化工設計課件

化工設計概論*§1-1化工設計的種類一、根據(jù)項目性質(zhì)分類（一）新建項目設計（二）重復建設項目設計（三）已有裝置的改造設計*二、根據(jù)設計性質(zhì)分類（一）新技術(shù)開發(fā)過程中的設計(1)概念設計

(2)中試設計

(3)基礎設計**二、根據(jù)設計性質(zhì)分類（二）工程設計初步設計擴大初步設計施工圖設計*§1-2化工廠設計的工作程序*項目建議書1.項目建設目的和意義，即項目提出的背景和依據(jù)，投資的必要性及經(jīng)濟意義；2.產(chǎn)品需求初步預測；3.產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模；4.工藝技術(shù)方案（原料路線、生產(chǎn)方法和技術(shù)來源）；5.資源、主要原材料、燃料和動力的供應；6.建廠條件和廠址初步方案；7.環(huán)境保護；8.工廠組織和勞動定員估算；9.項目實施規(guī)劃設想；10.投資估算和資金籌措設想；11.經(jīng)濟效益和社會效益的初步估算。*可行性研究報告1.總論。2.需求預測。包括國內(nèi)外需求情況預測和產(chǎn)品的價格分析。3.產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模。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、主要設備的選擇、工藝和設備擬采用標準化的情況等內(nèi)容。5.原材料、燃料及水電汽的來源與供應。6.建廠條件和廠址選擇布局方案。7.公用工程和輔助設施方案8.環(huán)境保護及安全衛(wèi)生。9.工廠組織、勞動定員和人員培訓。10.項目實施規(guī)劃。11.投資估算和資金籌措。12.經(jīng)濟效益評價及社會效益評價。13.結(jié)論包括綜合評價和研究報告的結(jié)論等內(nèi)容。*設計任務書1.項目設計的目的和依據(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、動力、供水、運輸?shù)葏f(xié)作條件；4.資源綜合利用、環(huán)境保護、三廢治理的要求；5.廠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.建設工期與進度計劃；8.投資控制數(shù)；9.勞動定員及組織管理制度；10.經(jīng)濟效益、資金來源、投資回收年限。*擴大初步設計*施工圖設計工藝專業(yè)方面的主要內(nèi)容包括：工藝圖紙目錄、工藝流程圖、設備布置圖、設備一覽表、非定型設備制造圖、設備安裝圖、管道布置圖、管架管件圖、設備管口方位圖、設備和管路保溫及防腐設計等；非工藝專業(yè)方面有土建施工圖、供水、供電、給排水、自控儀表線路安裝圖等。*§1-3化工車間（裝置）工藝設計的程序及設計內(nèi)容一、設計準備工作二、方案設計（工藝流程設計）三、化工計算（物料衡算、能量衡算以及設備選型和計算）四、車間布置設計五、化工管路設計六、提供設計條件（非工藝專業(yè)的設計條件）七、編制概算書及編制設計文件概算書：初步設計階段編制的車間投資的大概計算設計文件：設計說明書、附圖（流程圖、布置圖、設備圖等）和附表（設備一覽表、材料匯總表等）*§1-4國家和行業(yè)的基本設計政策和規(guī)范例：1、化工企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范

HG/T20649－19982、工礦企業(yè)總平面設計規(guī)范

GB50187－19933、石油化工工藝裝置布置設計通則

SH3011-20004、石油化工給水排水管道設計圖例SH3089-19985、石油化工管道器材標準（合訂本1996年）SH3401-34106、石油化工管道布置設計通則

SH3012-20007、石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設計規(guī)范

SH3015-2003*§1-5設計文件（車間工藝專業(yè)設計）一、擴大初步設計文件二、施工圖文件的編制*一、擴大初步設計文件（一）設計依據(jù)（1）文件，如計劃任務書以及其他批文等。（2）技術(shù)資料，如中試試驗報告、調(diào)查報告等。（二）設計指導思想和設計原則（1）設計所遵循的具體方針政策和指導思想。（2）總括各專業(yè)的設計原則，如工藝路線的選擇、設備的選型和材質(zhì)選用、自控水平等原則。（三）產(chǎn)品方案①產(chǎn)品名稱和性質(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。*一、擴大初步設計文件（四）生產(chǎn)方法和工藝流程(1)生產(chǎn)方法。扼要說明設計所采用的原料路線和工藝路線。(2)化學反應方程式。寫出方程式，注明化學反應名稱、主要操作條件。(3)工藝流程①工藝劃分簡圖，用方塊圖表示。②帶控制點工藝流程圖和流程簡述。帶控制點工藝流程圖應表示出全部工藝設備、物料管線、閥件、設備的輔助管路以及工藝和自控儀表圖例、符號。*一、擴大初步設計文件（五）車間（裝置）組成和生產(chǎn)制度(1)車間（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。*一、擴大初步設計文件（七）工藝計算1.物料計算（1）物料計算的基礎數(shù)據(jù)。（2）物料計算結(jié)果以物料平衡圖表示，計量單位用小時(h)（連續(xù)操作）或每批投料量Kg或M3（分批操作），采用的計量單位在一個項目內(nèi)要統(tǒng)一。2.主要工藝設備的選型、化工計算和材料選擇(1)基礎數(shù)據(jù)來源包括物料及熱量計算數(shù)據(jù)、主要化工數(shù)據(jù)等。(2)主要工藝設備的工藝計算按流程編號為序進行編寫。3.一般工藝設備以表格形式分類表示計算和選擇結(jié)果。（表1-1至表1-6）工藝設備一覽表按非定型工藝設備和定型工藝設備兩類編制。（表1-7）4.工藝用的水、蒸汽、冷凍用量。（表1-8）5.分批操作的設備要排列工藝操作時間表和動力負荷曲線。*一、擴大初步設計文件（八）主要原料、動力消耗定額及消耗量（表1-9）（九）生產(chǎn)控制分析（表1-10）（十）儀表和自動控制（方案體現(xiàn)在流程圖上，設備列表）（十一）技術(shù)保安、防火及工業(yè)衛(wèi)生（十二）車間布置（車間布置說明及設備平面圖與剖面圖）（十三）公用工程（水、電、蒸汽等）（十四）“三廢”治理及綜合利用（表1-11）（十五）車間維修（人員、設備）（十六）土建（設計說明、圖、表）（十七）車間裝置定員（表1-12）（十八）概算*一、擴大初步設計文件（十九）技術(shù)經(jīng)濟1.投資

（表1-13）

2.產(chǎn)品成本（表1-14、表1-15）（二十）存在問題及建議（二十一）擴大初步設計中必要的附表及附圖附表：工藝設備一覽表、自控儀表一覽表、公用工程設備材料表附圖：帶控制點工藝流程圖、車間布置圖（平面圖及剖面圖）、關(guān)鍵設備總圖、建筑平面、立面、剖面圖*二、施工圖文件的編制(一)施工圖設計文件目錄(二)工藝施工圖設計文件*工藝施工圖設計文件(1)工藝設計說明。(2)帶控制點工藝流程圖（施工流程圖）。帶控制點工藝流程圖應表示出全部工藝設備和物料管路、閥件等，進出設備的輔助管線和工藝及自動儀表的圖例、符號。(3)輔助管路系統(tǒng)圖。(4)首頁圖。(5)設備布置圖。(6)設備一覽表。(7)管路布置圖。(8)配管設計模型。(9)管段圖。(10)管架和非標準管件圖。(11)管段表。(12)管架表。(13)綜合材料表。(14)管口方位圖。(15)換熱器條件圖。

*附：畢業(yè)設計說明書內(nèi)容一、總論（概述、文獻綜述、設計任務的依據(jù)或項目來源等）二、生產(chǎn)流程或生產(chǎn)方案確定三、生產(chǎn)流程簡述四、工藝計算書（物料衡算、熱量衡算）五、主要設備的工藝計算和設備選型六、原材料、動力消耗定額及消耗量＊單位產(chǎn)品（噸）的消耗量（及消耗定額）和單位時間（小時和年）的消耗量。七、車間成本估算八、環(huán)境保護與安全措施九、設計體會和收獲十、參考文獻十一、附工程圖紙（帶控制點的工藝流程圖；主要設備裝配圖；設備平面布置圖與立面布置圖；主要車間的管道布置圖）*復習思考題1化工設計的種類2（擴大）初步設計的程序及內(nèi)容3（擴大）初步設計文件的內(nèi)容4畢業(yè)設計說明書的內(nèi)容*

