《化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

《化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

主講：xxz精選ppt1概述1.1化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須具備的基本條件要建設(shè)一個化工廠，必須具有一批化工工藝專業(yè)技術(shù)人員，同時也必須具有一批化工工藝系統(tǒng)專業(yè)設(shè)計(jì)人員，這些專業(yè)人員必須具備的基本化工專業(yè)知識與工藝專業(yè)基本相同且各有側(cè)重，包括以下幾點(diǎn)：●掌握化工基本理論●掌握化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和技能●熟悉較廣泛的相關(guān)專業(yè)知識●熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范●實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)精選ppt1.2化工工藝專業(yè)和工藝系統(tǒng)專業(yè)的區(qū)別工藝系統(tǒng)專業(yè)主要是將工藝專業(yè)提供的PFD發(fā)展成為能指導(dǎo)施工、安裝、正常開車停車、事故停車、滿足生產(chǎn)要求的PID。精選ppt研究對象及主要解決的問題工作重點(diǎn)主要發(fā)表資料/成品

責(zé)任化工工藝專業(yè)1.化學(xué)反應(yīng)2.傳熱3.傳質(zhì)（流體力學(xué)）1.物料平衡計(jì)算2.熱量平衡計(jì)算3.設(shè)備計(jì)算4.工藝流程1.PFD2.工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表3.工藝說明4.建議布置圖對生產(chǎn)技術(shù)可靠性負(fù)責(zé)工藝系統(tǒng)專業(yè)1.流體力學(xué)2.安全3.可操作性1.管道流體力學(xué)計(jì)算2.泵的計(jì)算3.管道附件計(jì)算、選擇4.安全可操作性研究1.PID,附管道命名表2.特殊管件數(shù)據(jù)表3.界區(qū)條件表4.公用工程平衡圖和標(biāo)對系統(tǒng)的安全性和可操作性負(fù)責(zé)精選ppt2工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度

2.1管道及儀表流程圖（PID)PID在工藝包階段就開始形成初版，隨著設(shè)計(jì)階段的深入，不斷補(bǔ)充完善深化，它分階段和版次分別發(fā)表。PID各個版次的發(fā)表，表明了工程設(shè)計(jì)進(jìn)展情況，為工藝、自控、設(shè)備、電氣、電訊、配管、管機(jī)、管材、設(shè)備布置和給排水等專業(yè)及時提供相應(yīng)階段的設(shè)計(jì)信息。PID是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)中主要成品之一，它反映的是工藝設(shè)計(jì)流程、設(shè)備設(shè)計(jì)、設(shè)備和管道布置設(shè)計(jì)、自控儀表設(shè)計(jì)的綜合成果。精選pptPID所包含的內(nèi)容（1）表示出全部設(shè)備、機(jī)械、驅(qū)動機(jī)及備機(jī)（包括制造商提供的），并進(jìn)行標(biāo)注。（2）表示出所有工藝、公用工程、輔助物料管道（包括開、停車管道、吹掃、置換、再生、溶液制備管道，以及間斷使用的管道），并標(biāo)注管道順序、物料代號、管道直徑、管道等級（在同一管道中有不同等級的應(yīng)表示出分界符號）、管道材料代號和隔熱、隔聲代號，并表明物料流向。精選ppt（3）所有檢測與控制儀表，以及功能標(biāo)識，并進(jìn)行編號。（4）畫出工藝生產(chǎn)所需的全部閥門，不同閥門類別以不同圖形表示，特殊管件、限流孔板、安全閥、爆破片、疏水器、阻火器等都進(jìn)行標(biāo)注。（5）設(shè)備的關(guān)鍵標(biāo)高（最小尺寸）和關(guān)鍵的設(shè)計(jì)尺寸，對設(shè)備、管道、儀表有特定布置的要求和其他關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要求說明（如對配管對稱要求、真空管路等).精選ppt

（6）成套（配套）設(shè)備供貨范圍和設(shè)計(jì)單位分工范圍。（7）首頁圖上文字代號、編寫字母、各類圖形符號、以及儀表圖形、代號、線型符號的表示含義。精選ppt2.2公用工程管道及儀表流程圖(UID)UID包含了：(1)在工藝流程中重要考慮的公用工程配套設(shè)施，如工藝用水、蒸汽、儀表空氣、壓縮空氣、氮?dú)獾纫约袄鋬?、真空系統(tǒng)等。(2)與其他專業(yè)密切配合的公用工程，如生產(chǎn)用電、給排水、空調(diào)采暖通風(fēng)等。2.3化工管道設(shè)計(jì)(在“3”節(jié)中詳述).2.4設(shè)置和選擇必要的安全設(shè)施，如安全閥、爆破片、限流孔板、阻火器等。精選ppt2.5機(jī)泵的安裝設(shè)計(jì)2.6確定設(shè)備、管道的布置原則及要求2.7編制管道數(shù)據(jù)表2.8進(jìn)行必要的系統(tǒng)安全分析精選ppt3化工管道設(shè)計(jì)

3.1化工管道設(shè)計(jì)的原則化工裝置的工藝管道設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足工藝要求和安全生產(chǎn)的前提下，求得最經(jīng)濟(jì)的管徑。要求工藝系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)流體力學(xué)知識，從生產(chǎn)裝置的不同工藝要求進(jìn)行管道工藝設(shè)計(jì)，并符合有關(guān)介質(zhì)安全設(shè)計(jì)規(guī)定。在管道工藝設(shè)計(jì)時，一般應(yīng)考慮以下原則。精選ppt

