1、2022年8月10日星期三化工工艺设计讲座培训化工工艺设计讲座培训1.1.概述概述 化工工艺专业是化工设计的主要专业之化工工艺专业是化工设计的主要专业之一。无论是开发新的化工生产过程，还是设一。无论是开发新的化工生产过程，还是设计新的化工装置，化工工艺设计是直接关系计新的化工装置，化工工艺设计是直接关系到化工装置能否顺利开车、能否到到预计的到化工装置能否顺利开车、能否到到预计的生产能力和合格的产品，最终关系到工厂能生产能力和合格的产品，最终关系到工厂能否获得最大的经济效益。因此，作为化工工否获得最大的经济效益。因此，作为化工工艺设计的人员必须具备下列基本条件：艺设计的人员必须具备下列基本条件：
2、1.1 1.1 掌握化工基本理论掌握化工基本理论1.2 1.2 掌握化工工艺设计方法和技能掌握化工工艺设计方法和技能（1 1）了解工艺设计的任务、设计范围、工）了解工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员的职责。艺设计人员的职责。（2 2）掌握化工基本理论的应用）掌握化工基本理论的应用（3 3）熟悉设计基本程序和相关专业的基本）熟悉设计基本程序和相关专业的基本知识知识（4 4）清楚工艺设计成品文件的内容和深度）清楚工艺设计成品文件的内容和深度以及工艺设计的质量保证程序。以及工艺设计的质量保证程序。1.3 1.3 掌握生产、开停车的基本知识、分析生产掌握生产、开停车的基本知识、分析生产事事 故的能
3、力以及相应的实践经验。故的能力以及相应的实践经验。1.4 1.4 熟悉有关劳动安全卫生、消防和环保等方熟悉有关劳动安全卫生、消防和环保等方面面 的法规。与工艺设计相关的上述诸方面的法的法规。与工艺设计相关的上述诸方面的法规有：规有：建筑设计防火规范建筑设计防火规范 GBJ6-87(2001 GBJ6-87(2001年版年版)石油化工企业设计防火规范石油化工企业设计防火规范 GB 50160-92(1999 GB 50160-92(1999年版）年版）爆炸和危险性环境电力装置设计规范爆炸和危险性环境电力装置设计规范 GB 50058-92 GB 50058-92 化工企业安全卫生设计规定化工企业
4、安全卫生设计规定 HG20571-95 HG20571-95石油化工企业职业安全卫生设计规范石油化工企业职业安全卫生设计规范 SH3047-93 SH3047-93化工建设项目环境保护设计规定化工建设项目环境保护设计规定 HG20667-1986 HG20667-1986石油化工企业环境保护设计规范石油化工企业环境保护设计规范 SH3024-95 SH3024-951.5 1.5 具有一定的工作经验具有一定的工作经验 2 2、工艺设计基础数据、工艺设计基础数据2.1 2.1 在工程设计合同书中明确规定的以及业主在工程设计合同书中明确规定的以及业主应应 提供的有关数据。提供的有关数据。（1 1）
5、装置的设计能力、操作弹性及年操作日）装置的设计能力、操作弹性及年操作日;（2 2）产品方案及产品、副产品的规格；）产品方案及产品、副产品的规格；（3 3）建厂地区的气象、水文、地质等条件；）建厂地区的气象、水文、地质等条件；（4 4）所能提供的公用工程，包括水、电、汽、）所能提供的公用工程，包括水、电、汽、气等规格、数量及进界区条件；气等规格、数量及进界区条件；（5 5）原材料、催化剂、化学品等规格、消耗指）原材料、催化剂、化学品等规格、消耗指 标及进界区条件；标及进界区条件；2.2 2.2 由专利商提供的：由专利商提供的：除上述与专利商有关的数据外，还需专除上述与专利商有关的数据外，还需专利
6、商提供该专利范围内的工艺操作条件、利商提供该专利范围内的工艺操作条件、转化率、收率、控制方案、相关设备条件转化率、收率、控制方案、相关设备条件等。等。2.3 2.3 工艺所需的物性参数工艺所需的物性参数。3.1 3.1 概述：概述：工艺专业是自项目前期的可行性研究阶工艺专业是自项目前期的可行性研究阶段即作为主要专业参加编制，一直贯穿到工段即作为主要专业参加编制，一直贯穿到工程设计阶段。程设计阶段。在工程设计阶段可分为以下几个阶段：在工程设计阶段可分为以下几个阶段：（1 1）按国内审批要求分为：）按国内审批要求分为：初步设计（批准后建设单位即可开工）初步设计（批准后建设单位即可开工）施工图设计施
