第二篇車間工藝設計(大字)

1、第二篇 車間工藝設計 緒論 工藝流程設計 物料衡算 能量衡算 車間布置設計 非工藝設計根底.緒論一、工程設計的程序二、工程設計的參與對象三、車間工藝設計.一、工程設計的程序一 前期預備任務 1、工程建議書 2、可行性研討報告 3、設計義務書二設計任務 1、初步設計 2、施工圖設計.二、工程設計的參與對象項目負責人工藝專業(yè)組化學工程組化工機械組自控儀表組動力專業(yè)組計算機組工程設計電工專業(yè)組土建專業(yè)組通風采光組管道防腐蝕組給、排水組工藝設計.三、車間工藝設計一車間工藝設計的內容 工藝流程設計 物料衡算 能量衡算 設備工藝設計及選型 車間布置設計 管道設計非工藝部分設計 經(jīng)濟概算.二車間工藝設計的成

2、果 設計闡明書 帶控制點的工藝流程圖 車間設備布置圖 管道布置圖 設備一覽表.三設計所需資料 消費工藝道路及方法 物料衡算資料 熱量衡算資料 設備工藝設計資料 非工藝設計資料.第四章 工藝流程設計一、工藝流程設計的義務二、帶控制點的工藝流程圖PID三、工藝流程設計的步驟及方法.一、工藝流程設計的義務 確定化工過程及設備 確定換熱介質 確定消費控制方法 確定平安技術措施 編寫工藝操作規(guī)程.二、帶控制點的工藝流程圖PID piping and instrument diagramPID是工藝流程設計的成果。PID的畫法見教材P150-162。.PID所表達的內容：1、用圖的方式表示消費過程中所用到

3、的化工過程和設備；2、用圖的方式表示消費過程中所用到的閥門和管件；3、用圖的方式表示消費過程中所用到的丈量控制儀表；4、用圖的方式表示物料、熱量流向變化情況。.1、進展工程分析，選擇適宜的化工過程及設備；2、繪制工藝流程圖；3、(進展工藝設計計算)；4、繪制帶控制點的工藝流程圖PID。三、工藝流程設計的步驟及方法.化工過程及設備的選擇論證 原那么： 經(jīng)濟合理，技術先進，操作平安，因地制宜綠色環(huán)保。幾點留意：1、要熟習各類設備的性能特征；2、操作方式；3、設備平衡；4、物料的回收和套用.5、提高能量利用率；6、平安措施；7、三廢處置；8、流體保送。.第五章 物料衡算第一節(jié) 概述第二節(jié) 物理過程的

4、物料衡算第三節(jié) 化學過程的物料衡算.第一節(jié) 概述一、物料衡算的要求 計算出進入和分開每只設備的各種物質的數(shù)量和含量。二、物料衡算的目的 物料衡算結果是其它工藝設計計算例如能量衡算、設備工藝設計等、三廢治理以及經(jīng)濟概算的根據(jù)。.三、物料衡算模型總物質平衡：進入系統(tǒng)的物質量=分開系統(tǒng)的物質量+系統(tǒng)內積累的物質量 組分j 平衡：進入系統(tǒng)的j物質量+系統(tǒng)內反響生成的j物質量=分開系統(tǒng)的j物質量+系統(tǒng)內反響耗費的j物質量+系統(tǒng)內積累的j物質量.四、物料衡算步驟1、確定計算范圍，畫出物料衡算表示圖；2、搜集并確定物料計算所需數(shù)據(jù)資料；3、確定計算基準： 對于間歇操作，以批或天為基準；對于延續(xù)操作，以單位時

5、間天、小時為基準；4、進展自在度分析，確定可以順利進展物料衡算；.5、列出物料衡算數(shù)學模型公式及有關計算公式，求解計算；6、將計算結果以圖或表的方式表示見教材P153。.第二節(jié) 物理過程的物料衡算一、物料衡算模型的數(shù)學表達二、自在度分析三、一個單元系統(tǒng)的物料衡算四、多單元系統(tǒng)的物料衡算.一、物料衡算模型的數(shù)學表達.關于物料衡算方程中的變量兩類變量 流量變量：F質量流量變量、N摩爾流量變量 濃度變量：W質量分率、X分子分數(shù)對于一股含有S個組分的物流來說，總共有S+1個變量，但只需S個變量是獨立的，即1個流量變量+S1個濃度變量！.系統(tǒng)總的獨立變量數(shù)目=一切進、出物流的獨立變量數(shù)目之和.關于物料衡

6、算方程的相溶性方程相溶性的定義： 在一組方程內，假設將某些變量按同一比例放大或減少，仍能滿足原方程組，那么稱該方程組對這些變量是相溶的。物料衡算方程對流量變量是相溶的。關于物料衡算的計算基數(shù) 在物料衡算中，假設沒有任何一股物流的流量數(shù)值，可以指定某一股物流的流量數(shù)值作為計算基數(shù)。.二、自在度分析系統(tǒng)自在度=系統(tǒng)獨立變量數(shù)目系統(tǒng)獨立物料平衡方程數(shù)目系統(tǒng)獨立變量賦值數(shù)目系統(tǒng)附加關系方程數(shù)目假設系統(tǒng)自在度為零，闡明未知變量數(shù)目正好等于方程數(shù)目，有解；假設系統(tǒng)自在度大于零，闡明未知變量數(shù)目大于方程數(shù)目，條件不夠；假設系統(tǒng)自在度小于零，闡明未知變量數(shù)目小于方程數(shù)目，條件過多。.關于附加關系方程相平衡濃度

