1、化工设计化工设计/绪论绪论化工设计：为了从特定的原料得到所需的产品，化工设计采用相关的单元过程及单元操作，设计出化工设计：为了从特定的原料得到所需的产品，化工设计采用相关的单元过程及单元操作，设计出优化的工艺流程，并根据工艺条件选择合适的设备，设计合理的工厂布局以满足生产的要求，同时优化的工艺流程，并根据工艺条件选择合适的设备，设计合理的工厂布局以满足生产的要求，同时进行有关非工艺类和工程经济的设计事项。进行有关非工艺类和工程经济的设计事项。一、化工设计的含义一、化工设计的含义从原料从原料产品的全部工程语言，即具体实施方案的设计。产品的全部工程语言，即具体实施方案的设计。p政策性强；政策性强；
2、p多学科、多人手的集体性劳动；多学科、多人手的集体性劳动；p理论密切联系实际。理论密切联系实际。二、化工设计的特点二、化工设计的特点第一章 绪论 知识点化工设计化工设计/绪论绪论p符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财富和资源；符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财富和资源；p工艺上可靠，经济上合理；工艺上可靠，经济上合理；p尽可能吸收最新科技成果，力求技术先进，经济效益更大；尽可能吸收最新科技成果，力求技术先进，经济效益更大；p不造成环境污染；不造成环境污染；p符合国家工业安全与卫生要求。符合国家工业安全与卫生要求。三、化工设计的要求三、化工设计的要求第一章 绪论 知识点化工
3、设计化工设计/绪论绪论四、化工设计的内容四、化工设计的内容 工艺设计；工艺设计；总图设计；设备设计；管路设计总图设计；设备设计；管路设计土建设计；电气设计；自控设计；给排水设计土建设计；电气设计；自控设计；给排水设计采暖通风设计；技术经济采暖通风设计；技术经济五、工艺专业的主要设计内容五、工艺专业的主要设计内容原料路线和技术路线的选择；艺流程设计；物料衡算原料路线和技术路线的选择；艺流程设计；物料衡算能量衡算；工艺设备的设计和选型；车间布置设计；能量衡算；工艺设备的设计和选型；车间布置设计；化工管道设计；非工艺设计基础数据；编制设计文件化工管道设计；非工艺设计基础数据；编制设计文件第一章 绪论
4、 知识点化工设计化工设计/绪论绪论/第一节化工厂概况第一节化工厂概况六、化工生产的特点六、化工生产的特点工艺流程复杂工艺流程复杂流程很长，如流程很长，如FeS2H2SO4操作状态变化大操作状态变化大如我国设计的合成氨工艺如我国设计的合成氨工艺流体输送多流体输送多管道、输送设备多管道、输送设备多具有腐蚀性具有腐蚀性管道、设备材质管道、设备材质有毒有毒安全卫生安全卫生易燃、易爆易燃、易爆防爆、电气、自动化防爆、电气、自动化非标设备多非标设备多反应器、塔等反应器、塔等第一章 绪论 知识点化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容七、化工设计的工作程序七、化工设计的工作程序
5、 一个化工项目从一个化工项目从设想到建成投产设想到建成投产，分三个阶段：即，分三个阶段：即可行性研究决策阶段、设计阶段、建设阶段。可行性研究决策阶段、设计阶段、建设阶段。化化工设计过程中有项目可行性研究报告、初步设计、施工图设计重要的文本文件。工设计过程中有项目可行性研究报告、初步设计、施工图设计重要的文本文件。(1)(1)接受委托，参加编制项目建议书；接受委托，参加编制项目建议书；(2)(2)参加厂址选择，编制厂址选择报告；参加厂址选择，编制厂址选择报告；(3)(3)进行技术考察；进行技术考察；(4)(4)编制预可行性研究报告；编制预可行性研究报告；(5)(5)编制可行性研究报告编制可行性研
6、究报告 ；(6)(6)进行厂址复查；进行厂址复查；(7)(7)提出建厂区域地质初勘要求；提出建厂区域地质初勘要求；(8)(8)开展初步设计；开展初步设计；(9)(9)进行设备及主要材料的采购；进行设备及主要材料的采购；(10)(10)提出详勘要求；提出详勘要求；(11)(11)开展施工图设计；开展施工图设计；(12)(12)配合现场施工；配合现场施工；(13)(13)参加试车、考核；参加试车、考核；(14)(14)参加竣工验收；参加竣工验收；(15)(15)工程总结，设计回访；工程总结，设计回访；(16)(16)参加项目后评价参加项目后评价。第一章 绪论 知识点化工设计化工设计/绪论绪论/第第