工藝流程設計

*§2-1生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則1．先進性2．可靠性3．結(jié)合國情*工藝流程設計中考慮的問題：*設計思想的基本觀點

(1)服從國家近期和遠期經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃目標,執(zhí)行黨和國家的各種方針政策。(2)嚴格遵守法律、法規(guī)、標準、規(guī)范和技術(shù)規(guī)定。(3)重視國土資源的合理配置利用,資源的綜合利用。(4)重視企業(yè)的經(jīng)濟效益的同時,還應注意社會效益。(5)重視產(chǎn)品的國內(nèi)、國際市場的調(diào)查和預測發(fā)展趨勢。(6)化工廠設計要符合經(jīng)濟規(guī)模,而不是規(guī)模經(jīng)濟。(7)設計者應是先進技術(shù)的組織者和推廣。(8)采用的技術(shù)裝備應盡量提高國產(chǎn)化率。(9)盡量降低原材料、燃料消耗,降低能耗,減少人員,降低產(chǎn)品成本,提高勞動生產(chǎn)率。(10)工廠設計要設法減少投資。(11)搞好工廠環(huán)境保護,保持生態(tài)環(huán)境良好,重視勞動保護和安全衛(wèi)生。(12)便于實現(xiàn)工廠現(xiàn)代化經(jīng)營管理。*二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟1．搜集資料，調(diào)查研究（技術(shù)路線特點、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)路線的發(fā)展情況與動向等）2．落實設備（分為三種類型：國內(nèi)已有定型產(chǎn)品；需要進口；國內(nèi)需重新設計制造）3.全面對比*全面分析對比的主要內(nèi)容：①幾種技術(shù)路線在國內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢；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建設費用及產(chǎn)品成本；⑥三廢的產(chǎn)生及治理情況；⑦其他特殊情況。*§2-2工藝流程設計一、流程設計的任務1．確定生產(chǎn)流程中各個生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式2．繪制工藝流程圖*應解決的問題：(1)確定整個流程的組成。(2)確定每個過程或工序的組成。(3)確定操作條件。(4)控制方案的確定。(5)合理利用原料及能量。(6)制定三廢的治理方法。(7)制定安全生產(chǎn)措施。*二、工藝流程設計方法圍繞工藝流程的四個重要部分：其他相關(guān)措施及設計*反應過程中涉及的問題：(1)操作方式（連續(xù)、間歇）

(2)能量供給、移出方式

(3)催化反應*原料預處理：預熱（冷）汽化干燥粉碎篩分提純精制混合配制壓縮等*產(chǎn)物后處理：產(chǎn)物處理（分離凈化）產(chǎn)品處理（作為下一工序原料、篩選、包裝、灌裝、計量、貯存、輸送等）未反應物循環(huán)利用（返回反應過程或加工成副產(chǎn)物）副產(chǎn)物處理（設計制備、包裝、貯運等）*三廢處理：三廢：廢氣廢液廢渣所含有害物質(zhì)在排放前應該達到排放標準；盡量綜合利用，變廢為寶；污染問題不解決，不允許投產(chǎn)。相關(guān)政策法規(guī)*其他相關(guān)措施及設計：確定公用工程的配套措施確定操作條件和控制方案制定切實可靠的安全生產(chǎn)措施保溫、防腐的設計**§2-3工藝流程圖工藝流程圖：把各個生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來。*工藝流程圖分類：

全廠總工藝流程圖或物料平衡圖物料流程圖工藝管道及儀表流程圖*工藝流程圖分類：

一、全廠總工藝流程圖或物料平衡圖車間（工段）：長方框、細實線流程線（帶箭頭）：粗實線車間名稱，各車間原料、半成品和成品的名稱、平衡數(shù)據(jù)和來源、去向等*

二、工藝流程草圖(方案流程圖、流程示意圖、流程簡圖)（示意性的從左至右的展開圖。1.物料流程

2.圖例(管線圖例)

3.設備一覽表（只包括序號、位號、設備名稱和備注）(有時可省略設備一覽表和圖框)*

物料流程設備示意圖設備只畫出大致輪廓和示意結(jié)構(gòu)，設備的相對位置高低不要求準確，備用設備一般省略不畫。但設備一般都要編號，并集中列出設備名稱。（設備繪制可參考化工部標準：“管道及儀表流程圖的設備、機器圖例”）（表２-１）流程管線（全部物料管線和一部分動力管線）及流向箭頭文字注解①在流程圖的下方或圖紙的其他空白處列出各設備的編號和名稱。②在管線的上方或右方用文字注明物料的名稱。③在流程線的起始和終了處注明物料的名稱來源及去向。*

三、工藝管道及儀表流程圖(施工流程圖、帶控制點的工藝流程圖）包括：圖形、標注、圖例、標題欄配有：輔助管道及儀表流程圖公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖*工藝管道及儀表流程圖繪制：

以車間(裝置)或工段（工序）為主項繪制。（一）比例與圖幅(1)比例。

大致按1:100或1:200的比例繪制，也有用1:50的比例。實際上并不全按比例繪制，標題欄中的“比例”一欄，不予注明。(2)圖幅。

一般均采用A1圖幅，特別簡單的可采用A2圖幅，且不宜加長或加寬。*（二）流程圖的繪制方法及閱讀

掌握：設備的表示方法（畫法和標注）管道的表示方法（畫法和標注）常用物料代號閥門與管件的表示方法（符號）儀表控制點表示方法（符號、標注、功能儀表圖例）*１.設備的表示方法(1)設備畫法圖形：（常用設備圖例見表２-１）一般按比例用細實線（b/3）繪制，畫出主要輪廓。過大或過小設備可適當縮小和放大比例。相對位置：一般也按比例繪制。盡可能地符合實際安裝情況。有位差要求的設備，要注明其限定尺寸。橫向距離可視情況而定。）相同系統(tǒng)（或設備）的處理：

一般應全部畫出。只畫出一套時，被省略部分的系統(tǒng)，則需用細雙點劃線繪出矩形框表示?？騼?nèi)注明設備的位號、名稱，并繪出引至該套系統(tǒng)（或設備）的一段支管。*１.設備的表示方法(２)設備標注標注的內(nèi)容：設備位號及名稱。位號在車間內(nèi)不能重復；施工圖設計與初步設計設備編號、設備名稱一致。標注的方式：設備的位號、名稱一般標注在相應設備的圖形上方或下方，即在圖紙的上端及下端兩處，各設備在橫向之間的標注方式應基本排成一行。*２.管道的表示方法(1)管道的畫法管道畫法的原則規(guī)定可參閱國家標準和化工行業(yè)有關(guān)規(guī)定。線形規(guī)定（圖２-５）交叉與轉(zhuǎn)彎（盡量避免交叉，交叉時斷開線粗的５倍間隙；盡量水平或垂直。）放氣（管道上邊）、排液（管道下邊）、液封（按實際比例長度表示）：畫全來向和去向（圖２-６）（與其他流程連接；與其他主項連接３０＊６矩形框）*２.管道的表示方法(２)管道的標注橫向管線標注在管線的上方，豎向管線則標注在管線的左方；標注內(nèi)容：管道號、管徑和管道等級。

*３.閥門與管件的表示方法在管道上需要用細實線畫出全部閥門和部分管件（如視鏡、阻火器、異徑接頭、盲板、下水漏斗等）的符號。

表２-６表２-７*４.儀表控制點的表示方法工藝生產(chǎn)流程中的儀表及控制點應該在有關(guān)管道上，并大致按安裝位置用代號、符號給以表示。圖形符號（表２-８至表２-１３）字母代號（表２-１４）數(shù)字編號

*§２-４

典型設備的自控流程

本節(jié)介紹常用的化工典型設備（泵、換熱器、反應釜、蒸餾塔）的自控流程。（自學）*作業(yè)：

1、圖例表示：阻火器

三通閥

2、解釋管道標注A0902-503、解釋設備標注T-1014、解釋：PG0701-50

5、執(zhí)行器的圖形符號由

、

兩部分組合而成。*

物料衡算和能量衡算

*§3-1化工過程及過程參數(shù)

