我是怎樣做工藝包的

1、目錄(18-1)工藝包的內(nèi)容和深度。2(18-2)開始工作的第一步：收集物性數(shù)據(jù)2(18-3)確定技術(shù)路線，形成第一個平衡一物料平衡(質(zhì)量平衡)3(18-4):編制第二個平衡一熱量平衡5(18-5):編制第三個平衡一動量平衡(壓力平衡)7(18-6):形成第一個成品一PFD8(18-7):設(shè)備設(shè)計計算，編制設(shè)備數(shù)據(jù)表和設(shè)備一覽表9(18-8):編制PID和管道數(shù)據(jù)表11(18-10):編制管道材料等級索引表14我是怎樣做工藝包的(18-10):編制管道材料等級索引表。14(18-1)工藝包的內(nèi)容和深度。一提到工藝包的內(nèi)容和深度，大家應(yīng)該都會想到一個規(guī)范石油化工裝置工藝設(shè)計包(成套技術(shù)工藝包)內(nèi)

2、容規(guī)定SHSG-052-2003據(jù)我了解，目前對成套工藝包的規(guī)定只有這一個成文標(biāo)準(zhǔn)。用過這個標(biāo)準(zhǔn)的朋友可能都有個體會，感覺深度有點(diǎn)深，其內(nèi)容如果全部具備的話，有些深度基本相當(dāng)于基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容了。我也有這樣的感覺，其實(shí)，我想在國內(nèi)，按照這個標(biāo)準(zhǔn)在做工藝包的應(yīng)該大多是工程公司或者設(shè)計院，設(shè)計院最終的目的是什么？是做詳細(xì)設(shè)計或者施工圖設(shè)計，這樣在做工藝包的時候，就會形成一種思維，感覺深度總是不夠，感覺問題都要在工藝包階段提出。我想這是正常的。因?yàn)槟壳皼]有其他可利用的工藝包標(biāo)準(zhǔn)。因此，大多數(shù)項(xiàng)目涉及到工藝包時都是參照此標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)雖然褒貶不一，但是就起實(shí)用性來說，還是可以的。如果可以，我們海JI可以

3、組織編寫一個更實(shí)用的工藝包內(nèi)容和深度規(guī)定，為行業(yè)貢獻(xiàn)一份力量所以，為了方便跟大家交流和工作需要，后面的具體工藝包編制過程還是以此標(biāo)準(zhǔn)為主線，然后根據(jù)我自己的經(jīng)驗(yàn)略作調(diào)整。盡可能多講一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和體會！第一期就是這樣了。希望大家多討論，多提問題！(18-2)開始工作的第一步：收集物性數(shù)據(jù)化工物性數(shù)據(jù)(包括平衡數(shù)據(jù))的收集是工藝包設(shè)計的第一步。能準(zhǔn)確地查找、分析、處理和應(yīng)用相關(guān)化工物料的所需數(shù)據(jù)是化工工藝設(shè)計人員的基本功。也是后續(xù)工作開展的基礎(chǔ)。為了開展后續(xù)的三平衡(質(zhì)量、動量、能量)計算，應(yīng)該了解或者準(zhǔn)備的物性數(shù)據(jù)至少應(yīng)包括以下這些數(shù)據(jù)：(1)基本物性數(shù)據(jù)，如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)、臨界參數(shù)等，也就

4、是溫度獨(dú)(2)溫度相關(guān)熱力學(xué)物性，主要為汽化熱等(3)溫度相關(guān)的傳遞物性，主要為黏度等(4)MSD嗷據(jù)和火災(zāi)危險性(工程設(shè)計必須考慮的)(5)相平衡數(shù)據(jù)，尤其是要確認(rèn)需要分離的混合物系中是否有共沸體系等以上數(shù)據(jù)的獲取辦法:(1)作為工藝包設(shè)計，基本的模擬軟件應(yīng)該會用，至少可以作為查詢物性數(shù)據(jù)的工具。AspersPro2都可。這應(yīng)該是最方便的查詢數(shù)據(jù)的方法。(2)從網(wǎng)絡(luò)中查找，但這個只能作為基本的數(shù)據(jù)查找，還需要通過專業(yè)的文獻(xiàn)或書籍驗(yàn)證。我常用的網(wǎng)站：(3)文獻(xiàn)查詢：首先查找VIP等期刊數(shù)據(jù)庫對所查物質(zhì)進(jìn)行查詢，基本能了解到相關(guān)的物性。其次是查找專業(yè)手冊，常用的有：化學(xué)工程手冊化工物性數(shù)據(jù)手冊等

5、(4)如果上述這些方法都無法查到相關(guān)的數(shù)據(jù)，就需要選用第1條中的模擬軟件的一個功能，物性估算來獲取數(shù)據(jù)，這樣獲取的數(shù)據(jù)應(yīng)該可以滿足工程設(shè)計的要求。(5)對于混合物，可以采用軟件、相圖等手段來獲取物性。如混合物的泡點(diǎn)可以通過模擬軟件技術(shù)獲得。這對于有些設(shè)備的設(shè)計壓力的選取很有幫助工作的第一步收集物性數(shù)據(jù)應(yīng)該形成的成品文件是項(xiàng)目范圍內(nèi)所涉及介質(zhì)的物料特性表。I做過化工設(shè)計的朋友應(yīng)該都見過這個表，這是后續(xù)工作開展的基礎(chǔ)。后續(xù)分離方案的制定、火災(zāi)等級的劃分、儲存溫度和儲存量的確定、設(shè)備布置的間距、設(shè)備的設(shè)計壓力等都與所設(shè)計的介質(zhì)的物性有直接的關(guān)系。因此，在實(shí)際化工設(shè)計中，物性數(shù)據(jù)的收集占有相當(dāng)大的工作