7、二二节节 化工设计的内容化工设计的内容第一节 工艺流程设计概述第二节 流程图绘制第三节 化工典型设备的自控流程本章主要内容第四节 流程的组织和分析第一章 工艺流程设计 知识点化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容1.确定设计过程中的各项内容确定设计过程中的各项内容a确定采用哪些工序；确定采用哪些工序；b确定每个工序的具体任务；确定每个工序的具体任务；c确定设备及操作条件；确定设备及操作条件；d.确定控制仪表；确定控制仪表；e确定三废治理和综合利用方案；确定三废治理和综合利用方案；f.确定安全生产措施确定安全生产措施 一、工艺流程设计的任务一、工艺流程设计的任务
8、2.工艺流程图种类工艺流程图种类方框流程图方框流程图 工艺流程草工艺流程草(简简)图图工艺物料流程图工艺物料流程图 带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图管道仪表流程图管道仪表流程图第一章 工艺流程设计 第一节 概述化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容工程设计阶段A版PI图(初版)B版PI图(内审版)C版PI图(用户版)D版PI图(确认版)E版PI图(详1版)F版PI图(详2版)G版PI图(施工版)详细工程设计阶段PFD(Process Flowsheet Diagram)：过程物料流程图过程物料流程图PID(Process Instrument Diagram
9、)：带控制点的工艺仪表管道流程图带控制点的工艺仪表管道流程图UID(Utility Instrument Diagram):公用工程仪表管道流程图公用工程仪表管道流程图UFD(Utility Flowsheet Diagram):公用工程物料流程图公用工程物料流程图第一章 工艺流程设计 第一节 概述化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容设备类型设备类型代号代号设备类型设备类型代号代号设备类型设备类型代号代号贮罐贮罐V工业炉工业炉S过滤机过滤机M塔器塔器T压缩机、风机压缩机、风机C称量设备称量设备W反应器反应器R泵泵B火炬火炬F换热器换热器H/E起重设备起重设备L
10、工艺设备代号工艺设备代号仪表参量代号仪表参量代号设备类型设备类型代号代号设备类型设备类型代号代号设备类型设备类型代号代号温度温度T质量质量(重量重量)m(W)厚度厚度 温差温差 T/TD转速转速 N频率频率 f压力压力(或真空或真空)P浓度浓度C位移位移S压差压差 P/PD密度密度(相对密度相对密度)长度长度 L重量重量(或体积或体积)流量流量 G/F分析分析A热量热量Q液位液位(或料位或料位)H湿度湿度氢离子浓度氢离子浓度pH指示指示I 记录记录R 控制控制C第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容符号符号符号符号意义意义
11、 符号符号意义意义 就地安装就地安装集中安装集中安装无弹簧气动阀无弹簧气动阀电动执行机构电动执行机构活塞执行机构活塞执行机构有弹簧气动阀有弹簧气动阀带定器气动阀带定器气动阀电磁执行机构电磁执行机构变送器变送器孔板流量计孔板流量计转子流量计转子流量计功能功能 代号代号 功能功能 代号代号 功能功能 代号代号 指示指示Z/I积算积算 S 联锁联锁 L 记录记录 J/R 信号信号 X 变送变送 B 调节调节 T 手动遥控手动遥控 K 控制控制C仪表功能代号仪表功能代号仪表图形符号仪表图形符号第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容
12、（5 5）设备位号编制为）设备位号编制为:位号应标注在设备内或附近空白处（如能表示清楚，则可不加引出线），位号和名称用粗实线分开，位号应标注在设备内或附近空白处（如能表示清楚，则可不加引出线），位号和名称用粗实线分开，位号写在上面如：位号写在上面如：（6 6）设备位号应与初步设计一致，若施工图设计中设备有所增加，则位号应按顺序增补，如有取消，原）设备位号应与初步设计一致，若施工图设计中设备有所增加，则位号应按顺序增补，如有取消，原有设备位号不再使用有设备位号不再使用 。二、图画的绘制要求二、图画的绘制要求 R 1 0 1 A设备分类代号设备分类代号车间或工段代号车间或工段代号设备顺序号设备顺序
13、号相同设备尾号相同设备尾号第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容一、泵的流量自控一、泵的流量自控 (1)(1)离心泵离心泵 （a）直接节流法）直接节流法优点：简单易行，普遍采用。优点：简单易行，普遍采用。缺点：能耗大。缺点：能耗大。限制：不适宜于正常流量低于额定流量限制：不适宜于正常流量低于额定流量30%以下的场以下的场合。合。（b）旁路调节）旁路调节优点：调节阀直径小，可用于小流量调节。优点：调节阀直径小，可用于小流量调节。缺点：使泵的总效率降低。缺点：使泵的总效率降低。（c）调节电机转速）调节电机转速采用变频电机采用变
