化工工藝設(shè)計(jì)

1、《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(kāi)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利開(kāi)車、能否達(dá)到預(yù)計(jì)的生產(chǎn)能力和合格的產(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情況,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)潛力提供依據(jù)。因此，作為

2、化工工藝設(shè)計(jì)的人員必須具備下列基本條件：,1.1 掌握化工基本理論1.2 掌握化工工藝設(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)。（2）掌握化工基本理論的應(yīng)用（3）熟悉設(shè)計(jì)基本程序和相關(guān)專業(yè)的基本知識(shí)（4）清楚工藝設(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 掌握生產(chǎn)、開(kāi)停車的基本知識(shí)、分析生產(chǎn)事 故的能力以及相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。,1.4 熟悉有關(guān)勞動(dòng)安全衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面 的

3、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)防火規(guī)范 GBJ6-87(2001年版)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50160-92(1999年版)爆炸和危險(xiǎn)性環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 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)規(guī)范 SH3047-93化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定 HG20667-1986石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)

4、范 SH3024-951.5 具有一定的工作經(jīng)驗(yàn),2、工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),2.1 在工程設(shè)計(jì)合同書(shū)中明確規(guī)定的以及業(yè)主應(yīng) 提供的有關(guān)數(shù)據(jù)。（1）裝置的設(shè)計(jì)能力、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）所能提供的公用工程，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.

5、2 由專利商提供的： 除上述與專利商有關(guān)的數(shù)據(jù)外，還需專利商提供該專利范圍內(nèi)的工藝操作條件、轉(zhuǎn)化率、收率、控制方案、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)是自項(xiàng)目前期的可行性研究階段即作為主要專業(yè)參加編制，一直貫穿到工程設(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(kāi)工）● 施工圖設(shè)計(jì),3、工藝

6、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)）●基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè)）●詳細(xì)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)單位完成了項(xiàng)目前期工作之后，設(shè)計(jì)單位即可開(kāi)展項(xiàng)目的工程設(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)的可行性研究報(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(shū)以及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。,3.2 工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度 3.2.1

7、概述 工藝設(shè)計(jì)的依據(jù)是經(jīng)批準(zhǔn)的可行性研究報(bào)告、總體設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)合同書(shū)及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。 制定相應(yīng)的工藝流程，其原則是選擇先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)路線，進(jìn)行方案比較，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，確定合理的工藝流程方案，選取合適的工藝設(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)行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

8、治理的基本原則。,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，是接受專業(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)基礎(chǔ)：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化劑、化學(xué)品、公用

9、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、工藝流程敘述;主要設(shè)備的特點(diǎn)及操作參數(shù);控制、聯(lián)鎖方案等。(4) 生產(chǎn)過(guò)程的主要危險(xiǎn)、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)猓┮?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 (

10、 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,減少事故和危害的發(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(kāi)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

11、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)接觸危險(xiǎn)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)程中存在的潛在危險(xiǎn);3)工藝裝置的火災(zāi)危險(xiǎn)類別,容易發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)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、

12、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)下的緊急救護(hù)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、新材料等方面可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)以及實(shí)現(xiàn)裝置性能指標(biāo)可能出現(xiàn)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)

13、。操作指南是裝置開(kāi)停工及正常生產(chǎn)、事故處理等操作時(shí)應(yīng)注意問(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)工序和基本原理,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.裝置操作的危險(xiǎn)性和安全規(guī)程 B.推薦的主要安全設(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)量控制指標(biāo)5)工藝的控制指標(biāo)及控制方法6)取樣分析

14、方法7)開(kāi)停車及操作中不正?，F(xiàn)象和采取的措施 A.開(kāi)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)象和采取的措施。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)，供基礎(chǔ)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)）、主要控制回路、聯(lián)鎖方案、加熱和冷卻介質(zhì)以及工藝空氣進(jìn)出位置。詳細(xì)內(nèi)容將在后面介紹。（2）建議設(shè)備布置