6、比重，有時甚至是整個過程成敗的關(guān)鍵步驟。(18-3)確定技術(shù)路線，形成第一個平衡一物料平衡(質(zhì)量平衡)不知不覺已經(jīng)是第三講了，今天要說的相對于前兩講可能才是大家更感興趣的，也是更關(guān)心的。因?yàn)閷芏嗳藖碇v，今天開始進(jìn)入可以看到直接工作成果的一步。但是不能急，做工藝包是一個循序漸進(jìn)的過程，一步一步是不能跳躍進(jìn)行的，必須有了上一步才能有下一步，否則，就會走彎路。本期我定的題目是：確定技術(shù)路線，形成第一個平衡一工藝物料平衡獲得了與編制工藝包有關(guān)的所有物性數(shù)據(jù)后，就可以進(jìn)入這一步了。通常要我們做工藝包時，基本工藝路線、總體方案、重要過程的數(shù)據(jù)是已經(jīng)確定的，也就是數(shù)據(jù)包。(1)拿到研究院或者其他研究單位提

7、供的數(shù)據(jù)包后，此時要做的就是要利用化學(xué)工程的基本原理，梳理技術(shù)路線，也就是通常所的總體設(shè)計技術(shù)方案。對其基本過程熟悉，分析過程，重新進(jìn)行化工單元操作組合。因?yàn)閿?shù)據(jù)包通常會把很多問題和單元操作簡化或者復(fù)雜化。比如：用一種常溫常壓下為液體的物質(zhì)在高溫、微正壓下進(jìn)行反應(yīng)，生產(chǎn)另外的新物質(zhì)。數(shù)據(jù)包通常能提供的就是反應(yīng)過程在什么溫度、什么壓力下進(jìn)行，生成物組成是什么。而其對如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)料控制的溫度、壓力、反應(yīng)器如何實(shí)現(xiàn)換熱(冷卻)等都不太關(guān)心甚至不提及，而這些正是我們化學(xué)工程、工程放大需要解決和考慮的。在這個階段，我們需要對這些問題的方案有個大致的想法。這些控制要求和要求的條件能否實(shí)現(xiàn)，可能會影響到整

8、個工藝方案能否實(shí)現(xiàn)。所以，第一步除了分析工藝過程本身外，對輔助過程要做到心里有數(shù)。比如某臺設(shè)備的溫度要求超過了250度，那換熱介質(zhì)就要考慮了，是用的熱油還是熔巖還是煙道氣等類似的問題。(2)有了第一步的分析基礎(chǔ)，我們對數(shù)據(jù)包有了很深的認(rèn)識，如果數(shù)據(jù)包對三傳問題考慮的很粗的話，估計此時你已經(jīng)給數(shù)據(jù)包提供商準(zhǔn)備了很多問題和數(shù)據(jù)包提供商需要完善的數(shù)據(jù)。不過這沒有關(guān)系，有很多數(shù)據(jù)通過我們的工程經(jīng)驗(yàn)是可以解決的。這時候就需要跟數(shù)據(jù)包提供商定一些原則了。比如加熱介質(zhì)的選擇和參數(shù)。比如工藝過程可能達(dá)到的最苛刻情況等等。此時可以在數(shù)據(jù)包提供的PFD的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行完善。完善的內(nèi)容就是根據(jù)上面的分析進(jìn)行補(bǔ)充。

9、(3)下一步就要上機(jī)通流程了。采用流程模擬軟件AaperrPro2等軟件按照流程順序依次打通。第一次通流程可以簡化，先不需要優(yōu)化。通過第一次流程模擬，你肯定會發(fā)現(xiàn)不少問題，這些問題有的是很明顯的，可以直接修改，有些是不能一下子解決的，需要與數(shù)據(jù)包提供商共同談?wù)摯_定。這樣就形成了原則流程。(4)原則流程確定后，開始進(jìn)行優(yōu)化。主要對產(chǎn)品質(zhì)量、收率等進(jìn)行優(yōu)化。此時，可能需要跟數(shù)據(jù)包專利商做一些探討，要合理選擇設(shè)計變量和設(shè)計要求，因?yàn)橛行┕に嚊]有進(jìn)行流程模擬時，想的結(jié)果太理想。比如有時出現(xiàn)共沸物料、大回流比等，這時就需要對設(shè)計要求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以使工藝經(jīng)濟(jì)合理。（5）形成第一個文件一流程圖草圖（還不能

10、稱為PFD和物料平衡表。用流程模擬軟件的另一個優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在體現(xiàn)出來了，可以直接導(dǎo)出流程圖和物料平衡表在此基礎(chǔ)上，修改也是很快的此時形成的流程圖和物料平衡圖應(yīng)達(dá)到以下深度：A、包含到目前為止需要具有的所有設(shè)備（此時會缺少很多滿足熱量平衡、動量平衡的設(shè)備）B、在作圖時，要留出足夠的圖面空間，因?yàn)殡S著后續(xù)其他平衡的完成和方案優(yōu)化，會增加很多設(shè)備。G有較密切關(guān)系的系統(tǒng)（設(shè)備組）應(yīng)集中在一張或幾張圖紙中。D物料平衡表中應(yīng)包含所有組成發(fā)生改變的物流（熱量平衡、動量平衡最后可以體現(xiàn)在PFD圖上）。此表的每股物流至少包括的性質(zhì)：溫度、壓力、總流量、每種物料的流量、相態(tài)（分率）、黏度、體積流量、密度、比熱等。這些物

11、性數(shù)據(jù)集合需要滿足后續(xù)所有工作開展的要求。E、統(tǒng)一設(shè)備圖例和管線等的表達(dá)方法（線性、線寬、顏色、進(jìn)出界區(qū)符號等）。此條主要是規(guī)范畫圖，希望引起大家的重視，尤其是八路軍（無系統(tǒng)培訓(xùn)）出身的中小型設(shè)計院。（經(jīng)常一個院出來的不同項(xiàng)目圖紙，風(fēng)格各異）。F、設(shè)備位號。完成單元劃分，編制合適的單元和設(shè)備號。在設(shè)備位號下方對已經(jīng)涉及到的每類設(shè)備的主要參數(shù)進(jìn)行編寫，此時不需追求全，只列出主要的，想到什么列什么，此處主要是考慮圖面空間的布置。詳細(xì)數(shù)據(jù)需要等設(shè)備一覽表完成后統(tǒng)一標(biāo)出。（6）完成上述工作后，針對形成的草圖，編寫工藝流程說明。在編制工藝流程說明過程中，會發(fā)現(xiàn)缺少的部分設(shè)備，也可以在此時補(bǔ)充部分。至此，

