化工工藝設(shè)計(jì)

《化工工藝設(shè)計(jì)》講座1.概述化工工藝專業(yè)是化工設(shè)計(jì)的主要專業(yè)之一。無(wú)論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過(guò)程，還是設(shè)計(jì)新的化工裝置，化工工藝設(shè)計(jì)是直接關(guān)系到化工裝置能否順當(dāng)開車、能否到達(dá)估計(jì)的生產(chǎn)力量和合格的產(chǎn)品,最終關(guān)系到工廠能否獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于正在運(yùn)行的化工裝置,化工工藝專業(yè)通過(guò)工藝分析,了解裝置物料和能量消耗狀況,分析設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題,可為制定改進(jìn)方案、降低原料和能量消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及挖掘生產(chǎn)潛力供給依據(jù)。因此，作為化工工藝設(shè)計(jì)的人員必需具備以下根本條件：1.1把握化工根本理論1.2把握化工工藝設(shè)計(jì)方法和技能〔1〕了解工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)、設(shè)計(jì)范圍、工藝設(shè)計(jì)人員的職責(zé)?！?〕把握化工根本理論的應(yīng)用〔3〕生疏設(shè)計(jì)根本程序和相關(guān)專業(yè)的根本學(xué)問(wèn)〔4〕清晰工藝設(shè)計(jì)成品文件的內(nèi)容和深度以及工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量保證程序。1.3把握生產(chǎn)、開停車的根本學(xué)問(wèn)、分析生產(chǎn)事故的力量以及相應(yīng)的實(shí)踐閱歷。1.4生疏有關(guān)勞動(dòng)安全衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面的法規(guī)。與工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的上述諸方面的法規(guī)有：建筑設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)GBJ6-87(2023年版)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)GB50160-92(1999年版)爆炸和危急性環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50058-92化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定HG20571-95石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SH3047-93化工建設(shè)工程環(huán)境愛護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定HG20667-1986石油化工企業(yè)環(huán)境愛護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SH3024-951.5具有肯定的工作閱歷2、工藝設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù)2.1在工程設(shè)計(jì)合同書中明確規(guī)定的以及業(yè)主應(yīng)供給的有關(guān)數(shù)據(jù)。〔1〕裝置的設(shè)計(jì)力量、操作彈性及年操作日;〔2〕產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格；〔3〕建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件；〔4〕所能供給的公用工程，包括水、電、汽、氣等規(guī)格、數(shù)量及進(jìn)界區(qū)條件；〔5〕原材料、催化劑、化學(xué)品等規(guī)格、消耗指標(biāo)及進(jìn)界區(qū)條件；2.2由專利商供給的：除上述與專利商有關(guān)的數(shù)據(jù)外，還需專利商供給當(dāng)專利范圍內(nèi)的工藝操作條件、轉(zhuǎn)化率、收率、掌握方案、相關(guān)設(shè)備條件等。2.3工藝所需的物性參數(shù)。3.1概述：工藝專業(yè)是自工程前期的可行性爭(zhēng)論階段即作為主要專業(yè)參與編制，始終貫穿到工程設(shè)計(jì)階段。在工程設(shè)計(jì)階段可分為以下幾個(gè)階段：〔1〕按國(guó)內(nèi)審批要求分為：●初步設(shè)計(jì)〔批準(zhǔn)后建設(shè)單位即可開工〕●施工圖設(shè)計(jì)3、工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度〔2〕按國(guó)際常規(guī)做法分為：●工藝設(shè)計(jì)〔以化工工藝專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè)〕●根底設(shè)計(jì)〔以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè)〕●具體設(shè)計(jì)〔以管道設(shè)計(jì)專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè)〕●在建設(shè)單位完成了工程前期工作之后，設(shè)計(jì)單位即可開展工程的工程設(shè)計(jì)工作。●在工程設(shè)計(jì)階段的工藝設(shè)計(jì)，它的主要依據(jù)是經(jīng)批準(zhǔn)的可行性爭(zhēng)論報(bào)告及其批文、總體設(shè)計(jì)及其批文、工程設(shè)計(jì)合同書以及設(shè)計(jì)根底資料。3.2工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度概述工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)是經(jīng)批準(zhǔn)的可行性爭(zhēng)論報(bào)告、總體設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)合同書及設(shè)計(jì)根底資料。制定相應(yīng)的工藝流程，其原則是選擇先進(jìn)牢靠的工藝技術(shù)路線，進(jìn)展方案比較，對(duì)方案進(jìn)展優(yōu)化，確定合理的工藝流程方案，選取適宜的工藝設(shè)備，在考慮工藝流程方案時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮到對(duì)廢物的綜合利用方案和必要的治理措施。進(jìn)展工藝物料和熱量平衡計(jì)算、繪制工藝流程圖(PFD)、編制工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表和公用工程平衡圖，確定公用工程、環(huán)保的設(shè)計(jì)原則和排出物治理的根本原則。

在工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工藝專業(yè)要和外專業(yè)互提條件，條件表作為重要的技術(shù)文件，是主導(dǎo)專業(yè)設(shè)計(jì)的初步成果，是承受專業(yè)的設(shè)計(jì)依據(jù)。3.2.2工藝設(shè)計(jì)的文件包括三大內(nèi)容：(1)文字說(shuō)明(工藝說(shuō)明)；(2)圖紙；(3)表格。以下介紹工藝設(shè)計(jì)所做的主要工作：3.2.2.1文字說(shuō)明〔工藝說(shuō)明〕(1)工藝設(shè)計(jì)的范圍(2)設(shè)計(jì)根底：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化劑、化學(xué)品、公用工程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格(3)工藝流程說(shuō)明：生產(chǎn)方法、化學(xué)原理、工藝流程表達(dá);主要設(shè)備的特點(diǎn)及操作參數(shù);掌握、聯(lián)鎖方案等。(4)生產(chǎn)過(guò)程的主要危急、危害因素分折(5)原料、催化劑、化學(xué)品及燃料等消耗定額及消耗量(6)公用工程〔包括水、電、汽、脫鹽水、冷凍、工藝7空氣、儀表空氣、氮?dú)狻骋?guī)格、消耗定額及消耗量(7)三廢排放：包括排放地點(diǎn)、排放量、排放組成及建議的處理方法(8)裝置定員~