7、工图设计3 3、工艺设计的内容和深度、工艺设计的内容和深度 （2 2）按国际常规做法分为：）按国际常规做法分为：工艺设计（以化工工艺专业为主导专业）工艺设计（以化工工艺专业为主导专业）基础设计（以化工工艺系统专业为主导基础设计（以化工工艺系统专业为主导专业）专业）详细设计（以管道设计专业为主导专业）详细设计（以管道设计专业为主导专业）在建设单位完成了项目前期工作之后，在建设单位完成了项目前期工作之后，设计单位即可开展项目的工程设计工作。设计单位即可开展项目的工程设计工作。在工程设计阶段的工艺设计，它的主要在工程设计阶段的工艺设计，它的主要依据是经批准的可行性研究报告及其批依据是经批准的可行性研
8、究报告及其批文、总体设计及其批文、工程设计合同文、总体设计及其批文、工程设计合同书以及设计基础资料。书以及设计基础资料。3.2 3.2 工艺设计的内容和深度工艺设计的内容和深度 3.2.1 3.2.1 工艺设计的文件包括三大内容：工艺设计的文件包括三大内容：（1 1）文字说明（工艺说明）文字说明（工艺说明）（2 2）图纸）图纸 （3 3）表格）表格3.2.1.1 3.2.1.1 文字说明（工艺说明）文字说明（工艺说明）工艺设计的范围工艺设计的范围设计基础：生产规模、产品方案、原料、催设计基础：生产规模、产品方案、原料、催化剂、化学品、公用工程燃料规格、产品及化剂、化学品、公用工程燃料规格、产品
9、及副产品规格副产品规格工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺流程叙述。生产过程的主要危险、危害因素流程叙述。生产过程的主要危险、危害因素分折分折原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消耗量耗量公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺空气、仪表空气、氮气）规格、消耗定工艺空气、仪表空气、氮气）规格、消耗定额及消耗量额及消耗量 三废排放：包括排放地点、排放量、排放组成及三废排放：包括排放地点、排放量、排放组成及建议处理方法建议处理方法装置定员装置定员安全备忘录安全备忘录(另行成册另
10、行成册)详见详见 P539P540技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）其主要说明新工艺、新技术、新设备、新材料等其主要说明新工艺、新技术、新设备、新材料等方面可能出现的风险以及实现装置性能指标可能方面可能出现的风险以及实现装置性能指标可能出现的技术风险。并提出防范及化解风险建议和出现的技术风险。并提出防范及化解风险建议和措施。措施。操作指南（通常为对内使用，另行成册）操作指南（通常为对内使用，另行成册）它是编制工艺生产操作手册的指导性文件。也是它是编制工艺生产操作手册的指导性文件。也是工工芑系统、管道专业设计的重要依据，其主要内容详芑系统、管道专
11、业设计的重要依据，其主要内容详见见7.P541542 7.3.2.18（1）（8）节）节 3.2.1.2 3.2.1.2 图纸图纸（1 1）PFD:PFD:是是PIDPID的设计依据，供基础设计的设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）使用（通常分版次逐版深化）包括全部工艺设备、主要物料管道包括全部工艺设备、主要物料管道(表示表示出流向、物料号）、主要控制回路、联锁出流向、物料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。位置。（2 2）建议设备布置图：是总图布置、装置建议设备布置图：是总图布置、装置布置的依据，供基础设计使用（通常
12、为平布置的依据，供基础设计使用（通常为平面布置图）面布置图）根据工艺流程的特点和要求进行布置。根据工艺流程的特点和要求进行布置。（3 3）PCD:PCD:通常是设计院内部设计构成文通常是设计院内部设计构成文件最终体在终版件最终体在终版PFDPFD中（通常由自控专业中（通常由自控专业完成）完成）3.2.1.3 3.2.1.3 表格表格（1 1）物料平衡表：包括物流组成、温度、）物料平衡表：包括物流组成、温度、压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理化常数（热负荷表示在此表中或化常数（热负荷表示在此表中或PFDPFD图上）图上）（2 2）工艺设备数据表：根据设备
