化工工藝設(shè)計(jì)

1、 1. 1.概述概述 化工工藝專業(yè)是化工設(shè)計(jì)的主要專業(yè)之一。化工工藝專業(yè)是化工設(shè)計(jì)的主要專業(yè)之一。無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，還是設(shè)計(jì)新的化無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，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車、能否得到預(yù)計(jì)的生產(chǎn)能力和合格的否順利開車、能否得到預(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)行的化工裝置益。對(duì)于正在運(yùn)行的化工裝置, ,化工工藝專業(yè)通過化工工藝專業(yè)通過工藝分析工藝分析, ,了解裝置物料和能量消耗情況了解裝置物料和能量消耗情況, ,

2、分析設(shè)分析設(shè)備運(yùn)行中存在的問題備運(yùn)行中存在的問題, ,可為制定改進(jìn)方案、降低原可為制定改進(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，作為化工工藝設(shè)計(jì)的人員必須提供依據(jù)。因此，作為化工工藝設(shè)計(jì)的人員必須具備下列基本條件：具備下列基本條件：1.1 1.1 掌握化工基本理論掌握化工基本理論1.2 1.2 掌握化工工藝設(shè)計(jì)方法和技能掌握化工工藝設(shè)計(jì)方法和技能（1 1）了解工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)、設(shè)計(jì)范圍、工藝）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)。設(shè)計(jì)人員的職責(zé)。（2 2）掌握化工基本理論的應(yīng)用）掌握化工基本理論的應(yīng)用（3 3）

3、熟悉設(shè)計(jì)基本程序和相關(guān)專業(yè)的基本知）熟悉設(shè)計(jì)基本程序和相關(guān)專業(yè)的基本知識(shí)識(shí)（4 4）清楚工藝設(shè)計(jì)成品文件的內(nèi)容和深度以）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。及工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量保證程序。1.3 1.3 掌握生產(chǎn)、開停車的基本知識(shí)、分析生產(chǎn)事掌握生產(chǎn)、開停車的基本知識(shí)、分析生產(chǎn)事 故的能力以及相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。故的能力以及相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1.4 1.4 熟悉有關(guān)勞動(dòng)安全衛(wèi)生、消防和環(huán)保等方面熟悉有關(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)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：有： 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GBJ6-87(2001G

4、BJ6-87(2001年版年版) ) 石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB 50160-92(1999GB 50160-92(1999年版）年版） 爆炸和危險(xiǎn)性環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范爆炸和危險(xiǎn)性環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50058-92GB 50058-92 化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定 HG20571-95HG20571-95石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范石油化工企業(yè)職業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范 SH3047-93SH3047-93化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定 HG20667-1986HG20667-1986石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)

5、規(guī)范石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范 SH3024-95SH3024-951.5 1.5 具有一定的工作經(jīng)驗(yàn)具有一定的工作經(jīng)驗(yàn)2.1 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)在工程設(shè)計(jì)合同書中明確規(guī)定的以及業(yè)主應(yīng) 提供的有關(guān)數(shù)據(jù)。提供的有關(guān)數(shù)據(jù)。（1 1）裝置的設(shè)計(jì)能力、操作彈性及年操作日）裝置的設(shè)計(jì)能力、操作彈性及年操作日; ;（2 2）產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格；）產(chǎn)品方案及產(chǎn)品、副產(chǎn)品的規(guī)格；（3 3）建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件；）建廠地區(qū)的氣象、水文、地質(zhì)等條件；（4 4）所能提供的公用工程，包括水、電、汽、）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；

6、氣等規(guī)格、數(shù)量及進(jìn)界區(qū)條件；（5 5）原材料、催化劑、化學(xué)品等規(guī)格、消耗指）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；標(biāo)及進(jìn)界區(qū)條件；2.2 2.2 由專利商提供的：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。率、收率、控制方案、相關(guān)設(shè)備條件等。2.3 2.3 工藝所需的物性參數(shù)工藝所需的物性參數(shù)。 工藝專業(yè)是自項(xiàng)目前期的可行性研究階段即作為工藝專業(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。主

7、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：在工程設(shè)計(jì)階段可分為以下幾個(gè)階段： （1 1）按國內(nèi)審批要求分為：）按國內(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）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)施工圖設(shè)計(jì) （2 2）按國際常規(guī)做法分為：）按國際常規(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)）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)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)（以化工工藝系統(tǒng)專業(yè)為主導(dǎo)專業(yè)）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)）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，在建設(shè)單位完成了項(xiàng)目前期工作之

8、后，設(shè)計(jì)單位即可開展項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)單位即可開展項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)工作。3.1 3.1 工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度 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、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)合同書及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料?？傮w設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)合同書及設(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)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，選取合適的工藝化，確定合理的工藝流程方案，選取合適的工藝設(shè)備，設(shè)備， 在考慮工藝流程方案時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮到在考慮工