3.1.1經(jīng)濟(jì)管徑管徑選擇方法對化工裝置的經(jīng)濟(jì)效果十分重要，一個化工裝置的管道投資往往占整個裝置投資的10%?20%，如果任意放大管徑，不僅增大了管壁厚度和管子重量，還增大了相應(yīng)的閥門和關(guān)鍵的尺寸，增加了保溫材料的用量以及管子支吊架的荷重。因此在計(jì)算管徑時應(yīng)盡量選用較高的流速，以減小管徑。但是，隨著流速的增大，管內(nèi)摩擦阻力也加大，增加壓縮機(jī)和泵的功率消耗和操作費(fèi)用。因此，需在建設(shè)投資和操作費(fèi)用之間尋找最佳結(jié)合點(diǎn)，即成本最低，來求得經(jīng)濟(jì)管徑。精選ppt在初選管徑時，由于條件所限，還無法從建設(shè)投資和操作費(fèi)用兩者中尋找最佳結(jié)合點(diǎn)的角度來求得經(jīng)濟(jì)管徑，但可以采用查取常用流速范圍，（見P606?609,表8.3.2-1）和管道壓力降控制表（見P610?611,表8.3.2-2，表8.3.2-3）的方法，這樣計(jì)算得到的管徑比較接近經(jīng)濟(jì)管徑。3.1.2壓力降要求一般情況下，管道是按閥門全開情況下計(jì)算壓力降的，否則流量將難以滿足工藝需要。一般對于允許壓力降較小的流體，流量小的流體、粘度較大的流體則應(yīng)選取較低的流速。反之，則應(yīng)選取較高的流速。精選ppt3.1.3工藝控制要求在一般情況下，調(diào)節(jié)閥壓降應(yīng)占整個控制系統(tǒng)總壓力降的30%左右，這樣調(diào)解閥的開大關(guān)小對流量控制就比較明顯，易于調(diào)節(jié)。3.1.4限制管壁磨損金屬的耐腐蝕性能，在大多數(shù)情況下，主要依靠其接觸腐蝕介質(zhì)表面的一層保護(hù)膜，管內(nèi)流速過高會損壞保護(hù)膜，引起管道沖蝕和磨損的現(xiàn)象，最終將縮短管道的預(yù)期使用壽命。因此，在進(jìn)行管道工藝計(jì)算時，應(yīng)該注意在下列條件下會使腐蝕速率加快，必須采取限制流速的措施。精選ppt（1）腐蝕介質(zhì)會引起管壁脆弱。（2）軟金屬管（如鉛或銅）（3）工藝介質(zhì)中存在有腐蝕性的固體顆粒（4）帶有大量管件的管道將導(dǎo)致高的湍流如遇到上述問題時，應(yīng)采取限制流速的方法，建議液體最大的流速為2m/s,部分腐蝕介質(zhì)的最大流速見下表：精選ppt介質(zhì)名稱最大流速m·s?1氯氣25.0二氧化硫氣20.0氨氣p≤0.7MPa20.20.7MPa<P≤2.1MPa8.0濃硫酸1.2堿液1.2鹽水和弱堿液1.8酚水0.9液氨1.5液氯1.5精選ppt3.1.5滿足介質(zhì)安全輸送的規(guī)定特殊介質(zhì)的流速還應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，例如：氧氣流速應(yīng)符合（GB50030-1991)氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范氫氣流速應(yīng)符合（GB5077-1993)氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范乙炔流速應(yīng)符合（GB50031-1991)乙炔站設(shè)計(jì)規(guī)范部分流體最大流速可參見下表：精選ppt介質(zhì)最大流速m/s乙烯氣P≤22MPa≤3022MPa<P≤150MPa5~6乙炔氣P≤110KPa3~4P≤250KPa4~8P≤2.5MPa5氫、氧氣≤8乙醚、苯、二硫化碳≤1甲醇、乙醇、汽油≤3丙酮≤10在沒有數(shù)據(jù)情況下，可根據(jù)已有生產(chǎn)裝置的情況，

經(jīng)核算，求出有關(guān)流速數(shù)據(jù)。精選ppt3.1.6滿足噪聲控制要求

流體在閥門或管道內(nèi)的流速越高，噪聲也越高，降低流速可以減小噪聲。一般氣體管道內(nèi)流速的限制值見下表：

管道周圍的聲壓級dB防止噪聲的流速限制值m·s?1703380459057精選ppt3.2系統(tǒng)阻力降分析3.2.1伯努利方程3.2.2管內(nèi)流動的雷諾數(shù)3.2.3磨擦產(chǎn)生的壓力損失3.2.4摩擦系數(shù)和管道粗糙度的影響3.2.5閥門及管件的當(dāng)量長度3.3管道中可壓縮流體的阻力計(jì)算當(dāng)管道末端的壓力小于始端壓力的80%時，應(yīng)按可壓縮流體的計(jì)算方法選擇管徑和計(jì)算壓力降。3.3.1初選管徑3.3.2最終確定管徑按式8.3.2-1校核（P612)精選ppt3.4管道中不可壓縮流體的阻力計(jì)算液體和進(jìn)出口端的壓差小于進(jìn)口端壓力的20%的氣體都可按不可壓縮流體來進(jìn)行計(jì)算。3.4.1確定流體的流動狀態(tài)和摩擦系數(shù)λ的求取流動狀態(tài)可用流體的雷諾數(shù)Re表示,Re的計(jì)算公式:Re=diuρ/μ當(dāng)Re<2000時，流體的流動處于層流狀態(tài)，管道的阻力只與雷諾數(shù)有關(guān)。即λ=64/Re精選ppt當(dāng)Re>2000時，流體的流動處于湍流狀態(tài)，管道的阻力與Re和管壁粗糙度ε有關(guān)。而湍流的摩擦系數(shù)λ可分為三個區(qū)域，即水力光滑區(qū)、過渡區(qū)和阻力平方區(qū)。水力光滑區(qū)：當(dāng)管道相對粗糙度ε/d<15/Re時，摩擦系數(shù)λ可按光滑管計(jì)當(dāng)3*103<Re<105時λ=0.3164/Re0.25阻力平方區(qū)：當(dāng)管道相對粗糙度ε/d≥560/Re時，摩擦系數(shù)λ與Re無關(guān)，而只取決于相對粗糙度，此時