(9)安全備忘錄(另行成冊(cè)):化工生產(chǎn)大多涉及易燃易爆、有毒有害的物質(zhì),為了保證裝置穩(wěn)定安全地運(yùn)行,確保人身安全,削減事故和危害的發(fā)生,降低經(jīng)濟(jì)損失,工藝設(shè)計(jì)通常需編制安全備忘錄它是工藝系統(tǒng)、布置和管道設(shè)計(jì)、儀表、電氣、總圖運(yùn)輸、采暖通鳳、土建、環(huán)保、消防等相關(guān)專業(yè)開展設(shè)計(jì)依據(jù)之一。它需對(duì)裝置的安全特點(diǎn)作簡(jiǎn)要說(shuō)明，重點(diǎn)論述:1)生產(chǎn)過(guò)程中涉及的可能對(duì)人體和安全生產(chǎn)造成危害的危險(xiǎn)介質(zhì)的物理性質(zhì)和燃燒、毒性、爆炸等化學(xué)性質(zhì),如自燃點(diǎn)、閃點(diǎn)、與空氣形成爆炸性混合物的上下限、車間空氣中的允許濃度、儲(chǔ)存要求、對(duì)人身的危害等特征以及簡(jiǎn)要的急救措施;2)接觸危急介質(zhì)的設(shè)備及管道的密封、氮封及維護(hù)清洗要求等;說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程中存在的潛在危急;3)工藝裝置的火災(zāi)危急類別,簡(jiǎn)潔發(fā)生火災(zāi)危急的區(qū)域及建議的消防措施,如設(shè)置化學(xué)消防、消火栓、滅火器等;4)有毒有害氣體危害較大區(qū)域的通風(fēng)范圍、通風(fēng)形式及換氣次數(shù);5)總圖布置和設(shè)備布置的要求及建議;6)可燃?xì)怏w或有毒氣體泄漏檢測(cè)器、防腐、防靜電、事故照明、安全淋浴及洗眼器、防毒、防塵措施及防護(hù)用具等方面的建議,以及事故狀態(tài)下的緊急搶救措施等。(10)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)備忘錄〔通常為對(duì)內(nèi)使用,另行成冊(cè)〕其主要說(shuō)明新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料等方面可能消失的風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)現(xiàn)裝置性能指標(biāo)可能消失的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。并提出防范及化解風(fēng)險(xiǎn)建議和措施。(11)操作指南〔通常為對(duì)內(nèi)使用，另行成冊(cè)〕它是編制工藝生產(chǎn)操作手冊(cè)的指導(dǎo)性文件。也是工藝系統(tǒng)、管道專業(yè)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。操作指南是裝置開停工及正常生產(chǎn)、事故處理等操作時(shí)應(yīng)留意問(wèn)題的總說(shuō)明,通常包含生產(chǎn)裝置的單元和每一單元的主要生產(chǎn)工序和根本原理,以及所需的設(shè)備,其主要內(nèi)容如下:1)概述簡(jiǎn)要介紹本裝置的生產(chǎn)原理、原料和產(chǎn)品的名稱及特性。A.裝置操作的危急性和安全規(guī)程B.推舉的主要安全設(shè)備2)工藝流程說(shuō)明A.工藝原理B.2)工藝流程說(shuō)明3)原料及公用工程技術(shù)規(guī)格4)產(chǎn)品質(zhì)量掌握指標(biāo)5)工藝的掌握指標(biāo)及掌握方法6)取樣分析方法7)開停車及操作中不正常現(xiàn)象和實(shí)行的措施A.開車步驟;B.正常停車步驟;C.事故停車步驟;D.正常操作及操作中的不正?，F(xiàn)象和實(shí)行的措施。8)報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)3.2.2.2圖紙〔1〕PFD:是PID的設(shè)計(jì)依據(jù)，供根底設(shè)計(jì)使用〔通常分版次逐版深化〕包括全部工藝設(shè)備、主要物料管道(表示出流向、物料號(hào)〕、主要掌握回路、聯(lián)鎖方案、加熱和冷卻介質(zhì)以及工藝空氣進(jìn)出位置。具體內(nèi)容將在后面介紹?！?〕建議設(shè)備布置圖：是總圖布置、裝置布置的依據(jù)，供根底設(shè)計(jì)使用〔通常為平面布置圖〕依據(jù)工藝流程的特點(diǎn)和要求進(jìn)展布置?！?〕PCD:通常是設(shè)計(jì)院內(nèi)部設(shè)計(jì)構(gòu)成文件最終表達(dá)在最終版PFD中〔通常由自控專業(yè)完成〕3.2.2.3表格〔1〕物料平衡表：包括物流組成、溫度、壓力、狀態(tài)、流量、密度、焓值、粘度等理化常數(shù)〔熱負(fù)荷表示在此表中或PFD圖上〕〔2〕工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表：依據(jù)設(shè)備形式不同，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(jī)泵、攪拌器等。工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表需表示出設(shè)備位號(hào)、介質(zhì)名稱、操作壓力、設(shè)計(jì)壓力、操作溫度、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求?！哺髟O(shè)計(jì)院均有各種規(guī)定的表格)〔3〕工藝設(shè)備一覽表〔4〕取樣點(diǎn)匯總表〔5〕裝置界區(qū)條件表：是生產(chǎn)裝置和外部原材計(jì)、公用工程等互供關(guān)系、數(shù)量及在界區(qū)交接狀況的重要文件,其包括需要的原輔材料、公用工程、產(chǎn)品、副產(chǎn)品等在界區(qū)處的條件。3.2.2補(bǔ)充說(shuō)明：化工工藝專業(yè)尚需參與前期工作，主要前期工作有：●工程建議書：可行性爭(zhēng)論報(bào)告編制工作。●工程報(bào)價(jià)書：投標(biāo)書、技術(shù)文件編制工作●引進(jìn)工程：包括詢價(jià)書、投標(biāo)書的評(píng)標(biāo)、合同技術(shù)附件談判。●大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設(shè)計(jì)。3.3工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化●在工藝設(shè)計(jì)中,首先遇到的就是選擇適宜的工藝路線,其包括原料路線和工藝路線的選擇，也就是我們常說(shuō)的工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化?！駜?yōu)化的工藝設(shè)計(jì)方案應(yīng)是：〔1〕有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益〔2〕工藝技術(shù)先進(jìn)適用〔3〕生產(chǎn)安全、牢靠、并有良好的環(huán)保措施

公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)分別系統(tǒng)反響系統(tǒng)3.3.1工藝流程方案優(yōu)化

