第七章非工藝專業(yè)基本知識

第七章非工藝專業(yè)基本知識第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

第七章非工藝專業(yè)基本知識第一節(jié)公用工程教學內(nèi)容： 了解給排水、供電、供熱及冷凍、采暖通風及空氣調(diào)節(jié)工程的基本知識,理解工藝人員向上述專業(yè)應(yīng)提供的設(shè)計條件。重點和難點：重點應(yīng)理解工藝人員向上述專業(yè)應(yīng)提供的設(shè)計條件。第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)公用工程一、給排水(一)設(shè)計基礎(chǔ)條件1、提供設(shè)備布置平、剖面圖；2、供排水表。分別列出車間各設(shè)備的用水量和排水量,包括正常和最大量,水溫、水壓、水質(zhì)要求及排出水的主要成分。參考教材表7-4。第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)公用工程一、給排水(二)給水水源、輸送管道設(shè)計及水質(zhì)處理1、建廠地區(qū)的水源情況2、循環(huán)水處理的水質(zhì)穩(wěn)定(1)循環(huán)使用冷卻水在長期循環(huán)使用過程中,在一定的溫度和壓力下,水中的鈣離子和重碳酸根發(fā)生下列可逆反應(yīng)：Ca++2HCO3--===CaCO3↓+CO2↑反應(yīng)向右進行,此時循環(huán)水為生成水垢的水。水垢降低傳熱系數(shù)；水垢保護金屬管壁的腐蝕。反應(yīng)向左進行,此時循環(huán)水為有腐蝕性的水。水垢消除,傳熱效率提高；金屬管壁受到腐蝕。循環(huán)過程中,CO2的逸出,CaCO3水垢形成的可能性增大；冷卻塔中的水吸收大氣中的O2、SO2、H2S,腐蝕性增大；水部分蒸發(fā),使水中鹽的濃度增加。第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月一、給排水2、循環(huán)水處理的水質(zhì)穩(wěn)定(2)循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定處理①排污排出部分含鹽高的水,適當補充新鮮水。②防垢處理新鮮水軟化處理；循環(huán)水酸處理；添加阻垢劑。③防腐蝕處理主要為電化學腐蝕。添加能生成難溶性陽極產(chǎn)物保護膜或能生成難溶性陰極保護膜的鹽。④抑制微生物生長投加氯。⑤除機械雜質(zhì)通過旁濾器濾去泥砂及微生物。水質(zhì)穩(wěn)定處理應(yīng)符合《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)定》HG/T20690-2000規(guī)定化學軟化水設(shè)計應(yīng)符合《化工企業(yè)化學水處理設(shè)計規(guī)定》HG/T20653-1998規(guī)定第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)公用工程二、供電(一)設(shè)計基本知識1、化工生產(chǎn)車間的供電用較高的電壓將電流送到車間變電室，經(jīng)降壓后再使用。一般車間高壓電為6000V或3000V，低壓電為380V。當高壓為6000V時，對于150kW以上電機選用6000V；對于150kW以下電機選用380V。高壓為3000V時，100kW以上電機選用3000V，100kW以下電機選用380V。根據(jù)化工生產(chǎn)工藝特點及物料危險程度的不同，對供電的可靠性有不同的要求。按照電力設(shè)計規(guī)范，將電力負荷分成三級，一級負荷要求最高，即用電設(shè)備要求連續(xù)供電運轉(zhuǎn)，突然停電將造成著火、爆炸、或人員機械損壞，或造成巨大經(jīng)濟損失。二級負荷是指，當突然中斷供電將產(chǎn)生大量廢品，大量減產(chǎn)，企業(yè)內(nèi)部運行停頓等，在經(jīng)濟上造成較大損失者。三級負荷是指，所有不屬于一級和二級負荷的其它負荷。第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月二、供電2、供電中的防火防爆(1)爆炸性氣體危險區(qū)域劃分按照《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058—92，關(guān)于爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域劃分規(guī)定，根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度與持續(xù)時間進行分區(qū)。連續(xù)出現(xiàn)或長時期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境定為0區(qū)；在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境定為1區(qū)；在正常運行時不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時存在的情況定為2區(qū)。屬于0區(qū)和1區(qū)場所都應(yīng)選用防爆電器，線路應(yīng)按防爆要求敷設(shè)。(2)防爆電器的標志電氣設(shè)備的防爆標志是由類型、級別和組別構(gòu)成。①類型分6類：防爆安全型（標志A）、隔爆型（標志B）、防爆充油型（標志C）、防爆通風（或充氣）型（標志F）、防爆安全火花型（標志H）、防爆特殊型（標志T）。②級別和組別：級別和組別是指爆炸及火災(zāi)危險物質(zhì)的分類，按傳爆能力分為四級，以1、2、3、4表示；按自然溫度分為五組，以a，b，c，d，e表示?？蓞⒄毡?-4選擇防爆電器。工程上常用的防爆電機有YA和YB防爆隔爆電機，YA系列為防爆安全型，適用于在正常情況下沒有爆炸性混合物的場所（2區(qū)或Q-2級）。YB系列為隔爆型，適用于正常情況下能周期形成或短期形成爆炸性混合物場所（0區(qū)、1區(qū)或Q-1級）。