15、圖：是總圖布置、裝置布置的依據(jù)，供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)使用（通常為平面布置圖）根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)和要求進(jìn)行布置。（3） PCD:通常是設(shè)計(jì)院內(nèi)部設(shè)計(jì)構(gòu)成文件最終體現(xiàn)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：根據(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、

16、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。（各設(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)尚需參加前期工作，主要前期工作

17、有：●項(xiàng)目建議書(shū)：可行性研究報(bào)告編制工作?！耥?xiàng)目報(bào)價(jià)書(shū)：投標(biāo)書(shū)、技術(shù)文件編制工作●引進(jìn)項(xiàng)目：包括詢價(jià)書(shū)、投標(biāo)書(shū)的評(píng)標(biāo)、合同技術(shù)附件談判?！翊笾行吐?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,首先碰到的就是選擇合適的工藝路線,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?！?優(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、

18、可靠、并有良好的環(huán)保措施,公用工程,換熱網(wǎng)絡(luò),分離系統(tǒng),反應(yīng)系統(tǒng),3.3.1 工藝流程方案優(yōu)化“洋蔥頭”模型（由史密斯、林霍夫提供的模型）,●“洋蔥頭”模型是工藝流程開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的方法。●從圖中可以十分直觀的表示了反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)是核心，它為分離系統(tǒng)規(guī)定了處理物料的條件，而反應(yīng)和分離系統(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，最后才是公用工程系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)?！瘛把笫[頭”模型強(qiáng)調(diào)了過(guò)程開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的有序和分層性質(zhì)，也表

19、明了反應(yīng)和分離系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是關(guān)鍵，因此工藝流程方案的優(yōu)化應(yīng)主要集中在反應(yīng)和分離系統(tǒng)的優(yōu)化，一旦確定了反應(yīng)和分離系統(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)行設(shè)計(jì)，有效地開(kāi)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(kāi)發(fā)概念，其步驟為： （1）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則初步建立反應(yīng)和分離系統(tǒng)的流程。,(2)變化主要的設(shè)計(jì)優(yōu)化變量，如反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、惰性物質(zhì)循環(huán)的濃度等，確定每組變量：1)反應(yīng)和分離系統(tǒng)中主要設(shè)備的投資及原

20、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佳總費(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)反應(yīng)和分離系統(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應(yīng)與分離系統(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)確定最佳條件，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，最后比較各流程的總費(fèi)用，獲得最佳流程。,3.3.1.1 反應(yīng)流程優(yōu)化

21、 反應(yīng)流程優(yōu)化需要考慮的問(wèn)題較多，問(wèn)題復(fù)雜。如反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)收率、催化劑特性、反應(yīng)歷程、反應(yīng)途徑。 反應(yīng)器的最優(yōu)操作條件有如何保證反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、混合要求、換熱要求、各物料配比、給定條件下的生產(chǎn)成本等等。,在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)高效率、高選擇和達(dá)到要求的產(chǎn)量，常常將相同或不同類型反應(yīng)器進(jìn)行組合，常見(jiàn)的反應(yīng)器組合及其適用范圍如表7.4.2所示（P544）3.3.1.2 反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法 大多數(shù)反應(yīng)

22、產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分離過(guò)程。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的物性差異可采用不同的分離方法，簡(jiǎn)述如下： （1）對(duì)于氣國(guó)相混合物可采用干法收集、濕法洗滌、纖維過(guò)濾、靜電沉積蕁分離方法； （2）對(duì)于固相混合物可采用篩分、分級(jí)分離方法；,,（3）對(duì)于固液相混合可采用沉降、離心、壓榨、過(guò)濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等分離方法； （4）對(duì)于液相混合物可采用吸收、萃取、滲透、蒸餾、精餾等分離分法； （5）對(duì)于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃蒸

23、、部分冷凝、精餾等分離方法； （6）對(duì)于氣相混合物可采用吸收、吸附、膜分離等分離方法。3.3.1.3某些分離方法的優(yōu)化,（1） 精餾流程的優(yōu)化 精餾流程如需要分離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）：試探法，主要規(guī)則如下： ● 優(yōu)先使用普通精餾。 ● 盡量避免減壓操作和使用冷量。 ● 產(chǎn)品數(shù)應(yīng)最

