化工設(shè)計重點部分

化工設(shè)計重點部分第1章 緒 論 什么是化工設(shè)計？ 簡言之，就是把化工領(lǐng)域的科研成果和先進技術(shù)轉(zhuǎn)化為可以施工的圖紙(包括表格及說明)；或者是對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置創(chuàng)造性的“復(fù)制”。 化工設(shè)計是把化工工程從設(shè)想變成現(xiàn)實的一個建設(shè)環(huán)節(jié)。 化工設(shè)計是化工工程建設(shè)的靈魂，起著主導(dǎo)和決定作用。 化工設(shè)計要求：技術(shù)可行、工藝可靠、經(jīng)濟合理。 簡答： 化工生產(chǎn)的特點 工藝流程復(fù)雜流程很長，如乙烯工業(yè) 操作狀態(tài)變化大如原油的二次加工過程 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)第二章 化工設(shè)計的程序與內(nèi)容1 開發(fā)研究單位提供基礎(chǔ)設(shè)計，工程研究部門根據(jù)建廠地區(qū)的實際情況做出工程設(shè)計。 2 中試裝置設(shè)計要求： 在設(shè)計流程、規(guī)模和設(shè)備結(jié)構(gòu)型式不一定與工業(yè)裝置完全相同，但必須在實本質(zhì)上反映工業(yè)裝置的特性和規(guī)律，為基礎(chǔ)設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 3 初步設(shè)計p 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，對設(shè)計對象進行全面研究，尋求技術(shù)上可能、經(jīng)濟上合理、安全適用、三廢治理完善的設(shè)計方案。p 確定全廠性的設(shè)計原則、標(biāo)準(zhǔn)、方案和水、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，三廢治理，項目投資等重大技術(shù)經(jīng)濟問題。 p 初步設(shè)計階段應(yīng)編寫初步設(shè)計說明書設(shè)計成品。4 施工圖設(shè)計p 根據(jù)已批準(zhǔn)的擴大初步設(shè)計，結(jié)合建廠地區(qū)條件，在滿足安全、進度及控制投資等前提下開展施工圖設(shè)計。p 根據(jù)建筑施工、設(shè)備制造及安裝工程的需要將初步設(shè)計中確定的設(shè)計原則和設(shè)計方案進一步具體化。p 此設(shè)計階段的設(shè)計成品包括詳細的施工圖紙，必要的文字說明和工程預(yù)算書。 5 可行性研究擬議中的投資項目在決定實施以前，對該項目技術(shù)上的可行性和先進性，及經(jīng)濟上的合理性和獲利性進行調(diào)查研究、分析論證好方案選優(yōu)的工作。 6 工藝技術(shù)方案 國內(nèi)外工藝技術(shù)概括； 工藝技術(shù)的對比和選擇，新技術(shù)的先進性和可靠性；引進技術(shù)來源、特點及推薦理由，轉(zhuǎn)讓費估算，引進方式及消化吸收建議；7 工作內(nèi)容： 確定全廠性的設(shè)計原則、標(biāo)準(zhǔn)和方案及水、電、汽供應(yīng)方式和用量，關(guān)鍵設(shè)備的選型及產(chǎn)品成本、項目投資等重大技術(shù)經(jīng)濟問題8 現(xiàn)場服務(wù)設(shè)計代表的任務(wù)：參加基本建設(shè)的現(xiàn)場施工和安裝（必要時修正設(shè)計），裝置建成后參加試車運轉(zhuǎn)工作，使裝置達到設(shè)計所規(guī)定的各項指標(biāo)要求?，F(xiàn)場服務(wù)：一般抽調(diào)相關(guān)專業(yè)設(shè)計人員組成現(xiàn)場小分隊，并由設(shè)計單位委任一名設(shè)計代表，負責(zé)組織處理現(xiàn)場出現(xiàn)的相關(guān)問題，必要時向設(shè)計單位匯報請示處理方案。這一階段最大的工作量是根據(jù)現(xiàn)場情況出修改通知單。 9 化工計算q 化工計算包括工藝設(shè)計中的物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型和計算三個內(nèi)容。q 在計算基礎(chǔ)上繪制物料流程圖、主要設(shè)備圖和帶控制點工藝流程圖 經(jīng)驗表明，在化工計算階段會用到大量的基本理論、基本概念和基本技能（數(shù)據(jù)處理、計算技能、繪圖能力等）。簡答：概念設(shè)計內(nèi)容：q 根據(jù)基礎(chǔ)研究提供的概念和數(shù)據(jù)，確定工藝流程；q 對全系統(tǒng)進行物料衡算、熱量衡算和設(shè)備工藝計算，確定工藝操作條件、主要設(shè)備型式和材質(zhì)；q 確定三廢治理措施；q 計算基建投資、產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。