“洋蔥頭”模型〔由史密斯、林霍夫供給的模型〕

●“洋蔥頭”模型是工藝流程開發(fā)和設(shè)計(jì)的方法?！駨膱D中可以特別直觀的表示了反響系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)是核心，它為分別系統(tǒng)規(guī)定了處理物料的條件，而反響和分別系統(tǒng)一起又規(guī)定了過(guò)程的冷、熱物流的流量和換熱的熱負(fù)荷，最終才是公用工程系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)。●“洋蔥頭”模型強(qiáng)調(diào)了過(guò)程開發(fā)和設(shè)計(jì)的有序和分層性質(zhì)，也說(shuō)明白反響和分別系統(tǒng)的開發(fā)是關(guān)鍵，因此工藝流程方案的優(yōu)化應(yīng)主要集中在反響和分別系統(tǒng)的優(yōu)化，一旦確定了反響和分別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，即能對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)，有效地開發(fā)和設(shè)計(jì)出全過(guò)程最優(yōu)或接近最優(yōu)的流程。對(duì)此史密斯和林霍夫提出的“洋蔥頭”設(shè)計(jì)開發(fā)概念，其步驟為：〔1〕依據(jù)閱歷規(guī)章初步建立反響和分別系統(tǒng)的流程。(2)變化主要的設(shè)計(jì)優(yōu)化變量，如反響的轉(zhuǎn)化率、惰性物質(zhì)循環(huán)的濃度等，確定每組變量：1)反響和分別系統(tǒng)中主要設(shè)備的投資及原材料的消耗；2)利用夾點(diǎn)分析法確定換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程消耗的最正確總費(fèi)用。(3)建立全過(guò)程總費(fèi)用與主要優(yōu)化變量之間的關(guān)系，其總費(fèi)用包括：1)反響和分別系統(tǒng)中的主要設(shè)備的投資費(fèi)；2)原材料消耗和除換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程之外的反響與分別系統(tǒng)的操作費(fèi)用；3)換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程消耗的各類操作費(fèi)用。(4)確定最正確條件，并對(duì)全流程調(diào)優(yōu)。(5)對(duì)其他備選流程重復(fù)上述步驟，最終比較各流程的總費(fèi)用，獲得最正確流程。3.3.1.1反響流程優(yōu)化反響流程優(yōu)化需要考慮的問(wèn)題較多，問(wèn)題簡(jiǎn)單。如反響動(dòng)力學(xué)、反響收率、催化劑特性、反響歷程、反響途徑。反響器的最優(yōu)操作條件有如何保證反響溫度、反響壓力、混合要求、換熱要求、各物料配比、給定條件下的生產(chǎn)本錢等等。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)高效率、高選擇和到達(dá)要求的產(chǎn)量，常常將一樣或不同類型反響器進(jìn)展組合，常見的反響器組合及其適用范圍如表所示〔P544〕3.3.1.2反響產(chǎn)物的分別方法大多數(shù)反響產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分別過(guò)程。依據(jù)反響產(chǎn)物的物性差異可承受不同的分別方法，簡(jiǎn)述如下：〔1〕對(duì)于氣國(guó)相混合物可承受干法收集、濕法洗滌、纖維過(guò)濾、靜電沉積蕁分別方法；〔2〕對(duì)于固相混合物可承受篩分、分級(jí)分別方法；〔3〕對(duì)于固液相混合可承受沉降、離心、壓榨、過(guò)濾、枯燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等分別方法；〔4〕對(duì)于液相混合物可承受吸取、萃取、滲透、蒸餾、精餾等分別分法；〔5〕對(duì)于氣液相混合物可承受蒸發(fā)、閃蒸、局部冷凝、精餾等分別方法；〔6〕對(duì)于氣相混合物可承受吸取、吸附、膜分別等分別方法。某些分別方法的優(yōu)化〔1〕精餾流程的優(yōu)化精餾流程如需要分別R個(gè)組份，就需要有R-1個(gè)精餾塔。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。精餾流程的優(yōu)化法1〕：摸索法，主要規(guī)章如下：●優(yōu)先使用一般精餾?！癖M量避開減壓操作和使用冷量?！癞a(chǎn)品數(shù)應(yīng)最少?！窀g性、危急性的組份應(yīng)優(yōu)先分出?！耠y分別的組分最終分出?！褡畲罅拷M份應(yīng)優(yōu)先分出。●塔頂、塔釜產(chǎn)物最好等摩爾分別。精餾流程的優(yōu)化法2〕：調(diào)優(yōu)法精餾流程的優(yōu)化法3〕：數(shù)學(xué)規(guī)劃法確定精餾分別序列后,可對(duì)每一塔系進(jìn)展優(yōu)化,最正確的目標(biāo)應(yīng)使塔系的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)兩項(xiàng)之和,即總費(fèi)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(lái)評(píng)價(jià)能量的有效利利用率。蒸發(fā)類型有：?jiǎn)涡?、雙效、三效蒸發(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，是承受多效蒸發(fā)、熱泵蒸發(fā)，還是多級(jí)閃蒸,除考慮技術(shù)因素外，單位蒸發(fā)量的總本錢起著主導(dǎo)作用。對(duì)于強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)，其循環(huán)速度和耗電能之間也有一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。而熱泵蒸發(fā)在提高壓縮比和消耗外功之間也有一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)蒸發(fā)流程的優(yōu)化,就是要找到在投資和常常運(yùn)行費(fèi)用之間的最正確點(diǎn)。3.3.2工藝設(shè)備的選擇工藝設(shè)備的選擇首先要滿足工藝生產(chǎn)的需要，要在工藝生產(chǎn)中表達(dá)它的合理性和先進(jìn)性，同時(shí)要充分留意它在使用過(guò)程中的安全牢靠，確保生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期滿負(fù)荷運(yùn)行。以充分發(fā)揮設(shè)備力量，到達(dá)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。3.3.2.1反響器●在反響器中進(jìn)展的是化學(xué)反響過(guò)程，它不僅有種類繁多、性質(zhì)各異的化學(xué)反響，而且伴隨著傳熱、傳質(zhì)的物理過(guò)程。因此就反響器的類別也有多種多樣，它適用于不同反響。(1)反響器的型式與特證1)攪拌槽：

適用于液相、液~液相、液~固相。它適用性大、操作彈性大，連續(xù)操作時(shí)溫度、濃度簡(jiǎn)潔掌握，產(chǎn)品質(zhì)量均一，但高轉(zhuǎn)化率時(shí)，反響容積大。

2)管式：

適用于氣相、液相。它返混小，所需反響器容積較小，比傳熱面大，但對(duì)慢速反響，管要很長(zhǎng)，壓降大。

3)空塔或攪拌塔：

適用于液相、液~液相。它構(gòu)造簡(jiǎn)潔，返混程度與高徑比及攪拌有關(guān)，軸向溫差大。

4)填料塔：

適用于液相、氣~液相。它構(gòu)造簡(jiǎn)潔，返混小、壓降小，有溫差，填料裝卸麻煩。

5)板式塔：適用于氣~液相。塔內(nèi)兩相逆流接觸，氣液返混均小，流速有限制，如需傳熱，可在板間另加傳熱面。6)固定床：

適用于氣~固(催化或非催化)相。它返混小，高轉(zhuǎn)化率時(shí)催化劑用量少，催比劑不易磨損，傳熱控溫不易，催化劑裝卸比較麻煩。

7)流化床：

適用于氣~固(催化或非催化)相，特殊是催化劑失活很快的反響。它傳熱好、溫度均勻、易掌握，催化劑有效系數(shù)大；粒子輸送簡(jiǎn)潔，但磨耗太；床內(nèi)返混大,對(duì)高轉(zhuǎn)化率不利,操作條件限制較大。

8)移動(dòng)床：

適用于氣~固(催化或非催化)相、催化劑失活很快的反響。它固體返混小，固氣比可變性大，粒子傳送較易；床內(nèi)溫差大、調(diào)整困難。

2)蓄熱床：

適用于氣相，以固相為熱載體。它構(gòu)造簡(jiǎn)潔，材質(zhì)簡(jiǎn)潔解決，調(diào)整范圍較廣；但切換頻繁，溫度波動(dòng)太，收率較低。

10)回轉(zhuǎn)筒式：

適用于氣固相，固固相高粘度液相，液固相。它粒子返混小，相接觸界面小，熱傳效能低，設(shè)備容積較大。

各種反響器的適用場(chǎng)合也可參見復(fù)習(xí)指南“表、、7.4.3-3(P547-548)”

(2)設(shè)計(jì)反響器所需把握的資料和數(shù)據(jù)

1)溫度、濃度和壓力對(duì)反響速率的影響，副反響的狀況，反響條件對(duì)選擇性均影響2)催化劑的粒度對(duì)反響速率的影響，催化劑的失活緣由和失活的速率，催化劑的強(qiáng)度和耐磨性。

催化劑的使用條件和活化條件

3)反響熱效應(yīng)

