD(UtilityFlowsheetDiagram):公用工程物料流程圖第一章工藝流程設(shè)計第一節(jié)概述第八頁，共48頁。設(shè)備類型代號設(shè)備類型代號設(shè)備類型代號貯罐V工業(yè)爐S過濾機M塔器T壓縮機、風機C稱量設(shè)備W反應(yīng)器R泵B火炬F換熱器H/E起重設(shè)備L工藝設(shè)備代號儀表參量代號設(shè)備類型代號設(shè)備類型代號設(shè)備類型代號溫度T質(zhì)量(重量)m(W)厚度δ溫差ΔT/TD轉(zhuǎn)速N頻率f壓力(或真空)P濃度C位移S壓差ΔP/PD密度(相對密度)γ長度

L重量(或體積)流量G/F分析A熱量Q液位(或料位)H濕度φ氫離子濃度pH指示I記錄R控制C第一章工藝流程設(shè)計第二節(jié)工藝流程圖第九頁，共48頁。符號符號意義符號意義就地安裝集中安裝無彈簧氣動閥電動執(zhí)行機構(gòu)活塞執(zhí)行機構(gòu)有彈簧氣動閥帶定器氣動閥電磁執(zhí)行機構(gòu)變送器孔板流量計轉(zhuǎn)子流量計功能代號功能代號功能代號指示Z/I積算S聯(lián)鎖L記錄J/R信號X變送B調(diào)節(jié)T

手動遙控K控制C儀表功能代號儀表圖形符號第一章工藝流程設(shè)計第二節(jié)工藝流程圖第十頁，共48頁。（5）設(shè)備位號編制為:

位號應(yīng)標注在設(shè)備內(nèi)或附近空白處（如能表示清楚，則可不加引出線），位號和名稱用粗實線分開，位號寫在上面如：（6）設(shè)備位號應(yīng)與初步設(shè)計一致，若施工圖設(shè)計中設(shè)備有所增加，則位號應(yīng)按順序增補，如有取消，原有設(shè)備位號不再使用。二、圖畫的繪制要求R

1

01

A設(shè)備分類代號車間或工段代號設(shè)備順序號相同設(shè)備尾號第一章工藝流程設(shè)計第二節(jié)工藝流程圖第十一頁，共48頁。一、泵的流量自控(1)離心泵（a）直接節(jié)流法優(yōu)點：簡單易行，普遍采用。缺點：能耗大。限制：不適宜于正常流量低于額定流量30%以下的場合。（b）旁路調(diào)節(jié)優(yōu)點：調(diào)節(jié)閥直徑小，可用于小流量調(diào)節(jié)。缺點：使泵的總效率降低。（c）調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速——采用變頻電機第一章工藝流程設(shè)計第二節(jié)工藝流程圖第十二頁，共48頁。一、泵的流量自控(1)離心泵設(shè)有分支路的泵第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十三頁，共48頁。二、換熱器的溫度自控(1)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量(2)調(diào)節(jié)傳熱面積(3)分流調(diào)節(jié)用流體1的流量作調(diào)節(jié)參數(shù)來控制流體2的出口溫度最常用的調(diào)節(jié)方案流體1的流量必須允許改變a)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十四頁，共48頁。二、換熱器的溫度自控(2)調(diào)節(jié)傳熱面積適用于冷凝器，調(diào)節(jié)閥裝在凝液管路上液體1的溫度高于給定值時，調(diào)節(jié)閥關(guān)小使凝液積聚，有效冷凝面減小，傳熱量隨之減小，直至平衡為止，反之亦然。該方案滯后大需要較大的傳熱面積余量可防局部過熱，有利于熱敏性介質(zhì)第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十五頁，共48頁。二、換熱器的溫度自控(3)分流調(diào)節(jié)—冷熱流體流量均不變當換熱器的兩股流體的流量都不允許改變時，可用其中一股流體分走旁路的辦法來調(diào)節(jié)溫度，三通閥可裝載換熱器的進口處，而且還要有較大的傳熱面積余量。調(diào)節(jié)迅速傳熱面要有余量第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十六頁，共48頁。(1)蒸餾塔的基本控制方案a．按精餾段指標控制取精餾段某點成分或溫度為被調(diào)參數(shù)，而回流量LR、餾出液量D或塔內(nèi)蒸汽量VS作為調(diào)節(jié)參數(shù)。適合于餾出液的純度要求較高的情況三、蒸餾塔的控制方案第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十七頁，共48頁。方案A：根據(jù)塔板溫度控制LR，VS流量恒定。方案B：回流比很大時，一般用精餾段塔板溫度控制D，保持VS流量恒定。