術(shù)語和基礎知識

化工過程；化工工藝流程；化工過程開發(fā)；化工過程基本參數(shù)——溫度、壓力、流量、化學組成等基本概念。*

一、化工過程由原料經(jīng)化學處理和物理處理加工成化學產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。主要操作：化學反應；分離或提純；改變溫度；改變壓力；混合等*

１.化學反應（整個化工過程的核心）工業(yè)上付諸實現(xiàn)取決于許多因素，如平衡收率、反應速度、控制或減少副反應的可能性等*

２.分離或提純分離過程通常只是一種物理過程，不發(fā)生化學反應。它是利用物質(zhì)在相變化過程中某些物理性質(zhì)（如沸點、熔點、溶解度等）的差異來進行的。如：蒸餾、結(jié)晶、溶劑萃取。*

３.改變溫度化學反應速度和收率、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)達到所需的要求。回收熱量使熱量充分利用，是化工廠提高經(jīng)濟效益的一個重要措施。*４.改變壓力化學反應有氣體時，如：物質(zhì)的相態(tài)變化用泵或壓縮機輸送流體*５.混合（與分離相反的過程）通常不消耗能量為加速混合使用攪拌器消耗少量能量*化工過程開發(fā)主要決定于下述因素：（1）化學工藝因素——反應體系本性、溫度、壓力、組成、催化劑等操作條件以及體系的反應速度、轉(zhuǎn)化率、循環(huán)比等。（2）化學工程因素——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、反應技術(shù)、分離技術(shù)等。（3）機械設備、儀表及控制手段——設備材料、制造、貯運、安裝、維修、檢測、備品備件、正常操作及事故處理等。*二、

化工工藝流程

化工過程常用流程圖來表示。工藝流程圖能簡明、扼要的表明化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工序，看來一目了然。從工藝流程圖可以初步了解生產(chǎn)方法、生產(chǎn)過程以及各主要物料的來龍去脈。在解物料和能量衡算題時，也需要用圖來表示各設備之間的物料關(guān)系。

*三、化工過程開發(fā)是指一個化學反應從實驗室過渡到第一套生產(chǎn)裝置的全部過程?；み^程開發(fā)，首先是決定于化學反應的可能性、轉(zhuǎn)化率及反應速度是否具有工業(yè)價值，產(chǎn)物分離的難易程度以及機械、設備、材料是否可行。最終取決于是否有經(jīng)濟效益。化工過程開發(fā)的第一步就是要設計一個流程圖。選擇一個安全、可靠、經(jīng)擠效益高的最佳方案。*四、過程參數(shù)在化工生產(chǎn)過程中，能影響過程運行和狀態(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，這些物理量稱為過程參數(shù)。這些參數(shù)也常作為控制生產(chǎn)過程的主要指標。進行化工計算時，上述參數(shù)是基本數(shù)據(jù)，可以直接測定。對一些不易直接測定的參數(shù)，可找出與容易測定的參數(shù)之間的關(guān)系，通過計算求得，有時也可以根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)選定。*§３-2化工基礎數(shù)據(jù)在化工計算以及化工工藝和設備設計中，必不可少地要用到有關(guān)化合物的物性數(shù)據(jù)。例如，進行化工過程物料與能量衡算時，需要用到密度或比容、沸點、蒸汽壓、焓、熱容及生成熱等等的物性數(shù)據(jù)；設計一個反應器時，則需要知道化學反應熱的數(shù)據(jù)；計算傳熱過程時，需要導熱系數(shù)的數(shù)據(jù)等等。

化工基礎數(shù)據(jù)：物化數(shù)據(jù)或物性數(shù)據(jù)

*一、分類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.化學反應和熱化學數(shù)據(jù)—如反應熱、生成熱、燃燒熱、反應速度常數(shù)、活化能，化學平衡常數(shù)等。４.傳遞參數(shù)—如粘度、擴散系數(shù)、導熱系數(shù)等。*二、化工基礎數(shù)據(jù)獲取方法1、查手冊或文獻資料2、估算。3、用實驗直接測定。*§３-3

物料衡算物料衡算是化工計算中最基本、也是最重要的內(nèi)容之一，它是能量衡算的基礎。物料衡算有兩種情況，一種是對已有的生產(chǎn)設備或裝置，利用實際測定的數(shù)據(jù)，算出另一些不能直接測定的物料量。用此計算結(jié)果，對生產(chǎn)情況進行分析、作出判斷、提出改進措施。另一種是設計一種新的設備或裝置，根據(jù)設計任務，先作物料衡算，求出進出各設備的物料量，然后再作能量衡算，求出設備或過程的熱負荷，從而確定設備尺寸及整個工藝流程。理論依據(jù)：質(zhì)量守恒定律*一、物料衡算式1、化工過程的類型兩種分類方法：間歇操作、連續(xù)操作以及半連續(xù)操作穩(wěn)定狀態(tài)操作和不穩(wěn)定狀態(tài)操作*聞歇操作過程：原料在生產(chǎn)操作開始時一次加入，然后進行反應或其他操作，一直到操作完成后，物料一次排出，即為間歇操作過程。此過程的特點是在整個操作時間內(nèi)，再無物料進出設備，設備中各部分的組成、條件隨時間而不斷變化。連續(xù)操作過程：在整個操作期間，原料不斷穩(wěn)定地輸入生產(chǎn)設備，同時不斷從設備排出同樣數(shù)量（總量）的物料。設備的進料和出料是連續(xù)流動的，即為連續(xù)操作過程。在整個操作期間，設備內(nèi)各部分組成與條件不隨時間而變化。半連續(xù)操作過程：操作時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)操作過程或稱穩(wěn)定過程：整個化工過程的操作條件（如溫度、壓力、物料量及組成等）如果不隨時間而變化，只是設備內(nèi)不同點有差別。不穩(wěn)定狀態(tài)操作過程或稱不穩(wěn)定過程：操作條件隨時間而不斷變化。*2、物料衡算式首先確定衡算的體系物料衡算關(guān)系式：

注：１.對反應物作衡算時，由反應而消耗的量，應取減號；對生成物作衡算時，由反應而生成的量，應取加號。２.物料平衡指質(zhì)量平衡，不是體積或物質(zhì)的量平衡。

*如：*對于連續(xù)不穩(wěn)定過程，由于該過程內(nèi)物料量及組成等隨時間而變化，因此，物料衡算式須寫成以時間為自變量的微分方程，表示體系內(nèi)在某一瞬時的平衡。*二、物料衡算的基本方法1、畫物料流程簡圖。2、計算基準及其選擇。進行物料、能量衡算時，必須選擇一個計算基準。從原則上說選擇任何一種計算基準，都能得到正確的解答。但是，計算基準選擇得恰當，可以使計算簡化，避免錯誤。對于不同化工過程，采用什么基準適宜，需視具體情況而定，不能作硬性規(guī)定。（參見Ｐ43）**3.物料衡算步驟(1)搜集計算數(shù)據(jù)。(2)畫出物料流程簡圖。(3)確定衡算體系。(4)寫出化學反應方程式，包括主反應和副反應，標出有用的分子量。(5)選擇合適的計算基準，并在流程圖上注明所選的基準值。(6)列出物料衡算式，然后用數(shù)學方法求解。(7)將計算結(jié)果列成輸入－輸出物料表(物料平衡表)。(8)校核計算結(jié)果*三、無化學反應過程的物料衡算