14、频电机 第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容一、泵的流量自控一、泵的流量自控 (1)(1)离心泵离心泵 设有分支路的泵设有分支路的泵第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容二、换热器的温度自控二、换热器的温度自控 (1)(1)调节换热介质流量调节换热介质流量(2)(2)调节传热面积调节传热面积(3)(3)分流调节分流调节用流体用流体1 1的流量作调节参数来控制流体的流量作调节参数来控制流体2 2的出口温度的出口温度最常用的调节方案最常用的调
15、节方案流体流体1 1的流量必须允许改变的流量必须允许改变a)调节换热介质流量第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容二、换热器的温度自控二、换热器的温度自控 (2)(2)调节传热面积调节传热面积适用于冷凝器，调节阀装在凝液管路上适用于冷凝器，调节阀装在凝液管路上液体液体1 1的温度高于给定值时，调节阀关小使的温度高于给定值时，调节阀关小使凝液积聚，有效冷凝面减小，传热量随之减小，凝液积聚，有效冷凝面减小，传热量随之减小，直至平衡为止，反之亦然。直至平衡为止，反之亦然。该方案滞后大该方案滞后大需要较大的传热面积余量
16、需要较大的传热面积余量可防局部过热，有利于热敏性介质可防局部过热，有利于热敏性介质第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容二、换热器的温度自控二、换热器的温度自控 (3)(3)分流调节分流调节冷热流体流量均不变冷热流体流量均不变当换热器的两股流体的流量都不允许改变时，可用其中一股流体分走旁路的办法来调节温度，当换热器的两股流体的流量都不允许改变时，可用其中一股流体分走旁路的办法来调节温度，三通阀可装载换热器的进口处，而且还要有较大的传热面积余量。三通阀可装载换热器的进口处，而且还要有较大的传热面积余量。调节迅速调
17、节迅速传热面要有余量传热面要有余量第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容(1)蒸馏塔的基本控制方案蒸馏塔的基本控制方案 a按精馏段指标控制按精馏段指标控制 取精馏段某点成分或温度为被调参取精馏段某点成分或温度为被调参数，而回流量数，而回流量LR、馏出液量、馏出液量D或塔内或塔内蒸汽量蒸汽量VS作为调节参数。适合于馏作为调节参数。适合于馏出液的纯度要求较高的情况出液的纯度要求较高的情况三、蒸馏塔的控制方案三、蒸馏塔的控制方案 第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二
18、节节 化工设计的内容化工设计的内容方案方案A A：根据塔板温度控制根据塔板温度控制L LR R，V VS S流量恒定。流量恒定。方案方案B B：回流比很大时，一般用精馏段塔板温度控制回流比很大时，一般用精馏段塔板温度控制D D，保持，保持V VS S流量恒定。流量恒定。在在L LR R、D D、V VS S及及B B四个变量中，选择一个作为控制成分的手段，选择另一个保持流量恒定，其四个变量中，选择一个作为控制成分的手段，选择另一个保持流量恒定，其余两个按回流罐和再沸器的液位调节器进行调节。余两个按回流罐和再沸器的液位调节器进行调节。(1)蒸馏塔的基本控制方案蒸馏塔的基本控制方案 a按精馏段指标
19、控制按精馏段指标控制 三、蒸馏塔的控制方案三、蒸馏塔的控制方案 第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容三、蒸馏塔的基本控制方案三、蒸馏塔的基本控制方案b.b.按提馏段指标控制按提馏段指标控制适合于釜液的纯度要求较高的情况适合于釜液的纯度要求较高的情况方案方案A A：用提馏段塔板温度控制加热蒸：用提馏段塔板温度控制加热蒸汽量，控制汽量，控制V VS S，保持，保持L LR R恒定，恒定，D D和和B B都按物料平衡关系，由液位调节器都按物料平衡关系，由液位调节器控制。控制。目前应用最多的方案目前应用最多的方案。方