13、形式不同，）工艺设备数据表：根据设备形式不同，作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器等。工艺设换热器、工业炉、机泵、搅拌器等。工艺设备数据表需表示出设备位号、介质名称、操备数据表需表示出设备位号、介质名称、操作压力、设计压力、操作温度、设计温度、作压力、设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。（各设计院均有各种规定的表格殊要求。（各设计院均有各种规定的表格)（3 3）工艺设备表）工艺设备表（4 4）取样点汇总表）取样点汇总表（5 5）装置界区条件表：通常由
14、工艺系统专）装置界区条件表：通常由工艺系统专业来完善并最终发表（包括原材料、公用工业来完善并最终发表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件等）程、产品、副产品、进出界区条件等）3.2.2 3.2.2 补充说明：化工工艺专业尚需参加补充说明：化工工艺专业尚需参加前期工作，主要前期工作有：前期工作，主要前期工作有：项目建议书：可行性研究报告编制工作。项目建议书：可行性研究报告编制工作。项目报价书：投标书、技术文件编制工作项目报价书：投标书、技术文件编制工作引进项目：包括询价书、投标书的评标、引进项目：包括询价书、投标书的评标、合同技术附件谈判。合同技术附件谈判。大中型联合装置总体规划设
15、计。大中型联合装置总体规划设计。3.3 3.3 工艺设计方案的优化工艺设计方案的优化 优化的工艺设计方案应是：优化的工艺设计方案应是：（1 1）有较好的经济效益和社会效益）有较好的经济效益和社会效益 （2 2）工艺技术先进适用）工艺技术先进适用 （3 3）生产安全、可靠、并有良好的环）生产安全、可靠、并有良好的环保措施保措施 公用工程换热网络分离系统反应系统3.3.1 3.3.1 工艺流程方案优化工艺流程方案优化“洋葱头洋葱头”模型（由史密斯、林霍夫提模型（由史密斯、林霍夫提供的模型）供的模型）“洋葱头洋葱头”模型是工艺流程开发和设计的方模型是工艺流程开发和设计的方法。法。从图中可以十分直观的
16、表示了反应系统的开从图中可以十分直观的表示了反应系统的开发和设计是核心，它为分离系统规定了处理发和设计是核心，它为分离系统规定了处理物料的条件，而反应和分离系统一起又规定物料的条件，而反应和分离系统一起又规定了过程的冷、热物流的流量和换热的热负荷，了过程的冷、热物流的流量和换热的热负荷，最后才是公用工程系统的选择和设计。因此，最后才是公用工程系统的选择和设计。因此，工艺流程方案的优化应主要集中在反映和分工艺流程方案的优化应主要集中在反映和分离系统的优化。离系统的优化。对于史密斯和林霍夫提出的对于史密斯和林霍夫提出的“洋葱头洋葱头”技术技术开发概念，其步骤为：开发概念，其步骤为：（1 1）根据经
17、验规则初步建立反应和分离系）根据经验规则初步建立反应和分离系统统 的流程的流程（2 2）变化主要的设计优化变量，如反应的转）变化主要的设计优化变量，如反应的转化化率、惰性物质循环的浓度等，确定每组变量：率、惰性物质循环的浓度等，确定每组变量：反应和分离系统中主要设备的投资及原材料反应和分离系统中主要设备的投资及原材料的的消耗；利用夹点分析法确定换热网络和公用消耗；利用夹点分析法确定换热网络和公用工工程消耗的最佳总费用。程消耗的最佳总费用。（3)3)建立全过程总费用与主要优化变量之间建立全过程总费用与主要优化变量之间的的关系，其总费用包括：反应和分离系统中的关系，其总费用包括：反应和分离系统中的
18、主主要设备的投资费：原材料消耗、反应与分离要设备的投资费：原材料消耗、反应与分离系系统、换热网络和公用工程的各类操作费用。统、换热网络和公用工程的各类操作费用。（4 4）确定最佳条件，并对全流程调优。）确定最佳条件，并对全流程调优。（5 5）对其他备选流程重复上述步骤，最后比）对其他备选流程重复上述步骤，最后比较各流程的总费用，获得最佳流程。较各流程的总费用，获得最佳流程。3 3.3.1.1.3.1.1 反应流程优化反应流程优化 反应流程优化需要考虑的问题反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应收率、催化剂特性、
19、反应历程、反应途径。反应途径。反应器的最优操作条件有如何反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等等。条件下的生产成本等等。在实际工业生产中，为了实现高效率、高在实际工业生产中，为了实现高效率、高选择和达到要求的产量，常常将相同或不同选择和达到要求的产量，常常将相同或不同类型反应器进行组合，常见的反应器组合及类型反应器进行组合，常见的反应器组合及其适用范围如表其适用范围如表7.4.27.4.2所示（所示（P544P544）3.3.1.2 3.3.1.2 反应产物的分离方法反