4)原料中雜質(zhì)對(duì)反響的影響

5)反響物和產(chǎn)物的物理性質(zhì)、爆炸極限等

6)反響器中物料的流淌和返混特性，反響器的傳熱特性和允許的壓降

7)攪拌釜中攪拌槳的特性

8)多相流中分散相的分散方法和聚并特性

9)氣固流態(tài)化系數(shù)中粒子的磨損和帶出

10)開停車所需的幫助設(shè)施

11)反響器操作、掌握方法

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)備將反響生成的產(chǎn)物進(jìn)展分別，以獲得目標(biāo)產(chǎn)品，一般有承受精餾、吸取解析、蒸發(fā)、氣提、萃取等方法來(lái)到達(dá)此目的。常用的氣液傳質(zhì)設(shè)備型式是板式塔和填料塔。而板式塔和填料塔又因承受的塔板和填料不同，他們又可分為多種型式，如板式塔塔板可分為浮閥、篩板、泡罩及各種高效塔板，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、波浪板填料等各種規(guī)整填料?！駳庖簜髻|(zhì)設(shè)備的選用應(yīng)依據(jù)處理物料的性質(zhì)、分別要求、運(yùn)行費(fèi)用和投資費(fèi)用等因素綜合考慮，其根本選型要求為：〔1〕相際傳質(zhì)面積大,氣液兩相接觸充分,以獲得較高的傳質(zhì)效率;〔2〕生產(chǎn)力量大;〔3〕操作穩(wěn)定，彈性大,即使氣相或液相負(fù)荷發(fā)生肯定的變化和波動(dòng)仍能正常工作；〔4〕阻力小;〔5〕構(gòu)造簡(jiǎn)潔，制造安裝便利、加工制造費(fèi)用低;〔6〕耐腐蝕，不易堵塞，易檢修。板式塔和填料塔有各自的特點(diǎn)，它們適用于不同的狀況，在下述狀況下優(yōu)先考慮選用板式塔：(1)操作負(fù)荷波動(dòng)較大或進(jìn)料濃度波動(dòng)較大的分別過(guò)程；(2)液相負(fù)荷較小的分別過(guò)程；(3)易結(jié)晶、結(jié)垢的物料；(4)需高壓操作的分別過(guò)程；(5)內(nèi)部需要設(shè)置蛇管等換熱部件的狀況。在下述狀況下應(yīng)優(yōu)先考慮選用填料塔：(1)分別要求高的狀況下，承受新型高效填料塔可降低塔的高度；(2)新型填料的壓降較低，有利節(jié)能，而且新型填料的持液量較小，尤其適用于熱敏物料的分別；(3)腐蝕性物料的分別；(4)發(fā)泡物料的分別。二種塔型的塔徑計(jì)算，都與液泛有關(guān)，由于液泛會(huì)造成塔的壓降增大，效率降低，最終導(dǎo)致塔無(wú)法正常操作。板式塔塔徑通常由最大允許氣速Wn,max來(lái)確定,而Wn,max主要受塔的液泛制約，板式塔的液泛有夾帶液泛和降液管液泛二種，書中介紹的由夾帶液泛確定Wn,max設(shè)計(jì)空塔氣速w取〔0.6～0.8)*Wn,max。而填料塔是通過(guò)計(jì)算泛點(diǎn)速度Uf,考慮比較經(jīng)濟(jì)牢靠的操作氣速U=(0.6～0.8)Uf,然后由此可算得塔經(jīng)。3.3.2.3傳熱設(shè)備●傳熱設(shè)備選型主要考慮的因素：〔1〕熱負(fù)荷及流量大小〔2〕流體的性質(zhì)〔3〕溫度、壓力及允許壓降的范圍〔4〕對(duì)清洗、修理的要求〔5〕設(shè)備構(gòu)造材料、尺寸、重量、價(jià)格〔6〕使用安全性和壽命流體的性質(zhì)對(duì)換熱器類型的選擇往往會(huì)產(chǎn)生重大影響，如流體的物理性質(zhì)〔如比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度〕、化學(xué)性質(zhì)〔如腐蝕性、熱敏性、結(jié)垢狀況、是否有磨蝕性固體顆粒等因素，都對(duì)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、換熱器、再沸器、蒸汽發(fā)生器、過(guò)熱器、廢熱鍋爐等。按構(gòu)造型式分：承受二物流換熱的換熱器從構(gòu)造上分有以下5種型式：管殼式〔固定管板式、浮頭式、填料函式、U型管式〕B.板式〔板翅式、螺旋板式、傘板式、波浪板式〕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：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，因此選用固定管板式換熱器時(shí)，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℃〕時(shí)應(yīng)考慮熱補(bǔ)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，適用于需要補(bǔ)償熱膨脹的換熱器，兩流體溫差大于120℃。C.U型管式換熱器該換熱器制造、安裝便利，造價(jià)較低，管程耐高壓，但構(gòu)造不緊湊。適用于高溫順高壓的場(chǎng)合，且管內(nèi)流體必需潔凈。D.板式換熱器板翅式：緊湊、效率高、可多股物料同時(shí)換熱。使用溫度不大于150℃。螺旋板式：可用于帶顆粒物料，物位利用好。不易檢修。傘板式制造簡(jiǎn)潔、緊湊、易清洗，使用溫度不大于150℃，使用壓力不大于0.12MPa。波浪板式：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。

E.空冷器的選擇依據(jù)a.空氣入口溫度〔即設(shè)計(jì)溫度〕低于38℃。b.熱流體的出口溫度高于50～65℃，并允許有肯定的波動(dòng)范圍〔3～5℃〕。c.對(duì)數(shù)平均溫差大于40℃。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℃。e.管內(nèi)給熱系數(shù)小于2325.6W/(m2.0K)。f.冷卻水的污垢系數(shù)大于0.0002(m2.0K)/Wg.水源較遠(yuǎn)，取水費(fèi)用大。h.熱流體的凝固點(diǎn)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，它所輸送的液體種類繁多，有強(qiáng)腐蝕性的、易燃易爆、有毒、高溫、高壓、低溫、粘度大小、易揮發(fā)、帶有固體顆粒等。同時(shí)，對(duì)化工用泵又要求它能長(zhǎng)周期運(yùn)行、安全牢靠、密封性能好等要求，有些場(chǎng)合還要求確定不能泄漏。所以對(duì)于不同物料、不同要求必需選用不同類型的泵來(lái)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(diǎn)及使用條件詳見表〔P553〕?！裨谶x泵中工藝參數(shù)是泵選型的最重要依據(jù)，應(yīng)依據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定?！?〕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，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。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。此外選泵時(shí)應(yīng)留意容積式泵不能承受開關(guān)排出閥的方法來(lái)調(diào)整泵的流量,一般應(yīng)承受旁路或轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速、活塞行程的方法調(diào)整流量。〔2〕揚(yáng)程：指工藝裝置所需的揚(yáng)程值，也稱計(jì)算揚(yáng)程。計(jì)算揚(yáng)程應(yīng)考慮最低吸入液面和最高送液高度，且留有裕量，一般要求泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的1.05～1.1倍?！?〕進(jìn)口壓力和出口壓力：是指泵進(jìn)出接收法蘭處的壓力，進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的耐壓和軸封要求?！?〕溫度：指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給出工藝過(guò)程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高溫度?！?〕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(jìn)口條件下的密度、粘度等〔7〕操作狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種3.3.2.5氣體輸送機(jī)械●氣體輸送機(jī)械按作用原理可分容積式和透平式兩種，按機(jī)械到達(dá)的壓力可分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)主要用于輸送氣體，壓縮機(jī)則用于提高氣體壓力?！衽艢鈮毫π∮?.14715MPa(1.5Kg/cm2)的稱為通風(fēng)機(jī)；●排氣壓力小于0.2MPa(2Kg/cm2)且大于0.14715MPa(1.5Kg/cm2)的稱為鼓風(fēng)機(jī)；●排氣壓力大于0.2MPa(2Kg/cm2)的稱為壓縮機(jī)?！裢瑯釉跉怏w輸送機(jī)械選型中，工藝參數(shù)是最重要的依據(jù)，應(yīng)依據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。〔1〕氣體組成：一般應(yīng)按濕基供給。假設(shè)氣體組成有變化，宜按平均分子較大的組成提出(假設(shè)不同組成的氣量一樣時(shí)〕；〔2〕入口溫度：應(yīng)提出正常、最高和最低；〔3〕入口壓力：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；〔5〕出口壓力；〔6〕驅(qū)動(dòng)機(jī)型式：主要是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)還是蒸氣透平驅(qū)動(dòng)，假設(shè)是蒸汽透平驅(qū)動(dòng)則還需提出蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求；〔7〕流量掌握方式：●活塞式〔容積式〕壓縮機(jī)一般均承受旁路和余隙調(diào)整，其余隙調(diào)整一般只能調(diào)整10%流量?！裢钙绞酵L(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)一般以承受進(jìn)口或出口調(diào)整居多，有的風(fēng)機(jī)輸送氣量大，調(diào)整要求較高，同時(shí)該風(fēng)機(jī)所處位置較重要，也有承受轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速的方法。●透平式壓縮機(jī)一般承受轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速居多，并輔以旁路調(diào)整，一般用作防喘振掌握。假設(shè)是輸送空氣的，可承受出口放空簡(jiǎn)潔的流量掌握方式。3.3.2.6容器〔儲(chǔ)罐〕儲(chǔ)罐按用途大致可分兩大類，一類是用于儲(chǔ)存，一般指原料儲(chǔ)存、中間產(chǎn)品或成品儲(chǔ)存，原料及成品儲(chǔ)存一般與工廠對(duì)外運(yùn)輸有很大關(guān)系，中間產(chǎn)品儲(chǔ)存與該中間產(chǎn)品的前后裝置生產(chǎn)狀況有很大關(guān)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狀況打算儲(chǔ)存量的多少。這一類一般單獨(dú)設(shè)置罐區(qū)。另一類是用于裝置內(nèi)工藝流程中需要的儲(chǔ)罐，通常有回流罐〔停留時(shí)間取5～10分鐘〕，受槽和緩沖罐〔通常取20分鐘〕，氣液分別罐〔通常取2～3分鐘〕，液液分別罐等，一般儲(chǔ)罐的容積用以下方式計(jì)算：●容積=物料流量*停留時(shí)間〔儲(chǔ)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0.7～0.75；不易揮發(fā)液體物料為0.75～0.85。●計(jì)算出容積后，依據(jù)需要選用不同型式的儲(chǔ)罐。從外形來(lái)分有球罐、立式儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐等，一般儲(chǔ)存量大的可承受球罐，但受壓力的制約?！衲壳皣?guó)內(nèi)已有立式、臥式儲(chǔ)罐和球罐的系列標(biāo)準(zhǔn)，可供我們選擇。3.3.2.7蒸發(fā)器蒸發(fā)器的型式和構(gòu)造互有差異，但總的來(lái)說(shuō)它是由加熱器與蒸發(fā)室〔氣液分別室〕兩個(gè)基本局部組成。應(yīng)用最廣泛的是管殼式加熱元件的蒸發(fā)器。蒸發(fā)設(shè)備的選型是蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)首先要考慮的問(wèn)題，在選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮承受傳熱系數(shù)高的型式，但料液的物理、化學(xué)性質(zhì)常常限制它們的使用，因此在選型時(shí)，需要考慮的因素有以下幾個(gè)方面：