λ=1/（1.74+2log(di/2ε))2過渡區(qū)：當(dāng)15/Re≤ε/d≤560/Re時，摩擦系數(shù)λ與Re數(shù)和管道相對粗糙度ε/d有關(guān)。λ=1/（1.74-2log(2ε/di+18.7/Re√λ))2精選ppt3.4.2管道壓力降流體在管道中流動的壓力降ΔPp可分為直管壓力降ΔPf和局部壓力降ΔPt

即ΔPp=ΔPf+ΔPt考慮到估算的直管長度和管件數(shù)量的不準(zhǔn)確性，計(jì)算出ΔPp應(yīng)乘以1.15安全系數(shù)作為設(shè)計(jì)值。（1）直管壓力降單相流（不可壓縮流體）在湍流區(qū)的直管壓力降的計(jì)算

ΔPf=6.26*104λLV2fρ/d5i單相流（可壓縮流體）的等溫流動

ΔPf=6.26*103gλLW2G/d5iρm精選ppt

(2)局部阻力（P615~P617)1)當(dāng)量長度法2)局部阻力系數(shù)法例題:(P617例8.3.3.2)3.5管道、閥門的噪聲控制根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ87-85)的規(guī)定，工人作業(yè)場所的噪聲控制可見表8.3.4（P620)3.5.1管道的噪聲控制3.5.2閥門的噪聲控制精選ppt3.6設(shè)備接管要求設(shè)計(jì)、核算設(shè)備的接管時，要格外注意流體通過設(shè)備管口處的流速、壓降是否在合理數(shù)值范圍內(nèi)，尤其在低壓系統(tǒng)。管接頭、管道處的最大推薦流速值見表8.3.5（P622)3.7機(jī)泵壓差要求在確定機(jī)泵的壓差要求是：（1）要考慮到管道阻力計(jì)算的誤差，運(yùn)行過程管道的結(jié)垢使管道阻力增大。一般考慮泵揚(yáng)程的安全系數(shù)為1.1~1.15。精選ppt

（2）泵選型后，應(yīng)考慮到制造提供泵的性能曲線或性能一般是在常溫常壓下用清水測得的，若我們輸送的液體的物理性質(zhì)與水有較大差異時，則應(yīng)將泵的性能指標(biāo)流量、揚(yáng)程換算成被輸送液體性質(zhì)的流量、揚(yáng)程，與所要求的工藝條件比較確定所選泵的性能是否符合工藝要求。3.7.1揚(yáng)程的計(jì)算機(jī)泵所需要的揚(yáng)程，是由管網(wǎng)系統(tǒng)的安裝和操作條件決定的。根據(jù)其實(shí)際長度,走向,相對位置來計(jì)算揚(yáng)程.計(jì)算公式如下：H=(Pd-Ps)/ρg+HD+HS+∑hfs+∑hfd式中各符號的含意詳見P623精選ppt3.7.2泵的軸功率的校核離心泵的軸功率計(jì)算公式為N=QHρ/102η(參見式8.3.6-2P623)4安全設(shè)施的設(shè)置4.1安全設(shè)施設(shè)置的原則（總平面布置、消防設(shè)計(jì)、火災(zāi)報(bào)警——均牽涉安全問題），嚴(yán)格按國家和行業(yè)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，特別是一些強(qiáng)制性規(guī)范。精選ppt主要規(guī)范有：石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50160-2008爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50058-92（危險(xiǎn)區(qū)的劃分）建筑物防雷擊設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50057-92，2000年版建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016-2006工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) GBZ1-2002以及其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如果用戶有要求，只要不違背上述主要標(biāo)準(zhǔn)，也可以按用戶要求。精選ppt對于化工裝置、儲運(yùn)中危險(xiǎn)物料的安全控制是防火、防爆最有效的措施，因此必須嚴(yán)格遵照上述規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。在PID階段中，化工工程師必須和儀表工程師共同合作，設(shè)計(jì)必要的安全保護(hù)措施。安全泄壓系統(tǒng)就是其中之一。4.2化工裝置安全泄壓系統(tǒng)