20、应产物的分离方法 大多数反应产物都是混合物，需要有物料大多数反应产物都是混合物，需要有物料分离过程。根据反应产物的物性差异可采用分离过程。根据反应产物的物性差异可采用不同的分离方法，简述如下：不同的分离方法，简述如下：（1 1）对于气国相混合物可采用干法收集、）对于气国相混合物可采用干法收集、湿法洗涤、纤维过滤、静电沉积荨分离方法；湿法洗涤、纤维过滤、静电沉积荨分离方法；（2 2）对于固相混合物可采用筛分、分级）对于固相混合物可采用筛分、分级分离方法；分离方法；（3 3）对于固液相混合可采用沉降、）对于固液相混合可采用沉降、离心、压榨、过滤、干燥、蒸发、结离心、压榨、过滤、干燥、蒸发、结晶等分
21、离方法；晶等分离方法；（4 4）对于液相混合物可采用吸收、萃）对于液相混合物可采用吸收、萃取、渗透、蒸馏、精馏等分离分法；取、渗透、蒸馏、精馏等分离分法；（5 5）对于气液相混合物可采用蒸发、）对于气液相混合物可采用蒸发、闪蒸、部分冷凝、精馏等分离方法；闪蒸、部分冷凝、精馏等分离方法；（6 6）对于气相混合物可采用吸收、吸）对于气相混合物可采用吸收、吸附、膜分离等分离方法。附、膜分离等分离方法。3.3.1.33.3.1.3某些分离方法的优化某些分离方法的优化 （1 1）精馏流程的优化精馏流程的优化 精馏流程如需要分离精馏流程如需要分离R R个组份，就需要有个组份，就需要有R-1R-1个精馏塔。
22、个精馏塔。精馏优化需要考虑：哪种组份为主产品；精馏优化需要考虑：哪种组份为主产品；哪种组份为付产品；产品的规格要求。哪种组份为付产品；产品的规格要求。精馏流程的优化法精馏流程的优化法1 1）：试探法，主要规则如）：试探法，主要规则如下：下：优先使用普通精馏。优先使用普通精馏。尽量避免减压操作和使用冷量。尽量避免减压操作和使用冷量。产品数应最少。产品数应最少。腐蚀性、危险性的组份应优先分出。腐蚀性、危险性的组份应优先分出。难分离的组分最后分出。难分离的组分最后分出。最大量组份应优先分出。最大量组份应优先分出。塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。精馏流程的优化法精馏流程的优
23、化法2 2）：调优法）：调优法精馏流程的优化法精馏流程的优化法3 3）：数学规划法）：数学规划法 确定精馏分离序列后，可对每一塔系进行确定精馏分离序列后，可对每一塔系进行优化，最佳的目标应使塔系的设备费和操作优化，最佳的目标应使塔系的设备费和操作费两项之和，即总费用为最小。费两项之和，即总费用为最小。（2 2）蒸发流程的优化蒸发流程的优化 蒸发系统常以单位蒸汽消耗量来评价能量蒸发系统常以单位蒸汽消耗量来评价能量的有效利用率。蒸发类型有：单效、双效、三效的有效利用率。蒸发类型有：单效、双效、三效蒸蒸发，效数越多，蒸汽单耗越低，但投资越高。在发，效数越多，蒸汽单耗越低，但投资越高。在同同样的工艺要
24、求下，是采用多效蒸发、热泵蒸发，样的工艺要求下，是采用多效蒸发、热泵蒸发，还还是多级闪蒸，除考虑技术因素外，单位蒸发量的是多级闪蒸，除考虑技术因素外，单位蒸发量的总总成本起着主导作用。对于强制循环蒸发，其循环成本起着主导作用。对于强制循环蒸发，其循环速速度和耗电能之间也有一个优化问题。而热泵蒸发度和耗电能之间也有一个优化问题。而热泵蒸发在在提高压缩比和消耗外功之间也有一个系统优化问提高压缩比和消耗外功之间也有一个系统优化问题题。总的束说蒸发流程的优化，就是要找到在投资。总的束说蒸发流程的优化，就是要找到在投资和和经常运行费用之间的最佳点。经常运行费用之间的最佳点。3.3.2 3.3.2 工艺设
25、备的选择工艺设备的选择 3.3.2.1 3.3.2.1 反应器反应器 在反应器中进行的是化学反应过程，在反应器中进行的是化学反应过程，它不仅有种类繁多、性质各异的、化它不仅有种类繁多、性质各异的、化学反应，而且伴随着传热、传质的物学反应，而且伴随着传热、传质的物理过程。因此就反应器的类别也有多理过程。因此就反应器的类别也有多种多样，它适用于不同场合，各种反种多样，它适用于不同场合，各种反应器的适用场合分别见表应器的适用场合分别见表7.4.3-17.4.3-1（P547)P547)、表、表7.4.3-27.4.3-2和标和标7.4.3-37.4.3-3（P748)P748)3.3.2.2 3.3