〔1〕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、結(jié)晶、是否有固體懸浮物等?！?〕生產(chǎn)要求：包括處理量、蒸發(fā)量、料液進(jìn)出口濃度、溫度、安裝場(chǎng)地的大小和廠房高矮、設(shè)備投資限額、要求連續(xù)還是間歇生產(chǎn)等?！?〕公用工程條件：包括可以利用的熱源情況、供電狀況以及能利用的冷卻水的水量、水質(zhì)和溫度等。各種型式的蒸發(fā)器選型參考見表7.4.3~6〔P555)。蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)要考慮傳熱、氣液分別和能量合理利用三個(gè)主要方面。〔1〕傳熱方面應(yīng)考慮在最小傳熱外表積下傳遞給溶液盡可能多的熱量，傳熱的熱阻主要來(lái)自溶液在壁面析鹽結(jié)垢的阻力，這是選擇蒸發(fā)器型式、打算其尺寸與造價(jià)的主要因素?！?〕氣液分別方面應(yīng)考慮在到達(dá)所需要求的前提下，設(shè)備構(gòu)造盡量簡(jiǎn)潔。〔3〕能量的合理利用應(yīng)留意到蒸發(fā)所需的熱量，包括料液預(yù)熱、分別液態(tài)溶劑與固態(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。通常溶劑氣化所需的熱量為最高。而溶解熱反效應(yīng)熱因很小可無(wú)視不計(jì)?？菰锲饔捎诒豢菰锏奈锪戏N類繁多，性質(zhì)不同，要求各異，故不行能有萬(wàn)能的枯燥器，只能選擇最正確的枯燥方法和枯燥器型式、枯燥器選擇首先要確定或測(cè)定被枯燥物料的特性，進(jìn)展枯燥試驗(yàn)，確定枯燥動(dòng)力學(xué)和傳遞特性，以證明所選的是否適用，然后確定枯燥設(shè)備的工藝尺寸，進(jìn)展本錢核算，最終確定枯燥器的型式。假設(shè)幾種枯燥器同時(shí)適用時(shí)，要同時(shí)進(jìn)展枯燥試驗(yàn)，核算本錢及方案比較，最終選擇其中最正確者。3.3.3設(shè)備材質(zhì)的選擇●由于化工生產(chǎn)的原料、產(chǎn)品及其工藝路線的多樣化，而使化工設(shè)備所需的材質(zhì)也多樣化，為滿足工藝生產(chǎn)的需要。工藝專業(yè)應(yīng)依據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、材質(zhì)機(jī)械性能及使用要求、設(shè)備的工作溫度、工作壓力并結(jié)合已有工廠實(shí)際生產(chǎn)使用的狀況加以選擇，提出我們的要求?；ぴO(shè)備用材料(1)金屬類A.黑色金屬：包括鑄鐵、碳鋼(一般碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼)、合金鋼(一般低合金鋼、特種鋼、不銹鋼)。B.有色金屬：包括稀有金屬、銅、鈦、鋁、鉛等及其合金。

(2)非金屬類：有玻璃、陶瓷、輝綠巖、鑄石、石墨等無(wú)機(jī)材料、工程塑料等。

(3)復(fù)合材料:有搪瓷、玻璃鋼、襯里和涂層材料等。

材料選用的一般原則

(1)滿足工藝要求,這是選材的最根本的要求,要優(yōu)先滿足工藝生產(chǎn)的溫度、壓力、環(huán)境等各種要求。

(2)材質(zhì)牢靠，使用安全。

(3)易于加工，材料性能不因受加工因素而影響其使用性能和使用壽命。

(4)材料易于選購(gòu)，盡可能立足國(guó)內(nèi)。

(5)要綜合考慮價(jià)格和使用壽命、修理費(fèi)用的綜合因素。3.3.4壓力容器的設(shè)計(jì)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(jì)分類見表〔P557)3.3.4.2工藝設(shè)備的特殊制造要求●工藝應(yīng)依據(jù)工藝生產(chǎn)中對(duì)某些設(shè)備有特殊制造要求的提出我們的要求。●PFD是工程工程設(shè)計(jì)的一個(gè)指導(dǎo)性文件，是化工工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)主要設(shè)計(jì)文件，它是各有關(guān)專業(yè)開展工作的依據(jù)之一?！馪FD是從工藝方案〔即經(jīng)過(guò)工藝流程優(yōu)化和工藝設(shè)備選擇〕過(guò)渡到化工工藝流程設(shè)計(jì)的重要工序之一。在PFD的設(shè)計(jì)過(guò)程中要完成的主要工作：〔1〕工藝流程設(shè)計(jì)〔2〕操作參數(shù)確實(shí)定〔3〕全系統(tǒng)的物料、熱量衡算4、工藝流程圖〔PFD)一般進(jìn)展全系統(tǒng)不同方案的流程模擬計(jì)算，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，供給全流程的物料熱量平衡數(shù)據(jù)。〔4〕主要掌握方案〔5〕設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算4.1PFD中表達(dá)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：〔1〕反映出工藝物料所經(jīng)過(guò)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(biāo)出特殊閥門的位置〔5〕反映出主要掌握點(diǎn)〔6〕公用系統(tǒng)物料用戶的進(jìn)出位置〔7〕圖例及圖面上必要的說(shuō)明和注解4.2單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)一個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)工程師只有把握各種單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)，依據(jù)工藝流程和工程工程的特殊要求，再結(jié)合以往積累的工程閱歷，方可進(jìn)展單元設(shè)備設(shè)計(jì)。5設(shè)備設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度確實(shí)定原則