9、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。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、繪制工藝流程進(jìn)行工藝物料和熱量平衡計(jì)算、繪制工藝流程圖圖(PFD)(PFD)、編制工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表和公用工程平衡、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)原則和排出物治圖，確定公用工程、環(huán)保的設(shè)計(jì)原則和排出物治理的基本原則。理的基本原則。 在工藝設(shè)計(jì)的過程中，工藝專業(yè)要和外專業(yè)在工藝設(shè)計(jì)的過程中，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)依導(dǎo)專業(yè)設(shè)計(jì)的初

10、步成果，是接受專業(yè)的設(shè)計(jì)依據(jù)。據(jù)。工藝設(shè)計(jì)的文件工藝設(shè)計(jì)的文件 包括三大內(nèi)容：包括三大內(nèi)容： (1) (1) 文字說明文字說明 ( (工藝說明工藝說明) ) ； (2) (2) 圖紙；圖紙； (3) (3) 表格。表格。 以下介紹工藝設(shè)計(jì)所做的主要工作：以下介紹工藝設(shè)計(jì)所做的主要工作：文字說明（工藝說明）文字說明（工藝說明）(1) (1) 工藝設(shè)計(jì)的范圍工藝設(shè)計(jì)的范圍(2) (2) 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、原料、催化劑、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、公用工程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格化學(xué)品、公用工程燃料規(guī)格、產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格(3) (3) 工藝流程說明：生產(chǎn)方法、化

11、學(xué)原理、工藝流程敘工藝流程說明：生產(chǎn)方法、化學(xué)原理、工藝流程敘述。生產(chǎn)過程的主要危險(xiǎn)、危害因素分折述。生產(chǎn)過程的主要危險(xiǎn)、危害因素分折(4) (4) 原料、催化劑、化學(xué)品及燃料消耗定額及消耗量原料、催化劑、化學(xué)品及燃料消耗定額及消耗量(5) (5) 公用工程（包括水、電、汽、脫鹽水、冷凍、工藝公用工程（包括水、電、汽、脫鹽水、冷凍、工藝空氣、儀表空氣、氮?dú)猓┮?guī)格、消耗定額及消耗量空氣、儀表空氣、氮?dú)猓┮?guī)格、消耗定額及消耗量(6) (6) 三廢排放：包括排放地點(diǎn)、排放量、排放組成及建三廢排放：包括排放地點(diǎn)、排放量、排放組成及建議的處理方法議的處理方法(7) (7) 裝置定員裝置定員 (8) 安全

12、專篇安全專篇 ( 另行成冊(cè)另行成冊(cè)) ：它是工藝系統(tǒng)、布置和：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)、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)作說明。裝置的安全特點(diǎn)作說明。(9) 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)）其主要說明新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料等方面可主要說明新工藝、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)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

13、出防范及化解風(fēng)險(xiǎn)建議和措施。風(fēng)險(xiǎn)。并提出防范及化解風(fēng)險(xiǎn)建議和措施。(10) 操作指南（通常為對(duì)內(nèi)使用，另行成冊(cè)）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)。藝系統(tǒng)、管道專業(yè)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。圖紙圖紙（1 1） PFD:PFD:供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)使用（通常分版次逐版供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)使用（通常分版次逐版深化）深化） 包括全部工藝設(shè)備、主要物料管道包括全部工藝設(shè)備、主要物料管道( (表示表示出流向、物料號(hào)）、主要控制回路、聯(lián)鎖方出流向、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

14、。案、加熱和冷卻介質(zhì)以及工藝空氣進(jìn)出位置。（2 2）建議設(shè)備布置圖：是總圖布置、裝置布置建議設(shè)備布置圖：是總圖布置、裝置布置的依據(jù)，供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)使用（通常為平面布置的依據(jù)，供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)使用（通常為平面布置圖）圖） 根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)和要求進(jìn)行布置。根據(jù)工藝流程的特點(diǎn)和要求進(jìn)行布置。（3 3） PCD:PCD:通常是設(shè)計(jì)院內(nèi)部設(shè)計(jì)構(gòu)成文件最通常是設(shè)計(jì)院內(nèi)部設(shè)計(jì)構(gòu)成文件最終體在終版終體在終版PFDPFD中（通常由自控專業(yè)完成）中（通常由自控專業(yè)完成）表格表格（1 1）物料平衡表：包括物流組成、溫度、壓力、）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)狀態(tài)、流量、密度、焓

15、值、粘度等理化常數(shù)（熱負(fù)荷表示在此表中或（熱負(fù)荷表示在此表中或PFDPFD圖上）圖上）（2 2）工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表：根據(jù)設(shè)備形式不同，作）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)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、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)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)定的表格設(shè)計(jì)院