26、.2.2 气液传质设备气液传质设备 化工生产中常需要借助气液传质设备化工生产中常需要借助气液传质设备将反应生成的产物进行分离，以获得目标将反应生成的产物进行分离，以获得目标产品，一般有采用精馏、吸收解析、蒸发、产品，一般有采用精馏、吸收解析、蒸发、气提、萃取等方法来达到此目的。常用的气提、萃取等方法来达到此目的。常用的气液传质设备型式是板式塔和填料塔。而气液传质设备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，他们又可分为多种型式，如板式塔塔同，他们又可分为多种型式，如板式塔塔板可分为浮阀、筛板、泡罩及各种高效塔板可分为浮阀、筛板、泡罩及各
27、种高效塔板，填料塔的填料有鲍尔环，鞍环等散装板，填料塔的填料有鲍尔环，鞍环等散装填料和丝网填料、波纹板填料等各种规整填料和丝网填料、波纹板填料等各种规整填料。填料。气液传质设备的选用应根据处理物料的性气液传质设备的选用应根据处理物料的性质、分离要求、运行费用和投资费用等因素质、分离要求、运行费用和投资费用等因素综合考虑，其基本选型要求为：综合考虑，其基本选型要求为：（1 1）相际传质面积大）相际传质面积大 （2 2）生产能力大）生产能力大 （3 3）操作稳定，弹性大）操作稳定，弹性大 （4 4）阻力小）阻力小 （5 5）结构简单，制造安装方便、加工制造）结构简单，制造安装方便、加工制造费用低费
28、用低 （6 6）耐腐蚀，不易堵塞，易检修。）耐腐蚀，不易堵塞，易检修。在哪种情况下优先选用板式塔或填料塔可在哪种情况下优先选用板式塔或填料塔可参参见见P549P549页所示，有关二种塔形的塔径计算，页所示，有关二种塔形的塔径计算，板板式塔是由夹带液泛或降液管液泛而确定的最式塔是由夹带液泛或降液管液泛而确定的最高高气速气速Wn,maxWn,max，而设计空塔气速，而设计空塔气速w w取（取（0.60.60.80.8）*Wn,maxWn,max。而填料塔是通过计算泛点速度。而填料塔是通过计算泛点速度U Uf f,考考虑比较经济可靠的操作气速虑比较经济可靠的操作气速U=(0.6U=(0.60.8)U
29、0.8)Uf f,然然后由此可算得塔经。后由此可算得塔经。3.3.2.3 3.3.2.3 传热设备传热设备传热设备选型主要考虑的因素：传热设备选型主要考虑的因素：（1 1）热负荷及流量大小）热负荷及流量大小（2 2）流体的性质）流体的性质（3 3）温度、压力及允许压降的范围）温度、压力及允许压降的范围（4 4）对清洗、维修的要求）对清洗、维修的要求（5 5）设备结构材料、尺寸、重量、价格）设备结构材料、尺寸、重量、价格（6 6）使用安全性和寿命）使用安全性和寿命 流体的性质对换热器类型的选择往往会流体的性质对换热器类型的选择往往会产产生重大影响，如流体的物理性质（如比热、生重大影响，如流体的物
30、理性质（如比热、导导热系数、粘度）、化学性质（如腐蚀性、热热系数、粘度）、化学性质（如腐蚀性、热敏敏性、结垢情况、是否有磨蚀性固体颗粒等因性、结垢情况、是否有磨蚀性固体颗粒等因素，素，都对传热设备的选型有影响。都对传热设备的选型有影响。传热设备的分类传热设备的分类 按功能分：冷却器、冷凝器、加热器、换按功能分：冷却器、冷凝器、加热器、换热热器、再沸器、蒸汽发生器、过热器、废热锅炉器、再沸器、蒸汽发生器、过热器、废热锅炉等。等。按结构型式分：采用二物流换热的换热器按结构型式分：采用二物流换热的换热器从从结构上分有以下结构上分有以下5 5种型式：种型式：管壳式（固定管板式、浮头式、填料函式、管壳式
31、（固定管板式、浮头式、填料函式、U U型管式）型管式）B.B.板式（板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式（板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式）板式）C.C.管式（空冷器、套管式、喷淋管式、箱管管式（空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式）式）D.D.液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、离心薄液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式）膜式）E.E.其它型式（板壳式、热管式）其它型式（板壳式、热管式）以上型式换热器的选择依据是：以上型式换热器的选择依据是：A.A.固定管板式换热器固定管板式换热器 固定管板式换热器即两端管板和壳体连接固定管板式换热器即两端管板和壳体连接成一体，由于壳程不易检修和清洗，因此选成一体