7、關系液-液、液-固、氣汽-液等飽和溶解度關系流量之間的比例關系部分回收關系其它.關于獨立變量賦值應符合有關原資料、中間體、產(chǎn)品的質量規(guī)范；應符合有關工藝要求；有些變量不能隨意賦值，如相平衡時的濃度變量；對于一股含有S個組分的物流來說，賦值數(shù)目不能超越S，并且濃度變量賦值數(shù)目不能超越S1。.自在度分析的關鍵合理地選擇附加關系，合理地賦值，使自在度為零。.三、一個單元系統(tǒng)的物料衡算舉例例5-1教材P168解：.自在度分析：系統(tǒng)獨立變量數(shù)目=8 物流1=2，物流2=1，物流3=3，物流4=2系統(tǒng)獨立物料平衡方程數(shù)目=3系統(tǒng)獨立變量賦值數(shù)目=2 物流1=1，物流4=1，其他為0系統(tǒng)附加關系方程數(shù)目=2

8、，即：.系統(tǒng)自在度=83221，條件不夠。取F1=1000kg/h作為計算基數(shù)，那么，自在度=0，有解。.四、多單元系統(tǒng)的物料衡算教材P171例5-4單元單元12345.多單元系統(tǒng)自在度分析系統(tǒng)獨立變量數(shù)目=一切物流的獨立變量數(shù)目之和系統(tǒng)獨立物料平衡方程數(shù)目=一切單元的獨立物料平衡方程數(shù)目之和，即： 式中，Si第i個單元含有的組分數(shù)目； M系統(tǒng)總共有M個單元 其它同前。.多單元系統(tǒng)求解步驟順序求解法1、系統(tǒng)自在度應為零闡明系統(tǒng)有解；2、分別計算各單元的自在度；3、假設某單元的自在度為零，那么先對該單元進展物料衡算；4、然后對相鄰單元進展物料衡算由于添加了賦值，相鄰單元的自在度能夠降為零，直至求

9、解出一切單元的物料衡算問題。.5、假設沒有任何單元的自在度為零，可以嘗試將某兩個或兩個以上相鄰的單元看作為一個單元系統(tǒng)，假設該單元系統(tǒng)的自在度為零，那么先對該單元進展物料衡算。留意：一切附加關系方程只能運用一次。.第三節(jié) 化學反響過程的物料衡算一、只發(fā)生一個化學反響系統(tǒng)的物料衡算二、同時發(fā)生多個化學反響系統(tǒng)的物料衡算.一、只發(fā)生一個化學反響系統(tǒng)的物料衡算設反響方程式為：設某組分s在反響前后的反響變化量為Rs, 由于， r反響變化量，為正值。 所以，.組分s的物料衡算模型：總物質的物料衡算模型：.自在度分析的幾點留意r作為一個獨立變量，應計入獨立變量數(shù)目中；假設知轉化率、收率、選擇性或選擇率等參

10、數(shù)的數(shù)值，那么它們的定義式可以作為附加關系方程。 例如，知A的轉化率， 那么 是一個附加關系方程。其它同前。.二、同時發(fā)生多個化學反響系統(tǒng)的物料衡算.組分S的物料衡算模型：總物質的物料衡算模型：同樣，只需S個獨立物料衡算方程。.自在度分析的幾點留意這R個反響必需是線性獨立的。線性獨立的簡單判別法那么：任一反響中，必需至少存在一種物質，該物質不出如今其它反響中。R個rr是獨立變量。其它同前。.自習：P180例5-7、P183例5-9.本章要點重點：自在度分析物理過程：一個單元系統(tǒng)，多單元系統(tǒng)。化學反響過程：一個單元系統(tǒng)。.第六章 能量衡算第一節(jié) 概述第二節(jié) 熱量衡算第三節(jié) 常用熱力學數(shù)據(jù)的估算第

11、四節(jié) 其它能量耗費的計算.第一節(jié) 概述一、能量衡算的目的計算設備的熱負荷Q2確定換熱介質的種類和數(shù)量確定其它能量水、電、氣、煤等的耗費量二、能量守恒定律.第二節(jié) 熱量衡算.熱量平衡方程式的計算基準對于間歇操作，以批為基準。此時，各項熱量的單位為：kJ/批留意：教材忽略了計算基準對于延續(xù)操作，以單位時間h、S等為基準。此時，各項熱量的單位為：kJ/h.各項熱量的計算.二物理過程熱效應Qp物理過程熱效應Qp包括：相變熱和濃度變化熱。濃度變化熱的求?。?由溶解熱qs求濃度變化熱； 由無限稀釋熱qid求濃度變化熱。. 由溶解熱qs求濃度變化熱 設含量為W1、質量為G1的溶液1與含量為W2、質量為G2的