5.1設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定

5.1.1設(shè)備設(shè)計(jì)壓力選取的原則：

參見復(fù)習(xí)指南“P561表7.6.1”設(shè)備設(shè)計(jì)一覽表

5.1.2設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確定的原則

5.1.2.1設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力是設(shè)備強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要依據(jù),因此在確定設(shè)備設(shè)計(jì)壓力時(shí),應(yīng)在滿足設(shè)備長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)的根底上，做到既經(jīng)濟(jì)又合理。

5.1.2.2設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定不僅依據(jù)其正常工作狀況下，容器頂部可能到達(dá)的最大壓力，還應(yīng)考慮該設(shè)備所處的系統(tǒng)附加條件(如系統(tǒng)壓力變化、安全閥在系統(tǒng)中相對(duì)位置對(duì)設(shè)計(jì)壓力的影響等狀況)來(lái)確定該設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。

5.1.2.3對(duì)承受多種不同工況的設(shè)備，如某些反響器要適應(yīng)吹掃、試壓、升溫復(fù)原、化學(xué)反響、催化劑再生等多種化工過(guò)程的多種工作條件的變化,則該類設(shè)備設(shè)計(jì)壓力確實(shí)定原則見復(fù)習(xí)指南“表7.6.1(P561)”設(shè)備設(shè)計(jì)壓力一覽表。并應(yīng)向設(shè)備專業(yè)說(shuō)明各階段工作壓力及工作溫度相應(yīng)變化的狀況。

5.1.2.4低壓下蒸汽外表冷凝器按全真空條件設(shè)計(jì)。

5.1.2.5對(duì)下述特殊狀況的設(shè)備,應(yīng)依據(jù)具體狀況,按特殊要求確定其設(shè)計(jì)壓力(該設(shè)計(jì)壓力相對(duì)按“表7.6.1”確定的設(shè)計(jì)壓力更高)。

(1)劇毒介質(zhì)的泄漏直接影響到人身和環(huán)境安全；

(2)對(duì)一些凝固點(diǎn)較高的介質(zhì),如瀝青、石蠟、苯酐等,由于較簡(jiǎn)潔使系統(tǒng)堵塞或者在排放時(shí)堵塞或者在排放時(shí)堵塞安全裝置和排放系統(tǒng),引起系統(tǒng)壓力的上升,故除了考慮伴熱措施外,可適當(dāng)提高此類設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。

(3)對(duì)某些珍貴物料,需削減排放損失的狀況(4)由于化學(xué)反響或其它緣由可能引起工作壓力急劇上升的狀況。名詞說(shuō)明(局部)5.1.3.1最大(最高)工作壓力容器(設(shè)備)在正常工作過(guò)程中,其頂部可能到達(dá)的最大壓力,稱為最大工作壓力或最大正常工作壓力。此值通常由化工工藝專業(yè)提出。(1)內(nèi)壓容器：系指容器頂部在正常工作過(guò)程中,其頂部可能消失的最大壓力。(2)真空容器：系指容器頂部在正常工作過(guò)程中,頂部可能消失的最大真空度。(3)外壓容器：系指容器頂部在正常工作過(guò)程中,其頂部可能消失的最大內(nèi)外壓差。5.1.3.2最高(大)壓力用以確定容器設(shè)計(jì)壓力的基準(zhǔn)壓力。它是由容器最大工作壓力加上流程中工藝工作系統(tǒng)的附加條件后,在容器頂部可能到達(dá)的壓力。此值由工藝系統(tǒng)專業(yè)確定。5.1.3.3設(shè)計(jì)壓力系指設(shè)定的容器頂部的最高壓力(包括前述的附加條件),與相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為工藝系統(tǒng)專業(yè)向設(shè)備專業(yè)提出的設(shè)備設(shè)計(jì)載荷的條件,其值不低于最高壓力。在依據(jù)“表7.6.1”確定了設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力后，還要依據(jù)該設(shè)備在系統(tǒng)中的狀況,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)備牢靠的設(shè)計(jì)壓力。有關(guān)這方面的內(nèi)容還可參考“化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定〔二〕”和“石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)〔第四卷〕”等相關(guān)資料。5.2設(shè)備設(shè)計(jì)溫度確實(shí)定：●工藝專業(yè)經(jīng)傳熱計(jì)算或參考同類裝置一樣設(shè)備的操作條件，確定該設(shè)備的工作溫度，同時(shí)還要考慮容器內(nèi)部介質(zhì)在工作過(guò)程中可能消失的最高溫度?！?〕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(shí)，設(shè)計(jì)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(shí)，設(shè)計(jì)溫度依據(jù)表選取。〔P562〕。(3)容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時(shí)，設(shè)計(jì)溫度依據(jù)表選取?！睵562)〔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-20°C時(shí)，其最低工作溫度應(yīng)考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。6.過(guò)程掌握方案確實(shí)定6.1過(guò)程掌握方案確定的原則〔1〕保證裝置運(yùn)行的平穩(wěn)、生產(chǎn)安全、掌握簡(jiǎn)潔適用。〔2〕用單回路簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)可以解決的，決不要用簡(jiǎn)單的掌握系統(tǒng)。〔3〕要明確被掌握的對(duì)象，例如:溫度、壓力、流量、液位、轉(zhuǎn)化率、組成等?！?〕查找對(duì)掌握對(duì)象起主導(dǎo)作用的調(diào)整手段?！?〕掌握方法：就地、集中、自調(diào)等〔6〕要考慮安全要求,例如：報(bào)警、聯(lián)鎖、緊急停車等.6.2過(guò)程掌握的分類6.2.1簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)是生產(chǎn)過(guò)程中最常見、應(yīng)用最廣泛、數(shù)量最多的掌握系統(tǒng)。它是由被控對(duì)象、測(cè)量變送單元、調(diào)整器和執(zhí)行器組成的單回路掌握要求。簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)潔，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般生產(chǎn)

過(guò)程的掌握要求,因而應(yīng)用廣泛。按被掌握的工藝變量來(lái)劃分,最常見的是溫度、壓力、流量、液位、化學(xué)成分。簡(jiǎn)要介紹如下：

(1)溫度掌握系統(tǒng)

溫度掌握實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱的掌握問(wèn)題。例如在掌握換熱器加熱(或冷卻)介質(zhì)的流入量或轉(zhuǎn)變?cè)摻橘|(zhì)的入口溫度,掌握被加熱(或冷卻)介質(zhì)的出口溫度；或者承受掌握換熱管浸沒在液體中的換熱面積,轉(zhuǎn)變傳熱面積的手段,調(diào)整被加熱介質(zhì)的溫度。