１.簡單過程的物料衡算僅有一個設備或一個單元操作或整個過程簡化成一個設備的過程。這種過程的物料衡算比較簡單，在物料流程簡圖中，設備邊界就是體系邊界。*例1：一種廢酸，組成為23％(質(zhì)量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的濃H2SO4及90％的濃HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混合酸，計算所需廢酸及加入濃酸的數(shù)量。*２.有多個設備過程的物料衡算對有多個設備的過程，進行物料衡算時，可以劃分多個衡算體系。此時，必須選擇恰當?shù)暮馑泱w系，這是很重要的步驟。不然會使計算繁瑣，甚至無法求解。*例2：例3圖A*四、有化學反應過程的物料衡算１.反應轉(zhuǎn)化率、選擇性及收率等概念（1）限制反應物：化學反應原料不按化學計量比配料時，其中以最小化學計量數(shù)存在的反應物稱為限制反應物。（2）過量反應物：不按化學計量比配料的原料中，某種反應物的量超過限制反應物完全反應所需的理論量，該反應物稱為過量反應物。*（3）過量百分數(shù)：過量反應物超過限制反應物所需理論量的部分占所需理論量的百分數(shù)。*（4）轉(zhuǎn)化率（以x表示）：某一反應物反應掉的量占其輸入量的百分數(shù)。應用時必須指明某個反應物的轉(zhuǎn)化率。若沒有指明時，則往往是指限制反應物的轉(zhuǎn)化率。*（5）選擇性（以S表示）：反應物反應成目的產(chǎn)物所消耗的量占反應物反應掉的量的百分數(shù)。若反應物為A，生成的目的產(chǎn)物為D，轉(zhuǎn)化率與選擇性是反應過程的兩個主要技術(shù)指標。*（6）收率（以Y表示）：目的產(chǎn)物的量除以反應物（通常指限制反應物）輸入量，以百分數(shù)表示。它可以用物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）或質(zhì)量進行計算。*轉(zhuǎn)化率、選擇性與收率三者之間的關(guān)系為Y=S·x*２.一般反應過程的物料衡算（１）直接求解法有些化學反應過程的物料衡算，有時只含一個未知量或組成，這類問題比較簡單，通常可根據(jù)化學反應式直接求解，不必列出衡算式。*（２）元素衡算法元素衡算是物料衡算的一種重要形式。在作這類衡算時，并不需要考慮具體的化學反應，而是按照元素種類被轉(zhuǎn)化及重新組合的概念表示為輸入(某種元素)＝輸出(同種元素)對反應過程中化學反應很復雜，無法用一、兩個反應式表示的物料衡算題，可以列出元素衡算式，用代數(shù)法求解。*（３）用聯(lián)系組分作衡算“聯(lián)系組分”是指隨物料輸入體系，但完全不參加反應，又隨物料從體系輸出的組分，在整個反應過程中，它的數(shù)量不變。如果體系中存在聯(lián)系組分，那么輸入物料和輸出物料之間就可以根據(jù)聯(lián)系組分的含量進行關(guān)聯(lián)。用聯(lián)系組分作衡算，尤其是對含未知量較多的物料衡算，可以使計算簡化。*例如，F(xiàn)、P分別為輸入、輸出物料，T為聯(lián)系組分。T在F中的質(zhì)量分數(shù)為xFT，在P中的質(zhì)量分數(shù)為xPT，則F與P之間的關(guān)系為：FxFT＝PxPT

，即*選擇聯(lián)系組分時，如果體系中存在數(shù)種聯(lián)系組分，那么，此時就要選擇一個適宜的聯(lián)系組分，或聯(lián)合采用以減小誤差。但是，應該注意，當某個聯(lián)系組分數(shù)量很小，而且此組分的分析相對誤差又較大時，則不宜選用。*（４）具有循環(huán)、排放即旁路過程的物料衡算這類過程的物料衡算與以上介紹的方法相類似，只是需要先根據(jù)已知的條件及所求的未知量選擇合適的衡算體系，列出物料衡算式再求解。如果存在聯(lián)系組分，則可以利用聯(lián)系組分計算。*有循環(huán)的過程，轉(zhuǎn)化率常分為單程轉(zhuǎn)化率與總轉(zhuǎn)化率：單程轉(zhuǎn)化率是以反應器為體系，總轉(zhuǎn)化率是以整個過程為體系。*循環(huán)過程在穩(wěn)定狀態(tài)下操作時，物料的質(zhì)量既不積累也不消失，各流股的組分恒定。但是，如果原料中含有不反應的雜質(zhì)或惰性物質(zhì)，經(jīng)長時間的循環(huán)會使其濃度逐漸增加，因此就必須把一部分循環(huán)物料不斷地排放掉，以維持進料中雜質(zhì)的含量不再增大。*通常對有循環(huán)過程的物料衡算，若已知總轉(zhuǎn)化率，可以先做總物料衡算；若已知單程轉(zhuǎn)化率，則可以先從反應器衡算做起。*例題例３-１解題過程見書P46注：約束式和設計變量的確定方法參見P44；檢驗化學反應方程式是否線性無關(guān)（行列式的計算）。*習題：有一個蒸餾塔，輸入和輸出物料量及組成如下圖。輸入物料中A組分的98。7％自塔頂蒸出。求每千克輸入物料可得到塔頂餾出物2的量及其組成。

§3-4能量衡算一、能量衡算的基本概念1.能量的形式能量衡算也要用到守恒的概念。能量形式和表示的方法：動能（Ek）

運動著的流體具有動能；位能（EP）

物體自某一基準面移高到一定距離，由于這種位移而具有的能量。靜壓能（Ez）流體由于一定的靜壓強而具有的能量。內(nèi)能（U）

內(nèi)能是指物體除了宏觀的動能和位能外所具有的能量。*2.幾個與能量衡算有關(guān)的重要物理量（1）熱量（Q）溫度不同的兩物體相接觸或靠近，熱量從熱（溫度高）的物體向冷（溫度低）的物體流動，這種由于溫度差而引起交換的能量，稱為熱量。注：第一，熱量是一種能量的形式，是傳遞過程中的能量形式；第二，一定要有溫度差或溫度梯度，才會有熱量的傳遞。*（2）功（W）功是力與位移的乘積。在化工中常見的有體積功（體系體積變化時，由于反抗外力作用而與環(huán)境交換的功）、流動功（物系在流動過程中為推動流體流動所需的功）以及旋轉(zhuǎn)軸的機械功等。以環(huán)境向體系作功為正、反之為負。*功和熱量都是能量傳遞的兩種不同形式，它們不是物系的性質(zhì)，因此不能說體系內(nèi)或某物體有多少熱量或功。功和熱量的單位在SI制中為焦耳，除此以外，公制中的卡或千卡、英制中的英熱單位(Btu)還常有使用，應注意它們之間的換算關(guān)系。1cal=4.187KJlBtu(英熱單位)＝252cal(卡)*（3）焓(H)H＝U＋PVH=H(T，P)恒壓熱容，CP

多數(shù)情況焓差：*（4）熱容熱容是一定量的物質(zhì)改變一定的溫度所需要的熱量，可以看作是溫度差?T和引起溫度變化的熱量Q之間的比例常數(shù)，即Q＝mC?T*二、能量衡算的基本方法及步驟根據(jù)能量守恒原理，能量衡算的基本方法可表示為：輸入的能量一輸出的能量＝積累的能量上式中各項指的都是“總能量”，因為總能量中某部分能量并不總是守恒的。*1、總能量衡算連續(xù)穩(wěn)定流動過程的總能量衡算?H+?Ek+?EP

＝Q+W間歇過程的總能量衡算?U+?Ek+?EP＝Q+W一般間歇操作，能量、位能差項等于零，即?Ek＝0，?EP＝0，所以上式又可簡化為?U＝Q+W此式即為熱力學第一定律的數(shù)學式，此處W的符號以環(huán)境向體系作功為正。*2、熱量衡算