12、物料平衡（質(zhì)量平衡）就完成了。已經(jīng)形成的物流的壓力、溫度也確定了。這是接下來兩步工作（熱量平衡、動量平衡）開展的基礎(chǔ)。下期講熱量第二個平衡一熱量平衡。也很重要哦！望我們大家能一直堅持下去。工藝技術(shù)形成生產(chǎn)力的橋梁就是成套工藝包。（18-4）:編制第二個平衡一熱量平衡通過一個周末的了解，我決定調(diào)整本系列帖子的發(fā)布時間。由原來的周三、周六改為周一、周四。周末大家都有自己的事情，不占用大家的周末了。希望大家周末都過得輕松愉快閑言碎語不多說，步入正題！完成上期的物料平衡后,應(yīng)該說最關(guān)鍵的一個平衡完成了。本期就需要進(jìn)行第二個平衡一熱量平衡計算了。物料平衡完成后，主要工藝控制點(diǎn)的組成、溫度、壓力都已經(jīng)確定

13、了，這時需要根據(jù)這些工藝關(guān)鍵控制點(diǎn)的要求選擇合適的加熱、冷卻工質(zhì)，并結(jié)合常用工質(zhì)的條件優(yōu)化工藝操作條件，最終選擇合適的工質(zhì)并計算出用量。（1）根據(jù)上一期完成的物料平衡草圖，分析初步確定的工藝溫度是否合理。主要從以下方面進(jìn)行分析：a、需要熱量時應(yīng)考慮：要求通過加熱達(dá)到的溫度、加熱工質(zhì)的最低溫度要求、達(dá)到需要的溫度采用的加熱工質(zhì)是否是通用工質(zhì)（熱水、蒸汽、導(dǎo)熱油、熔巖、加熱爐等）；b、需要冷量時應(yīng)考慮：要求通過冷卻達(dá)到的溫度、冷卻工質(zhì)的最低溫度要求、達(dá)到需要的溫度采用的冷卻工質(zhì)是否是通用工質(zhì)（熱水、循環(huán)水、冷凍水、氟利昂、更低工質(zhì)（庚烷、液氮等）；（2）根據(jù)第（1）步分析的結(jié)果，統(tǒng)計所有需要工質(zhì)進(jìn)

14、行能量交換的點(diǎn)的溫度和擬選用工質(zhì)做成表格，進(jìn)行分析。分析結(jié)果如果某些點(diǎn)確定的工質(zhì)不合適，此時需要回到物料平衡分析是否可以調(diào)整，以使工質(zhì)選用合理。推薦一個項(xiàng)目中選用的工質(zhì)盡可能少，熱工質(zhì)12種，冷工質(zhì)12種，太多會導(dǎo)致公用工程配套復(fù)雜，不方便管理。（3）能量優(yōu)化。分析整個過程的換熱，初步分析需要工質(zhì)帶走的能量是否可以利用。主要可從以下幾方面分析：冷熱物流之間的換熱，塔頂冷凝器的熱量是否可用、多種低品位工質(zhì)代替單一高品位工質(zhì)、物料輸送的相態(tài)選擇（此項(xiàng)需要與物料平衡統(tǒng)一考慮，同時還可能涉及到壓力平衡）等等。（4）根據(jù)第（2、3）步工作成果和形成的表格，計算每個點(diǎn)的工質(zhì)消耗做成表格，每種工質(zhì)做一套。此

15、表至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：序號所用工質(zhì)工質(zhì)參數(shù)用工質(zhì)設(shè)備/管道工質(zhì)換熱量（KW計算工質(zhì)用量1循環(huán)水32-40,0.45MpagE-11110002循環(huán)水32-40,0.45MpagE-12115003低壓蒸汽0.5Mpag,E-1121200,.,.,.,.,.（5）完成所有工質(zhì)的用量、規(guī)格統(tǒng)計，形成表格。這個表可用于向公用工程專業(yè)提條件用完成上述幾步后，熱量平衡就完成了。特別提醒：在完成第一個平衡的時候，我并沒有要求完成原材料消耗的統(tǒng)計。因?yàn)槲锪舷男枰热康腜ID完成后，才是最終的消耗，那是再統(tǒng)計才準(zhǔn)確。尤其是像氮?dú)?、儀表空氣這樣的公用工程是在PID完成才具備統(tǒng)計條件。(18-5):編制第三

16、個平衡一動量平衡(壓力平衡)通過前面四期，感覺跟帖的人越來越少了，是不是我的進(jìn)度太慢了？呵呵，不要著急，在PFD形成以前的工作，必須一步一個腳印，完整的PF'形成，后續(xù)的工作會很累。一旦返工的話，設(shè)計人員工作的積極性和興趣就會受到很嚴(yán)重的打擊。尤其到了后期，一個小小的改變都會引起大量的設(shè)計變更工作，這是我自己的深刻體驗(yàn)。希望各位海友多加注意。在完成了質(zhì)量平衡、熱量平衡之后，該進(jìn)行三傳中的最后一傳了，那就是動量平衡，也就是壓力的平衡。壓力平衡時保證物流流動的動力，所有流動的驅(qū)動就是壓差。壓差小，需要流量大，那就必須設(shè)置大管徑。反之亦然。大家可以回想一下，我們系統(tǒng)的配電除了在特殊情況需要用