24、少。 ● 腐蝕性、危險(xiǎn)性的組份應(yīng)優(yōu)先分出。 ● 難分離的組分最后分出。 ● 最大量組份應(yīng)優(yōu)先分出。 ● 塔頂、塔釜產(chǎn)物最好等摩爾分離。,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 確定精餾分離序列后, 可對(duì)每一塔系進(jìn)行優(yōu)化,最佳的目標(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

25、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，是采用多效蒸發(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)量的總成本起著主導(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經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用之間的最佳點(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，

26、要在工藝生產(chǎn)中體現(xiàn)它的合理性和先進(jìn)性，同時(shí)要充分注意它在使用過(guò)程中的安全可靠，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)備能力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 3.3.2.1 反應(yīng)器● 在反應(yīng)器中進(jìn)行的是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，它不僅有種類繁多、性質(zhì)各異的化學(xué)反應(yīng)，而且伴隨著傳熱、傳質(zhì)的物理過(guò)程。因此就反應(yīng)器的類別也有多種多樣，它適用于不同反應(yīng)。(1)反應(yīng)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

27、 性大、操作彈性大，連續(xù)操作時(shí)溫度、濃度容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量均一，但高轉(zhuǎn)化率時(shí)，反應(yīng)容積大。2)管式： 適用于氣相、液相。它返混小，所需反應(yīng)器容積較小，比傳熱面大，但對(duì)慢速反應(yīng)，管要很長(zhǎng)，壓降大。3)空塔或攪拌塔： 適用于液相、液~液相。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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

28、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，特別是催化劑失活很快的反應(yīng)。它傳熱好、溫度均勻、易控制，催化劑有效系數(shù)大；粒子輸送容易，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

29、于氣~固(催化或非催化)相、催化劑失活很快的反應(yīng)。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)節(jié)困難。,2)蓄熱床： 適用于氣相，以固相為熱載體。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材質(zhì)容易解決，調(diào)節(jié)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。 各種反應(yīng)器的適用場(chǎng)合也可參見(jiàn)復(fù)習(xí)指南“表7.4.3-1、7.4.3-2、7.

30、4.3-3(P547-548)”(2)設(shè)計(jì)反應(yīng)器所需掌握的資料和數(shù)據(jù) 1)溫度、濃度和壓力對(duì)反應(yīng)速率的影響，副反應(yīng)的情況，反應(yīng)條件對(duì)選擇性均影響,2)催化劑的粒度對(duì)反應(yīng)速率的影響，催化劑的失活原因和失活的速率，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)反應(yīng)熱效應(yīng)4)原料中雜質(zhì)對(duì)反應(yīng)的影響5)反應(yīng)物和產(chǎn)物的物理性質(zhì)、爆炸極限等6)反應(yīng)器中物料的流動(dòng)和返混特性，反應(yīng)器的傳熱特性和允許的壓降7)攪拌釜中攪拌槳的特性

31、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(kāi)停車所需的輔助設(shè)施11)反應(yīng)器操作、控制方法,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)備將反應(yīng)生成的產(chǎn)物進(jìn)行分離，以獲得目標(biāo)產(chǎn)品，一般有采用精餾、吸收解析、蒸發(fā)、氣提、萃取等方法來(lái)達(dá)到此目的。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采用的塔板和填料不同，他們又可分為多種型式，如板式塔塔板可分為浮閥、篩板、

32、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、波紋板填料等各種規(guī)整填料。,●氣液傳質(zhì)設(shè)備的選用應(yīng)根據(jù)處理物料的性質(zhì)、分離要求、運(yùn)行費(fèi)用和投資費(fèi)用等因素綜合考慮，其基本選型要求為： （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)能力大; （3）操作穩(wěn)定，彈性大,即使氣相或液相負(fù)荷發(fā)生一定的變化和波動(dòng)仍能正常工作； （4）阻力小; （5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便、加工制造費(fèi)