第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月二、供電(二)工藝對電氣專業(yè)提供的設(shè)計條件1、動力(1)設(shè)備布置平面圖，圖上注明電機位置及進線方向，就地安裝的控制按鈕位置；(2)用電設(shè)備表(如表7-5所示)；(3)電加熱表(溫度、控制精度、熱量、工作時間)；(4)環(huán)境特性。2、照明設(shè)備平面布置圖，標出需照明位置。照明四周環(huán)境特性（介質(zhì)、溫度、相對濕度、對防爆防雷要求）。3、弱電指電訊設(shè)備、儀表儀器用電位置以及生產(chǎn)聯(lián)系的訊號。4、防雷設(shè)計根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057—94（2000年版），工業(yè)建筑的防雷等級依據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性及后果分為三類，針對不同情況采取相應(yīng)的防雷措施。第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)公用工程三、供熱及冷凍工程(一)供熱1、直接熱源(1)煙道氣加熱優(yōu)點是溫度高，可達1000oC，使用方便，經(jīng)濟簡單，缺點是溫度不易控制、加熱不均勻和帶有明火及煙塵。(2)電加熱優(yōu)點是加熱均勻、溫度高、易于調(diào)節(jié)控制、清潔衛(wèi)生，缺點是成本高2、間接熱源(1)高溫載熱體加熱溫度范圍可達160-500oC，對于160-370oC的常用聯(lián)苯與聯(lián)苯醚的混合物，加熱溫度在350-500的常用熔鹽混合物HTS（即NaNO240%、KNO353%、NaNO37%），熔點142oC。(2)水蒸氣化工生產(chǎn)中使用最廣的熱源，其優(yōu)點是使用方便、加熱均勻、速度快及易控制，但溫度高時壓力過大，不安全，所以多用于200℃以下的場合。第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月三、供熱及冷凍工程3、蒸汽供熱設(shè)計條件(1)車間或裝置設(shè)備平面布置圖,標注出蒸汽管道進出口方位及標高；(2)供汽條件表見表7-6。(三)冷凍工程化工生產(chǎn)中的物料溫度若需維持在周圍環(huán)境（比如大氣、水等）溫度以下，則需要由冷凍系統(tǒng)提供低溫冷卻介質(zhì)（稱載冷體），也可直接將制冷劑（如液氨、液態(tài)乙烯）送入工藝設(shè)備，利用其蒸發(fā)吸熱獲取冷量。選用載冷劑，其冰點要低于制冷劑的蒸發(fā)溫度，而使用溫度通常比冰點高2~10℃，常用的載冷劑有水、鹽水及有機物。當冷卻物溫度≥5℃時選用水，當冷卻溫度在0~-45℃范圍內(nèi)，可選用鹽水，NaCl水溶液適用于0~-15℃，CaCl2水溶液適用于0~-45℃，鹽濃度愈高，冰點愈低。當冷卻溫度更低時，則選用乙醇、乙二醇、丙醇及F-11等。工藝人員應(yīng)提供全工程各部分（即車間、工段、設(shè)備）用冷量、用冷方式、用冷溫度等級（或范圍）以及全年用冷量變化情況（冬季、夏季、過渡季、最大、最小、平均）(見表7-9)。第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)公用工程四、采暖通風及空氣調(diào)節(jié)車間為排除余熱,余濕、有害氣體及粉塵,需要通風。采暖是為了調(diào)節(jié)生產(chǎn)車間的室內(nèi)溫度,從而達到生產(chǎn)工藝和人體生理的要求,實現(xiàn)生產(chǎn)正常進行。通常用0.05～0.07MPa的低壓蒸汽采暖,或者將空氣加熱至70℃送入車間,即熱風采暖。(一)自然通風利用車間空內(nèi)外空氣溫差引起的相對密度差和風壓進行自然換氣。(二)機械通風利用排風機或鼓風機進行車間通風換氣。1、局部通風利用密封式吸(排)風罩,對局部需要采暖(或降溫),或局部區(qū)域有有害氣體或粉塵的區(qū)域進行強制通風。2、全面通風當車間充滿有害氣體或粉塵時,應(yīng)進行全面通風。3、有毒氣體的凈化和高空排放通風機的含有有害氣體或粉塵的氣體不能直接排放。