系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要,泄壓系統(tǒng)主要由各個獨(dú)立的泄壓裝置組成,它包括火炬管道系統(tǒng),火炬分離器,以及包括點(diǎn)火,噴咀密封裝置和用于無煙燃燒的蒸汽噴射裝置.泄壓閥或其它泄壓裝置(安全閥,爆破片等)用于管道或設(shè)備的過壓保護(hù).為保護(hù)人身安全和設(shè)備的完好，必須正確選擇、設(shè)計(jì)泄壓裝置，同時要符合規(guī)范與法規(guī)的要求。精選ppt一般造成安全隱患的因素有：設(shè)備和機(jī)泵等出口堵塞火災(zāi)管道破裂控制閥故障熱膨脹公用工程故障例題(見P625例8.4.1)精選ppt4.3閥門設(shè)置的原則閥門設(shè)置是在設(shè)計(jì)PID時的一項(xiàng)重要工作，在設(shè)置閥門時必須考慮以下諸因素：輸送流體的性質(zhì)(是否含固體顆粒,腐蝕性如何?粘稠性如何,液體是否會氣汽化,氣體是否會液化等)閥門的功能(用于切斷還是調(diào)節(jié),是否需快速啟閉)閥門的尺寸(一般與管道尺寸一致)閥門的阻力損失(主要指可接受的阻力損失)閥門的工作溫度和壓力閥門的材質(zhì)(當(dāng)閥門的溫度壓力等級和流體特性確定后,就應(yīng)選擇合適經(jīng)濟(jì)的材質(zhì))精選ppt4.4安全閥的設(shè)置在石油化工生產(chǎn)過程中，為了防止由于某些生產(chǎn)事故造成生產(chǎn)裝置系統(tǒng)壓力超過設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)壓力，而發(fā)生爆炸事故，應(yīng)在設(shè)備或管路上設(shè)置安全閥。安全閥適用于清潔、無顆粒、低粘度流體。凡必須安裝安全泄壓裝置而又不適合安裝安全閥的場所，應(yīng)安裝爆破片或安全閥與爆破片串聯(lián)使用。4.4.1凡屬下列情況之一的容器必須安裝安全閥：（1）獨(dú)立的壓力系統(tǒng)（有切斷閥與其他系統(tǒng)分開）。該系統(tǒng)指全氣相、全液相或與氣相連通；（2）反應(yīng)器異常而引起的超壓精選ppt（3）容器的物料來源處沒有安全閥的場合（4）設(shè)計(jì)壓力小于壓力來源處的壓力的容器管道（5）容積式泵和壓縮機(jī)的出口管道（6）由于不凝氣的累積產(chǎn)生超壓的容器（7）加熱爐出口管道上如設(shè)有切斷閥或控制閥時，應(yīng)在該閥的上游設(shè)置安全閥（8）由于工藝事故、自控事故、電力事故、火災(zāi)事故和公用工程事故引起的超壓部位（9）液體因兩端閥門關(guān)閉而產(chǎn)生熱膨脹的部位（10）凝氣透平機(jī)的蒸汽出口管道（11）某些情況下，由于泵出口止回閥的泄漏，則在泵的入口管道上設(shè)置安全閥精選ppt4.4.2安全閥形式的選擇（1）排放氣體或蒸汽時，選用全啟式安全閥（2）排放液體時，選用全啟式或微啟式安全閥（3）排放水蒸汽或空氣時，可選用帶扳手的安全閥（4）對設(shè)定壓力大于3MPa，溫度超過235℃的氣體用安全閥，則選用帶散熱片的安全閥，以防止泄放介質(zhì)直接沖蝕彈簧。（5）排放介質(zhì)允許泄漏至大氣的，選用開式閥帽安全閥；不允許泄漏至大氣的，選用閉式閥帽安全閥。（6）排放有劇毒、有強(qiáng)腐蝕、有極度危險(xiǎn)的介質(zhì)，選用波紋管安全閥。精選ppt（7）高背壓的場合，選用背壓平衡式安全閥或?qū)чy控制式安全閥。（8）在某些重要的場合，有時要安裝互為備用的兩個安全閥。兩個安全閥的進(jìn)口和出口切斷閥宜采用機(jī)械聯(lián)鎖裝置，以確保在任何時候（包括維修，檢修期間）都能滿足容器所要求的泄放面積。4.4.3安全閥選用方法（1）區(qū)別各種事故類別，計(jì)算泄放量（2）計(jì)算最小泄放面積（3）按制造廠的產(chǎn)品資料選擇合適的安全閥。選擇原則時所選擇的實(shí)際泄放面積應(yīng)不小于計(jì)算的最小泄放面積。安全閥數(shù)據(jù)表可依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作填寫或參照“化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定(二）”表11.0.1（P40)精選ppt4.5爆破片的設(shè)置4.5.1下列7種情況優(yōu)先選用爆破片：（P630）●壓力有可能迅速上升的?！裥狗沤橘|(zhì)含有顆粒、易沉淀、易結(jié)晶、易聚合和介質(zhì)粘度較大。●釋放介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，使用安全閥時其價格很高?！窆に嚱橘|(zhì)十分貴重或有劇毒，在工作過程中不允許有任何泄漏，應(yīng)與安全閥串連使用?！窆ぷ鲏毫芨呋蚝艿蜁r，選用安全閥則其制造比較困難。●當(dāng)使用溫度較低而影響安全閥的工作特性?！裥枰^大的泄放面積。精選ppt4.5.2爆破片的分類（1）正拱型金屬爆破片裝置（拉伸型金屬爆破片裝置）壓力敏感元件呈正拱型。在安裝時，拱的凹面處于壓力系統(tǒng)的高壓側(cè)，動作時該元件發(fā)生拉伸破裂。（2）反拱型金屬爆破片裝置（壓縮型金屬爆破片裝置）壓力敏感元件呈反拱型。在安裝時，拱的凹面處于壓力系統(tǒng)的高壓側(cè)，動作時該元件發(fā)生壓縮失穩(wěn)，致使破裂或脫落。精選ppt4.5.3爆破片的選用爆破片型式確定應(yīng)考慮的因素。（1）壓力a.壓力較高時，宜選擇正拱型b.壓力較低時，宜選用開縫型或反拱型c.系統(tǒng)有可能出現(xiàn)真空或爆破片可能承受背壓時，要配置背壓托架d.有循環(huán)壓力或脈沖壓力側(cè)選用反拱型（2）溫度高溫對金屬材料和密封膜的影響（3）使用場合a.在安全閥前使用，爆破片爆破后不能有碎片b.用于液體介質(zhì)，不能選用反拱型爆破片精選ppt4.5.4與爆破片相關(guān)的壓力關(guān)系圖