33、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)，它們適用于不同的情況，在下述情況下優(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)較大的分離過(guò)程； (2)液相負(fù)荷較小的分離過(guò)程； (3)易結(jié)晶、結(jié)垢的物料； (4)需高壓操作的分離過(guò)程； (5)內(nèi)部需要設(shè)置蛇管等換熱部件的情況。在下述情況下應(yīng)優(yōu)先考慮選用填料塔： (1)分離要求高的情況下，采用新型高效填料塔可降低塔的高度；

34、 (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離；,(3)腐蝕性物料的分離； (4)發(fā)泡物料的分離。 二種塔型的塔徑計(jì)算，都與液泛有關(guān)，因?yàn)橐悍簳?huì)造成塔的壓降增大，效率降低，最后導(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(shū)中介紹的由夾帶液泛確定Wn,max設(shè)計(jì)空塔氣速w?。?.

35、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)可靠的操作氣速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、維修的要求（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)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

36、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)垢情況、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。 按結(jié)構(gòu)型式分：采用二物流換熱的換熱器從結(jié)構(gòu)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、波紋板式）C. 管式（空冷器、套管

37、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

38、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、安裝方便，造價(jià)較低，管程耐高壓，但結(jié)構(gòu)不緊湊。適用于高溫和高壓的場(chǎng)合，且管內(nèi)流體必須潔凈。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)單、緊湊、易清洗，使用溫度不大于150℃，使用壓力不大于0.1

39、2MPa。 波紋板式：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℃，并允許有一定的波動(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232

40、5.6W/(m2.0K)。 f.冷卻水的污垢系數(shù)大于0.0002(m2.0K)/W g.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、安全可靠、密封性能好等要求，有些場(chǎng)合還要求絕對(duì)不能泄漏。所以

41、對(duì)于不同物料、不同要求必須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(jiàn)表7.4.35-5（P553）。,●在選泵中工藝參數(shù)是泵選型的最重要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。 （1）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.

42、1～1.15倍。 此外選泵時(shí)應(yīng)注意容積式泵不能采用開(kāi)關(guān)排出閥的方法來(lái)調(diào)節(jié)泵的流量,一般應(yīng)采用旁路或改變轉(zhuǎn)速、活塞行程的方法調(diào)節(jié)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。 （3）進(jìn)口壓力和出口壓力：是指泵進(jìn)出接管法蘭處的壓力，進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的耐壓和軸封要求。 （4）溫度：指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫

43、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。 （5）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)械達(dá)到的壓力可分為通風(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∮?.1471

44、5MPa(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)。,● 同樣在氣體輸送機(jī)械選型中，工藝參數(shù)是最重要的依據(jù)，應(yīng)根據(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)按濕基提供。若氣體組成有變化，宜按平均分子較大的組成提出(若不同組成的氣量相同時(shí)）； （2）入口溫

45、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)，若是蒸汽透平驅(qū)動(dòng)則還需提出蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求；,（7）流量控制方式：● 活塞式（容積式）壓縮機(jī)一般均采用旁路和余隙調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié)10%流量?！?透平式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)一般以采用進(jìn)口或出口調(diào)節(jié)居多，有的風(fēng)機(jī)輸送氣量大，調(diào)

46、節(jié)要求較高，同時(shí)該風(fēng)機(jī)所處位置較重要，也有采用改變轉(zhuǎn)速的方法。● 透平式壓縮機(jī)一般采用改變轉(zhuǎn)速居多，并輔以旁路調(diào)節(jié)，一般用作防喘振控制。若是輸送空氣的，可采用出口放空簡(jiǎn)單的流量控制方式。,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)情況有很大關(guān)系，例如要考慮前后裝置生產(chǎn)周期、正常開(kāi)停

47、車及事故停車情況決定儲(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），氣液分離罐（通常取2～3分鐘），液液分離罐等，一般儲(chǔ)罐的容積用下列方式計(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，根據(jù)需要選用不同型式的儲(chǔ)罐。從外

48、形來(lái)分有球罐、立式儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐等，一般儲(chǔ)存量大的可采用球罐，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)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來(lái)說(shuō)它是由加熱器與蒸發(fā)室（氣液分離室）兩個(gè)基本部分組成。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)先考慮采用傳熱系數(shù)高的型式，但料液的物理、化學(xué)性質(zhì)常常限制它們