20、案方案B B：用提馏段塔板温度控制釜液流：用提馏段塔板温度控制釜液流量量B B，保持，保持L LR R恒定，恒定，D D由回流罐的液由回流罐的液位调节，蒸汽量由再沸器的液位调位调节，蒸汽量由再沸器的液位调节。该方案节。该方案当当B B较小时比较平稳较小时比较平稳。第一章 工艺流程设计 第三节 化工典型设备的自控流程化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容一、总流程是各个单元操作过程的合理组合一、总流程是各个单元操作过程的合理组合 (1)化学物质的分配化学物质的分配 (2)混合物的分离混合物的分离考虑：操作压力、冷却剂、稳定性考虑：操作压力、冷却剂、稳定性(3)温度
21、、压力和相的变化温度、压力和相的变化(4)选择适当的设备选择适当的设备第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容 1.1.多组分蒸馏的流程方案多组分蒸馏的流程方案 四组分四组分-5-5种方案种方案直接顺序流程直接顺序流程二、蒸馏过程流程的组织和分析二、蒸馏过程流程的组织和分析 间接顺序流程间接顺序流程第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容多组分溶液蒸馏可能的方案数多组分溶液蒸馏可能的方案数 组分数组分数2345678910塔数塔数1234567
22、89方案数方案数125144213242914304862 1.1.多组分蒸馏的流程方案多组分蒸馏的流程方案二、蒸馏过程流程的组织和分析二、蒸馏过程流程的组织和分析 好的方案要求：设备投资少、操作费用低、安全性好、产品质量稳定好的方案要求：设备投资少、操作费用低、安全性好、产品质量稳定第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容直接顺序流程和间接顺序流程相比，选直接顺序流程直接顺序流程和间接顺序流程相比，选直接顺序流程采用等摩尔分割或采用采用等摩尔分割或采用CES高的方案高的方案最难分离的物质放在最后分离最难分离的物质放在
23、最后分离首先除去含量最大的组分首先除去含量最大的组分除去强腐蚀性的组分除去强腐蚀性的组分尽早把易分解或易聚合的组分分离出去尽早把易分解或易聚合的组分分离出去尽早除去易燃易爆等影响安全生产的组分尽早除去易燃易爆等影响安全生产的组分尽早除去在操作条件下不易被液化的组分尽早除去在操作条件下不易被液化的组分当要求产品纯度很高时，一般应在蒸馏流程中安排在塔顶得到产品当要求产品纯度很高时，一般应在蒸馏流程中安排在塔顶得到产品二、蒸馏过程流程的组织原则二、蒸馏过程流程的组织原则 CES=CES=f f 第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工
24、设计的内容例：烃类热裂解产物的组成如表所示：例：烃类热裂解产物的组成如表所示：要求采用蒸馏方法将此混合物分离为要求采用蒸馏方法将此混合物分离为6个产品：氢个产品：氢-甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和重组分。试确定蒸甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和重组分。试确定蒸馏的流程方案馏的流程方案组分组分摩尔流量摩尔流量,mol/h正常沸点正常沸点,与上一馏分的温度差与上一馏分的温度差,tA氢氢18-253B甲烷甲烷5-16192C乙烯乙烯24-10457D乙烷乙烷15-8816E丙烯丙烯14-4840F丙烷丙烷6-426G重组分重组分8-141第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/
25、绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容组分组分摩尔流量，摩尔流量，mol/h正常沸点正常沸点,与上一馏分的温度与上一馏分的温度差差,tA氢氢18-253B甲烷甲烷5-16192C乙烯乙烯24-10457D乙烷乙烷15-8816E丙烯丙烯14-4840F丙烷丙烷6-426G重组分重组分8-141（1）尽早除去在操作条件下不易被液化的组分。即先除去）尽早除去在操作条件下不易被液化的组分。即先除去AB（即甲烷和氢）。（即甲烷和氢）。（2）C和和D（乙烯和乙烷）、（乙烯和乙烷）、E和和F（丙烯和丙烷）两对组分的沸点差最小，分别为（丙烯和丙烷）两对组分的沸点差最小，分别为16和和6都很难分