16、均有各種規(guī)定的表格) )（3 3）取樣點(diǎn)匯總表）取樣點(diǎn)匯總表（4 4）裝置界區(qū)條件表：通常由工藝系統(tǒng)專業(yè)來）裝置界區(qū)條件表：通常由工藝系統(tǒng)專業(yè)來完善并最終發(fā)表（包括原材料、公用工程、完善并最終發(fā)表（包括原材料、公用工程、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、進(jìn)出界區(qū)條件等）產(chǎn)品、副產(chǎn)品、進(jìn)出界區(qū)條件等）化工工藝專業(yè)尚需參加前期工作，主要前期工化工工藝專業(yè)尚需參加前期工作，主要前期工作有：作有：項(xiàng)目建議書：可行性研究報(bào)告編制工作。項(xiàng)目建議書：可行性研究報(bào)告編制工作。項(xiàng)目報(bào)價(jià)書：投標(biāo)書、技術(shù)文件編制工作項(xiàng)目報(bào)價(jià)書：投標(biāo)書、技術(shù)文件編制工作引進(jìn)項(xiàng)目：包括詢價(jià)書、投標(biāo)書的評(píng)標(biāo)、合引進(jìn)項(xiàng)目：包括詢價(jià)書、投標(biāo)書的評(píng)標(biāo)、合同技術(shù)附

17、件談判。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)。大中型聯(lián)合裝置總體規(guī)劃設(shè)計(jì)。3.2 3.2 工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化 優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)方案應(yīng)是：優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)方案應(yīng)是： （1 1）有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益）有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 （2 2）工藝技術(shù)先進(jìn)適用）工藝技術(shù)先進(jìn)適用 （3 3）生產(chǎn)安全、可靠、并有良好的環(huán)保）生產(chǎn)安全、可靠、并有良好的環(huán)保措施措施 公用工程換熱網(wǎng)絡(luò)分離系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)“洋蔥頭洋蔥頭”模型是工藝流程開發(fā)和設(shè)計(jì)的方法。模型是工藝流程開發(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)的開發(fā)和設(shè)計(jì)從圖中可以十分直觀的表示了反應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)是核心，它為分離系

18、統(tǒng)規(guī)定了處理物料的條件，而反是核心，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)定了過程的冷、熱物流的流量應(yīng)和分離系統(tǒng)一起又規(guī)定了過程的冷、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)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)。計(jì)。“洋蔥頭洋蔥頭”模型強(qiáng)調(diào)了過程開發(fā)和設(shè)計(jì)的有序和分層模型強(qiáng)調(diào)了過程開發(fā)和設(shè)計(jì)的有序和分層性質(zhì)，也表明了反應(yīng)和分離系統(tǒng)的開發(fā)是關(guān)鍵，因此性質(zhì)，也表明了反應(yīng)和分離系統(tǒng)的開發(fā)是關(guān)鍵，因此工藝流程方案的優(yōu)化應(yīng)主要集中在反應(yīng)和分離系統(tǒng)的工藝流程方案的優(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)換優(yōu)化，一旦確定了

19、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)，有效地開發(fā)和設(shè)計(jì)熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效地開發(fā)和設(shè)計(jì)出全過程最優(yōu)或接近最優(yōu)的流程。對(duì)此史密斯和林霍出全過程最優(yōu)或接近最優(yōu)的流程。對(duì)此史密斯和林霍夫提出的夫提出的“洋蔥頭洋蔥頭”設(shè)計(jì)開發(fā)概念，其步驟為：設(shè)計(jì)開發(fā)概念，其步驟為： （1 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。）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)(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：性物質(zhì)循環(huán)的濃度等，確定每組變量： 反應(yīng)和分離系統(tǒng)中主要設(shè)備的投資及原材料的消

20、耗；反應(yīng)和分離系統(tǒng)中主要設(shè)備的投資及原材料的消耗； 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。佳總費(fèi)用。(3)(3)建立全過程總費(fèi)用與主要優(yōu)化變量之間的關(guān)系，建立全過程總費(fèi)用與主要優(yōu)化變量之間的關(guān)系，其總費(fèi)用包括：其總費(fèi)用包括： 反應(yīng)和分離系統(tǒng)中的主要設(shè)備的投資費(fèi)；反應(yīng)和分離系統(tǒng)中的主要設(shè)備的投資費(fèi)； 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；分離系統(tǒng)的操作費(fèi)用； 換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程消耗的各類操作費(fèi)用。換熱網(wǎng)絡(luò)和公用工程消耗的各類操作費(fèi)用。 確定最佳條件，并對(duì)全流程調(diào)優(yōu)。確

21、定最佳條件，并對(duì)全流程調(diào)優(yōu)。 對(duì)其他備選流程重復(fù)上述步驟，最后比較各流程的對(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?？傎M(fèi)用，獲得最佳流程。3 3.2.2 .2.2 反應(yīng)流程優(yōu)化反應(yīng)流程優(yōu)化 反應(yīng)流程優(yōu)化需要考慮的問題較多，反應(yīng)流程優(yōu)化需要考慮的問題較多，問題復(fù)雜。如反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)收率、問題復(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。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)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、給定條件下的熱要求、各物料配比、給定條件下的