49、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。 （2）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。 （3）公用工程條件：包括可以利用的熱源情況、供電情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

50、參考見(jiàn)表7.4.3~6（P555)。,蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)要考慮傳熱、氣液分離和能量合理利 用三個(gè)主要方面。 （1）傳熱方面應(yīng)考慮在最小傳熱表面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、決定其尺寸與造價(jià)的主要因素。 （2）氣液分離方面應(yīng)考慮在達(dá)到所需要求的前提下，設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。 （3）能量的合理利用應(yīng)注意到蒸發(fā)所需的熱量，包括料液預(yù)熱、分離液態(tài)溶劑與固態(tài)溶質(zhì)所需的熱量（

51、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)熱因很小可忽略不計(jì)。,3.3.2.8 干燥器 由于被干燥的物料種類繁多，性質(zhì)不同，要求各異，故不可能有萬(wàn)能的干燥器，只能選擇最佳的干燥方法和干燥器型式、干燥器選擇首先要確定或測(cè)定被干燥物料的特性，進(jìn)行干燥試驗(yàn)，確定干燥動(dòng)力學(xué)和傳遞特性，以證明所選的是否適用，然后確定干燥設(shè)備的工藝尺寸，進(jìn)行成本核算，最后確定干燥器的型式。若幾種干燥器同時(shí)

52、適用時(shí)，要同時(shí)進(jìn)行干燥試驗(yàn)，核算成本及方案比較，最后選擇其中最佳者。,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)根據(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)使用的情況加以選擇，提出我們的要求。 3.3.3.1化工設(shè)備用材料 (1)金屬類 A.黑色金屬：包括鑄鐵、碳鋼(普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳

53、素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼) 、合金鋼(普通低合金鋼、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。 3.3.3.2材料選用的一般原則(1)滿足工藝要求,這是選材的最基本的要求,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)可靠，使用安全。(3)易于加工，材料性能不因受加工

54、因素而影響其使用性能和使用壽命。(4)材料易于采購(gòu)，盡可能立足國(guó)內(nèi)。(5)要綜合考慮價(jià)格和使用壽命、維修費(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(jiàn)表7.4.5（P557)3.3.4.2 工藝設(shè)備的特殊制造要求● 工藝應(yīng)根據(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是工程項(xiàng)目設(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)

55、文件，它是各有關(guān)專業(yè)開(kāi)展工作的依據(jù)之一?！?PFD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)的確定 （3）全系統(tǒng)的物料、熱量衡算,4、工藝流程圖（PFD),一般進(jìn)行全系統(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，提供全流程的物料熱量平衡數(shù)據(jù)。 （4）主要控

56、制方案 （5）設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算4.1 PFD中體現(xiàn)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）反映出主要控制點(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)工程師只有掌握各種單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝流程和工程項(xiàng)目的特殊要

57、求，再結(jié)合以往積累的工程經(jīng)驗(yàn)，方可進(jìn)行單元設(shè)備設(shè)計(jì)。,5 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的確定原則 5.1 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的確定 5.1.1 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力選取的原則： 參見(jiàn)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)的基礎(chǔ)上，做到既經(jīng)濟(jì)又合理。 5.1.2.2 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的確定不僅根

58、據(jù)其正常工作情況下，容器頂部可能達(dá)到的最大壓力，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)壓力的影響等情況)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，如某些反應(yīng)器要適應(yīng)吹掃、試壓、升溫還原、化學(xué)反應(yīng)、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)壓力的確定原則見(jiàn)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)

59、變化的情況。 5.1.2.4 低壓下蒸汽表面冷凝器按全真空條件設(shè)計(jì)。 5.1.2.5 對(duì)下述特殊情況的設(shè)備,應(yīng)根據(jù)具體情況,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,由于較容易使系統(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)壓力的升高,故除了考慮伴熱措施外,可適當(dāng)提高此類