在LR、D、VS及B四個變量中，選擇一個作為控制成分的手段，選擇另一個保持流量恒定，其余兩個按回流罐和再沸器的液位調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)。(1)蒸餾塔的基本控制方案a．按精餾段指標控制三、蒸餾塔的控制方案第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十八頁，共48頁。三、蒸餾塔的基本控制方案b.按提餾段指標控制——適合于釜液的純度要求較高的情況方案A：用提餾段塔板溫度控制加熱蒸汽量，控制VS，保持LR恒定，D和B都按物料平衡關(guān)系，由液位調(diào)節(jié)器控制。目前應(yīng)用最多的方案。方案B：用提餾段塔板溫度控制釜液流量B，保持LR恒定，D由回流罐的液位調(diào)節(jié)，蒸汽量由再沸器的液位調(diào)節(jié)。該方案當B較小時比較平穩(wěn)。第一章工藝流程設(shè)計第三節(jié)化工典型設(shè)備的自控流程第十九頁，共48頁。一、總流程是各個單元操作過程的合理組合(1)化學物質(zhì)的分配(2)混合物的分離考慮：操作壓力、冷卻劑、穩(wěn)定性(3)溫度、壓力和相的變化(4)選擇適當?shù)脑O(shè)備第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十頁，共48頁。1.多組分蒸餾的流程方案四組分--5種方案直接順序流程二、蒸餾過程流程的組織和分析間接順序流程第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十一頁，共48頁。多組分溶液蒸餾可能的方案數(shù)組分數(shù)2345678910塔數(shù)123456789方案數(shù)1251442132429143048621.多組分蒸餾的流程方案二、蒸餾過程流程的組織和分析好的方案要求：設(shè)備投資少、操作費用低、安全性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十二頁，共48頁。直接順序流程和間接順序流程相比，選直接順序流程采用等摩爾分割或采用CES高的方案最難分離的物質(zhì)放在最后分離首先除去含量最大的組分除去強腐蝕性的組分盡早把易分解或易聚合的組分分離出去盡早除去易燃易爆等影響安全生產(chǎn)的組分盡早除去在操作條件下不易被液化的組分當要求產(chǎn)品純度很高時，一般應(yīng)在蒸餾流程中安排在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品二、蒸餾過程流程的組織原則CES=f×Δ第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十三頁，共48頁。例：烴類熱裂解產(chǎn)物的組成如表所示：要求采用蒸餾方法將此混合物分離為6個產(chǎn)品：氫-甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和重組分。試確定蒸餾的流程方案組分摩爾流量,mol/h正常沸點,℃與上一餾分的溫度差,ΔtA氫18-253B甲烷5-16192C乙烯24-10457D乙烷15-8816E丙烯14-4840F丙烷6-426G重組分8-141第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十四頁，共48頁。組分摩爾流量，mol/h正常沸點,℃與上一餾分的溫度差,ΔtA氫18-253B甲烷5-16192C乙烯24-10457D乙烷15-8816E丙烯14-4840F丙烷6-426G重組分8-141（1）盡早除去在操作條件下不易被液化的組分。即先除去AB（即甲烷和氫）。（2）C和D（乙烯和乙烷）、E和F（丙烯和丙烷）兩對組分的沸點差最小，分別為16℃和6℃都很難分離，最難分離的放到最后分離。分析過程：第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十五頁，共48頁。（3）CD-EFG：CDEF-G：CD-EFG方案的CES值大，選擇CD-EFG方案。第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十六頁，共48頁。ABCDEFGABCDEFGCDEFGCDEFGEF第一章工藝流程設(shè)計第四節(jié)流程的組織與分析第二十七頁，共48頁。第一節(jié)設(shè)計的主要內(nèi)容第二節(jié)泵的選用第三節(jié)換熱設(shè)備的設(shè)計和選用本章主要內(nèi)容第四節(jié)貯罐的選型和設(shè)計第二章化工設(shè)備設(shè)計第五節(jié)塔器的設(shè)計第六節(jié)反應(yīng)器的設(shè)計第二十八頁，共48頁。工作內(nèi)容：(1)確定化工單元操作所用設(shè)備的類型；(2)確定設(shè)備的材質(zhì)；(3)確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)；(4)確定標準設(shè)備(即定型設(shè)備)的型號或牌號，并確定臺數(shù)；(5)對已有標準圖紙的設(shè)備，確定標準圖的圖號和型號；(6)對非標準設(shè)備，提設(shè)計要求和設(shè)備草圖；(7)編制工藝設(shè)備一覽表；(8)當工藝設(shè)備的施工圖紙完成后，與化工設(shè)備的專業(yè)設(shè)計人員進行會簽。第二章化工設(shè)備設(shè)計第一節(jié)設(shè)計內(nèi)容第二十九頁，共48頁。泵：流量、揚程、軸功率、允許吸上高度換熱器：熱負荷、換熱面積、熱載體的種類、冷熱流體的流量、溫度和壓力風機：風量和風壓吸收塔：氣體的流量、組成、壓力和溫度，吸收劑的種類、流量、溫度和壓力，塔徑、筒體的材質(zhì)、塔板的材質(zhì)、塔板的類型和板數(shù)（板式塔），填料種類、規(guī)格、填料總高度、每段填料的高度和段數(shù)（填料塔）蒸餾塔、反應(yīng)器第二章化工設(shè)備設(shè)計第一節(jié)設(shè)計內(nèi)容第三十頁，共48頁?；ぴO(shè)備選用和設(shè)計的一般原則1.合理性：設(shè)備滿足一般工藝要求，與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、操作條件、工藝控制水平相適應(yīng)；