(1)濃度較低的有害氣體,通過具有一定高度的排毒筒排放；

(2)濃度較高的有害氣體,應(yīng)先經(jīng)過凈化處理,然后通過具有一定高度的排毒筒排放。第11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

第七章非工藝專業(yè)基本知識第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護教學內(nèi)容： 理解燃燒與爆炸的起因及其危害程度,化工設(shè)計中應(yīng)遵循的安全防火設(shè)計規(guī)范,環(huán)境污染及其治理應(yīng)遵循的標準、規(guī)范,工藝人員應(yīng)提供的安全防火與環(huán)境保護的設(shè)計條件。重點和難點：重點理解化工設(shè)計中應(yīng)遵循的安全防火設(shè)計規(guī)范,環(huán)境污染及其治理應(yīng)遵循的標準、規(guī)范,理解工藝人員應(yīng)提供的設(shè)計條件。第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護一、燃燒爆炸及防火防爆(一)化工生產(chǎn)中安全防火設(shè)計的重要性執(zhí)行“生產(chǎn)必須安全、安全為了生產(chǎn)”的方針，任何一種違背安全原則的設(shè)計方案都不能采用。(二)燃燒與爆炸的起因及其危險程度1、燃燒(1)燃燒三要素物質(zhì)本身具有可燃燒性、環(huán)境中氣體含有助燃物（比如：氧氣等）、明火（或火花）。(2)閃點物質(zhì)在明火中能點燃的最低溫度。(3)自燃點物質(zhì)在沒有外界引燃的條件下在空氣中能自燃的溫度。(4)爆炸極限在常溫常壓的條件下該物質(zhì)在空氣中能燃燒的最低至最高濃度范圍。(5)燃燒熱可燃物質(zhì)在氧氣（或空氣）中完全燃燒時所釋放的全部熱量。第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月一、燃燒爆炸及防火防爆(二)燃燒與爆炸的起因及其危險程度2、爆炸由于巨大能量在瞬間的突然釋放造成的一種沖擊波。一般爆炸是和燃燒緊密相聯(lián)的，當燃燒非常劇烈時燃燒物釋放出大量能量，使周圍體積劇烈膨脹而引起爆炸；而由于其他原因引起爆炸時，因為逸出的可燃性氣體遇到火種就會燃燒。要減少爆炸和燃燒危險就應(yīng)消除引起爆炸燃燒的直接原因與間接原因比如：明火、靜電導(dǎo)致的火花、轉(zhuǎn)動電氣設(shè)備可能造成的火花、設(shè)備管道的操作壓力超過允許值等等都是引起爆炸燃燒的直接原因；而由于反應(yīng)器加熱器的溫度上升失去控制使設(shè)備遭到破壞，或者由于放熱反應(yīng)速度急劇增加導(dǎo)致爆炸則是其間接原因。第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月一、燃燒爆炸及防火防爆3、燃燒與爆炸的危險程度影響火災(zāi)爆炸危險性的因素有物質(zhì)的種類、性質(zhì)和數(shù)量,工藝過程的操作參數(shù),生產(chǎn)裝置的技術(shù)狀態(tài)和先進程度,生產(chǎn)廠房空間的大小及其通風設(shè)備和條件,操作管理人員的素質(zhì),管道、設(shè)備的泄漏和誤操作的可能性等。美國DOW化學工業(yè)公司曾經(jīng)提出一個計算燃燒及爆炸危險程度的指數(shù)，以下簡稱F.E.指數(shù)，用以研究一個生產(chǎn)過程的潛在危險程度，這個指數(shù)由物性和生產(chǎn)過程的性質(zhì)計算得到的。根據(jù)F.E.指數(shù)可以估計生產(chǎn)的危險性，在化工設(shè)計中，評價工藝流程方案時，可以指出哪一個方案的危險程度較小，在設(shè)備布置圖和管道及儀表流程圖完成后，用以指導(dǎo)決定安全措施。F.E.指數(shù)等于物料因子乘以物料危險性因子，再乘以過程共性危險因子和過程特性危險因子。影響F.E.指數(shù)的基本因數(shù)是主要工藝物料的燃燒熱，也就是物料因子占重要位置。