17、電加熱用電外，是不是所有的用電都是在圍繞如何實(shí)現(xiàn)動量平衡而設(shè)置的？回答是肯定的。所有動量的損失無非就是通過用泵或者壓縮機(jī)來補(bǔ)充的。這些設(shè)備的驅(qū)動動力通常都是電(大型壓縮機(jī)也可選用蒸汽透平)。(1)動量平衡第一步工作是根據(jù)在質(zhì)量平衡和熱量平衡確定的操作壓力下，分析在哪些位置需要設(shè)置升壓設(shè)備，液體需要用泵，氣體需要用壓縮機(jī)。這里需要注意：液體的升壓相對容易，氣體升壓相對困難。所以很多地方如果不是消耗很大的代價，為了輸送和升壓的方便，通常是把氣體液化后用泵升壓。因?yàn)闅怏w輸送和升壓需要較大的管道和設(shè)備，具投資、占地、用電量等都比液體升壓要高。但氣體液化所需要的冷量以及液體氣化所需要的熱量也是整個平衡需

18、要綜合考慮的。這些都需要與動量平衡和熱量平衡綜合考慮。(2)綜合考慮整個工藝系統(tǒng)的動量平衡。這些也需要與動量平衡和熱量平衡綜合考慮。此處可能涉及到節(jié)能的壓力平衡(氣相出料、液相出料)，這需要與物料平衡、能量平衡綜合考慮。舉一個典型的例子說明：多組分物系，通過第一個精儲塔除去大部分輕組分，通過第二個塔進(jìn)行精制脫輕，第二個塔塔頂物流返回第一精儲塔，如果第二塔的壓力高于第一塔，那么第二塔塔頂就可選用氣相出料的方式直接返回第一塔，這樣兩個塔的能量就都節(jié)省了。第一塔節(jié)省加熱熱量，第二塔節(jié)省冷凝冷量，一舉兩得?。?）根據(jù)最終確定的壓力平衡和壓力設(shè)備，計算壓力改變設(shè)備的參數(shù)。主要有泵和壓縮機(jī)的流量、揚(yáng)程、選

19、型等。至此，質(zhì)量、熱量、動量三平衡就全部完成了。下一講，將在三平衡的基礎(chǔ)上形成第一版PFD將重點(diǎn)說一下PFD的深度和應(yīng)該包含的內(nèi)容。一副好的PFD圖和物料平衡將為后續(xù)設(shè)計工作提供最最堅實(shí)的基礎(chǔ)和可靠地保證。PFD的重要性我認(rèn)為是無可比擬的?。?8-6）:形成第一個成品一PFD經(jīng)過前面三個平衡的工作，到這一期，是享受成果的時候了，第一個關(guān)鍵的成品文件馬上就要出現(xiàn)了。興奮吧！!本講的內(nèi)容就是把前面的三個平衡以PFD流程圖的形式表達(dá)，我做PFD的內(nèi)容和深度控制原則是：PFD文件完成后，后續(xù)所有跟工藝有關(guān)的數(shù)據(jù)從PFD上全部能找到。因?yàn)槌薖F/卜，其他的后續(xù)文件都是以PFM基礎(chǔ)條件推導(dǎo)出來的。無論是

20、設(shè)備數(shù)據(jù)表還是儀表數(shù)據(jù)表都是從PFD上獲取的。因此，我認(rèn)為PFD至少應(yīng)包括以下內(nèi)容（此處可以拍磚）：1、設(shè)備名稱和位號。要包含所有在上述三平衡中涉及到的設(shè)備。2、設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)。（通?；九c后面設(shè)備一覽表中的參數(shù)相同）3、在圖上至少應(yīng)標(biāo)注物流的以下性質(zhì)：流量、壓力、溫度，組成數(shù)據(jù)已EXCLE列成物流數(shù)據(jù)表。4、設(shè)備的操作壓力、操作溫度。5、設(shè)備的熱（冷）功率6、公用工程規(guī)格和用量7、重要的儀表控制方案。在這里需要說明：在PFD階段，我并沒有把控制方案作為單獨(dú)的一步內(nèi)容來做，不是說控制不重要，因?yàn)樵谶M(jìn)行第二個平衡一熱量平衡過程中，特別提到工藝關(guān)鍵點(diǎn)溫度的確定時需要認(rèn)真考慮，主要目的是節(jié)能和易實(shí)現(xiàn)

21、自動控制。因此，此時只需要表達(dá)出主要的控制方案就可以。主要控制方案補(bǔ)充工作最好有儀表人員共同參與，這樣一方面可以讓儀表專業(yè)早介入以便了解工藝控制的目標(biāo)，同時可對工藝提出的不合理的控制方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。8、提一點(diǎn)作圖的建議，就是盡量保證緊密關(guān)聯(lián)的單元操作和設(shè)備放在一起，這樣方便看圖的人理解工藝過程。PF故出來后，應(yīng)該進(jìn)行工藝包第一次評審了。|這次評審非常重要，直接關(guān)系到后續(xù)工作是否需要做大的調(diào)整。參加評審需要各方、各層次的人員參加，因?yàn)榇舜卧u審是對整個工藝的最核心進(jìn)行評審，原則上此次評審后流程就不能再做大的調(diào)整了。后續(xù)的工作就是按照程序和彼標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行了。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，建議此次評審參加的人員組成

22、至少應(yīng)包括：業(yè)主、數(shù)據(jù)包提供商、工藝包編制校對審核人、模擬計算負(fù)責(zé)人、設(shè)備負(fù)責(zé)人、儀表負(fù)責(zé)人、材料專家、此行業(yè)專家、最好還要有開車專家。共計劃18講的內(nèi)容，到18-6才完成第一個成品文件PFDPFDI成占用了1/3的過程，足見其重要性。無論任何時候，希望大家都能高度重視PFD的重要性！(18-7):設(shè)備設(shè)計計算，編制設(shè)備數(shù)據(jù)表和設(shè)備一覽表完成PFD后，工藝包的核心也就是主心骨就有了。下面的工作就是根據(jù)PFD開展外圍工作了。說到了這里，可能有很多人不太同意我的說法，因?yàn)楹芏嗳苏J(rèn)為PID非常重要。我想說，不能說這是錯的，因?yàn)閷芏嗖蛔龉に嚕蛔鱿到y(tǒng)和管道的設(shè)計人員來說，可能甚至都不知道PFDfe什