22、生產(chǎn)成本等等。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。反應(yīng)器進(jìn)行組合。反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法反應(yīng)產(chǎn)物的分離方法 大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分大多數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物都是混合物，需要有物料分離過程。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的物性差異可采用不同離過程。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的物性差異可采用不同的分離方法，簡述如下：的分離方法，簡述如下： （1 1）對(duì)于氣固相混合物可采用干法收集、）對(duì)于氣固相混合物可采用干法收集、濕法洗滌、纖維過濾、靜電沉積分離方法；濕法洗滌、纖維過濾、靜電沉積

23、分離方法； （2 2）對(duì)于固相混合物可采用篩分、分級(jí)分）對(duì)于固相混合物可采用篩分、分級(jí)分離方法；離方法； （3 3）對(duì)于固液相混合可采用沉降、離）對(duì)于固液相混合可采用沉降、離心、壓榨、過濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等心、壓榨、過濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等分離方法；分離方法； （4 4）對(duì)于液相混合物可采用吸收、萃取、）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；滲透、蒸餾、精餾等分離分法； （5 5）對(duì)于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃）對(duì)于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃蒸、部分冷凝、精餾等分離方法；蒸、部分冷凝、精餾等分離方法； （6 6）對(duì)于氣相混合物可采用吸收、吸附、）對(duì)于氣相混合物可采用吸收

24、、吸附、膜分離等分離方法。膜分離等分離方法。某些分離方法的優(yōu)化某些分離方法的優(yōu)化 （1 1） 精餾流程的優(yōu)化精餾流程的優(yōu)化 精餾流程如需要分離精餾流程如需要分離R R個(gè)組份，就需要有個(gè)組份，就需要有R-1R-1個(gè)精餾塔。個(gè)精餾塔。 精餾優(yōu)化需要考慮：哪種組份為主產(chǎn)品；哪精餾優(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。種組份為付產(chǎn)品；產(chǎn)品的規(guī)格要求。 優(yōu)先使用普通精餾。優(yōu)先使用普通精餾。 盡量避免減壓操作和使用冷量。盡量避免減壓操作和使用冷量。 產(chǎn)品數(shù)應(yīng)最少。產(chǎn)品數(shù)應(yīng)最少。 腐蝕性、危險(xiǎn)性的組份應(yīng)優(yōu)先分出。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。難分離的組分

25、最后分出。 最大量組份應(yīng)優(yōu)先分出。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。塔頂、塔釜產(chǎn)物最好等摩爾分離。精餾流程的優(yōu)化法精餾流程的優(yōu)化法1 1）：試探法，）：試探法，精餾流程的優(yōu)化法精餾流程的優(yōu)化法2 2）：調(diào)優(yōu)法）：調(diào)優(yōu)法精餾流程的優(yōu)化法精餾流程的優(yōu)化法3 3）：數(shù)學(xué)規(guī)劃法）：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。費(fèi)兩項(xiàng)之和，即總費(fèi)用為最小。 （2 2） 蒸發(fā)流程的優(yōu)化蒸發(fā)流程的優(yōu)化 蒸發(fā)系統(tǒng)常以單位蒸汽消耗量來評(píng)價(jià)能量的有效蒸發(fā)

26、系統(tǒng)常以單位蒸汽消耗量來評(píng)價(jià)能量的有效利用率。蒸發(fā)類型有：單效、雙效、三效蒸發(fā)，利用率。蒸發(fā)類型有：單效、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)化問題。而熱泵蒸發(fā)在度和耗電能之間也有一個(gè)優(yōu)化問題。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)化問題提

27、高壓縮比和消耗外功之間也有一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化問題?？偟膩碚f蒸發(fā)流程的優(yōu)化，就是要找到在投資和?？偟膩碚f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)。經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用之間的最佳點(diǎn)。 3.33.3工藝設(shè)備的選擇工藝設(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)中體現(xiàn)它的合理性和先進(jìn)性，同時(shí)要充在工藝生產(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程中的安全可靠，確保生產(chǎn)的連分注意它在使用過程中的安全可靠，確保生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定長周期滿負(fù)荷運(yùn)行。以充分發(fā)揮設(shè)備能力，續(xù)穩(wěn)定長周期滿負(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。達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