最大標(biāo)定爆破壓力（不大于容器設(shè)計(jì)壓力）制造范圍正偏差

設(shè)計(jì)爆破壓力（標(biāo)定爆破壓力）制造范圍負(fù)偏差最小標(biāo)定爆破壓力

由爆破片的型式確定容器頂部可能達(dá)到的最大壓力精選ppt4.5.5爆破片選用的方法爆破片數(shù)據(jù)表可依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制作填寫，或參照“化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（二）”表（P81)例題：見復(fù)習(xí)指南例8.4.4（P630-P631）精選ppt4.6限流孔板的設(shè)置4.6.1限流孔板應(yīng)用的場合限流孔板設(shè)置在管道中適用于限制流體的流量或降低流體的壓力。限流孔板常應(yīng)用于下列幾種場合：（1）工藝物料需要降壓且精度要求不高（2）在管道中閥門上、下游需要有較大壓降時，為減少流體對閥門的沖蝕，當(dāng)經(jīng)過孔板節(jié)流不會產(chǎn)生汽化時，可在閥門上游串聯(lián)孔板（3）流體需要小流量且連續(xù)流通的地方，如泵的沖洗管道、熱備用泵的旁路管道（低流量保護(hù)管道）、分析取樣管等場所。（4）需要降壓以減少噪聲或磨損的地方，如放空系統(tǒng)。精選ppt4.6.2限流孔板分類及選型要點(diǎn)4.6.2.1分類限流孔板按孔板上開孔數(shù)分為單孔板和多孔板；按板數(shù)可分為單板和多板。4.6.2.2選型要點(diǎn)（1）氣體、蒸汽為了避免使用限流孔板的管路出現(xiàn)噎賽流，限流孔板壓力（P2）不能小于板前壓力（P1）的55%，即P2≥0.55P1,因此當(dāng)P2﹤0.55P1時，不能用單板，要選擇多板，其板數(shù)要保證每塊板的板后壓力大于板前壓力的55%。精選ppt（2）液體a.當(dāng)液體壓降小于或等于2.5Mpa時，選擇單板孔板。b.當(dāng)液體壓降大于2.5Mpa時，選擇多板孔板，且使每塊孔板的壓降小于2.5MPa。4.6.2.3孔數(shù)的確定（1）管道公稱直徑小于或等于150mm的管路，通常采用單孔孔板；大于150mm時，采用多孔孔板。（2）多孔孔板的孔徑（d0），一般可選用12.5mm,20mm,25mm,40mm在計(jì)算多孔孔板時，首先按單孔孔板求出孔徑（d），孔后按下式求取選用多孔孔板的孔數(shù)（N）N=d2/d02

精選ppt例如：若已算得單孔孔板的孔徑d=120mm，孔徑偏大，改選用40mm孔徑的多孔孔板，則空數(shù)N=(120/40)2=9例題(見P631例8.4.5)精選ppt4.7阻火器的設(shè)置4.7.1阻火器的功能

阻火器是一種能夠通過氣體的，具有許多細(xì)小通道或縫隙的材料組成，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，火焰進(jìn)入安裝在化工裝置上的阻火器后，被阻火元件分成許多細(xì)小的火焰流，由于氣體被冷卻的傳熱效應(yīng)和器壁效應(yīng)所致，使火焰淬滅。阻火器按使用場所分有放空阻火器和管道阻火器，其應(yīng)用場合見P632~633精選ppt4.7.2阻火器的分類4.7.2.1按性能分類（1）阻爆燃型阻火器：用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延（2）阻爆轟型阻火器：用于阻止聲速和超聲速傳播的火焰蔓延4.7.2.2按使用場所分類（1）放空阻火器：安裝在儲罐（或槽車）的放空管道上，用以防止外部火焰?zhèn)魅雰蓿ɑ虿圮嚕﹥?nèi)，可分為管端型和普通型。管端型：一端與大氣相通，為防止灰塵和雨水進(jìn)入阻火器內(nèi)部，頂部安裝由溫度控制開啟的防風(fēng)雨帽。管端放空器為阻爆燃型。精選ppt普通型：兩端與管道相連，通過下游管道與大氣相通，分為阻爆燃型和阻爆轟型。（2）管道阻火器：安裝在密閉管路系統(tǒng)中。分為阻爆燃型和阻爆轟型。4.7.2.3按結(jié)構(gòu)分類（1）充填型阻火器：又稱填料型阻火器（2）板型阻火器：有平行板型和多孔板型兩種（3）金屬網(wǎng)型阻火器：其熄滅火焰的能力有限，目前已很少使用（4）液封型阻火器：可用于含少量固體粉粒的物料體系（5）波紋型阻火器精選ppt以上5種類型的阻火器在工業(yè)實(shí)踐過程中，波紋型阻火器由于其穩(wěn)定的性能而得到廣泛的應(yīng)用。4.7.3阻火器的設(shè)置場所4.7.3.1放空阻火器的設(shè)置詳見P6324.7.3.2管道阻火器的設(shè)置詳見P632-6334.7.4阻火器的選用步驟4.7.4.1根據(jù)使用場所決定采用放空阻火器還是管道阻火器4.7.4.2確定采用阻爆燃型還是阻爆轟型阻火器。通常由試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)來確定。4.7.4.3根據(jù)介質(zhì)在實(shí)際工況條件下的MESG（最大試驗(yàn)安全間隙）值來選用合適規(guī)格的阻火器精選ppt4.7.4.4根據(jù)介質(zhì)的火焰速度確定阻火器。其原則是介質(zhì)的火焰速度應(yīng)小于阻火器鑒定書上注明的最大火焰速度。例題:(見P633例8.4.6)精選ppt5機(jī)泵的安裝設(shè)計(jì)5.1泵的凈正吸入壓頭（NPSH)（泵的氣蝕余量），引入泵的氣蝕余量的概念，是防止泵產(chǎn)生氣蝕，使泵能安全正常運(yùn)行。5.1.1NPSHr、NPSHa定義及其關(guān)系NPSHr:是泵需要的氣蝕余量，是與泵的類型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)，并隨泵的轉(zhuǎn)速和流量而變。NPSHr越小，泵抗氣蝕能力越強(qiáng)，NPSHr一般由制造廠測定提供。NPSHr的測定條件是按輸送20℃時的清水。NPSHa:是泵吸入系統(tǒng)給予泵的吸入壓頭，稱為泵系統(tǒng)有效的氣蝕余量，它只與裝置系統(tǒng)有關(guān)，而與泵本身特性無關(guān)。精選ppt在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，NPSHa必須大于NPSHr，一般情況下至少要大于0.3m。5.1.2NPSHr的計(jì)算當(dāng)泵制造廠沒有提供該泵的NPSHr時，可自行計(jì)算。見P634~6355.1.3NPSHr的校正當(dāng)泵輸送的流體不同于20℃的清水時，NPSHr應(yīng)進(jìn)行校正。見P6355.1.4NPSHa的計(jì)算及有關(guān)參數(shù)的選擇（1）離心泵NPSHa的計(jì)算精選ppt