32、，由于壳程不易检修和清洗，因此选用固定管板式换热器时，壳方流体应是较清用固定管板式换热器时，壳方流体应是较清洁且不易结垢的物料；两流体温差较大（大洁且不易结垢的物料；两流体温差较大（大于于6060）时应考虑热补偿，两流体温差不宜）时应考虑热补偿，两流体温差不宜大于大于120120。B.B.浮头式换热器浮头式换热器 该换热器壳程易清洗，但内垫片易渗漏，该换热器壳程易清洗，但内垫片易渗漏，适用于需要补偿热膨胀的换热器，两流体温适用于需要补偿热膨胀的换热器，两流体温差大于差大于120120。C.UC.U型管式换热器型管式换热器 该换热器制造、安装方便，造价较低，该换热器制造、安装方便，造价较低，管程
33、耐高压，但结构不紧凑。适用于高温和管程耐高压，但结构不紧凑。适用于高温和高压的场合，且管内流体必须洁净。高压的场合，且管内流体必须洁净。D.D.板式换热器板式换热器 板翅式：紧凑、效率高、可多股物料同板翅式：紧凑、效率高、可多股物料同时换热。使用温度不大于时换热。使用温度不大于150150。螺旋板式：可用于带颗粒物料，物位利螺旋板式：可用于带颗粒物料，物位利用好。不易检修。用好。不易检修。伞板式制造简单、紧凑、易清洗，使用伞板式制造简单、紧凑、易清洗，使用温度不大于温度不大于150150，使用压力不大于，使用压力不大于0.12MPa0.12MPa。波纹板式：紧凑、效率高、易清洗，使波纹板式：紧
34、凑、效率高、易清洗，使用温度不大于用温度不大于150150，使用压力不大于，使用压力不大于0.15MPa0.15MPa。E.E.空冷器的选择依据空冷器的选择依据 a.a.空气入口温度（即设计温度）低于空气入口温度（即设计温度）低于3838。b.b.热流体的出口温度高于热流体的出口温度高于50506565，并，并允许有一定的波动范围（允许有一定的波动范围（3 355）。）。c.c.对数平均温差大于对数平均温差大于4040。d.d.流体接近温度（即热流体的出口温度流体接近温度（即热流体的出口温度与冷流体入口温度之差）至少大于与冷流体入口温度之差）至少大于1515。e.e.管内给热系数小于管内给热系
35、数小于2325.6W/(m2325.6W/(m2.02.0K)K)。f.f.冷却水的污垢系数大于冷却水的污垢系数大于0.0002(m0.0002(m2.02.0K)/WK)/W g.g.水源较远，取水费用大。水源较远，取水费用大。h.h.热流体的凝固点较低热流体的凝固点较低(小于小于0)0)。3.3.2.4 3.3.2.4 化工用泵化工用泵泵是化工生产中最常用的设备，它所泵是化工生产中最常用的设备，它所输送的液体种类繁多，有强腐蚀性的、输送的液体种类繁多，有强腐蚀性的、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、易挥发、带有固体颗粒等。粘度大小、易挥发、带有固
36、体颗粒等。同时，对化工用泵又要求它能长周期同时，对化工用泵又要求它能长周期运行、安全可靠、密封性能好等要求，运行、安全可靠、密封性能好等要求，有些场合还要求绝对不能泄漏。所以有些场合还要求绝对不能泄漏。所以对于不同物料、不同要求必须选用不对于不同物料、不同要求必须选用不同类型的泵来适应化工生产的需要。同类型的泵来适应化工生产的需要。有关主要化工用泵的性能特点及使用有关主要化工用泵的性能特点及使用条件详见表条件详见表7.4.35-57.4.35-5（P553P553）。）。在选泵中工艺参数是泵选型的最重要依据，在选泵中工艺参数是泵选型的最重要依据，应根据工艺流程和操作变化范围慎重确定。应根据工艺
37、流程和操作变化范围慎重确定。（1 1）流量：是指工艺装置生产中，要求泵）流量：是指工艺装置生产中，要求泵输送介质的量，应给出正常、最小和最大输送介质的量，应给出正常、最小和最大流量，即要求泵能适应流量变化的要求。流量，即要求泵能适应流量变化的要求。一般在泵数据表上往往只给出正常和额一般在泵数据表上往往只给出正常和额定流量。选泵是要求额定流量不小于装置定流量。选泵是要求额定流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的的最大流量，或取正常流量的1.11.11.151.15倍。倍。（2 2）扬程：指工艺装置所需的扬程值，也）扬程：指工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。计算扬程应考虑最低吸入液面称计算扬程