26、离，最难分离的放到最后分离。都很难分离，最难分离的放到最后分离。分析过程：分析过程：第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容 7.28403928 8848-1524/8614 CES tMMMMDBBD或或 6.541598 421-6141524/8CES （3）CD-EFG：CDEF-G：CD-EFG方案的方案的CES值大，值大，选择CD-EFG方案。方案。第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容ABCDEFGABCDEFGCDEFGCD
27、EFGEF第一章 工艺流程设计 第四节 流程的组织与分析化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容第一节 设计的主要内容第二节 泵的选用第三节 换热设备的设计和选用本章主要内容第四节 贮罐的选型和设计第二章 化工设备设计第五节 塔器的设计第六节 反应器的设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容工作内容：工作内容：(1)确定化工单元操作所用设备的类型；确定化工单元操作所用设备的类型；(2)确定设备的材质；确定设备的材质；(3)确定设备的设计参数；确定设备的设计参数；(4)确定标准设备确定标准设备(即定型设备即定型设备)的型号或牌号，并
28、确定台数；的型号或牌号，并确定台数；(5)对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号；对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号；(6)对非标准设备，提设计要求和设备草图；对非标准设备，提设计要求和设备草图；(7)编制工艺设备一览表；编制工艺设备一览表；(8)当工艺设备的施工图纸完成后，与化工设备的专业设计人员进行会签。当工艺设备的施工图纸完成后，与化工设备的专业设计人员进行会签。第二章 化工设备设计 第一节 设计内容化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容泵：泵：流量、扬程、轴功率、允许吸上高度流量、扬程、轴功率、允许吸上高度换热器：热负荷、换热面积、热载体
29、的种类、冷热流体的流量、温度和压力换热器：热负荷、换热面积、热载体的种类、冷热流体的流量、温度和压力风机：风量和风压风机：风量和风压吸收塔：气体的流量、组成、压力和温度，吸收剂的种类、流量、温度和压力，塔径、筒体的材吸收塔：气体的流量、组成、压力和温度，吸收剂的种类、流量、温度和压力，塔径、筒体的材质、塔板的材质、塔板的类型和板数（板式塔），填料种类、规格、填料总高度、每段填料的高质、塔板的材质、塔板的类型和板数（板式塔），填料种类、规格、填料总高度、每段填料的高度和段数（填料塔）度和段数（填料塔）蒸馏塔、反应器蒸馏塔、反应器第二章 化工设备设计 第一节 设计内容化工设计化工设计/绪论绪论/第
30、第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容化工设备选用和设计的一般原则化工设备选用和设计的一般原则1.合理性：设备满足一般工艺要求，与工艺流程、生产规模、操作条件、工艺控制水平相适应；合理性：设备满足一般工艺要求，与工艺流程、生产规模、操作条件、工艺控制水平相适应；2.先进性：运转可靠、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率尽可能达到先进水平；先进性：运转可靠、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率尽可能达到先进水平；3.安全性：安全性：安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患；安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患；4.经济性：投资省、运行费用低，加工、维修方便；经济性：投资省、运行费用低，加工
31、、维修方便；5.系统性：化工过程是一个完整的系统，设备设计时不能仅关注单一设备，避免因个别设备妨碍整个系统性：化工过程是一个完整的系统，设备设计时不能仅关注单一设备，避免因个别设备妨碍整个系统优化；注重经济性的同时，还应通盘考虑，保留适当裕量，以免在日后扩产和工艺调整时成为系系统优化；注重经济性的同时，还应通盘考虑，保留适当裕量，以免在日后扩产和工艺调整时成为系统统“瓶颈瓶颈”第二章 化工设备设计 第一节 设计内容化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容化工设备所用材质的种类化工设备所用材质的种类金属金属非金属非金属黑色金属黑色金属有色金属：铜、铝、铅、钛及合金等