28、。 3.3. 1 3.3. 1 反應(yīng)器反應(yīng)器 在反應(yīng)器中進(jìn)行的是化學(xué)反應(yīng)過程，它不僅有種在反應(yīng)器中進(jìn)行的是化學(xué)反應(yīng)過程，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、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)的物理過程。因此就反應(yīng)器的類別也有多種多傳質(zhì)的物理過程。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)。樣，它適用于不同反應(yīng)。(1)(1)反應(yīng)器的型式與特證反應(yīng)器的型式與特證 多相流中分散相的分散方法和聚并特性多相流中分散相的分散方法和聚并特性 氣固流態(tài)化系數(shù)中粒子的磨損和帶出氣固流態(tài)化系數(shù)中粒子的磨損和帶出 開停車所需的輔助設(shè)施開停車所需的輔助設(shè)施 ) )反應(yīng)器操作、控制

29、方法反應(yīng)器操作、控制方法氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(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)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)、品，一般有采用精餾、吸收解析、蒸發(fā)、氣提、萃取等方法來達(dá)到此目的。常用的氣提、萃取等方法來達(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，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可分為浮閥

30、、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)裝填料和絲網(wǎng)填料、波紋板填料等各種規(guī)整填料。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)、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：考慮，其基本選型要求為： （1 1）相際傳質(zhì)面積大）相際傳質(zhì)面積大 （2 2）生產(chǎn)能力大）生產(chǎn)能力大 （3 3）操作穩(wěn)定，彈性大）操作穩(wěn)定，彈性大 （4 4）阻力?。┳枇π?（5 5）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便、加工制造費(fèi)）結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝

31、方便、加工制造費(fèi)用低用低 （6 6）耐腐蝕，不易堵塞，易檢修。）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：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)較大的分離過程；離過程； (2)液相負(fù)荷較小的分離過程；液相負(fù)荷較小的分離過程； (3)易結(jié)晶、結(jié)垢的物料；易結(jié)晶、結(jié)垢的物料； (4)需高壓操作的分離過程；需高壓操作的分離過程； (5)內(nèi)部需要設(shè)置蛇管等換熱部件的情況。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)

32、優(yōu)先考慮選用填料塔：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；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；料的持液量較小，尤其適用于熱敏物料的分離； (3)(3)腐蝕性物料的分離；腐蝕性物料的分離； (4)(4)發(fā)泡物料的分離。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)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)致塔無法正常造成塔的壓降增大，效率降低

33、，最后導(dǎo)致塔無法正常操作。板式塔塔徑通常由最大允許氣速操作。板式塔塔徑通常由最大允許氣速n,maxn,max來確來確定定, ,而而n,maxn,max主要受塔的液泛制約，板式塔的液泛有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夾帶液泛和降液管液泛二種，書中介紹的由夾帶液泛確定確定n,maxn,max設(shè)計(jì)空塔氣速設(shè)計(jì)空塔氣速w w?。ㄈ。?.60.60.8)0.8)* *n,maxn,max 。而。而填料塔是通過計(jì)算泛點(diǎn)速度填料塔是通過計(jì)算泛點(diǎn)速度U Uf f, ,考慮比較經(jīng)濟(jì)可靠考慮比較經(jīng)濟(jì)可靠的操作氣速的操作氣速U=(0.6U=(0.60.8)U0.8)

34、Uf f, ,然后由此可算得塔徑。然后由此可算得塔徑。 3.3.3 3.3.3 傳熱設(shè)備傳熱設(shè)備傳熱設(shè)備選型主要考慮的因素：傳熱設(shè)備選型主要考慮的因素： （1 1）熱負(fù)荷及流量大?。嶝?fù)荷及流量大小（2 2）流體的性質(zhì)）流體的性質(zhì)（3 3）溫度、壓力及允許壓降的范圍）溫度、壓力及允許壓降的范圍（4 4）對(duì)清洗、維修的要求）對(duì)清洗、維修的要求（5 5）設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、價(jià)格）設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸、重量、價(jià)格（6 6）使用安全性和壽命）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)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)生重大影響，如流體的物理性質(zhì)

35、（如比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度）、化學(xué)性質(zhì)（如腐蝕性、熱敏熱系數(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，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。都對(duì)傳熱設(shè)備的選型有影響。傳熱設(shè)備的分類傳熱設(shè)備的分類 按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱器、再沸器、蒸汽發(fā)生器、過熱器、廢熱鍋爐等。器、再沸器、蒸汽發(fā)生器、過熱器、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)上分有以下結(jié)構(gòu)上分有以下5種型式：種型式：管殼式管殼式(固定管板式、浮頭式、填料函式、固定管板式

36、、浮頭式、填料函式、U型管式型管式)板式（板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板式）板式（板翅式、螺旋板式、傘板式、波紋板式）管式（空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式）管式（空冷器、套管式、噴淋管式、箱管式）液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、離心薄膜式）液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、離心薄膜式）其它型式（板殼式、熱管式）其它型式（板殼式、熱管式） 以上型式換熱器的選擇依據(jù)是：以上型式換熱器的選擇依據(jù)是：固定管板式換熱器固定管板式換熱器 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)，殼殼程不易檢修和清洗，因此選