(2)壓力掌握系統(tǒng)

A.氣體壓力

氣體壓力與液位相像,它是系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)出物料不平衡的度量,因而氣體的壓力掌握不是轉(zhuǎn)變流入量就是轉(zhuǎn)變流

出量。B.液體壓力

由于液體不行壓縮性,因而液體的壓力掌握與流量

掌握特別相像

C.蒸汽壓力

常見的鍋爐汽包壓力掌握,精餾塔、蒸發(fā)器壓力掌握,其實(shí)質(zhì)上是傳熱的掌握,系統(tǒng)蒸汽的壓力就表征

了熱平衡的狀況。所以在這類掌握系統(tǒng)中它的特性在某些方面與溫度掌握有相仿之處。

(3)流量掌握系統(tǒng)

在流量掌握系統(tǒng)中,被控變量和操縱變量均是流量,大局部的流量檢測(cè)都承受孔板或差壓流量計(jì)。

(4)液位掌握系統(tǒng)

一個(gè)設(shè)備或儲(chǔ)罐的液位,表征了它的流入量和流出量之差的累積,在化工生產(chǎn)中,由于生產(chǎn)的連續(xù)性,所以液位掌握是為物料平衡效勞的,液位掌握應(yīng)完成：A.保持設(shè)備或儲(chǔ)罐內(nèi)的滯留量是在規(guī)定的高限和低限

之內(nèi),使它們具有肯定的緩沖力量；

B.在每一種滯留量下,在絕大局部時(shí)間內(nèi)保持入口流量和出口流量之間的平衡；

C.通過(guò)容積的緩沖來(lái)保持前后工序負(fù)荷的平衡,在需要轉(zhuǎn)變流量時(shí),希望能逐步地、平滑地調(diào)整流量。

(5)成分掌握系統(tǒng)

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，出問(wèn)題最多的往往是成分掌握系統(tǒng)。

成分掌握系統(tǒng)的對(duì)象也是多容的,且時(shí)間常數(shù)大,純滯

后時(shí)間大。造成成分掌握系統(tǒng)工作不良的緣由,還有分析器本身構(gòu)造比較簡(jiǎn)單,取樣系統(tǒng)和樣品預(yù)處理局部工

作不良,純滯后過(guò)大等多方面的緣由。一般在選不到適宜的成分分析器時(shí),也可以承受間接的被控變量,如溫度、溫差等來(lái)代替。6.2.2簡(jiǎn)單掌握系統(tǒng)單回路簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)能解決化工廠大局部的掌握問(wèn)題，但是它們有肯定的局限性。這些局限性主要表現(xiàn)在它們只能完成定值掌握，功能單一；對(duì)純滯后較大，消失干擾多而猛烈的對(duì)象,掌握質(zhì)量較差;對(duì)各個(gè)過(guò)程變量?jī)?nèi)部存在相關(guān)的過(guò)程,掌握系統(tǒng)相互之間會(huì)出現(xiàn)干擾等。因此在簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的根底上,又進(jìn)展了眾多的簡(jiǎn)單掌握系統(tǒng),現(xiàn)將后面舉例中消失的簡(jiǎn)單掌握系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹如下:

(1)串級(jí)掌握系統(tǒng)它的特點(diǎn)是兩個(gè)調(diào)整器相串聯(lián),主調(diào)整器的輸出作為副調(diào)整器的給定,適用于時(shí)間常數(shù)及純滯后較大的對(duì)象。串級(jí)掌握系統(tǒng)的目的主要在于掌握主被控變量穩(wěn)定。參見圖“7.7.3-7(a)P569溫度-流量掌握方案”。(2)比值掌握系統(tǒng)它可以掌握兩個(gè)或兩個(gè)以上的物料流量保持肯定的比值關(guān)系。參見圖“7.7.3-2(e)串級(jí)-比值掌握系統(tǒng)”。(3)均勻掌握它用于解決前后工序的供求沖突,掌握兩個(gè)相關(guān)變量之間相互兼顧和協(xié)調(diào)操作,使它們都在允許的范圍內(nèi)呈緩慢的變化，使后續(xù)設(shè)備的操作較為平穩(wěn)。參見圖“7.7.3-7(C)P569串級(jí)均勻掌握”

(4)分程掌握：由一個(gè)調(diào)整器去掌握兩個(gè)或兩個(gè)以上調(diào)整閥,可應(yīng)用于一個(gè)被控變量需要兩個(gè)以上的操縱變量來(lái)分階段進(jìn)行掌握的場(chǎng)合。一般分程掌握可應(yīng)用在以下幾種場(chǎng)合：A.能適應(yīng)工藝要求,承受兩種或多種手段、介質(zhì)來(lái)進(jìn)行掌握,參見圖“5(c)P567分程調(diào)整系統(tǒng)”B.滿足工藝生產(chǎn)不同負(fù)荷和開、停車過(guò)程對(duì)自控的要求,參見圖“7.7.3-2(c)P564分程調(diào)整系統(tǒng)”；C.擴(kuò)大調(diào)整閥的可調(diào)比。(5)前饋掌握系統(tǒng)調(diào)整器依據(jù)干擾的大小，不等被控變量發(fā)生變化，直接進(jìn)展校正掌握。它常與反響掌握結(jié)合在一起使用,以消退某幾個(gè)影響最大的干擾.參見圖“7.7.3-2(b)P564串級(jí)-前饋掌握方案“。

6.3選用掌握儀表的要求●準(zhǔn)確牢靠●靈敏度高●反響快速●滯后小●使用維護(hù)便利●價(jià)格廉價(jià)6.4典型化工單元的掌握方案6.4.1反響●反響掌握的要求到達(dá)規(guī)定的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品濃度。處理量平穩(wěn)。當(dāng)消失不正常工況時(shí)，能報(bào)警、聯(lián)鎖或自動(dòng)選擇性調(diào)整系統(tǒng)?！穹错懻莆辗桨敢苑错戅D(zhuǎn)化率為掌握變量見圖〔P-564〕。以反響工藝狀態(tài)變量為掌握對(duì)象見圖〔P-565〕。6.4.2精餾精餾是常見的液液分別方法，精餾掌握主要目的是到達(dá)規(guī)定的分別要求。主要變量有進(jìn)料量、組成、溫度、操作壓力、冷卻和加熱介質(zhì)的壓力及溫度的變化。精餾掌握可分為：●按精餾段指標(biāo)的掌握方案見圖〔P-566〕●按提餾段指標(biāo)的掌握方案見圖〔P-567〕●塔頂壓力掌握方案見圖〔P-568〕真空度掌握方案見圖6〔P-569〕●其它掌握方案見圖〔P-569〕6.4.3傳熱設(shè)備●掌握載體的流量見圖〔P-570〕●掌握傳熱面積見圖〔P-570〕●掌握載體的氣化溫度見圖〔P-571〕●工藝介質(zhì)旁路掌握見圖〔P-571〕6.4.4流體輸送設(shè)備●離心泵掌握方案見圖〔P-572〕●轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速的掌握方案見圖〔P-572〕●往復(fù)泵(位移式旋轉(zhuǎn)泵)的掌握方案見圖〔P-572〕7。能耗計(jì)算目前人類面臨的共同任務(wù)是愛護(hù)資源、削減環(huán)境污染、維護(hù)生態(tài)平衡、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)進(jìn)展。化工生產(chǎn)中傳熱過(guò)程是常常的發(fā)生的事，因此合理使用能源，節(jié)省能源是每個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡的職責(zé)。過(guò)程能量分析的常用方法有：夾點(diǎn)分析法和三環(huán)節(jié)能量分析法。7.1夾點(diǎn)分析法將需要優(yōu)化的換熱網(wǎng)絡(luò)用冷、熱流復(fù)合線表示在溫焓圖〔T-H圖〕上，熱流復(fù)合線位于冷流上方，冷、熱流體的復(fù)合線中間垂直距離最短處稱為夾點(diǎn)〔或稱為窄點(diǎn)〕，其溫差△Tmin稱為夾點(diǎn)溫差。夾點(diǎn)分析法應(yīng)遵循三個(gè)原則：●盡量避開有熱流體通過(guò)夾點(diǎn)●夾點(diǎn)上方避開引入公用設(shè)施冷卻物流●夾點(diǎn)下方避開引入公用設(shè)施加熱物流7.2三環(huán)節(jié)能量分析法重點(diǎn)爭(zhēng)論熱能在化工裝置的利用，從下述三個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)身：●能量轉(zhuǎn)換●能量利用●能量回收夾點(diǎn)分析法和三環(huán)節(jié)能量分析法實(shí)際應(yīng)用可參考有關(guān)文獻(xiàn)資料。7.3節(jié)能措施：7.3.1轉(zhuǎn)變反響工藝條件，降低工藝能耗〔1〕降低的反響壓力〔2)降低的反響溫度〔3〕提高反響轉(zhuǎn)化率，削減副反響的發(fā)生可以承受選擇適宜的反響壓力、反響溫度，也可以選擇先進(jìn)的反響器或反響流程，也可以承受選擇性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率高的催化劑。〔4〕選擇先進(jìn)的工藝路線和原料路線。