38、。计算扬程应考虑最低吸入液面和最高送液高度，且留有裕量，一般要求泵和最高送液高度，且留有裕量，一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的的额定扬程为装置所需扬程的1.051.051.11.1倍。倍。（3 3）进口压力和出口压力：是指泵进出接）进口压力和出口压力：是指泵进出接管法兰处的压力，进出口压力的大小影响到管法兰处的压力，进出口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封要求。壳体的耐压和轴封要求。（4 4）温度：指泵的进口介质温度，一般应）温度：指泵的进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和最高温度。最高温度。（5 5）装置汽蚀余量：）装置汽蚀余量：
39、NPSHaNPSHa：要求所选泵的：要求所选泵的NPSHrNPSHaNPSHrNPSHa （6 6）物性参数：介质在进口条件下的密度、粘）物性参数：介质在进口条件下的密度、粘度等度等 （7 7）操作状态：分为连续和间歇操作两种）操作状态：分为连续和间歇操作两种3.3.2.5 3.3.2.5 气体输送机械气体输送机械气体输送机械按作用原理可分容积式和透平式两气体输送机械按作用原理可分容积式和透平式两种，按机械达到的压力可分为通风机、鼓风机和种，按机械达到的压力可分为通风机、鼓风机和压缩机。通风机和鼓风机主要用于输送气体，压压缩机。通风机和鼓风机主要用于输送气体，压缩机则用于提高气体压力。缩机则用
40、于提高气体压力。排气压力小于排气压力小于0.14715MPa(1.5Kg/cm0.14715MPa(1.5Kg/cm2 2)的称为通的称为通风机；风机；排气压力小于排气压力小于0.2MPa(2Kg/cm0.2MPa(2Kg/cm2 2)且大于且大于0.14715MPa(1.5Kg/cm0.14715MPa(1.5Kg/cm2 2)的称为鼓风机；的称为鼓风机；排气压力大于排气压力大于0.2MPa(2Kg/cm0.2MPa(2Kg/cm2 2)的称为压缩机。的称为压缩机。同样在气体输送机械选型中，工艺参数同样在气体输送机械选型中，工艺参数是最重要的依据，应根据工艺流程和操作是最重要的依据，应根据工
41、艺流程和操作变化范围慎重确定。变化范围慎重确定。（1 1）气体组成：一般应按湿基提供。若气）气体组成：一般应按湿基提供。若气体组成有变化，宜按平均分子较大的组成体组成有变化，宜按平均分子较大的组成提出提出(若不同组成的气量相同时）；若不同组成的气量相同时）；（2 2）入口温度：应提出正常、最高和最低；）入口温度：应提出正常、最高和最低；（3 3）入口压力：应提出正常、最小和最大；）入口压力：应提出正常、最小和最大；（4 4）入口流量：应提出正常、最小和最大；）入口流量：应提出正常、最小和最大；（5 5）出口压力；）出口压力；（6 6）驱动机型式：主要是由电机驱动还是）驱动机型式：主要是由电机驱
42、动还是蒸气透平驱动，若是蒸汽透平驱动则还需蒸气透平驱动，若是蒸汽透平驱动则还需提出蒸汽参数及背压凝汽等要求；提出蒸汽参数及背压凝汽等要求；（7 7）流量控制方式：）流量控制方式：活塞式（容积式）压缩机一般均采用旁路活塞式（容积式）压缩机一般均采用旁路和余隙调节，其余隙调节一般只能调节和余隙调节，其余隙调节一般只能调节10%10%流量。流量。透平式通风机、鼓风机一般以采用进口或透平式通风机、鼓风机一般以采用进口或出口调节居多，有的风机输送气量大，调出口调节居多，有的风机输送气量大，调节要求较高，同时该风机所处位置较重要，节要求较高，同时该风机所处位置较重要，也有采用改变转速的方法。也有采用改变转
43、速的方法。透平式压缩机一般采用改变转速居多，并透平式压缩机一般采用改变转速居多，并辅以旁路调节，一般用作防喘振控制。若辅以旁路调节，一般用作防喘振控制。若是输送空气的，可采用出口放空简单的控是输送空气的，可采用出口放空简单的控制方式。制方式。3.3.2.6 3.3.2.6 容器（储罐）容器（储罐）储罐按用途大致可分两大类，一类是用储罐按用途大致可分两大类，一类是用于储存，一般指原料储存、中间产品或成于储存，一般指原料储存、中间产品或成品储存，原料及成品储存一般与工厂对外品储存，原料及成品储存一般与工厂对外运输有很大关系，中间产品储存与该中间运输有很大关系，中间产品储存与该中间产品的前后装置生产
44、情况有很大关系，例产品的前后装置生产情况有很大关系，例如要考虑前后装置生产周期、正常开停车如要考虑前后装置生产周期、正常开停车及事故停车情况决定储存量的多少。这一及事故停车情况决定储存量的多少。这一类一般单独设置罐区。另一类是用于装置类一般单独设置罐区。另一类是用于装置内工艺流程中需要的储罐，通常有回流罐内工艺流程中需要的储罐，通常有回流罐（停留时间取（停留时间取5 51010分钟），受槽和缓冲罐分钟），受槽和缓冲罐（通常取（通常取2020分钟），气液分离罐（通常取分钟），气液分离罐（通常取2 23 3分钟），液液分离罐等，一般储罐的分钟），液液分离罐等，一般储罐的容积用下列方式计算：容积用下