23、么樣，更不用說了解PFD的內(nèi)容和作用了。其實(shí)這也是現(xiàn)在我們工程公司普遍的問題。無用的話就不說了。轉(zhuǎn)入正題！!形成PFD后，大多數(shù)人估計會選擇編制PIDo但我要做的下一步工作是先進(jìn)行設(shè)備設(shè)計和計算，編制設(shè)備數(shù)據(jù)表和設(shè)備一覽表。首先，根據(jù)PFD1定的設(shè)備功能開展設(shè)備計算和選型，確定設(shè)備的主要尺寸、形式。主要分為以下幾類：(1)反應(yīng)器設(shè)計計算。主要依據(jù)數(shù)據(jù)包提供的的內(nèi)容和要求，反應(yīng)器通常涉及到內(nèi)部流動優(yōu)化、內(nèi)構(gòu)件設(shè)置等工作。結(jié)合最新的流體力學(xué)模擬CFM件的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，這些都是提高反應(yīng)器設(shè)計的有效手段；另外，反應(yīng)器通常都會涉及到傳熱問題和計算，這時需要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際能力和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算設(shè)備的尺寸。反應(yīng)

24、器設(shè)計是最復(fù)雜的、也是風(fēng)險最大的。尤其在放大時要特別注意。(2)塔器的設(shè)計。隨著流程模擬軟件的廣泛應(yīng)用和計算準(zhǔn)確度的提高，目前應(yīng)用AspensPRO2?模擬軟件進(jìn)行塔器設(shè)計已經(jīng)非常成熟，計算也非常準(zhǔn)確，但對于非理想體系和數(shù)據(jù)庫中物性參數(shù)不完整的物性需要特別注意。計算結(jié)果也可能會遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離正常數(shù)據(jù)。此步工作主要是根據(jù)確定的PFD4擇合適的塔內(nèi)件塔徑和填料高度。在此推薦一個值：在沒有任何可靠數(shù)據(jù)的情況下，泛點(diǎn)率推薦取黃金分割點(diǎn)0.618。同時在選擇填料等板高度和塔板效率時應(yīng)選擇接近實(shí)際的數(shù)值。比如250Y填料等板高度不能低于0.5m。這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)在做設(shè)計時尤其注意。如果沒有經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)請教有經(jīng)驗(yàn)的師傅校

25、核。還想說一點(diǎn)，就是我們現(xiàn)在在一個大數(shù)據(jù)下開展工作，很多時候不自然就會受已有數(shù)據(jù)的影響，這里我想說：對于任何一個物系，我們最好從基礎(chǔ)設(shè)計走一遍。具體塔器來說就是先計算出物系分離所需的最小回流比，然后選擇合適的最小回流比倍數(shù)，并進(jìn)行靈敏度分析和優(yōu)化。實(shí)際上此步工作與PFD的物料平衡計算有密切的聯(lián)系。另外在塔內(nèi)件形式選擇時，也要充分考慮各類塔內(nèi)件的特點(diǎn)，此時也不能忽略像液體分布器、液體收集再分布器等輔助內(nèi)件的性能。還有一點(diǎn)就是塔裙座高度和塔底液位高度。塔裙座設(shè)計的目的主要是保證塔底輸送泵有足夠的汽蝕余量(NPSAo所以沒有特殊需要，此高度不宜太小。我通常的選擇是7.5米。另一個就是塔釜液位，這個液

26、位的高度要與再沸器的尺寸、安裝高度一并考慮。(3)換熱器計算。這個沒什么好說，主要根據(jù)PFD中的熱量平衡，采用換熱器計算軟件(HTRI、HTFS進(jìn)行設(shè)計計算。這里幾類換熱器的設(shè)計需特別注意。一類是塔底的熱虹吸再沸器。此類換熱器幾個參數(shù)需特別注意：加熱介質(zhì)與被加熱介質(zhì)溫差不宜過低或過高，30-45C比較合適，過低和過高都不利于傳熱。同時，需要選擇合適的氣化率，我常選用的是1015%最高不超過20%第二類是關(guān)于汽化和過熱的換熱器。汽化我們常用的換熱器是BKLK式換熱器，用這類換熱器所產(chǎn)生的蒸汽是飽和蒸汽，想過熱，必須通過在汽化器后串聯(lián)過熱換熱器，這個需要注意。(4)容器。這個更沒什么好說的。主要考

27、慮一個停留時間。像塔頂回流罐，我常選用臥式的，好布置，停留時間通常是50喊位5-10分鐘。用這個數(shù)據(jù)設(shè)計基本不會有什么問題。(5)壓縮機(jī)和泵。在工藝包階段壓縮機(jī)主要提供壓縮機(jī)采購數(shù)據(jù)表，主要提供進(jìn)口組成、溫度、壓力，出口要求的壓力溫度。這樣壓縮機(jī)廠家就可根據(jù)要求選用合適的壓縮機(jī)。泵，需要進(jìn)行系統(tǒng)計算，這個跟設(shè)備布置有很大關(guān)系，泵數(shù)據(jù)表需要提供流量、壓頭、汽蝕余量、推薦形式等參數(shù)。(6)其他設(shè)備。主要包括過濾器、真空泵、攪拌器等。這些設(shè)備需要提供關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)和工藝要求。過濾器主要參數(shù)包括過濾要求、處理量等。真空泵主要參數(shù)為抽氣量、真空度。像換熱器、罐、塔徑在計算完成后，需要根據(jù)國內(nèi)制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行