7.3.2選取適宜的設(shè)備，優(yōu)化操作條件，降低分別過(guò)程的能耗。7.3.3選用高效設(shè)備和新型絕熱材料?！舶ㄟx用效率高的機(jī)泵〕。7.3.4要重視廢熱回收和能量回收.7.3.5在工藝全流程上要考慮熱能的逐級(jí)利用，并且要避開冷熱病。7.4能耗計(jì)算：一般在計(jì)算能耗時(shí),都以單位產(chǎn)品所耗能來(lái)計(jì)算的,對(duì)于石油化工的主要產(chǎn)品大多有該產(chǎn)品的基準(zhǔn)能耗,在工藝設(shè)計(jì)中常以此作為本工藝技術(shù)先進(jìn)與否的參照值.在能耗計(jì)算時(shí),首先列出單位產(chǎn)品的原料、燃料、水電汽等物料的單耗,然后參照有關(guān)折能標(biāo)準(zhǔn)算出該產(chǎn)品的能耗.8.1消防8.1.1火災(zāi)爆炸危急因素及預(yù)防措施8.1.2火災(zāi)危急性分類生產(chǎn)的火災(zāi)危急性分類,見表7.9.1-1〔P578～579);可燃液體的火災(zāi)危急性分類見表7.9.1-2(P579)8.1.3廠房的耐火等級(jí)、層數(shù)和占地面積見表〔P580)8.1.4防火間距8、與工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的消防、勞動(dòng)安全及環(huán)境愛護(hù)的根本學(xué)問(wèn)(1)廠房的防火間距不應(yīng)小于表7.9.1-4(廠房的防火間距)〔P581);(2)有關(guān)U形、山形廠房的防火間距;有關(guān)廠房附設(shè)化學(xué)易燃物品的室外設(shè)備的防火間距;有關(guān)數(shù)座廠房的防火間距,分別見指南p581中防火間距(2)(3)(4);(2)設(shè)備、建筑物平面布置的防火間距應(yīng)滿足表的規(guī)定;(3)在裝置正常生產(chǎn)過(guò)程中,不直接參與工藝過(guò)程,但又需要緊靠裝置的某些原料或成品等裝置儲(chǔ)罐時(shí):●當(dāng)其總?cè)莘eV液化烴≯100m3、V可燃?xì)怏w(V可燃液體)≯1000m3時(shí),其與設(shè)備、建筑物平面布置的防火間距應(yīng)符合表〔P582)的規(guī)定;●當(dāng)其總?cè)莘e100m3＜V液化烴＜300m3、1000m3＜V可燃液體＜3000m3、1000m3＜V可燃?xì)怏w＜5000m3時(shí),可于裝置四周集中布置,其與裝置的防火間距不應(yīng)小于表〔P583)的規(guī)定。

(4)罐區(qū)內(nèi)相鄰可燃液體地上儲(chǔ)罐的防火間距不應(yīng)小于表7.9.1-7〔P583)的規(guī)定;(5)液化烴、可燃?xì)怏w、助燃?xì)怏w的罐區(qū)內(nèi)的防火間距不應(yīng)小于表7.9.1-8〔P584);(6)相鄰液充烴罐組儲(chǔ)罐間的距離不應(yīng)小于16m;(7)全冷凍式液化烴儲(chǔ)存設(shè)施內(nèi),泵和壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備與儲(chǔ)罐的防火間距不應(yīng)小于15m;(8)有關(guān)儲(chǔ)罐區(qū)的消防通道見p584中(11)～(13);(9)甲類、乙類、丙類的物品房應(yīng)符合p585(15)中1)～4)(10)明火設(shè)備應(yīng)集中布置在裝置的邊緣;(11)兩個(gè)及兩個(gè)以上的聯(lián)合裝置或裝置共用的掌握室,距甲類、乙類或明火設(shè)備不應(yīng)小于25m,距丙類設(shè)備不應(yīng)小于15m。8.1.5危急區(qū)域劃分:詳見p585〔1〕按爆炸性氣體混合物消失或釋放源釋放的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，可將爆炸危急區(qū)域劃分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)和非爆炸性危急區(qū)?！?〕存在爆炸性粉塵的環(huán)境的依據(jù)其消失的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間可劃分為10區(qū)、11區(qū)爆炸危急區(qū)域和非爆炸性危急區(qū)域。8.1.6其他防火設(shè)計(jì)規(guī)定針對(duì)化工和石化行業(yè)分列了25條規(guī)定，詳見P588～5918.2勞動(dòng)安全衛(wèi)生8.2.1工藝生產(chǎn)過(guò)程的常見危急因素及職業(yè)危害因素●危急因素是指能對(duì)人造成傷亡或?qū)ξ镌斐赏话l(fā)性損壞的因素?！裎：σ蛩厥侵赣绊懭说纳眢w安康、導(dǎo)致疾病或?qū)ξ镌斐陕云茐牡囊蛩??！裎＜币蛩嘏c危害因素的區(qū)分在于：危急因素強(qiáng)調(diào)突發(fā)性和瞬間作用，危害因素強(qiáng)調(diào)在肯定時(shí)間范圍內(nèi)的積存作用。●危急因素是勞動(dòng)安全措施的主要對(duì)象，危害因素是勞動(dòng)衛(wèi)生措施的主要對(duì)象?！裎＜币蛩丶奥殬I(yè)危害因素可有以下幾類〔詳見P591～592)〔1〕物理性危急及有害因素〔2〕化學(xué)性危急及有害因素〔3〕生物性危急及有害因素〔4〕心理、生理性危急及有害因素〔5〕行為性危急及有害因素8.2.2勞動(dòng)安全衛(wèi)生措施及設(shè)計(jì)原則〔P592～593)●〔1〕勞動(dòng)安全衛(wèi)生對(duì)策措施●〔2〕勞動(dòng)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)原則1〕消退2〕預(yù)防3〕減弱4〕隔離5〕聯(lián)鎖6〕警告8.2.3其他規(guī)定及要求〔P593