概念設(shè)計目的：暴露和提出基礎(chǔ)研究中存在的問題，并為解決這些問題提供方案。另外，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟評價，得出該新產(chǎn)品或新技術(shù)是否有工業(yè)化價值的結(jié)論。 第三章 工藝流程設(shè)計1. 工藝流程設(shè)計開始于可行性研究，完善于初步設(shè)計、擴大初步設(shè)計和施工圖設(shè)計各個階段。2. 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。3.工藝流程簡圖（simplified flowsheet） 設(shè)計初始階段用來表達整個工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣，不編入設(shè)計文件。定性標(biāo)出由原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的變化、流向以及所采用的各種化工單元及設(shè)備，供設(shè)計開始時工藝方案討論。4. PID圖的組成：(1) 設(shè)備圖形及管線、管件：將各設(shè)備按工藝流程順序，表示在同一平面上，配以連接的主輔管線及管件、閥門、儀表控制點符號等。 (2) 標(biāo)注：設(shè)備位號、名稱，管道號、管徑及管道等級，管段編號，儀表控制點圖形符號、字母代號、儀表位號，必要尺寸、數(shù)據(jù)等。 (3) 圖例：對流程圖中所采用的代號、符號及其他標(biāo)注的說明，有時還有設(shè)備位號的索引等。 (4) 標(biāo)題欄：注寫圖名、圖號、設(shè)計項目、設(shè)計階段等。6.管道的畫法及標(biāo)注 一般應(yīng)畫出所有工藝材料和輔助物料的管道。主工藝物料管道用粗實線，輔助管線用中實線，儀表及信號傳輸管線用細實線或細虛線繪制。常用管道圖例見附錄2表2-2。7.管道的標(biāo)注 一般橫向管道標(biāo)注在管道上方，豎向管道（直管）標(biāo)注在管道左邊。分段注明流體代號、管道代號、管徑、管道等級及隔熱 管道代號 管道號：物料代號+主項代號+管道分段順序號（管段順序號）主項代號工段或工序代號，用一位或兩位數(shù)字表示。管道分段順序號按工藝流程順序用兩位數(shù)字01，02等編號。 管徑管徑一般標(biāo)注公稱直徑，公制管以mm單位，只標(biāo)數(shù)字，DN25，標(biāo)注25；英制管以英寸為單位，需標(biāo)注英寸符號，如1/2、4等。 管道等級為簡化管道及管件規(guī)格，使管道組成件標(biāo)準(zhǔn)化，將各種管道組成件按管道的材質(zhì)、壓力和直徑三個參數(shù)適當(dāng)分級。如B2A：B 管道材質(zhì)代號 2管道壓力等級代號 A 序號 管道材質(zhì)代號：A鑄鐵及硅鑄鐵；B碳素鋼；C普通低合金鋼 E不銹耐酸鋼；F有色金屬；G非金屬；H襯里鋼 管道壓力等級代號：00.6MPa；11.0MPa；21.6MPa；44.0MPa；66.4MPa；710.0MPa 隔熱代號管道的使用溫度范圍及隔熱隔音功能類型，以英文字母和數(shù)字或英文字母給以標(biāo)注。如“G9”表示溫度在1002的不銹鋼管，用保冷材料保冷。簡答題：1.確定工藝路線應(yīng)考慮的因素 (1)技術(shù)可行性實驗室研究項目的工程化 (2)經(jīng)濟合理性經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益 (3)原料的純度及來源如礦石的品位等 (4)公用工程中的水源及電力供應(yīng)缺水地區(qū) (5)環(huán)境保護三廢的產(chǎn)生和處理 (6)安全生產(chǎn)從設(shè)備上、技術(shù)上、管理上保障安全 (7)符合國家相關(guān)政策法規(guī)2.結(jié)合國情中國是發(fā)展中國家在工廠設(shè)計時不僅要從技術(shù)觀點考慮，也應(yīng)結(jié)合中國具體國情：(1) 中國人的消費水平及各種化工產(chǎn)品的消費趨勢；(2) 中國化工機械設(shè)備及電氣儀表的制造能力；(3) 中國化工生產(chǎn)所用的原材料設(shè)備所用金屬材料供應(yīng)情況；(4) 中國環(huán)境保護的有關(guān)規(guī)定和三廢排放情況；(5) 勞動就業(yè)與化工生產(chǎn)自動化關(guān)系；(6) 資金籌措與外匯貯備情況。第五章 化工設(shè)備設(shè)計及設(shè)備圖1.