28、圓整。盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)的尺寸，這樣好采購，可為業(yè)主省很多時間和費(fèi)用。舉個例子：換熱管我們常用的長度是2,2.5,3,4.5,6,9米，為什么這些常用呢？因?yàn)槲覀儑鴥?nèi)生產(chǎn)的換熱管的基本長度是12米。選用這些尺寸可以不浪費(fèi)管子。設(shè)備設(shè)計的成品是設(shè)備數(shù)據(jù)表。設(shè)備數(shù)據(jù)表的主要數(shù)據(jù)形成設(shè)備一覽表。其實(shí)設(shè)備設(shè)計中的每類設(shè)備如果詳細(xì)講述需要很多時間，因?yàn)楸鞠盗兄v座的核心是工藝包如何做，重點(diǎn)是過程的組織。因此，對于一些具體的設(shè)計細(xì)節(jié)不會講的很詳細(xì)。我的計劃是在以后的論壇中再開一個專門介紹工藝設(shè)備計算的專題帖子，專門討論設(shè)備的設(shè)計計算。(18-8):編制PID和管道數(shù)據(jù)表PFD?口設(shè)備設(shè)計完成后,就可以進(jìn)入PID

29、編制了。幾乎所有人都認(rèn)為PID是最最重要的文件。這個確實(shí)沒有錯。PID包含的信息量是最大的，也是在理論技術(shù)和工業(yè)裝置間都能看得見的一個文件。因此，此文件的形成要考慮前后的銜接：前面連接著PFD和設(shè)備，后面連接著管道、施工、開車。PID是所有參與化工項(xiàng)目的人員都能接觸到、都應(yīng)該理解的一份文件。工藝人員可能不太關(guān)心后續(xù)的配管、施工，管道、施工人員也可能不太關(guān)心前面的工藝(尤其是PFD,但是不管是前面的工藝人員還是后面的管道、施工人員，都會關(guān)注關(guān)心PIDo我設(shè)計PID的過程通常有這樣幾個過程(1)首先根據(jù)預(yù)計的流程復(fù)雜程度，根據(jù)已經(jīng)形成的PFDffi行頁面規(guī)劃和設(shè)置。最近兩天有個海友還在問，如何才能

30、把PID布局規(guī)劃好，避免有些地方特別擠，有些又特別疏。我的經(jīng)驗(yàn)是：根據(jù)通常的設(shè)備連接管道、儀表的復(fù)雜程度對PFD!行重新分割布局。因?yàn)镻FDR需表示三平衡即可，所以其設(shè)備比較緊湊。而PID是管道及儀表流程圖，從名字上就可看出，其需要表示的核心信息是管道和儀表，設(shè)備是次要的。設(shè)備的主要信息是通過上節(jié)的設(shè)備數(shù)據(jù)表來體現(xiàn)的。在根據(jù)PFD布局PID的過程中，首先根據(jù)設(shè)備上管道、儀表的復(fù)雜程度進(jìn)行分解，通常反應(yīng)器連接的管道、儀表(尤其是連鎖)會比較多，所以通常情況下，不太復(fù)雜的反應(yīng)器我會單獨(dú)畫一張流程圖，如果是稍微復(fù)雜點(diǎn)的，還會再留出一張圖的位置，因?yàn)榉磻?yīng)器通常會不斷的加入新的管道和控制，因?yàn)榉磻?yīng)器的安

31、全性是最重要的。其次是塔系統(tǒng)，一般來說，不是太復(fù)雜的塔系統(tǒng)，一個塔系(含一個塔、塔底再沸、塔頂冷凝)通常會布置在兩張圖上，如果是相對簡單的塔系布置在一張圖上也可。其他的設(shè)備像罐、中間換熱器根據(jù)以上布置的情況，選擇合理的位置即可。這里一個要求需要注意一下：相關(guān)性比較強(qiáng)的設(shè)備最好能布置在一張圖上，這樣可以避免管線在不同的圖中來回流動，這樣無形之中會增加工作量。同時，希望有高度布置要求的設(shè)備最好在PID上也盡可能表達(dá)出相對位置關(guān)系。(2)設(shè)備布置好以后，開始畫線。我的做法是：先把PFD上已經(jīng)具有的線畫到PID上，這里需要區(qū)分主要、次要管線。這里的主要次要管線區(qū)分原則非常簡單：從最主要的原料到最終產(chǎn)品

32、的走向就是主要管線，剩余的所有管線都是次要管線。主要管道要用顏色鮮明的粗線，我通常用0.7mm的紅線，這個最顯眼。其實(shí)這個工作在PFD編制時就進(jìn)行區(qū)分，在講(18-6)PFCB成的時候忘記說這事了，順便在這里說一下。這樣的區(qū)分對于理解工藝非常有幫助。(3)完成上述兩步工作后，第3步就是根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)表標(biāo)注所有設(shè)備的管口。PID上的管位置最好能表達(dá)出相對關(guān)系。其實(shí)這跟第1步說的設(shè)備在PID上擺放時考慮相對高度是一個道理，主要也是向說明位置關(guān)系。例如，布置在罐靠近下部位置時，通常會認(rèn)為流體是從下部流出的，如果相對位置標(biāo)注的不合適的話，容易引起理解上的偏差。(4)根據(jù)每個化工單元操作的特點(diǎn)，對每一臺設(shè)

33、備管道進(jìn)行完善，這包括放空管線、補(bǔ)氮管線、放凈管線等附屬管線的設(shè)計。這一步需要結(jié)合化工單元操作模式來進(jìn)行。具體不多講了，詳細(xì)參考工藝系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范HG2057C®三冊。(5)進(jìn)行控制設(shè)計?？刂品桨冈赑FD設(shè)計時已經(jīng)基本確定，在PID設(shè)計階段主要是完成具體的控制方案：主要有壓力控制、溫度控制、液位控制、流量控制等等。同時設(shè)計溫度、壓力、流量等測量點(diǎn)。并對是否進(jìn)DCS!行標(biāo)注，此步工作需要工藝和儀表人員的共同參與。通常的做法是工藝提出控制方案，最后由儀表完成最終設(shè)計。（6）根據(jù)PFD的流量，進(jìn)行管徑計算。管徑計算基本原理非常簡單，選擇合適的流速，就可計算出管徑。關(guān)于具體的計算在此不作詳細(xì)論