熱量衡算式Q=?H=H1–H2Q=?U=U1–U2

(間歇過程)熱量衡算就是計算在指定的條件下進出物料的焓差，從而確定過程傳遞的熱量。在實際計算時，由于進出設備的物料不止一個，因此可改寫為：ΣQ=ΣH1–ΣH2

或

ΣQ=ΣU1–ΣU2

*熱量衡算的基本方法及步驟熱量衡算有兩種情況：一種是在設計時，根據(jù)給定的進出物料量及已知溫度求另一殷物料的未知物料量或溫度，常用于計算換熱設備的蒸汽用量或冷卻水用量。另一種是在原有的裝置上，對某個設備，利用實際測定（有時也要作一些相應的計算）的數(shù)據(jù)，計算出另一些不能或很難直接測定的熱量或能量，由此對設備作出能量上的分析。如根據(jù)各股物料進出口量及溫度，找出該設備的熱利用和熱損失情況。*熱量衡算也需要確定基準，畫出流程圖，列出熱量衡算表等。基本步驟為：*3、機械能衡算在反應器、蒸餾塔、蒸發(fā)器、換熱器等化工設備中，功、動能、位能的變化，較之傳熱量、內(nèi)能和焓的變化，是可以忽略的。因此作這些設備的能量衡算時，總能量衡算式可以簡成Q=?U(封閉體系）或Q=?H(敞開體系）。但在另一類操作中，情況剛好相反，即傳熱量、內(nèi)能的變化與動能變化、位能變化、功相比，卻是次要的了。這些操作大多是流體流入流出貯罐、貯槽、工藝設備、輸送設備、廢料排放設備?；蛟谶@些設備之間流動。*連續(xù)穩(wěn)定流動過程總能量衡算式：?H＋?u2/2＋g?Z＋?(PV)＝Q＋W1千克不可壓縮流體流動時的機械能衡算式：?P/ρ＋?u2/2＋g?Z＋F＝W*三、無化學反應過程的能量衡算無化學反應過程的能量衡算，一般應用于計算指定條件下進出過程物料的焓差，用來確定過程的熱量?？稍O計途徑計算焓差。**1、無相變的變溫變壓過程

*2、相變過程的能量衡算在恒定的溫度和壓力下，單位質(zhì)量或摩爾的物質(zhì)發(fā)生相的變化時的焓變稱為相變熱。三種相變的相變熱：①汽化潛熱(?Hv）②熔化潛熱(?Hm)③升華潛熱(?Ht）*相變熱獲得方法：純物質(zhì)正常沸點（熔點）相變熱查手冊。設計途徑求算。用經(jīng)驗方程計算相變熱。*熱量衡算的基準：數(shù)量基準、溫度基準和相態(tài)基準。數(shù)量基準是指選那個量作基準來衡算熱量。對于連續(xù)操作一般以單位時間進料量（即進料速率）為基準，而溫度和相態(tài)基準的確定才能從有關(guān)手冊中查得相關(guān)的熱力學數(shù)據(jù)以便用于衡算。*

例

在一熱交換器中用壓強為136kpa的飽和蒸汽加熱298k的空氣，空氣流量為1kg/s，蒸汽的流量為0.01kg/s，冷凝水在飽和溫度381K下排出。若取空氣的平均比熱為1.005kJ/kg·k，試計算空氣出口溫度（熱損失忽略不計）。解：過程如圖示：

數(shù)量基準每秒鐘蒸汽、空氣的流量

溫度基準取進口空氣溫度298K，因而其焓為零，即H冷空氣=0

相態(tài)基準壓強為136kpa的飽和蒸汽，查得其焓H蒸汽.281K=2690KJ/kg，同時查得H冷凝水281K=452.9KJ/kg

衡算范圍封閉虛線所示范圍

對此連續(xù)穩(wěn)定過程ΣQ入=ΣQ出

其中：

ΣQ入=ΣQ蒸汽+ΣQ冷空氣=0.001×H蒸汽+1×H冷空氣

ΣQ出=ΣQ熱空氣+ΣQ冷凝水=1×1.005（T-298）+0.001×H冷空氣

T：熱空氣溫度

將數(shù)據(jù)代入解得T=320.3K

*四、化學反應過程的能量衡算化學反應過程通常都伴隨較大的熱效應——吸收熱量或放出熱量。象鄰二甲苯氧化制苯二甲酐、乙烯氧化制氧化乙烯這些主要的工業(yè)過程，就是放熱反應，乙苯脫氫制苯乙烯就是吸熱反應。為了使反應溫度得到控制，必須自反應體系排走熱量或向反應體系供給熱量，即反應器必須有供熱或冷卻用的換熱設備，這種措施不但成為反應能否進行的關(guān)鍵，也與能量的合理利用有密切關(guān)系。*1、反應熱及其表示恒壓反應熱

Qp＝?Hr恒容反應熱

Qv＝?Ur(T)*2、反應熱的計算反應熱可以用實驗方法測定，也可以用已有的實驗數(shù)據(jù)進行計算。根據(jù)蓋斯（Hess)定律，化學反應熱只決定于物質(zhì)的初態(tài)和終態(tài)，與過程的途徑無關(guān)，反應熱可用簡單的熱量加和法求取。*（1）由標準生成熱?Hfo計算標準反應熱?Hro?Hro＝Σ生成熱μi(?Hfo)i－Σ反應熱μi(?Hfo)i（2）由標準燃燒熱?Hco計算標準反應熱?Hro?Hro＝Σ反應物μi(?Hco)i－Σ產(chǎn)物μi(?Hco)i*3、化學反應過程的能量衡算計算?H的方法：（1）第一種基準如果已知標準反應熱，則可選298K，latm為反應物及產(chǎn)物的計算基準。對非反應物質(zhì)另選適當?shù)臏囟葹榛鶞剩ㄈ绶磻鞯倪M口溫度，或平均熱容表示的參考溫度）。P53例3-2*基本公式：*3、化學反應過程的能量衡算計算?H的方法：（2）第二種基準以組成反應物及產(chǎn)物的元素，在25℃，1atm

時的焓為零，非反應分子以任意適當?shù)臏囟葹榛鶞?，也要畫一張?zhí)钣兴辛鞴山M分

ni

和

Hi

的表，只是在這張表中反應物或產(chǎn)物的Hi，是各物質(zhì)25

℃的生成熱與物質(zhì)由25℃變到它進口狀態(tài)或出口狀態(tài)所需顯熱和潛熱之和。P54例3-3*基本公式：*

車間布置設計*5車間布置設計車間布置設計的內(nèi)容和程序化工建筑的基本知識車間平面布置車間設備布置典型設備的布置方案設備布置圖*§5-6設備布置圖

一、設備布置設計的圖樣1．設備布置圖一個車間或工段的生產(chǎn)和輔助設備在廠房建筑內(nèi)外布置

首頁圖車間范圍較大，首頁圖上劃分區(qū)域3．設備安裝詳圖（圖5-16）表示固定設備的支架、吊架、掛架、設備的操作平臺、附屬的棧橋、鋼梯等管口方位圖（圖5-17）表示設備上各管口以及支座等周向安裝**二、設備布置圖與建筑圖的關(guān)系設備布置圖是建筑圖的前提建筑圖是設備布置圖定稿的依據(jù)

*三、不同設計階段中的設備布置圖1．初步設計階段的設備布置圖只以平面圖表達設備的大致布置情況，而設備本身的安裝方位一般尚未確定，因此管口等一律不予畫出。2．施工圖設計階段的設備布置圖采用一組平面立面剖視圖來表達施工圖設計時所確定的設備安裝位置。有些設備的主要管口需要畫出，再配合需要的管口方位圖，從而就完全確定了設備的安裝方位。廠房建筑則進一步畫出了與設備安裝定位有關(guān)的孔洞、操作平臺等建筑物構(gòu)筑物以及廠房建筑的基本結(jié)構(gòu)。*四、設備布置圖的表示方法

設備布置圖內(nèi)容一組視圖尺寸及標注安裝方位標說明與附注設備一覽表標題欄*1.分區(qū)裝置的設備布置圖是按工藝主項繪制的。當裝置界區(qū)范圍較大、其中需要布置的設備較多時，設備布置圖可以分成若干個小區(qū)繪制。各區(qū)的相對位置在裝置總圖中表明，分區(qū)范圍線用雙點劃線表示。

*2．視圖的比例與圖幅比例：1:50，1:100，1:200或1:500允許在一張圖紙上各視圖采用不同的比例，標題欄中標明主要比例，個別視圖比例標在該視圖名稱的下方或右方。圖幅：A1多張圖紙力求幅面統(tǒng)一

*2．視圖的配置（l）平面圖一般：每層廠房繪制一張在同一張圖上繪幾層平面圖時，應從最底層開始，將幾層平面布置圖按由下到上，由左到右順次排列，并在圖形的下方注明相應的標高，如:±0.00平面，4.00平面,7.00平面等。各層平面圖是以上一層的樓板底面水平剖切的俯視圖。

平面圖還要表示廠房建筑的方位，大小尺寸，分隔情況及與設備安裝定位有關(guān)的建筑物、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)形狀和相對位置。