2.先進性：運轉(zhuǎn)可靠、自控水平、生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率盡可能達到先進水平；

3.安全性：安全可靠、操作穩(wěn)定、彈性好、無事故隱患；

4.經(jīng)濟性：投資省、運行費用低，加工、維修方便；

5.系統(tǒng)性：化工過程是一個完整的系統(tǒng)，設(shè)備設(shè)計時不能僅關(guān)注單一設(shè)備，避免因個別設(shè)備妨礙整個系統(tǒng)優(yōu)化；注重經(jīng)濟性的同時，還應(yīng)通盤考慮，保留適當裕量，以免在日后擴產(chǎn)和工藝調(diào)整時成為系統(tǒng)“瓶頸”第二章化工設(shè)備設(shè)計第一節(jié)設(shè)計內(nèi)容第三十一頁，共48頁。化工設(shè)備所用材質(zhì)的種類金屬非金屬黑色金屬有色金屬：銅、鋁、鉛、鈦及合金等鑄鐵：球墨鑄鐵、高硅鑄鐵碳素鋼：普通、優(yōu)質(zhì)、高級碳素鋼合金鋼：普通合金鋼、不銹鋼、特種鋼橡膠管、塑料管、玻璃管石墨管、陶瓷管復(fù)合材料：搪玻璃、玻璃鋼

材料種類第二章化工設(shè)備設(shè)計第一節(jié)設(shè)計內(nèi)容第三十二頁，共48頁。一、對化工用泵的要求一般要求：操作方便、運行可靠、性能良好和維修方便特殊要求：(1)輸送易燃、易爆、易揮發(fā)、有毒和有腐蝕性及貴重的介質(zhì)時，要求密封性能可靠，只能微漏甚至完全無泄漏。因此應(yīng)采用磁力驅(qū)動泵或屏蔽泵。(2)輸送腐蝕性介質(zhì)時，應(yīng)選用耐腐蝕泵。

(3)輸送易氣化液體：輸送易氣化液體應(yīng)選用低溫泵。易氣化液體的特點：泵入口壓力高、氣化壓力隨溫度變化非常顯著、對泵的軸封要求高。(4)輸送粘性液體要根據(jù)粘度的大小選泵。第二章化工設(shè)備設(shè)計第二節(jié)泵的選用第三十三頁，共48頁。一、對化工用泵的要求特殊要求：(5)輸送含氣液體；(6)輸送含固體顆粒的液體；(7)輸送高溫介質(zhì)時可考慮選用熱油泵。(8)要求高吸入性能時，選用允許汽蝕余量小的泵，如液態(tài)烴泵、雙吸式離心泵。(9)要求低流量、高揚程時，可選用多級泵、筒形泵；旋渦泵與普通離心泵相比，旋渦泵適合于流量小、揚程高的場合。(10)當打液量精度要求高時，可用計量泵。H，η