化工設(shè)備設(shè)計分類 從設(shè)計角度分：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備(定型設(shè)備)成批生產(chǎn)，直接訂貨非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備由工藝提供設(shè)計條件，由設(shè)備專業(yè)專門設(shè)計，由廠家專門制造的設(shè)備。2.化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化化工設(shè)備設(shè)計向標(biāo)準(zhǔn)化推進，有些原來屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的化工裝置，已逐步走向系列化、定型化，已形成了一些標(biāo)準(zhǔn)圖紙，有些還有了定點生產(chǎn)廠家，如換熱器系列、容器系列、搪玻璃設(shè)備系列等。因此，在非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計時，應(yīng)盡量采用已標(biāo)準(zhǔn)化的圖紙。3.從工藝角度選擇泵類型： 流量大，揚程不高時，可選單級離心泵； 流程不大，揚程高時，宜選往復(fù)泵或多級離心泵； 輸送有腐蝕介質(zhì)，選耐腐蝕泵； 輸送昂貴液體、劇毒或放射性液體應(yīng)用完全不泄漏無軸封的屏蔽泵； 當(dāng)要求精確進料時，應(yīng)選用計量泵或柱塞泵。 輸送高溫介質(zhì)時可考慮選用熱油泵。4.塔設(shè)備設(shè)計的基本要求 (1)生產(chǎn)能力大，氣液處理量大。 (2)具有較高的傳質(zhì)、傳熱效率，保證氣液兩相良好接觸。(3)操作穩(wěn)定，操作彈性大，氣液負荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下穩(wěn)定操作，且能長期連續(xù)運轉(zhuǎn)。 (4)流體流動的阻力或壓力降小，降低生產(chǎn)中的動力消耗和經(jīng)常性的操作費用的要求。 (5)結(jié)構(gòu)簡單可靠，材料耗用量小，制造安裝容易，設(shè)備的投資費用低。 (6) 耐腐蝕，不易堵塞，操作方便，易于檢修。5.設(shè)備總圖表示化工設(shè)備及附屬裝置全貌、組成和特性的圖樣。它應(yīng)表達設(shè)備各主要部分結(jié)構(gòu)特征、裝配連接關(guān)系、主要特征尺寸和外形尺寸，并寫明技術(shù)要求，技術(shù)特性等技術(shù)資料。 6. 裝配圖：表示化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸、各零部件間的裝配連接關(guān)系，并寫明技術(shù)要求和技術(shù)特性等技術(shù)資料的圖樣。7.通用圖：經(jīng)過生產(chǎn)考驗，結(jié)構(gòu)成熟，能重復(fù)使用的系列化設(shè)備、部件和零件的圖紙。 簡答題：1.化工設(shè)備設(shè)計的原則 (1) 合理性即滿足工藝過程對設(shè)備的要求，設(shè)備與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、操作條件、控制水平相適應(yīng)，同時又能充分發(fā)揮設(shè)備能力。(2) 先進性即設(shè)備的生產(chǎn)能力、轉(zhuǎn)化率、收率、效率、自控水平等盡可能達到先進水平；且設(shè)備的操作范圍寬，易于調(diào)節(jié)，控制方便。(3) 經(jīng)濟性即投資省，消耗低，生產(chǎn)費用和運行費用低，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約材料，易于制造、安裝操作維修方便，三廢少。 (4) 安全性即安全可靠，操作穩(wěn)定，彈性大，勞動強度小，無事故隱患；對工藝和建筑、地基、廠房等無苛刻要求；盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不使用有毒有害的設(shè)備附件附料。2. 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)。（2） 安全可靠：換熱設(shè)備是壓力容器，應(yīng)按照壓力容器和換熱器設(shè)計有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進行強度、剛度、溫差應(yīng)力以及疲勞壽命的計算與校核。（3） 安裝、操作及維修方便：設(shè)備與部件應(yīng)便于運輸與裝拆，在廠房中移動時不會受到樓梯、梁、柱等的妨礙。（4） 經(jīng)濟合理：評定換熱器的經(jīng)濟指標(biāo)是：設(shè)備費與操作費的總和為最小。應(yīng)根據(jù)這一指標(biāo)來選擇換熱器，并確定適宜的操作條件。（5） 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)系列：我國已將多種換熱器如管殼式換熱器、板式換熱器和石墨換熱器系列化，采用標(biāo)準(zhǔn)圖紙進行系列化生產(chǎn)。