12、溶液2混合，構成含量為W3、質量為G3的溶液3，求混合過程濃度變化熱Qp：. 由無限稀釋熱qid求濃度變化熱 設含量為W1、質量為G1的溶液1與含量為W2、質量為G2的溶液2混合，構成含量為W3、質量為G3的溶液3，求混合過程濃度變化熱Qp：.第三節(jié) 常用熱力學數(shù)據(jù)的估算溶解熱無限稀釋熱規(guī)范熄滅熱. 溶解熱. 無限稀釋熱. 混酸的無限稀釋熱列線圖. 規(guī)范熄滅熱理查德Richard法. 補充：硝化過程熱效應Q3的求取. 補充：磺化過程熱效應Q3的求取.第四節(jié) 其它能量耗費的計算.本章要點熱量平衡方程式 Q3,Qr,Qp的計算 利用溶解熱和無限稀釋熱計算Qp 規(guī)范熄滅熱的估算.第七章 車間布置設計

13、第一節(jié) 概述第二節(jié) 車間的總體布置第三節(jié) 工藝設備的布置第四節(jié) GMP制度與精烘包工序設計.第一節(jié) 概述一、車間布置設計的義務確定車間的防火防爆等級；確定車間建筑的主要構造尺寸；對消費設備、輔助消費設備和生活行政設備作出總體安排；確定工藝設備的空間位置。.二、車間組成消費設備：消費設備、原料及產(chǎn)品倉庫貯罐等；消費輔助設備：分析、儀表控制、機修等；生活行政設備：辦公室、衛(wèi)浴等。三、有關設計規(guī)范見教材P233 特別是GMP2021版。四、設計成果車間平面布置圖、車間立面布置圖、布置闡明。. 第二節(jié) 車間的總體布置醫(yī)藥化工廠常見廠房構造及尺寸廠房建筑根本構件廠房建筑模數(shù)車間三大塊的總體布置. 醫(yī)藥化

14、工廠常見廠房構造及尺寸. 廠房建筑根本構件(詳見P262. 第八章第一節(jié))柱梁主梁、次梁、次次梁等墻樓板樓梯門窗 . 廠房建筑模數(shù)跨度：4、6 M開間：3、6、9M、層高：3.3、3.6、3.9、4.2M、墻厚：240MM一磚墻、370MM一磚半柱大=層高MM/15樓板厚：100MM門寬：900、1200、1500、1800MM、.門高：2100、2400MM主樓梯：寬：1100、1200MM 長高比：1.51.6. 車間三大塊的總體布置.第三節(jié) 工藝設備的布置分塊布置按風向；按流程布置；設備分類布置；盡量采用露天或半敞開建筑；應符合有關設計規(guī)范及規(guī)范，如防火、防爆、防毒、電氣、土建、GMP等

15、要求；要滿足工藝消費要求；要便于操作；.要便于設備安裝、檢修；要滿足平安衛(wèi)生要求；要滿足防腐蝕要求；要滿足土建要求；設備之間的平安間隔見教材P238。.等于或大于表中所列粒徑的最大允許塵粒數(shù)/m3靜態(tài)動態(tài)級別0.5m5.0m0.5m5.0mA352020352020B3520293520002900C3520002900352000029000D352000029000未規(guī)定未規(guī)定.第五節(jié) 車間布置設計的步驟及方法1、總體思索消費設備、輔助消費設備、生活行政三大塊方位；2、初步確定廠房建筑構造及尺寸；3、繪制車間布置圖。.第八章 非工藝設計根底第一節(jié) 工業(yè)建筑略第二節(jié) 防火防爆第三節(jié) 平安衛(wèi)生

16、略第四節(jié) 環(huán)境維護第五節(jié) 經(jīng)濟概算.第二節(jié) 防火防爆一、消費的火災危險性分類教材P270表8-1 由物質的物性確定消費類別。二、廠房的耐火等級教材P271表8-2 由消費類別確定廠房的耐火等級。三、廠房的防爆1、采用框架防爆構造2、設置泄壓面積.3、合理布置4、設置平安出口5、杜絕火源.第四節(jié) 環(huán)境維護一、制藥工業(yè)對環(huán)境的污染二、環(huán)境維護的措施1、采用綠色工藝2、采用新工藝、新技術，減少三廢排放3、三廢的資源化4、三廢的無害化處置三、國家關于三廢的排放規(guī)范教材P286292，表8-158-20.四、廢水處置方法簡介1、好氧生物處置法.第五節(jié) 經(jīng)濟概算一、根本建立投資簡稱：投資1、土建工程費2、設備費3、設備運雜費4、設備安裝費5、管道費6、控制儀表費7、建立單位管理費.8、消費人員培訓費9、不可預見費用10、其它費用：例如土地、研討、設計等.二、本錢1、原資料費原資料費= 原資料耗費定