工程設(shè)計(jì)中的簡略公式：NPSHa=100*(Ρl-Ρv)/ρ±H1-ΔPf,inlet(詳見P636)（2）往復(fù)泵NPSHa的計(jì)算P637（3）NPSHa計(jì)算注意事項(xiàng)P638~6395.1.5NPSHa的安全裕量往復(fù)泵不計(jì)安全裕量，對一般離心泵的安全裕量取0.3~1.0m。例題(見P636例8.5.1.4)精選ppt5.2設(shè)備的安裝高度5.2.1基本要求（1）管道配置合理，方便生產(chǎn)操作。（2）系統(tǒng)水力學(xué)要求5.2.2泵的安裝高度泵的安裝高度要保證泵在指定條件下工作而不產(chǎn)生氣蝕，若已知泵的NPSHr，可根據(jù)式8.5.2-1或8.5.2-2（P640）計(jì)算泵的幾何安裝高度，確定實(shí)際安裝高度，再核算有效的NPSHa。若已知泵的安裝高度，可運(yùn)用公式8.5.1-5（P636)或8.5.1-7（P637)，校核計(jì)算NPSHa，其值是否超過NPSHr一定的余量。精選ppt5.2.3借重力流動的管道系統(tǒng)P6415.2.4沒有泵的壓力管道系統(tǒng)P6415.2.5熱虹吸管道系統(tǒng)P6415.2.6負(fù)壓管道系統(tǒng)P642精選ppt6設(shè)備、管道的布置和設(shè)計(jì)

6.1設(shè)備的布置原則（1）盡可能采用露天化、集中化（2）要滿足工藝要求，方便操作、安裝及維修的要求。要考慮設(shè)備檢修時設(shè)備更換內(nèi)件，填料和觸媒的裝卸場地。（3）設(shè)備間距要考慮防火、安全等要求（4）要考慮利用液體自流的位差布置上下設(shè)備，以節(jié)省能耗（5）根據(jù)機(jī)泵和塔器的要求，相對集中布置，以利于操作檢修及管理精選ppt

（6）笨重或運(yùn)轉(zhuǎn)時可能產(chǎn)生很大震動的設(shè)備，如壓縮機(jī)、巨大的通風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)、離心機(jī)等盡量布置在底層。（7）要考慮本文中5.2.2-5.2.6節(jié)對設(shè)備布置的要求(即泵的安裝高度,借重力流動的系統(tǒng),沒有泵的壓力管道系統(tǒng),熱虹吸系統(tǒng)和負(fù)壓管道系統(tǒng))（8）設(shè)備布置中要注意到大口徑熱力管道布置時消除熱應(yīng)力的因素

6.2管道的布置和設(shè)計(jì)6.2.1管道的布置要求共22條見P644~6466.2.2管道的隔熱（P647）一般將保溫、保冷、防燙統(tǒng)稱為隔熱。精選ppt6.2.2.1管道及其組成件的保溫設(shè)計(jì)原則（P647)6.2.2.2管道及其組成件的保冷設(shè)計(jì)原則(P647)6.2.3管道的涂漆和色標(biāo)要求（P647~648)6.2.4疏水器6.2.4.1疏水器設(shè)置原則共7條（見P648）6.2.4.2選型要點(diǎn)共9條（見P648～649）6.2.4.3選型注意事項(xiàng)共10條（見P649～650）6.2.4.4排水量的確定（三步）：計(jì)算凝結(jié)水量確定安全系數(shù)（通常取2—3）排水量=凝結(jié)水量*安全系數(shù)精選ppt6.2.4.5使用壓力的確定——疏水器大小選擇確定最大使用壓力Pmax確定入口壓力P1確定出口壓力P2計(jì)算疏水器工作壓差△P=P1-P2計(jì)算背壓度背壓度=P2/P1×100%背壓對排水量的影響：疏水器排水量是按出口為大氣的工況而測得的，有背壓時需校正（按制造廠商文件）。公稱直徑選取，以排水量和壓差為依據(jù)，對照疏水器排水量曲線選擇之。核對排水量Gmax×(1-f)≥Gr（見P653）Gmax：疏水器最大排水量f：背壓使疏水器排水量下降率%