34、述。對于一些非正常的管道，例如放凈管道、開停車用管道等也需要根據(jù)設(shè)計流量計算出管徑。并對計算出的管徑進(jìn)行圓整。（7）結(jié)合上一步計算出的管徑，進(jìn)行管道編號。管道編好號后，這一步就是要把管道號、管徑先標(biāo)注到PID上。管道編號大家需要注意：我的做法是每1頁圖用1個獨(dú)立的編號，也就是說當(dāng)1張圖中的管道需要整補(bǔ)、刪減調(diào)整時，僅會影響這1張圖，跟其他圖沒有關(guān)系。我通常用5位數(shù)字來表示管道號：第1位是主項(xiàng)號，第2、3位是主項(xiàng)下的圖紙順序號，第4、5位是圖紙內(nèi)的順序號。這樣5位基本可滿足項(xiàng)目的要求。再做項(xiàng)目時大家不妨一試。（8）有了管道號和管徑，開始編制管道數(shù)據(jù)表，這時候管道數(shù)據(jù)表中需提供以下內(nèi)容：管道號（5

35、位）、管徑、操作溫度、操作壓力、最高溫度、最高壓力、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、管道介質(zhì)。管道數(shù)據(jù)表形成后，與PFDPID、物料特性表一同提交給管道材料專業(yè)編制管道材料等級表。收到材料專業(yè)的管道材料等級索引表后，可進(jìn)入下一步工作。在材料等級表編制過程中，工藝專業(yè)需同步完成管道絕熱設(shè)計（保溫、保冷、防燙、伴熱等），這里尤其伴熱須特別注意。尤其注意高凝點(diǎn)物質(zhì)。關(guān)于管道材料等級表有關(guān)的一些內(nèi)容在（18-10）我將做一個專題討論。（9）根據(jù)返回的材料等級索引表和絕熱設(shè)計，完成完整的管道號。管道號通常表達(dá)以下信息：介質(zhì)代號（P）一管道順序號（10103）管徑（50）一材料等級（M1B一絕熱等級（H）。（10）進(jìn)

36、行控制、儀表編號。儀表編號最好也跟管道標(biāo)號一致，方便修改。并形成儀表所以表。（11）根據(jù)材料專業(yè)返回的材料等級表選擇合適的閥門、變徑等管件并在PID上進(jìn)行標(biāo)注。至此，PID的信息應(yīng)該差不多了，本節(jié)內(nèi)容比較多，希望海友耐心仔細(xì)。做設(shè)計就是這樣，必須一點(diǎn)一點(diǎn)來。急不得。在此做一點(diǎn)說明：對于單元操作的設(shè)計本系列帖子并沒有具體講，這些我們可參考的資料很多，有高大上的系列帖子，也有工藝系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范HG2057Q這些資料講的非常清楚，不清楚的海友需仔細(xì)翻看這些標(biāo)準(zhǔn)。(18-10):編制管道材料等級索引表到上一期(18-9):補(bǔ)充輔助管線和返回調(diào)整設(shè)備數(shù)據(jù)表，我們已經(jīng)完成了PFD設(shè)備數(shù)據(jù)表、PID的設(shè)計，這

37、樣后續(xù)工作都是在這三個文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充和修飾，以完成最終的工藝包。在進(jìn)行我是怎樣做工藝包的(18-8):編制PID和管道數(shù)據(jù)表一期中我已經(jīng)提到關(guān)于管道材料等級表有關(guān)的詳細(xì)內(nèi)容在本期專題討論。這也就是本期內(nèi)容：我是怎樣做工藝包的(18-10):編制管道材料等級索引表。管道材料等級中包含了材料規(guī)定，是針對項(xiàng)目的管道數(shù)據(jù)表而編制的管道器材應(yīng)用明細(xì)。它主要是根據(jù)管道系統(tǒng)中的溫度和壓力以及物料特性(主要是腐蝕性)來分類的。管道等級表編制依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)是HG-20519.38管道等級號及管道材料等級表。這個標(biāo)準(zhǔn)是一個施工圖設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，但在我的工作思路中，其工作在工藝包設(shè)計階段就需開展。在設(shè)計院或工程公

38、司，材料是一個相對獨(dú)立的重要專業(yè)。對工藝包設(shè)計來說，其開展工作的基本條件是在(18-8):編制P條和管道數(shù)據(jù)表中提到的管道數(shù)據(jù)表，這個表的主要目的有兩個：一是對管道進(jìn)行標(biāo)號，二是與PFDPID、物料特性表一同提交給管道材料專業(yè)編制管道材料等級表。因此，管道數(shù)據(jù)表的內(nèi)容和深度要求不能少于以下信息：管道號、管徑、操作溫度、操作壓力、最高溫度、最高壓力、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、管道介質(zhì)。一根管道必須有了這些信息，材料專業(yè)才能開展管道材料等級表的編制工作。首先，上一個材料等級表索引表的內(nèi)容，見附圖。一套完整的材料等級表通常包含索引表、等級表、接管表。索引表是詳細(xì)等級表的目錄和總概況。等級表詳細(xì)規(guī)定了每個等

39、級的詳細(xì)規(guī)定。接管表規(guī)定了如何進(jìn)行接管選用。在工藝包階段，實(shí)際上只需要完成材料等級索引表就夠了。索引表的目的是滿足管道專業(yè)根據(jù)工藝包提供的管道數(shù)據(jù)表和材料等級索引表完成管道命名表。通常，材料等級索引表的內(nèi)容有以下幾項(xiàng)：(1)管道等級號。此號在HG-20519.38管道等級號及管道材料等級表規(guī)定使用三位表示。但這不是強(qiáng)制規(guī)定，可以根據(jù)情況調(diào)整編號的含義。(2)對應(yīng)等級的使用操作條件和適用介質(zhì)。主要是溫度和壓力。這一項(xiàng)是管道材料專業(yè)根據(jù)工藝提供的管道數(shù)據(jù)表中的操作溫度和壓力以及介質(zhì)特性進(jìn)行分類而完成的。這是分類的基礎(chǔ)之一。其主要是根據(jù)HG/T20592-20635-2009鋼制管法蘭、墊片、緊固件