37、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（大于6060）時(shí)應(yīng)考慮熱補(bǔ)償，兩流體溫差不宜大于）時(shí)應(yīng)考慮熱補(bǔ)償，兩流體溫差不宜大于120120。浮頭式換熱器浮頭式換熱器 該換熱器殼程易清洗，但內(nèi)墊片易滲漏，適用于需要補(bǔ)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，兩流體溫差大于償熱膨脹的換熱器，兩流體溫差大于120120。 U型管式換熱器型管式換熱器 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合，且管內(nèi)流體必

38、結(jié)構(gòu)不緊湊。適用于高溫和高壓的場合，且管內(nèi)流體必須潔凈。須潔凈。 板式換熱器板式換熱器 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。螺旋板式：可用于帶顆粒物料，物位利用好。不易檢修。 傘板式：制造簡單、緊湊、易清洗，使用溫度不大于傘板式：制造簡單、緊湊、易清洗，使用溫度不大于150，使用壓力不大于，使用壓力不大于0.12MPa。 波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用溫度不大于波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用溫度不大于150，使用壓力不大于，使用壓力不大于0.15M

39、Pa。 空冷器的選擇依據(jù)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熱流體的出口溫度高于5065，并允許有一定的波，并允許有一定的波動(dòng)范圍（動(dòng)范圍（35）。）。c.對(duì)數(shù)平均溫差大于對(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）至少大于溫度之差）至少大于15。e.管內(nèi)給熱系數(shù)小于管內(nèi)給熱系數(shù)小于2325.6W/(m2K)。f.冷卻水的污垢系數(shù)大于冷卻水的污垢系數(shù)大于0.0002(m2K)/Wg.水源較遠(yuǎn)，取水費(fèi)用大。水源較遠(yuǎn)，取水費(fèi)用大。h.熱流體的凝固

40、點(diǎn)較低熱流體的凝固點(diǎn)較低(小于小于0)。 3.3.4 3.3.4 化工用泵化工用泵泵是化工生產(chǎn)中最常用的設(shè)備，它所輸送的泵是化工生產(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、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)化工用泵又發(fā)、帶有固體顆粒等。同時(shí)，對(duì)化工用泵又要求它能長周期運(yùn)行、安全可靠、密封性能要求它能長周期運(yùn)行、安全可靠、密封性能好等要求，有些場合還要求絕對(duì)不能泄漏。好等要求，有些場合還要求絕對(duì)不能泄漏。所以對(duì)于不同物料、不同要求必須選用不同所以對(duì)于不同物料、不同要

41、求必須選用不同類型的泵來適應(yīng)化工生產(chǎn)的需要。有關(guān)主要類型的泵來適應(yīng)化工生產(chǎn)的需要。有關(guān)主要化工用泵的性能特點(diǎn)及使用條件詳見有關(guān)資化工用泵的性能特點(diǎn)及使用條件詳見有關(guān)資料。料。在選泵中工藝參數(shù)是泵選型的最重要依據(jù)，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。應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。 （1 1）流量：是指工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸）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，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。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一般在泵數(shù)據(jù)表

42、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，或取正常流量的大流量，或取正常流量的1.11.11.151.15倍。倍。 （2 2）揚(yáng)程：指工藝裝置所需的揚(yáng)程值，也稱）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)程的揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的1.051.051.11.1倍。倍。 （3 3）進(jìn)口壓力和出口壓力：是指泵進(jìn)出接管）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

43、力的大小影響到殼體法蘭處的壓力，進(jìn)出口壓力的大小影響到殼體的耐壓和軸封要求。的耐壓和軸封要求。 （4 4）溫度：指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給）溫度：指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給出工藝過程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高出工藝過程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高溫度。溫度。 （5 5）裝置汽蝕余量：）裝置汽蝕余量：NPSHaNPSHa：要求所選泵的：要求所選泵的NPSHrNPSHaNPSHrNPSHa （6 6）物性參數(shù)：介質(zhì)在進(jìn)口條件下的密度、粘度等）物性參數(shù)：介質(zhì)在進(jìn)口條件下的密度、粘度等 （7 7）操作狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種）操作狀態(tài)：分為連續(xù)和間歇操作兩種3.3.5 3.3.5 氣體輸

44、送機(jī)械氣體輸送機(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，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)。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。提高氣體壓力。排氣壓力小于排氣壓力小于0.14715MPa(1.5Kg/cm0.14715MPa(1.5Kg/cm2 2) )的稱為通風(fēng)機(jī)；的稱為通風(fēng)機(jī)；排氣壓力小于排氣壓力小于0.2MPa(2Kg/cm0.2MPa(2Kg/cm2 2) )且大于且大于0.14715MPa 0.14715MPa