降低，校核，固含量要求~60%；第二章化工設(shè)備設(shè)計第二節(jié)泵的選用第三十四頁，共48頁。二、泵型式的確定(1)被輸送物料的基本性質(zhì)：相態(tài)、溫度、粘度、揮發(fā)性、毒性、腐蝕性、爆炸極限大小；(2)生產(chǎn)的工藝過程，動力，環(huán)境和安全要求等條件；(3)懸浮液宜用泥漿泵或膈膜泵；(4)液體中夾帶或溶有氣體時應(yīng)選用容積式泵；(5)粘度大的液體、膠體或膏糊料可用往復(fù)泵，最好選用齒輪泵、螺桿泵；(6)輸送腐蝕性介質(zhì)時用各種耐腐蝕材料制造或帶襯里的耐腐蝕泵；(7)輸送昂貴的液體、劇毒的液體應(yīng)選用完全不泄漏、無軸封的屏蔽泵和磁力泵；第二章化工設(shè)備設(shè)計第二節(jié)泵的選用第三十五頁，共48頁。(8)工藝上要求的打液量精度高時宜選用計量泵；(9)要求大流量、高壓頭時宜選用往復(fù)泵；(10)要求流量小而壓頭高、液體又無懸浮物且粘度不高的情況，選用旋渦泵或多級離心泵；(11)有電源的條件下選用電動泵；無電源或電力緊張而有蒸汽供應(yīng)時可選用蒸汽往復(fù)泵；(12)輸送易燃易爆的液體時選用蒸汽往復(fù)泵或水噴射泵、蒸汽噴射泵是很安全的；若采用電動泵輸送易燃易爆液體，則必須配用防爆電機。二、泵型式的確定第二章化工設(shè)備設(shè)計第二節(jié)泵的選用第三十六頁，共48頁。一、換熱器的分類傳熱的三種基本方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射換熱器結(jié)構(gòu)：混合式換熱器、蓄熱式換熱器、間壁式換熱器第二章化工設(shè)備設(shè)計第三節(jié)換熱器的設(shè)計和選用第三十七頁，共48頁。一、換熱設(shè)備設(shè)計和選用的一般原則1.符合規(guī)定的工藝操作條件介質(zhì)流程、流速、終端溫差、壓降、傳熱系數(shù)、污垢系數(shù)。換熱器兩端冷熱流體溫差的取值(1)換熱器兩端冷、熱流體溫差應(yīng)在20℃以上。(2)用水或其他冷卻介質(zhì)時，冷端溫差可以小些，但不要低于5℃。(3)冷凝含有惰性氣體的流體時，冷卻劑出口溫度至少比冷凝液的露點低5℃。(4)空冷器，冷、熱流體溫差應(yīng)大于15℃，最好大于20～25℃。(5)用水為冷卻劑時，冷卻水進、出口溫度差一般取5～10℃，缺水地區(qū)用比較大的差，而水源豐富地區(qū)用比較小的溫差。第二章化工設(shè)備設(shè)計第三節(jié)換熱器的設(shè)計和選用第三十八頁，共48頁。球罐優(yōu)點球形容器與圓筒形容器相比，所具有的特點：

1）球罐的表面積小，即在相同容量下球罐所需鋼材面積小。

2）球罐受力均勻，且在相同的直徑和工作壓力下，其薄膜應(yīng)力為圓筒形容器的1／2，故板厚僅為圓筒形容器的1／2。

3）球罐占地面積小，有利于表面積的利用。

4）由于球罐的風力系數(shù)低，約為0.3，而圓筒形容器約為0.7左右，因此對于風載荷來說，球罐比圓筒形容器安全得多。

因此，球罐具有占地面積少、壁厚薄、質(zhì)量輕、用材少、造價低等優(yōu)點。第二章化工設(shè)備設(shè)計第四節(jié)貯罐的選型和設(shè)計第三十九頁，共48頁。二、塔型的選擇塔徑大小的因素：大塔宜用板式塔而小塔宜用填料塔。

造價經(jīng)濟性；液體分布狀態(tài)2.板式塔可適應(yīng)比較小的液體流量，若此條件下用填料塔則易導(dǎo)致填料潤濕不足。3.處理有腐蝕性的物料時，宜用填料塔。4.熱敏性物料的蒸餾宜用填料塔。5.填料塔適于處理易發(fā)泡的液體，因填料能起到破碎泡沫的作用。6.含有固體顆粒的物系，宜選用液流通過量較大的板式塔。7.產(chǎn)生大量溶解熱或反應(yīng)熱的物系，一般應(yīng)采用板式塔。第二章化工設(shè)備設(shè)計第五節(jié)塔器的設(shè)計第四十頁，共48頁。8.液膜控制的過程宜使用板式塔，氣膜控制的過程宜用填料塔。

在板式塔中，氣體在液層內(nèi)鼓泡上升，加劇液相的湍動程度，這種方式有利于處理液相阻力為主的系統(tǒng)；在填料塔中的氣、液流動情況，氣體的流通通道不規(guī)則，有利于減小氣膜的阻力，故適于氣膜控制的系統(tǒng)。9.對操作彈性要求較高的系統(tǒng)，宜采用浮閥塔或其他浮動型塔板的板式塔，其次是泡罩塔。10.如果工藝上要求側(cè)線出料宜選用板式塔。11.如果設(shè)備的重量是關(guān)鍵因素，宜選用板式塔。但采用塑料填料時，填料塔的重量也不大。12.要求液體在塔內(nèi)停留時間短的吸收過程可選用充填滯液量小的填料的填料塔，反之，要求液體在塔內(nèi)停留時間長的過程，可采用板式塔或充填滯液大的填料的填料塔。第二章化工設(shè)備設(shè)計第五節(jié)塔器的設(shè)計第四十一頁，共48頁。固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計多段絕熱式固定床反應(yīng)器(a)間接換熱式；(b)原料氣冷激式；(c)非原料氣冷激式第二章化工設(shè)備設(shè)計第六節(jié)反應(yīng)器的設(shè)計第四十二頁，共48頁。第一節(jié)概述第二節(jié)廠房的整體布置第三節(jié)車間