40、來確定。(3)管徑范圍。這個是根據(jù)管道數(shù)據(jù)表確定。這里需要注意有些大管徑的管件選用有時會超出通用標(biāo)準(zhǔn)的范圍，需注意。(4)法蘭、管子材料、墊片、螺栓所采用的材質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)。這是詳細(xì)設(shè)計最終管道材料等級表的依據(jù)。第二，詳細(xì)的管道材料等級表不詳細(xì)說了。不清楚的可以到材料專業(yè)問問。內(nèi)容就是把索引表細(xì)化。另外還需有閥門及其他關(guān)鍵的詳細(xì)規(guī)格要求。最后，再說一下接管表。接管表即管道分支表，提供主管與支管連接應(yīng)匹配的規(guī)定。加常情況下，應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)管件，如三通/四通(等徑、異徑)、支管接頭等。若出現(xiàn)主、支管相差太大無法選擇時，才使用非標(biāo)接頭形式，并需要計算是否需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)等加強(qiáng)措施。舉個例子，DN100勺主管上

41、接DN80勺支管是，選用的是標(biāo)準(zhǔn)的三通，DN100勺主管上接DN20勺直管時，就沒有標(biāo)準(zhǔn)的三通可選。通常采用支管焊。管道材料專業(yè)是工藝包設(shè)計最主要的輔助專業(yè)。管道材料專業(yè)決定著工程項(xiàng)目的安全性與經(jīng)濟(jì)性。材料等級表制定體現(xiàn)著管道的專業(yè)的高精水平，其不亞于裝置設(shè)備平面布置。豐富的材料知識和熟悉的管道標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用會使管道器材選用或制定更加完美。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，PID和材料索引完成后，應(yīng)該進(jìn)行工藝包第二次評審了。這次評審主要是對PID和材料選擇進(jìn)行評審，此次評審的質(zhì)量對后續(xù)工程設(shè)計有直接影響。此次評審仍需要各方、各層次的人員參加。此次評審的評審人員與第一次PFM審的人員基本一致：業(yè)主、數(shù)據(jù)包提供商、工藝包編制校

42、對審核人、模擬計算負(fù)責(zé)人、設(shè)備負(fù)責(zé)人、儀表負(fù)責(zé)人、材料專家、此行業(yè)專家、最好還要有開車專家。但各專業(yè)人員的重要性和側(cè)重點(diǎn)有所不同。每個專業(yè)應(yīng)充分把握好本專業(yè)的技術(shù)重點(diǎn)。這期基本內(nèi)容就是這樣了，本期內(nèi)容主要是由材料專業(yè)完成的。工藝包的編制需要各專業(yè)的密切配合，在工作中應(yīng)多溝通、多協(xié)調(diào)，一些問題在工藝包設(shè)計階段就提出和解決，這樣可以避免在基礎(chǔ)設(shè)計或詳細(xì)設(shè)計階段的大量的更改。(18-11):編制儀表數(shù)據(jù)表本期內(nèi)容與下期內(nèi)容(18-12):編制建議的設(shè)備布置不存在工作上的先后順序，但是考慮到方便專業(yè)之間工作的開展，先進(jìn)行儀表數(shù)據(jù)表的編制，這樣可以讓儀表專業(yè)較早開展工作。設(shè)備布置是工藝專業(yè)本身的工作，在

43、儀表數(shù)據(jù)表完成后，再編制。儀表被稱為化工裝置的“眼睛”，是我們透過表面看到設(shè)備或管道內(nèi)部狀態(tài)的工具。尤其是隨著自動化技術(shù)的不斷提高，儀表的作用越來越重要。儀表的作用主要分為四類：自動檢測、自動控制、自動保護(hù)、自動操縱。儀表數(shù)據(jù)表表現(xiàn)出來的內(nèi)容雖然不多，但它是體現(xiàn)工藝包成果的重要文件，雖然其編制過程不難，但這個數(shù)據(jù)表是前面PFDPID設(shè)計成果匯總的一個體現(xiàn)。與外專業(yè)產(chǎn)生關(guān)系的重要文件主要是兩個：設(shè)備數(shù)據(jù)表和儀表數(shù)據(jù)表。儀表數(shù)據(jù)表的設(shè)計過程如下：(1)編制儀表位號。通過(18-8):編制PID和管道數(shù)據(jù)表禾口(18-9):開停車管線設(shè)計和設(shè)備數(shù)據(jù)表完善所完成的PID雖然已經(jīng)設(shè)置了功能儀表，但還沒有

44、對儀表進(jìn)行編號。首先，進(jìn)行儀表位號的編制。推薦一個我編號的規(guī)則，這個規(guī)則類似我在前面說的管道的編號規(guī)則。編號的目的是區(qū)分和辨認(rèn)。這樣最基本的要求就是易于在PID中查找，雖然我們可以用查找功能，但還是希望當(dāng)我們一看到儀表號就可知道在那張圖上，這樣會很方便。具體編號規(guī)則是：儀表所在圖紙代號+順序號。如果有備用儀表用A/B/C區(qū)有了編號規(guī)則后，按照壓力、溫度、流量、液位、控制閥分別進(jìn)行標(biāo)號。與控制閥有關(guān)的信號點(diǎn)與控制閥用相同的位號，以示相關(guān)性。另外，想特別強(qiáng)調(diào)一下連鎖系統(tǒng)。連鎖分為DCS!鎖和SIS連鎖。兩種連鎖的優(yōu)先級是不同的，在PID上應(yīng)區(qū)分，并對每個連鎖的信號來源表示清楚。同時還需配置連鎖邏輯圖來進(jìn)一步明確信號進(jìn)的相互關(guān)系。這個圖必須由工藝專業(yè)詳細(xì)表示出信號源與發(fā)生結(jié)果的關(guān)系，發(fā)生結(jié)果后的動作等，這是將來儀表專業(yè)完