Gr:需要排水量精選ppt6.2.4.6疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求根據(jù)上述方法選擇了疏水器后，還必須考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求有：●疏水器不允許串聯(lián)使用?！穸嗯_用汽設(shè)備不能共用一個疏水器。●對疏水器入口管的要求：a.入口管在用汽設(shè)備最低點(diǎn)。b.蒸汽管道疏水，應(yīng)在管道底部設(shè)一集液包(比主管徑小2級，最大DN250)。c.凝結(jié)水→疏水器入口盡量短。精選pptd.對于靜力型疏水器要留有1m長管段，不設(shè)絕熱層。e.疏水器帶過濾器。f.凝結(jié)水回收系統(tǒng)，疏水器前設(shè)置切斷閥和排污閥，排污閥在最低點(diǎn)，不設(shè)旁路。g.用汽設(shè)備→疏水閥，坡度4%，少用彎頭。h.若疏水器安裝位置比凝結(jié)水出口位置高,則需設(shè)置返水接頭，見圖8.6.11-2（P654）。精選ppt●疏水器出口管的要求：a.出口管少彎曲，少向上立管，管徑按氣液混合流計(jì)算，放大1—2級取值。b.出口管允許抬升高度，取決于疏水器最低入口壓力、背壓、出口管道的壓降、回收設(shè)備、界區(qū)要求壓力。c.出口管向上抬升時，應(yīng)該設(shè)止回閥，若選用有止回功能的疏水器就可以不設(shè)止回閥。d.疏水器后安裝凝結(jié)水回收系統(tǒng)，則疏水器后要設(shè)切斷閥，檢查閥或視鏡。精選ppte.若出口管伸入水槽液面下，則需設(shè)置破真空小孔。見圖8.6.11—4（P655）。f.為防止水錘現(xiàn)象，集合管應(yīng)坡向回收設(shè)備。見圖8.6.11—5（P656）。g.為保證凝結(jié)水暢通，支管與集合管宜順流由管上方接45o斜交。見圖8.6.11—6（P656）。h.若疏水器設(shè)有旁通閥，高低壓凝結(jié)水集合管不能合并。若疏水器沒有旁通閥，高低壓凝結(jié)水集合管可以合并。見圖8.6.11—7（P656）以上幾點(diǎn)看來是對配管專業(yè)的要求，但對系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是十分重要的。精選ppt6.3管道數(shù)據(jù)表此表格格式各公司大致一樣，稍有差別。但起的作用完全一樣。它是PID上所表示的全部管線信息，便于管線的查找和識別，便于管道設(shè)計(jì)、安裝以及試車。它是工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的文件。要編制好管道數(shù)據(jù)表必須掌握了解相關(guān)的管道方面的知識。精選ppt6.3.1管道分類●根據(jù)ASME、ANSI標(biāo)準(zhǔn)，化工廠和煉油廠輸送流體的分類分為4類：(1)D類流體(2)M類流體(3)高壓流體(4)一般流體分類規(guī)定見P657?！裎覈鴫毫艿婪诸悺⒎旨壱?guī)定見表8.6.12-1(P658)。精選ppt6.3.2管道壓力等級按管道壓力和管徑分級6.3.2.1公稱壓力6.3.2.2公稱直徑6.3.2.3管道設(shè)計(jì)壓力和溫度管道設(shè)計(jì)壓力是在相應(yīng)設(shè)計(jì)溫度下，用以確定管道壁厚及其它管件尺寸的壓力值，它不應(yīng)小于操作運(yùn)行中遇到的壓力（內(nèi)壓或外壓）與溫度相組合中最苛刻條件下的壓力值。管道設(shè)計(jì)溫度應(yīng)根據(jù)化工工藝專業(yè)提供的正常操作過程中各種工況的工作溫度，按“最苛刻條件下的壓力溫度組合”來選取管道設(shè)計(jì)溫度。精選ppt

（1）管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則本專業(yè)根據(jù)化工工藝專業(yè)提供的正常工作過程中各種工況的工作壓力數(shù)據(jù)，結(jié)合本專業(yè)該管道系統(tǒng)的附加條件（如管道系統(tǒng)壓力變化、介質(zhì)狀況等）來確定管道的最大工作壓力（即本專業(yè)所確定的設(shè)計(jì)壓力），作為管材專業(yè)確定管道壓力等級的基準(zhǔn)壓力和進(jìn)行管壁厚度計(jì)算的依據(jù)。1）管道設(shè)計(jì)壓力不得低于最大工作壓力2）裝有安全泄放裝置的管道，其設(shè)計(jì)壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力3）所有與設(shè)備相連接的管道，其設(shè)計(jì)壓力應(yīng)不小于所連接設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。

精選ppt4）輸送制冷劑、液化氣類等低沸點(diǎn)介質(zhì)的管道，按閥被關(guān)閉或介質(zhì)不流動時介質(zhì)可能達(dá)到的最大飽和蒸汽壓力作為設(shè)計(jì)壓力。5）管道或管道組成件與超壓泄放裝置間通路可能被堵塞或隔斷時，設(shè)計(jì)壓力按不低于可能產(chǎn)生的最大工作壓力來確定。精選ppt

6）工程設(shè)計(jì)規(guī)定需要計(jì)算管壁厚度的管道，其“管壁厚度數(shù)據(jù)表”中所列的計(jì)算壓力即為該管道的設(shè)計(jì)壓力，與計(jì)算相對應(yīng)的工作溫度即為該管道的設(shè)計(jì)溫度。（2）管道設(shè)計(jì)壓力選取1）設(shè)有安全閥的壓力管道管道設(shè)計(jì)壓力≥安全閥開啟壓力2）與未設(shè)安全閥的設(shè)備相連的壓力管道管道設(shè)計(jì)壓力≥設(shè)備設(shè)計(jì)壓力3）離心泵出口管道管道設(shè)計(jì)壓力≥泵的關(guān)閉壓力精選ppt