*（2）剖視圖（

比較復雜的裝置或有多層構(gòu)筑物的裝置須繪制）剖切位置及投影方向應按《機械制圖》標準或《建筑制圖標準》在平面圖上標注清楚。

在剖視圖的下方應注明相應的剖視名稱。剖視圖的數(shù)量應盡可能少。*視圖的表達內(nèi)容：建筑物及其構(gòu)件、設備3．建筑構(gòu)件及設備的表示方法(1)建筑物及其構(gòu)件建筑物及其構(gòu)件的輪廓用細實線繪出。（圖5-20）墻、柱、地面、地坑、地溝、安裝孔洞、樓板、平臺、欄桿、樓梯、吊車、吊裝梁及設備基礎等，應按比例并采用規(guī)定的比例畫出。門、窗在平面圖上只畫出位置、開啟方向，在剖視圖上一般不表示。承重墻、柱等結(jié)構(gòu)用細點劃線畫出其建筑定位軸線。**（2）設備用粗實線繪制設備的外形輪廓及其安裝基礎。外形復雜的設備，只畫出基本外形。同一位號的設備多于三臺時，只畫出首末兩臺的外形，中間的可只畫出基礎或用雙點劃線的方框表示。小型通用設備，如泵、壓縮機等，若有相同的多臺可畫出一臺，其余用粗實線簡化畫出其基礎的矩形輪廓。當某一平面圖上還有局部平面或操作、維修平臺時，平面圖上只表示上層的設備外形輪廓，下層的設備外形可用虛線或局部剖視來表示。若下層的設備圖形復雜時，應單獨繪制出局部的平面圖。一臺設備穿越多層時，在每層平面圖上均要畫出該設備的平面位置。*4.設備布置圖的標注

設備布置圖的標注包括定位軸線編號、構(gòu)件尺寸、設備位號、名稱、定位尺寸及說明等。

(1)廠房建筑及其構(gòu)件標注尺寸的內(nèi)容：廠房建筑物的長度、寬度總尺寸。*(2)設備標注尺寸的內(nèi)容①設備布置圖上一般不標注設備的定形尺寸，而只標注設備安裝定位尺寸。②在平面圖上應標注設備的平面定位尺寸。（平面定位尺寸是用建筑定位軸線作基準，確定設備中心線或設備支座孔中心線的距離。）*尺寸基準的選取原則：臥式容器定位以容器的中心線和靠近柱軸線一端的支座為基準，如圖a。立式反應器、塔，槽、罐和換熱器以中心線為基準，如圖b。臥式換熱器以換熱器的中心線和靠近柱軸線一端的支座為基準，如圖c。板式換熱器以中心線和某一出口法蘭端面為基準、泵以中心線和出口法蘭中心線為基準如圖d。壓縮機以制造廠的基準線和出口法蘭中心線為基準，如圖e。**高度方向的定位尺寸一般選擇廠房室內(nèi)地面為基準確定設備基礎面或設備中心線的高度尺寸。高度尺寸以標高來表示，設備標高的表示方法：臥式換熱器、臥式槽罐以中心線標高表示。立式換熱器、板式換熱器以支承點標高表示。反應器，塔和立式槽罐以支承點標高表示，或下封頭切線焊縫標高表示。泵和壓縮機以底板高，即基礎頂面標高表示。*(3）名稱與位號的標注在工藝流程圖、設備布置圖、管路布置圖中設備的位號均應一致。位號的組成：

*平面圖、剖視圖中所有的設備布置均應標注名稱及位號。一種方法是注在設備圖形的上方或下方，中間以一粗實線相隔，名稱在下，位號在上，不用指引線；也有的只注位號，不注名稱。另一種標注方法是注在設備圖形內(nèi)不用指引線，注在圖形外用指引線。*5.安裝方位標（設計北向標志）一般畫在圖紙的右上方6．設備一覽表將設備的位號，名稱、規(guī)格、圖號等在標題欄的上方列表說明。當平面圖繪在幾張圖紙上時，該表應附在標高為“0.00”的平面圖上或附在設備較多的平面圖上。也可單獨制表在設計文件中附出。*五、設備安裝詳圖及管口方位圖

1.管口方位圖管口方位圖是確定各管口方位、管口與支座及地腳螺栓等相對位置的圖樣。（圖5-17）管口方位圖中只簡化畫出一個能反映設備管口方位的視圖，并注明各管口的符號，用小寫拉丁字母按順序編寫（a、b、c、d…）。在標題欄的上方列出管口表以注明各管口的符號、名稱、公稱直徑、壓力、數(shù)量等內(nèi)容。如精餾塔的管口方位圖*每個位號的設備一般繪制—張管口方位圖。當多層設備且管口較多時，則應分層畫出管口的方位圖。*2、設備安裝詳圖

設備安裝詳圖用以表示固定設備的支架、吊架、掛架、設備的操作平臺、附屬的棧橋、鋼梯等結(jié)構(gòu)的圖樣（圖5-16)。設備安裝詳圖的畫法與機械制圖相近，按《機械制圖》國家標準繪制。次要的內(nèi)容可用細實線或雙點劃線繪制其輪廓。*六、設備布置圖的繪制1、繪制前的準備工作了解有關(guān)圖紙和資料：依據(jù)工藝施工流程圖、廠房建筑圖、設備設計條件單等原始資料，充分了解工藝過程的特點和要求，廠房建筑的基本結(jié)構(gòu)等。*2、繪圖方法與步驟

(1)確定視圖配置。(2)選定比例與圖幅。(3)繪制平面圖：設備布置圖以平面圖為主，從底層平面起逐層繪制：①先用細點劃線畫出建筑定位軸線，再用細實線畫出與設備布置有關(guān)的廠房建筑的基本結(jié)構(gòu)，如柱、墻、門、窗、樓梯等。②布置設備：用點劃線畫出設備中心線，用粗實線畫出設備、支架、基礎、操作平臺等基本輪廓。③標注尺寸：注出廠房定位軸線尺寸和設備定位尺寸，注出設備基礎定型定位尺寸。④標注定位軸線編號、設備位號及名稱，與工藝流程圖一致。*（4）繪制剖視圖：設備的立面剖視圖應完全而清楚地反映出與廠房高度方向的位置關(guān)系，以此選定剖視圖的數(shù)目，然后逐個畫出各剖視圖。①用細實線畫出廠房剖面圖。②畫出各設備中心線，用粗實線畫出設備的立面圖，并注出設備的位號及名稱。③注出廠房定位軸線尺寸和標高尺寸。④注出設備基礎標高。

*(5)繪制方位標。(6)繪制設備一覽表。(7)注出有關(guān)說明，填寫標題欄。(8)檢查，校核，完成全圖。*七、設備布置圖的閱讀設備布置圖主要是確定設備與建筑物之間、設備之間的定位問題。閱讀步驟：1、明確視圖關(guān)系首先清點設備布置圖的張數(shù)，明確各張圖上平面圖和立面圖的配置，進—步分析各立面剖視圖在平面上的剖切位置，弄清各個視圖之間的關(guān)系。*2、看懂建筑結(jié)構(gòu)通過閱讀平面圖、立面圖，分析建筑物的層次，了解各層廠房建筑的標高，每層中的樓板、墻、梁、樓梯、門、窗及操作平臺等的結(jié)構(gòu)和它們之間的相互位置。由廠房的定位軸線間距可得廠房的大小。從平面圖中可看出墻柱、樓梯等的分布位置。在立面圖中查閱設備的高度方向的定位尺寸。平面定位尺寸的基準一般是建筑定位軸線，高度方向的定位尺寸基準一般是廠房室內(nèi)地面。在閱讀過程中，還可參考有關(guān)的建筑施工圖、工藝施工流程圖、管路布置圖以及其它的設備布置圖，以確保讀圖的正確性。*