第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月3、燃燒與爆炸的危險程度(1)氣體評定氣體火災(zāi)爆炸危險性的主要指標是爆炸極限和自燃點。氣體的爆炸極限越寬,爆炸下限越低,其火災(zāi)爆炸危險性越大；氣體的自燃點越高,其火災(zāi)爆炸危險性越小。(2)液體評定液體火災(zāi)爆炸危險性的主要指標是爆炸極限和閃點。液體的閃點越低越易燃燒,炸極限越寬爆炸危險性越大。(3)固體固體物質(zhì)的火災(zāi)危險性主要取訣于固體的熔點、燃點、自燃點、比表面積和熱分解性等。熔點或自燃點低的固體比較容易燃燒,燃燒速度較快；單位比表面積越大,燃爆危險性越大；受熱分解溫度越低,其火災(zāi)危險性越大。(三)提供安全防火設(shè)計條件工藝人員應(yīng)提供原料、中間體、成品的火災(zāi)危險性特征、物料用量和貯存量等數(shù)據(jù)資料。格式見表7-16。第16頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)安全防火與環(huán)境保護二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識1、化學物質(zhì)的急性毒性LD50-是指染毒動物半數(shù)死亡的劑量LC50-是指染毒動物半數(shù)死亡的濃度2、水質(zhì)污染程度化學耗氧量(COD)-污水中所含有機物質(zhì)與強氧化劑起反應(yīng)的所有還原物質(zhì)的總含量。一般用1升污水耗氧量的毫克數(shù)表示。生化需氧量(BOD)-1升污水中所含有機物質(zhì)全部被氧化時所需的氧氣量(mg/L)。一般以培養(yǎng)五天的結(jié)果,即五天生化所需氧量(BOD5)作為衡量水質(zhì)污染的指標。溶解氧DO-單位體積水中含有溶解的游離氧氣的質(zhì)量(mg/L)。第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識3、廢水處理方法(1)按作用原理分為物理法、生物化學法、化學法和物理化學法①物理法：利用物理原理和機械作用對廢水進行治理,包括采用沉降、均衡調(diào)節(jié)、過濾及離心分離等。②生物化學法：利用微生物去除廢水中的溶膠物質(zhì)和有機物質(zhì),包括活性污泥法、生物膜法和厭氧處理方法等。③物理化學法：通過物理化學過程處理廢水除去水中污染物質(zhì),包括吸附、浮選、反滲透、電滲析、超過濾和超吸附等方法。④化學法：采用化學藥劑或其他化學反應(yīng)手段對廢水進行治理,包括中和、氧化還原、電解和離子交換等方法。第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月二、環(huán)境污染及其治理(一)基礎(chǔ)知識3、廢水處理方法(2)按處理程度分為一級處理、二級處理和三級處理①一級處理主要解決懸浮固體、膠體、懸浮油等污染。經(jīng)常采用物理方法處理,如沉降、浮選、隔油等方法及中和等。②二級處理主要解決溶