45、 (1.5Kg/cm(1.5Kg/cm2 2) )的稱為鼓風(fēng)機(jī)；的稱為鼓風(fēng)機(jī)；排氣壓力大于排氣壓力大于0.2MPa(2Kg/cm0.2MPa(2Kg/cm2 2) )的稱為壓縮機(jī)。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。范圍慎重確定。 （1 1）氣體組成：一般應(yīng)按濕基提供。若氣體）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)）；若不同組成的氣量相同時(shí)）； （2 2）

46、入口溫度：應(yīng)提出正常、最高和最低；）入口溫度：應(yīng)提出正常、最高和最低； （3 3）入口壓力：應(yīng)提出正常、最小和最大；）入口壓力：應(yīng)提出正常、最小和最大； （4 4）入口流量：應(yīng)提出正常、最小和最大；）入口流量：應(yīng)提出正常、最小和最大； （5 5）出口壓力；）出口壓力； （6 6）驅(qū)動(dòng)機(jī)型式：主要是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)還是蒸）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；蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求； （7 7）流量控制方式：）流量控制方式： 活塞式（容積式）壓縮機(jī)一般均采用旁路活塞式（容積式）壓縮機(jī)一般均采用旁路和余隙

47、調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié)和余隙調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié)10%10%流量。流量。 透平式通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)一般以采用進(jìn)口或透平式通風(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)節(jié)出口調(diào)節(jié)居多，有的風(fēng)機(jī)輸送氣量大，調(diào)節(jié)要求較高，同時(shí)該風(fēng)機(jī)所處位置較重要，也要求較高，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。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，可采用出口放空簡單的控制方輸送空氣的，可采用出口放空簡單的控制方式。式。3.3.6

48、 3.3.6 容器（儲(chǔ)罐）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，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，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、正常開停車及事故例如要考慮前后裝置生產(chǎn)周期、正常開停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

49、中需要的儲(chǔ)罐，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)間取通常有回流罐（停留時(shí)間取5 51010分鐘），受槽和緩分鐘），受槽和緩沖罐（通常取沖罐（通常取2020分鐘），氣液分離罐（通常取分鐘），氣液分離罐（通常取2 23 3分鐘），液液分離罐等，一般儲(chǔ)罐的容積用下列方分鐘），液液分離罐等，一般儲(chǔ)罐的容積用下列方式計(jì)算：式計(jì)算：容積容積= =物料流量物料流量* *停留時(shí)間（儲(chǔ)存周期）停留時(shí)間（儲(chǔ)存周期）/ /裝裝料系數(shù)料系數(shù)裝料系數(shù)的取值：易揮發(fā)液體物料為裝料系數(shù)的取值：易揮發(fā)液體物料為0.70.7 0.750.75；不易揮發(fā)液體物料為；不易揮發(fā)液體物料為0.750.7

50、50.850.85。計(jì)算出容積后，根據(jù)需要選用不同型式的計(jì)算出容積后，根據(jù)需要選用不同型式的儲(chǔ)罐。從外形來分有球罐、立式儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐。從外形來分有球罐、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，但受儲(chǔ)罐等，一般儲(chǔ)存量大的可采用球罐，但受壓力的制約。壓力的制約。目前國內(nèi)已有立式、臥式儲(chǔ)罐和球罐的系目前國內(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。列標(biāo)準(zhǔn)，可供我們選擇。3.3. 7 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 蒸發(fā)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來說蒸發(fā)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來說它是由加熱器與蒸發(fā)室（氣液分離室）兩個(gè)基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

51、加熱元件本部分組成。應(yīng)用最廣泛的是管殼式加熱元件的蒸發(fā)器。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)首先要考慮的問題，在選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮采用傳熱系數(shù)高的問題，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：以下幾個(gè)方面： （1）料液性質(zhì)：包括料液組成、粘度變化范料液性質(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、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。

52、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）生產(chǎn)要求：包括處理量、蒸發(fā)量、料液進(jìn)出口濃度、溫度、安裝場地的大小和廠房高進(jìn)出口濃度、溫度、安裝場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。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）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、水況、供電情況以及能利用的冷卻水的水量、水質(zhì)和溫度等。質(zhì)和溫度等。 各種型式的蒸發(fā)器選型參考見有關(guān)資料各種型式的蒸發(fā)器選型參考見有關(guān)資料 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)要考慮傳熱、氣液分離和能量合理利蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)要考慮傳熱、氣液分離和

53、能量合理利 用三個(gè)主要方面。用三個(gè)主要方面。 （1 1）傳熱方面應(yīng)考慮在最小傳熱表面積下傳遞給溶液）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，傳熱的熱阻主要來自溶液在壁面析鹽盡可能多的熱量，傳熱的熱阻主要來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)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。的主要因素。 （2 2）氣液分離方面應(yīng)考慮在達(dá)到所需要求的前提下，）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)盡量簡單。設(shè)備結(jié)構(gòu)盡量簡單。 （3 3）能量的合理利用應(yīng)注意到蒸發(fā)所需的熱量，包括）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、