60、設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。,(3)對(duì)某些貴重物料,需減少排放損失的情況 (4)由于化學(xué)反應(yīng)或其它原因可能引起工作壓力急劇上升的情況。 5.1.3名詞說(shuō)明(部分) 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,其頂部可能達(dá)到的最大壓力,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,其頂部可能出現(xiàn)的最大壓力。 (2)真空容器：系指容器頂部在正常工

61、作過(guò)程中,頂部可能出現(xiàn)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,其頂部可能出現(xiàn)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,在容器頂部可能達(dá)到的壓力。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

62、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，還要根據(jù)該設(shè)備在系統(tǒng)中的情況,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)備可靠的設(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)溫度的確定：●工藝專業(yè)經(jīng)傳熱計(jì)算或參考同類裝置相同設(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

63、作過(guò)程中可能出現(xiàn)的最高溫度。 （1）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。 （2）容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時(shí)，設(shè)計(jì)溫度根據(jù)表7.6.2-1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)溫度根據(jù)表7.6.2-2選取。（P562) （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°

64、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)程控制方案的確定6.1 過(guò)程控制方案確定的原則（1）保證裝置運(yùn)行的平穩(wěn)、生產(chǎn)安全、控制簡(jiǎn)單適用。（2）用單回路簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)可以解決的，決不要用復(fù)雜的控制系統(tǒng)。（3）要明確被控制的對(duì)象，例如:溫度、壓力、流量、 液位、轉(zhuǎn)化率、組成等。 （4）尋找對(duì)控制對(duì)象起主導(dǎo)作用的調(diào)節(jié)手段。（5）控制方法：就地、集中、自調(diào)等（6）要

65、考慮安全要求,例如：報(bào)警、聯(lián)鎖、緊急停車等.6.2 過(guò)程控制的分類6.2.1 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是生產(chǎn)過(guò)程中最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛、數(shù)量最多的控制系統(tǒng)。它是由被控對(duì)象、測(cè)量變送單元、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成的單回路控制要求。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般生產(chǎn),過(guò)程的控制要求,因而應(yīng)用廣泛。按被控制的工藝變量來(lái)劃分,最常見(jiàn)的是溫度、壓力、流量、液位、化學(xué)成分。簡(jiǎn)要介紹如下： (1) 溫度控制系

66、統(tǒng) 溫度控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱的控制問(wèn)題。例如在控制換熱器加熱(或冷卻)介質(zhì)的流入量或改變?cè)摻橘|(zhì)的入口溫度,控制被加熱(或冷卻)介質(zhì)的出口溫度；或者采用控制換熱管浸沒(méi)在液體中的換熱面積,改變傳熱面積的手段,調(diào)節(jié)被加熱介質(zhì)的溫度。 (2) 壓力控制系統(tǒng) A.氣體壓力 氣體壓力與液位相似,它是系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)出物料不平衡的度量,因而氣體的壓力控制不是改變流入量就是改變流出量。,B.液體壓力 由于液體不可壓縮性,因而液體的壓力控

67、制與流量控制非常相似 C.蒸汽壓力 常見(jiàn)的鍋爐汽包壓力控制,精餾塔、蒸發(fā)器壓力控制,其實(shí)質(zhì)上是傳熱的控制,系統(tǒng)蒸汽的壓力就表征了熱平衡的狀況。所以在這類控制系統(tǒng)中它的特性在某些方面與溫度控制有相仿之處。 (3) 流量控制系統(tǒng) 在流量控制系統(tǒng)中,被控變量和操縱變量均是流量,大部分的流量檢測(cè)都采用孔板或差壓流量計(jì)。 (4) 液位控制系統(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

68、連續(xù)性,所以液位控制是為物料平衡服務(wù)的,液位控制應(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),使它們具有一定的緩沖能力； B.在每一種滯留量下,在絕大部分時(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,在需要改變流量時(shí),希望能逐步地、平滑地調(diào)整流量。(5) 成分控制系統(tǒng) 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，出問(wèn)題最多的往往是成分控制系統(tǒng)。成分控制系統(tǒng)的對(duì)象也是多容的,且時(shí)間常數(shù)大,純滯后