3.化工設(shè)備圖的視圖選擇 (1) 選擇主視圖應(yīng)按設(shè)備的工作位置，使主視圖能充分表達其工作原理、裝配關(guān)系及主要零部件的形狀結(jié)構(gòu)。(2) 確定其他基本視圖根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點，確定基本視圖數(shù)量及其他基本視圖，用以補充表達設(shè)備的主要裝配關(guān)系、形狀、結(jié)構(gòu)。(3) 選擇輔助視圖和表達方法根據(jù)化工設(shè)備結(jié)構(gòu)，可采用局部放大圖，局部視圖及剖視、剖面等表達方法來補充表達基本視圖的不足，將設(shè)備各部分的形狀結(jié)構(gòu)表達清楚。 第六章 化工廠布置1.廠址選擇的基本任務(wù)：根據(jù)國家(或地方、區(qū)域)的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，工業(yè)布局規(guī)劃和擬建工程項目的具體情況和要求，經(jīng)過考察和比較，合理選定工業(yè)企業(yè)或工程項目的建設(shè)地區(qū)(大區(qū)位)，確定工業(yè)企業(yè)或工程項目的具體地點(小區(qū)位)和具體坐落位置(具體位置)。 2.平面布置安排各車間、建筑物、構(gòu)筑物、倉庫、堆場、道路、管線、鐵路、碼頭等單元的相對位置和坐標(biāo)。3. 風(fēng)向頻率玫瑰圖：在總圖圖紙上方，代表這一地區(qū)的風(fēng)向頻率。 根據(jù)某地區(qū)多年統(tǒng)計平均各方向吹風(fēng)次數(shù)的分數(shù)值，按一定比例繪制而成。 用8個或16個羅盤方位表示 實線全年虛線夏季4. 裝置布置設(shè)計涉及的專業(yè)： 以工藝、配管專業(yè)為主導(dǎo)； 在管道、總圖、土建、自控、電力、設(shè)備等專業(yè)配合下； 征求建設(shè)單位意見； 最后由工藝或配管集中各方面意見后完成。 5. 車間布置的設(shè)計原則：從經(jīng)濟和壓降角度考慮，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時，允許有所調(diào)整。6. 廠房的柱網(wǎng)布置廠房結(jié)構(gòu)：柱距要盡可能符合建筑模數(shù)的要求（300mm的倍數(shù)），便于利用建筑結(jié)構(gòu)上的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件。7.火災(zāi)危險性順序及分類 簡答題8.廠區(qū)豎向布置的基本任務(wù) 確定豎向布置方式，選擇設(shè)計地面的形式； 確定全廠建、構(gòu)筑物、鐵路、管道、排水構(gòu)筑物、露天場地的設(shè)計標(biāo)高，使之與場外運輸線路相互銜接； 確定工程場地的平整方案及場地的排水方案； 進行工廠的土石方工程規(guī)劃； 確定必須設(shè)置的各種工程構(gòu)筑物和排水構(gòu)筑物9.車間布置的方法和步驟 (1) 根據(jù)工藝流程、物料性質(zhì)及各專業(yè)的要求，車間在總平面圖上的位置，初步劃分生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)和生活福利區(qū)及位置，確定廠房柱距、寬度、層高等，按 1:50 或 1:100 比例繪制平立面輪廓草圖。 (2) 把同一工段的設(shè)備盡量布置在同一幢廠房中，按設(shè)備布置原則，滿足各方面要求。 (3) 安排輔助生產(chǎn)室和生活福利室。(4) 按 1:50 或 1:100 比例制成車間布置模型?？勺?3 個方案，征求有關(guān)專業(yè)的意見，從各方面比較其優(yōu)缺點，繪制車間平立面布置草圖，提交建筑設(shè)計人員設(shè)計建筑圖。 工藝設(shè)計人員取得建筑設(shè)計圖后，根據(jù)布置草圖繪制正式的車間平立面布置圖。 第七章 化工管道布置設(shè)計1.管道的分類按管道輸送介質(zhì)的溫度、閃點、爆炸下限、毒性及設(shè)計壓力分為三級。 2. 金屬管材的選用碳素鋼使用上限為450，超過時用沸騰鋼和 A1鎮(zhèn)靜鋼。3.非金屬管材的選用襯里管在光管的內(nèi)或外粘敷不同的材料，基體為碳素鋼，襯里目的防腐蝕、電絕緣和減少流體阻力，還可防止金屬離子混入和鐵污染發(fā)生。 4. 架空敷設(shè)類型管廊：規(guī)模大，聯(lián)系設(shè)備多，有多種平面形狀及分支，寬度可達 10m以上，下方可布置泵和其他設(shè)備，上方布置空氣冷卻器。5. 塔的管道布置塔的管口方位，塔周圍原則上分操作區(qū)和配管區(qū)。儀表液面計、溫度計及壓力計等需要常觀測的儀表應(yīng)布置在操作區(qū)平臺上方，便于觀測