45、列方式计算：容积容积=物料流量物料流量*停留时间（储存周期）停留时间（储存周期）/装料系数装料系数装料系数的取值：易挥发液体物料为装料系数的取值：易挥发液体物料为0.70.7 0.75 0.75；不易挥发液体物料为；不易挥发液体物料为0.750.750.850.85。计算出容积后，根据需要选用不同型式的计算出容积后，根据需要选用不同型式的储罐。从外形来分有球罐、立式储罐和卧储罐。从外形来分有球罐、立式储罐和卧式储罐等，一般储存量大的可采用球罐，式储罐等，一般储存量大的可采用球罐，但受压力的制约。但受压力的制约。目前国内已有立式、卧式储罐和球罐的系目前国内已有立式、卧式储罐和球罐的系列标准，可供
46、我们选择。列标准，可供我们选择。3.3.2.7 蒸发器蒸发器 蒸发器的型式和结构互有差异，但总的来蒸发器的型式和结构互有差异，但总的来说说它是由加热器与蒸发室（气液分离室）两个它是由加热器与蒸发室（气液分离室）两个基基本部分组成。应用最广泛的是管壳式加热元本部分组成。应用最广泛的是管壳式加热元件件的蒸发器。的蒸发器。蒸发设备的选型是蒸发装置设计首先要考蒸发设备的选型是蒸发装置设计首先要考虑虑的问题，在选型时应优先考虑采用传热系数的问题，在选型时应优先考虑采用传热系数高高的型式，但料液的物理、化学性质常常限制的型式，但料液的物理、化学性质常常限制它它们的使用，因此在选用时，需要考虑的因素们的使用
47、，因此在选用时，需要考虑的因素有有以下几个方面：以下几个方面：（1）料液性质：包括料液组成、粘度变化料液性质：包括料液组成、粘度变化范范围、热稳定性、发泡性、腐蚀性、是否易结围、热稳定性、发泡性、腐蚀性、是否易结垢、垢、结晶、是否有固体悬浮物等。结晶、是否有固体悬浮物等。（2）生产要求：包括处理量、蒸发量、料）生产要求：包括处理量、蒸发量、料液液进出口浓度、温度、安装场地的大小和厂房进出口浓度、温度、安装场地的大小和厂房高高矮、设备投资限额、要求连续还是间歇生产矮、设备投资限额、要求连续还是间歇生产等。等。（3）公用工程条件：包括可以利用的热源）公用工程条件：包括可以利用的热源情情况、供电情况
48、以及能利用的冷却水的水量、况、供电情况以及能利用的冷却水的水量、水水质和温度等。质和温度等。各种型式的蒸发器选型参考见表各种型式的蒸发器选型参考见表7.4.36（P555)。蒸发器的设计要考虑传热、气液分离和能量合理蒸发器的设计要考虑传热、气液分离和能量合理利利 用三个主要方面。用三个主要方面。（1 1）传热方面应考虑在最小传热表面积下传递给）传热方面应考虑在最小传热表面积下传递给溶液溶液尽可能多的热量，传热的热阻主要来自溶液在壁面尽可能多的热量，传热的热阻主要来自溶液在壁面析盐析盐结垢的阻力，这是选择蒸发器型式、决定其尺寸与结垢的阻力，这是选择蒸发器型式、决定其尺寸与造价造价的主要因素。的主
49、要因素。（2 2）气液分离方面应考虑在达到所需要求的前提）气液分离方面应考虑在达到所需要求的前提下，下，设备结构尽量简单。设备结构尽量简单。（3 3）能量的合理利用应注意到蒸发所需的热量，）能量的合理利用应注意到蒸发所需的热量，包括包括料液预热、分离液态溶刮与固态溶质所需的热量料液预热、分离液态溶刮与固态溶质所需的热量（溶解（溶解热的反效应）溶剂气化所需的热量。通常溶剂气化热的反效应）溶剂气化所需的热量。通常溶剂气化所需所需的热量为最高。而溶解热反效应热因很小可忽略不的热量为最高。而溶解热反效应热因很小可忽略不计。计。3.3.2.8 干燥器干燥器 由于被干燥的物料种类繁多，性质不同，由于被干燥
50、的物料种类繁多，性质不同，要要求各异，故不可能有万能的干燥器，只能选求各异，故不可能有万能的干燥器，只能选择择最佳的干燥方法和干燥器型式、干燥器选择最佳的干燥方法和干燥器型式、干燥器选择首首先要确定或测定被干燥物料的特性，进行干先要确定或测定被干燥物料的特性，进行干燥燥试验，确定干燥动力学和传迸特性，以证明试验，确定干燥动力学和传迸特性，以证明所所选的是否适用，然后确定干燥设备的工艺尺选的是否适用，然后确定干燥设备的工艺尺寸，寸，进行成本核算，最后确定干燥器的型式。若进行成本核算，最后确定干燥器的型式。若几几种干燥器同时适用时，要同时进行干燥试验，种干燥器同时适用时，要同时进行干燥试验，核算成