54、分離液態(tài)溶劑與固態(tài)溶質(zhì)所需的熱量（溶解料液預(yù)熱、分離液態(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。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)。因很小可忽略不計(jì)。 干燥器干燥器 由于被干燥的物料種類繁多，性質(zhì)不同，要由于被干燥的物料種類繁多，性質(zhì)不同，要求各異，故不可能有萬能的干燥器，只能選求各異，故不可能有萬能的干燥器，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定被干燥物料的特性，進(jìn)擇首先要確定或測定被干燥物料的特性

55、，進(jìn)行干燥試驗(yàn)，確定干燥動(dòng)力學(xué)和傳遞特性，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)適用時(shí)，要同器的型式。若幾種干燥器同時(shí)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。后選擇其中最佳者。 3.4 3.4 設(shè)備材質(zhì)的選擇設(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，為滿足化，而

56、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、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。以選擇，提出我們的要求。 化工設(shè)備用材料化工設(shè)備用材料 金屬類金屬類 A.A.黑色金屬：包括鑄鐵、碳鋼黑色金屬：包括鑄鐵、碳鋼( (普通碳素鋼、優(yōu)普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼) ) 、合金鋼、合金鋼( (普通低合金鋼、普通低合金鋼、特種鋼、不銹鋼特種鋼、不銹

57、鋼) ) 。因素。因素。 PFD PFD是工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一個(gè)指導(dǎo)性文件，是是工程項(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)文件，它是各化工工藝設(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。有關(guān)專業(yè)開展工作的依據(jù)之一。 PFDPFD是從工藝方案（即經(jīng)過工藝流程優(yōu)化和是從工藝方案（即經(jīng)過工藝流程優(yōu)化和工藝設(shè)備選擇）過渡到化工工藝流程設(shè)計(jì)的工藝設(shè)備選擇）過渡到化工工藝流程設(shè)計(jì)的重要工序之一。在重要工序之一。在PFDPFD的設(shè)計(jì)過程中要完成的的設(shè)計(jì)過程中要完成的主要工作：主要工作： （1 1）工藝流程設(shè)計(jì)）工藝流程設(shè)計(jì) （2 2）操作參數(shù)的確定）操作參數(shù)的確定 （3 3）全系統(tǒng)

58、的物料、熱量衡算）全系統(tǒng)的物料、熱量衡算 一般進(jìn)行全系統(tǒng)不同方案的流程模擬計(jì)算，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)。的物料熱量平衡數(shù)據(jù)。 （4 4）主要控制方案）主要控制方案 （5 5）設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算）設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算PFDPFD中體現(xiàn)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：中體現(xiàn)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1 1）反映出工藝物料所經(jīng)過的全部設(shè)備）反映出工藝物料所經(jīng)過的全部設(shè)備 （2 2）主要物料的管道及相關(guān)的閥門）主要物料的管道及相關(guān)的閥門 （3

59、 3）物料的走向及相關(guān)的參數(shù)）物料的走向及相關(guān)的參數(shù) （4 4）標(biāo)出特殊閥門的位置）標(biāo)出特殊閥門的位置 （5 5）反映出主要控制點(diǎn)）反映出主要控制點(diǎn) （6 6）公用系統(tǒng)物料用戶的進(jìn)出位置）公用系統(tǒng)物料用戶的進(jìn)出位置 （7 7）圖例及圖面上必要的說明和注解）圖例及圖面上必要的說明和注解 (3) (3)對(duì)某些貴重物料對(duì)某些貴重物料, ,需減少排放損失的情況需減少排放損失的情況 (4)(4)由于化學(xué)反應(yīng)或其它原因可能引起工作壓力急由于化學(xué)反應(yīng)或其它原因可能引起工作壓力急劇上升的情況。劇上升的情況。名詞說明名詞說明 最大最大( (最高最高) )工作壓力：工作壓力： 容器容器( (設(shè)備設(shè)備) )在正常工

60、作過程中在正常工作過程中, ,其頂部可能達(dá)到其頂部可能達(dá)到的的最大壓力最大壓力, ,稱為最大工作壓力或最大正常工作壓力。稱為最大工作壓力或最大正常工作壓力。 內(nèi)壓容器：系指容器頂部在正常工作過程中內(nèi)壓容器：系指容器頂部在正常工作過程中, ,其頂部可能出現(xiàn)的最大壓力。其頂部可能出現(xiàn)的最大壓力。 真空容器：系指容器頂部在正常工作過程中真空容器：系指容器頂部在正常工作過程中, ,頂部可能出現(xiàn)的最大真空度。頂部可能出現(xiàn)的最大真空度。 外壓容器：系指容器頂部在正常工作過程中外壓容器：系指容器頂部在正常工作過程中, ,其頂其頂部可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓差。部可能出現(xiàn)的最大內(nèi)外壓差。 最高最高( (大大) )壓