4）往復(fù)泵出口管道管道設(shè)計(jì)壓力≥泵出口安全閥開啟壓力5）壓縮機(jī)排出管道管道設(shè)計(jì)壓力≥安全閥開啟壓力+壓縮機(jī)出口至安全閥沿程最大正常流量下的壓力降6）真空管道管道設(shè)計(jì)壓力=全真空7）凡不屬上述范圍管道管道設(shè)計(jì)壓力≥工作壓力變動中的最大值精選ppt（3）管道設(shè)計(jì)溫度確定的參考原則本專業(yè)不確定管道設(shè)計(jì)溫度，但需根據(jù)化工工藝專業(yè)發(fā)表的數(shù)據(jù)，向管道專業(yè)和管材專業(yè)提出在相應(yīng)壓力下的正常工作溫度和（或）最高（或最低）工作溫度。如需本專業(yè)提出時，可按下述確定。1）以傳熱計(jì)算或?qū)崪y得出的正常工作過程介質(zhì)的最高工作溫度下的管壁溫度，作為設(shè)計(jì)溫度。精選ppt

2）不便于傳熱計(jì)算或?qū)崪y管壁溫度的情況下，以正常工作過程中介質(zhì)的最高（或最低）工作溫度作為管道設(shè)計(jì)溫度。金屬管道a.不保溫管道介質(zhì)溫度<38℃管道：管道設(shè)計(jì)溫度=介質(zhì)最高溫度介質(zhì)溫度≥38℃管道：管道設(shè)計(jì)溫度=95%介質(zhì)最高溫度b.外部保溫管道管道設(shè)計(jì)溫度=介質(zhì)最高溫度c.內(nèi)部保溫管道（用絕熱材料襯里）管道設(shè)計(jì)溫度=傳熱計(jì)算管壁溫度或?qū)嶒?yàn)室測的壁溫精選pptd.介質(zhì)溫度≤0℃時管道設(shè)計(jì)溫度=介質(zhì)最低溫度非金屬管道及非金屬襯里的金屬管道a.無環(huán)境溫度影響的管道管道設(shè)計(jì)溫度=介質(zhì)最高溫度b.安裝在環(huán)境溫度高于介質(zhì)最高溫度的環(huán)境中的管道（除已采取保護(hù)措施者以外）管道設(shè)計(jì)溫度=環(huán)境溫度3）以化工工藝專業(yè)提出的正常工作過程中介質(zhì)的正常工作溫度加（或減）一定裕量作為設(shè)計(jì)溫度，按下式確定：精選ppt介質(zhì)正常工作溫度0~300℃，設(shè)計(jì)溫度≥介質(zhì)正常工作溫度+30℃介質(zhì)正常工作溫度大于300℃，設(shè)計(jì)溫度≥介質(zhì)正常工作溫度+15℃4）當(dāng)流體介質(zhì)溫度接近所選材料允許使用溫度界限時，應(yīng)結(jié)合具體情況慎重選取設(shè)計(jì)溫度，以免增加投資或降低安全性。6.3.3鋼管壁厚精選ppt為了使選材合理，減少管壁厚度的分級數(shù)量，便于采購、管理和施工，管壁厚度可采用管表號（Schedulenumber,簡稱Sch)分級。在化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸選用系列》(HG20533-93)和石化標(biāo)準(zhǔn)《石油化工企業(yè)鋼管尺寸系列》(SH3405-96)也有采用Sch號表示的鋼管壁厚系列，可供設(shè)計(jì)人員選用。管表號僅起到管壁厚度分級排列的作用，沒有其它含義，它是管道設(shè)計(jì)壓力P與設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力[σ]t的比值乘以1000后園整的數(shù)值。Sch=P/[σ]t*1000計(jì)算出來的Sch經(jīng)園整即可查到上述兩系列中的鋼管壁厚。精選ppt6.3.4管道材料等級的表示符號管道材料等級是由管材專業(yè)根據(jù)具體項(xiàng)目工程特點(diǎn)和要求編制，并提交給工藝系統(tǒng)專業(yè)進(jìn)行標(biāo)注，它的表示符號沒有統(tǒng)一規(guī)定。6.3.5管道數(shù)據(jù)表的內(nèi)容●管道說明：管道編號、規(guī)格、流體介質(zhì)、管道材料等級、來自/至。●操作溫度、壓力●設(shè)計(jì)溫度、壓力●試驗(yàn)介質(zhì)和壓力●絕熱（伴熱）類型、厚度●涂漆●PID圖號精選ppt7系統(tǒng)安全分析

系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)是工藝系統(tǒng)專業(yè)重要的任務(wù)之一，工藝系統(tǒng)專業(yè)的責(zé)任就是要對系統(tǒng)的安全性和可操作性負(fù)責(zé)，可操作性經(jīng)常與安全性聯(lián)系在一起，工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須時時刻刻將系統(tǒng)的安全放在重要位置。系統(tǒng)安全分析方法，主要有以下四個方面：（1）危險(xiǎn)的識別（2）危險(xiǎn)的定量（3）定量化的危險(xiǎn)與基準(zhǔn)值比較（4）提出控制危險(xiǎn)的措施精選ppt7.1系統(tǒng)安全分析和評價（通用安全分析方法）系統(tǒng)安全分析和評價步