管道布置設計*6管道布置設計管道設計的任務和要求管道布置圖*§6-1管道布置設計的任務和要求

一、化工車間管道布置設計的任務(1)確定車間中各個設備的管口方位和與之相連接的管段的接口位置。(2)確定管道的安裝連接和鋪設、支承方式。(3)確定各管段（包括管道、管件、閥門及控制儀表）在空間的位置。(4)畫出管道布置圖，表示出車間中所有管道在平面、立面的空間位置，作為管道安裝的依據(jù)。(5)編制管道綜合材料表，包括管道、管件、閥門、型鋼等的材質(zhì)、規(guī)格和數(shù)量。*二、化工車間管道布置設計的要求(1)符合生產(chǎn)工藝流程的要求，并能滿足生產(chǎn)要求；(2)便于操作管理，并能保證安全生產(chǎn)；(3)便于管道的安裝和維護；(4)要求整齊美觀，并盡量節(jié)約材料和投資。*考慮因素：1.物料因素(1)輸送易燃、易爆、有毒及有腐蝕性的物料管道不得鋪設在生活間、樓梯、走廊和門等處，這些管道上還應設置安全閥、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆裝置，并應將放空管引至指定地點或高過屋面2m以上。(2)有腐蝕性物料的管道，不得鋪設在通道上空和并列管線的上方或內(nèi)側(cè)。(3)管道鋪設時應有一定的坡度，坡度方向一般是沿物流的方向，坡度一般為1/100-5/1000。粘度小的液體物料管道可取5/1000左右，含固體的物料管道可取1/100左右。(4）真空管線應盡量短，盡量減少彎頭和閥門，以降低阻力，達到更高的真空度。*2．考慮施工、操作及維修(1)管道應盡量集中布置在公用管架上，平行走直線，少拐彎，少交叉，不妨礙門窗開啟和設備、閥門及管件的安裝維修，并列管道的閥門應盡量錯開排列。(2)支管多的管道應布置在并行管線的外側(cè)，引出支管時，氣體管道應從上方引出，液體管道應從下方引出。(3)管道應盡量沿墻面鋪設，或布置在固定在墻上的管架上，管道與墻面之間的距離以能容納管件、閥門及方便安裝維修為原則。*3．安全生產(chǎn)(1)架空管道與地面的距離除符合工藝要求外，還應便于操作和檢修。管道跨越通道時，最低點離地：通過人行道時不小于2m；通過公路時不小于4.5m；通過鐵路時不小于6m；通過廠區(qū)主要交通干線時離地5m。(2)直接埋地或管溝中鋪設的管道通過道路時應加套管等加以保護。(3)為了防止介質(zhì)在管內(nèi)流動產(chǎn)生靜電聚集而發(fā)生危險，易燃、易爆介質(zhì)的管道應采取接地措施，以保證安全生產(chǎn)。(4）長距離輸送蒸汽或其他熱物料的管道，應考慮熱補償問題，如在兩個固定支架之間設置補償器和滑動支架。*4.其他因素(1)管道與閥門一般不宜直接支承在設備上。(2)距離較近的兩設備間的連接管道，不應直連，應用45o或90o彎接。(3)管道布置時應兼顧電纜、照明、儀表及采暖通風等其他非工藝管道的布置。*§6-2管道布置圖（管道安裝圖、配管圖）管道布置圖是以帶控制點工藝流程圖、設備布置圖、設備裝配圖及土建、自控、電氣等專業(yè)的有關(guān)圖樣、資料為依據(jù)，根據(jù)前述的管道布置原則作出合理的布置設計，并繪出管道布置圖。管道布置圖是車間內(nèi)部管道安裝施工的依據(jù)*一、管道平面布置圖的內(nèi)容一組視圖尺寸和標注分區(qū)簡圖方位標(設計北箭頭)標題欄*二、管道及附件的常用畫法1.管道主要物料管道采用粗實線單線畫出，其它管道用中粗實線畫出。大直徑或重要管道，可用中粗實線雙線繪制。****2.管件管道中的短管、彎頭、三通、異徑管、法蘭、盲板等管道附件，簡稱管件。**3.閥門管道中閥門的規(guī)定符號與工藝流程圖的畫法相同。4.控制點管道上的儀表控制點表示方法與工藝流程圖中的畫法相同。*5.支架化工部門也常用帶指引線的長方框表示，將管架的編號和型式寫在—個長方格里。非標準管架應另行提供管架圖。管架配置比較復雜時，也可單獨繪制管架布置圖。**三、管道布置圖的表達方法1.分區(qū)、圖線、比例和圖幅當畫圖區(qū)域較大而圖幅有限時，管道布置圖可采用豎向剖割法來分部畫圖，多層廠房一律采用豎向剖分橫向切割法來分層畫圖。*分區(qū)范圍用粗點劃線表示。BL表示裝置或工序的邊界，ML表示邊界以內(nèi)的分區(qū)線或拼接線，分區(qū)索引圖中應標明區(qū)域號。分區(qū)號用大寫羅馬字表示在索引圖上。拼接線應畫在每一張管道平面布置圖上。通過索引圖來確定所繪圖的界線，索引圖無標準格式。在布置圖的拼接處應寫出與此圖標高相同的相鄰部分的布置圖圖號和相鄰區(qū)域的布置圖圖號。在多層建筑物和構(gòu)筑物的區(qū)域，要在布置圖區(qū)域拼接處寫出此圖的上層布置圖和下層布置圖的圖號。*圖面布置示意*管道設計圖同建筑制圖一樣采用三種不同寬度的線條。*管道平面布置圖一般用1:25的比例。當僅有大管道大設備時，可用1:50的比例。若需繪制剖視圖，其繪圖比例應與管道平面布置圖一致。圖紙幅面一律采用A1號標準圖紙。*2.視圖的配置與畫法一般只畫管道和設備的平面布置圖。立面圖和剖面圖不需標注尺寸，只需注標高。*（1）管道平面布置圖當廠房為多層建筑時，需按樓層或標高分別繪制各層平面圖。在各層平面圖的下方注明其相應的標高。如±0.000平面圖。若各層平面的繪圖范圍較大而圖幅有限時，可將各層平面上的管道布置情況分區(qū)繪制。管道平面布置圖應按比例畫出全部容器、換熱器、工業(yè)爐、機泵、特殊設備、有關(guān)管道、平臺、梯子、建筑物和構(gòu)筑物的外形、電纜托架、電纜溝、儀表電纜和管纜托架等。用細線按比例畫出全部設備外形輪廓，畫出設備上連接管口位置或非定型設備。另外，還應畫出設備的基礎支架。簡單設備的外形輪廓可畫得更簡略。復雜機械可按需要畫出全部外形輪廓或只畫出與配管有關(guān)的局部外形。不同標高的多排管廊，也須將每一層分開畫。*（2）立面剖視圖當在平面圖上不能表達高度方向的管道布置情況時，可在平面圖適當部位垂直剖切后繪出立面剖視圖(立面圖或剖面圖)?？砂蚜⒚鎴D或剖視圖包括在管道平面布置圖中，也可繪在單獨的圖紙上。立面剖視圖要按比例畫，不需要標注尺寸，在平面圖上必須標注剖切位置。在剖視圖的下方應注明相應的剖視圖名稱。如“A—A”、“B一B”、……或“1—1”、“2—2”、……或“I—I”、“Ⅱ一Ⅱ”、……等。*3.管道布置圖的標注（1）建(構(gòu))筑物：建(構(gòu))筑物的構(gòu)件被作為管道布置的定位基準，管道平面布置圖和立面剖視圖中必須標注建筑定位軸線的編號及柱距尺寸，標注出平臺和構(gòu)筑物的標高。*（2）設備：設備是管道布置的主要定位基準，管道布置圖上必須標注設備的位號及名稱。在管道布置圖上還應注出與容器或設備相對的柱中心線的尺寸。*（3）管道：管道布置圖以平面圖為主，標注出所有管道的定位尺寸及標高，物料的流動方向和管號。有立面剖視圖時，所有的標高應注在立面剖視圖上。管號標注在管中心線上方，標高注在管中心線下方。*管道安裝標高均以m為單位，以室內(nèi)地面±0.00為基準，標注管中心線的標高。也有標注“EL×.××”的，EL表示標高。必要時也可標注管底標高。零點標高注成±0.00，負標高前必須加注負號(－)。*管道布置圖上的所有管道應與帶控制點的工藝流程圖一致，都需要標注公稱直徑、物料代號、管段序號。如“SC-321-75”，其中321表示管道編號，75表示管徑，SC表示介質(zhì)或物料代號，這里SC是表示蒸汽冷凝液。管段編號應注在管道上方或左方。寫不下時，可用指引線引出標注，還可以幾條管道一起注出。（4）管件管道布置圖中，應按規(guī)定符號畫出管件，一般不標注定位尺寸。管件的位置尺寸應相對于容器、設備、管口或鄰近管口或鄰近管道的中心來標注。某些有特殊要求的管件，應標注出某些要求及說明。如在異徑接頭的下方或旁邊標注出兩端的公稱直徑Dg80／50，有特殊要求的法蘭應注明型號?；虍嫵鐾暾墓芗D。*（5）管道支架圖中管架符號用指引線和長方框表示，在框內(nèi)注管架代號序號管架類別代號序號管架類別代號1固定支架A6彈簧支架SS2基礎支架BC7托管SH3導向支架G8停止支架（止推）ST4吊架H9防風支撐WB5托架RS*（6）閥門閥門應按規(guī)定符號畫出，一般不注定位尺寸，只在立面剖視圖上注出安裝標高。當類型較多時，應在閥門符號旁注明其編號及公稱直徑。例如“50J8”（50表示公稱直徑，J為截止閥，8表示閥門序號）。*（7）儀表控制點儀表控制點的標注與帶控制點的工藝流程圖一致。*四、管道布置圖的繪制1、擬定表達方案，確定視圖的數(shù)量及其配置如果畫圖區(qū)域較大而圖幅有限時可采用豎向剖割法來分部畫圖，并計算管道平面圖的張數(shù)。多層廠房一律采用豎向剖分橫向切割法來分層畫圖，并計算管道平面布置圖的張數(shù)。根據(jù)需要可只分區(qū)畫出±0.000平面管道布置圖，也可畫出不同高度管道的平面布置圖。*2、繪制管道布置圖(1)管道平面布置圖的畫法①用細實線畫出廠房平面圖。即畫出建筑物或構(gòu)筑物的外形和門、窗位置，標注出柱網(wǎng)軸線編號和柱距尺寸。②用細實線按比例畫出帶有管口方位的設備布置圖，加注位號及名稱。③根據(jù)管道布置的原則畫出管道平面圖，并標注管道編號、規(guī)格、物料及其流向箭頭。④在管道平面布置圖上根據(jù)設計所要求的部位畫出管件、管架、閥門、儀表控制點等。⑤標注出廠房的定位軸線、設備定位尺寸、管道定位尺寸，有時在平面布置圖上也注出標高尺寸。*（2）管路立面剖視圖的畫法①畫出地平線和設備基礎。②用細實線按比例畫出設備及其管口并加注位號及名稱。③布置管道、畫出管道的立面剖視圖，并標注管道的編號、規(guī)格、物料及其流向箭頭。④布置閥門，畫出閥門的立面圖。⑤注出地面、設備基礎、管道和閥門的標高尺寸。*（3）繪制方位標（4）繪制附表及注寫說明（5）校核與審定*五、管道布置圖的閱讀1.明確視圖數(shù)量及關(guān)系了解平面圖的分區(qū)情況，了解平面圖、立面剖視圖的數(shù)量及配置情況，在此基礎上弄清各立面剖視圖在平面圖上的剖切位置及各個視圖之間的關(guān)系，注意管道布置圖樣的類型、數(shù)量、有無管段圖及設計模型，有無管件圖、管架圖等。*2.看懂管道的來龍去脈(1)根據(jù)帶控制點的工藝流程圖，找到起點設備和終點設備，注意設備的位號及管口。(2)從起點設備開始，按管道編號逐條地辨明走向、轉(zhuǎn)彎和分支情況，并依據(jù)管道上標注的物料代號、管徑、標高等，對照平面圖和立面剖視圖的投影關(guān)系逐條弄清楚。(3)在弄清管道的起止過程中，找出管件、閥門、控制點、管架等的位置，明確從起點設備到終點設備的管口，中間是如何用管道連接起來形成管道布置的—個整體。*3.分析管道位置

在看懂管道走向的基礎上，進一步分析定位尺寸。一條管道中間要連接許多管件，這些管件一般不標注定位尺寸。讀圖時，以建筑定位軸線或地面、設備中心線、設備管口法蘭為尺寸基準，在平面圖或立面圖上查閱管道的水平定位尺寸及安裝標高。在閱讀過程中，還可參考設備布置圖、帶控制點的工藝流程圖、管段圖等，全面了解設備、管路、閥門等管件、控制點的布置情況，確保讀圖的正確性。***管道空視圖（管段圖）圖6-20表達一段管道及其所附管件、閥門、控制點等布置情況的立體圖樣。管道空視圖按正等軸測投影繪制。它立體感強，圖面清晰、美觀，便于閱讀，利于施工，為了加快管道安裝進度，同時又保證施工質(zhì)量，大型管道和比較復雜的管道，必須實行工廠預制化。*空視圖的內(nèi)容（1）圖形用正等軸測投影畫出管段及其所附管件、閥門、控制點等等圖形、符號。（2）標注注出管段編號、標高、管段所連接設備的位號及其管口號(或其它管段的編號)和安裝尺寸等。（3）方向標表示安裝方位的基準，北(N)向與管道布置圖上的方向標的北向—致。（4）材料表列表說明管段所需要的材料、尺寸、規(guī)格、數(shù)量等。（5）標題欄表示圖名、圖號、比例、設計階段、簽名及日期等。*管道空視圖可不按比例，但要使它們的大小和位置的相對比例協(xié)調(diào)。管道平面布置圖是繪制管道空視圖的依據(jù)，有兩種繪制范圍。一種是在管道平面圖上的—個大區(qū)域的很多管道，按一定比例繪制在—張圖上，這種方法圖面大、內(nèi)容多，表達粗糙，不適合工廠預制管道的要求，但表達整個區(qū)域管道直觀性強，可代替模型設計。另一種是將管道平面圖上的一根管道或—根主管道加上少數(shù)分支管道，不按比例繪在一張圖上，這種方法圖面小，內(nèi)容少，表達細致，適合于工廠預制。但管道復雜的化工廠裝置需要有模型設計。一般每張管道空視圖上只能繪制一條在一個“區(qū)域”內(nèi)的管道；對于復雜的管段，可利用法蘭或焊接點作為適當?shù)淖匀稽c斷開，分別繪制幾張管段圖，但需用一個圖號注明頁數(shù)。對于比較簡單的物料和材質(zhì)均相同的幾個管段，也可畫在一張圖紙上，分別注出管段號。若在—個區(qū)域內(nèi)，有規(guī)格、尺寸、形狀相同的管道，而它們某些不同點可以列表表示的，也應畫在一張圖紙上。

非工藝專業(yè)設計*7非工藝專業(yè)設計土建設計條件供電照明設計條件儀表控制設計條件采暖通風設計條件供汽設計條件給排水設計條件分析化驗設計條件安全防火環(huán)境保護工程概算*§7-1土建設計條件

土建部分的基礎工程設計文件應有：土建設計說明，建筑設計規(guī)定，結(jié)構(gòu)設計規(guī)定，建筑物一覽表，主要建、構(gòu)筑物平面圖、剖面圖，主要建、構(gòu)筑物梁、柱初步布置圖和材料表。*在建筑物一覽表中應列出構(gòu)筑物的名稱，火災危險性分類，耐火等級，建筑占地面積，建筑面積，建筑物特征（包括結(jié)構(gòu)型式、基礎、圍護結(jié)構(gòu)、樓地面、屋面、門窗。有關(guān)起重設備或其它特殊要求，可在備注欄表示。*主要建、構(gòu)筑物平面圖應表示出：軸線柱網(wǎng)尺寸及建、構(gòu)筑物的外形尺寸。建筑物尚應表示各層房間的位置及房間的名稱、圍護結(jié)構(gòu)材料、厚度及門窗位置。用指北針表示建、構(gòu)筑物的朝向。主要建、構(gòu)筑物剖面圖應表示樓層高度和總高度。*土建條件：生產(chǎn)工藝流程圖車間平、立面布置圖設備一覽表車間人員一覽表*車間人員一覽表工種一班二班三班備員管理人員合計合計*§7-2供電照明設計條件電氣部分的基礎工程設計文件應有：電氣設計說明，電氣設計規(guī)定，電氣計算，電氣設備