32、有色金属：铜、铝、铅、钛及合金等铸铁：球墨铸铁铸铁：球墨铸铁、高硅铸铁、高硅铸铁 碳素钢：普通、优质、高级碳素钢碳素钢：普通、优质、高级碳素钢合金钢：普通合金钢合金钢：普通合金钢、不锈钢、特种钢、不锈钢、特种钢橡胶管、橡胶管、塑料管塑料管、玻璃管、玻璃管石墨管石墨管、陶瓷管、陶瓷管复合材料：搪玻璃复合材料：搪玻璃、玻璃钢、玻璃钢 材料种类材料种类第二章 化工设备设计 第一节 设计内容化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容一、对化工用泵的要求一、对化工用泵的要求 一般要求：操作方便、运行可靠、性能良好和维修方便一般要求：操作方便、运行可靠、性能良好和维修方便 特殊
33、要求特殊要求：(1)输送易燃、易爆、易挥发、有毒和有腐蚀性及贵重的介质时，要求密封性能可靠，只能微漏甚至完输送易燃、易爆、易挥发、有毒和有腐蚀性及贵重的介质时，要求密封性能可靠，只能微漏甚至完全无泄漏。因此应采用全无泄漏。因此应采用磁力驱动泵或屏蔽泵磁力驱动泵或屏蔽泵。(2)输送腐蚀性介质时，应选用输送腐蚀性介质时，应选用耐腐蚀泵耐腐蚀泵。(3)输送易气化液体：输送易气化液体应选用低温泵。输送易气化液体：输送易气化液体应选用低温泵。易气化液体的特点：泵入口压力高、气化压力随温度变化非常显著、对泵的轴封要求高。易气化液体的特点：泵入口压力高、气化压力随温度变化非常显著、对泵的轴封要求高。(4)输
34、送粘性液体输送粘性液体 要根据粘度的大小选泵要根据粘度的大小选泵。第二章 化工设备设计 第二节 泵的选用化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容一、对化工用泵的要求一、对化工用泵的要求 特殊要求特殊要求：(5)输送含气液体；输送含气液体；(6)输送含固体颗粒的液体；输送含固体颗粒的液体；(7)输送高温介质时可考虑选用热油泵。输送高温介质时可考虑选用热油泵。(8)要求高吸入性能时，选用允许汽蚀余量小的泵，如液态烃泵、双吸式离心泵。要求高吸入性能时，选用允许汽蚀余量小的泵，如液态烃泵、双吸式离心泵。(9)要求低流量、高扬程时，可选用多级泵、筒形泵；旋涡泵与普通离心泵相
35、比，旋涡泵适合于流量小、要求低流量、高扬程时，可选用多级泵、筒形泵；旋涡泵与普通离心泵相比，旋涡泵适合于流量小、扬程高的场合。扬程高的场合。(10)当打液量精度要求高时，可用计量泵。当打液量精度要求高时，可用计量泵。H，降低，校核，固含量要求降低，校核，固含量要求60%；第二章 化工设备设计 第二节 泵的选用化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容二、泵型式的确定二、泵型式的确定(1)被输送物料的基本性质：被输送物料的基本性质：相态、温度、粘度、挥发性、毒性、腐蚀性、爆炸极限大小相态、温度、粘度、挥发性、毒性、腐蚀性、爆炸极限大小；(2)生产的工艺过程，动力，环境
36、和安全要求等条件；生产的工艺过程，动力，环境和安全要求等条件；(3)悬浮液宜用悬浮液宜用泥浆泵或膈膜泵泥浆泵或膈膜泵；(4)液体中夹带或溶有气体时应选用容积式泵；液体中夹带或溶有气体时应选用容积式泵；(5)粘度大的液体、胶体或膏糊料可用往复泵，最好选用齿轮泵、螺杆泵；粘度大的液体、胶体或膏糊料可用往复泵，最好选用齿轮泵、螺杆泵；(6)输送腐蚀性介质时用各种耐腐蚀材料制造或带衬里的耐腐蚀泵；输送腐蚀性介质时用各种耐腐蚀材料制造或带衬里的耐腐蚀泵；(7)输送昂贵的液体、剧毒的液体应选用完全不泄漏、无轴封的屏蔽泵和磁力泵；输送昂贵的液体、剧毒的液体应选用完全不泄漏、无轴封的屏蔽泵和磁力泵；第二章 化
37、工设备设计 第二节 泵的选用化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容(8)工艺上要求的打液量精度高时宜选用计量泵；工艺上要求的打液量精度高时宜选用计量泵；(9)要求大流量、高压头时宜选用往复泵；要求大流量、高压头时宜选用往复泵；(10)要求流量小而压头高、液体又无悬浮物且粘度不高的情况，选用旋涡泵或多级离心泵；要求流量小而压头高、液体又无悬浮物且粘度不高的情况，选用旋涡泵或多级离心泵；(11)有电源的条件下选用电动泵；无电源或电力紧张而有蒸汽供应时可选用蒸汽往复泵；有电源的条件下选用电动泵；无电源或电力紧张而有蒸汽供应时可选用蒸汽往复泵；(12)输送易燃易爆的液体
38、时选用蒸汽往复泵或水喷射泵、蒸汽喷射泵是很安全的；若采用电动泵输送输送易燃易爆的液体时选用蒸汽往复泵或水喷射泵、蒸汽喷射泵是很安全的；若采用电动泵输送易燃易爆液体，则必须配用防爆电机。易燃易爆液体，则必须配用防爆电机。二、泵型式的确定二、泵型式的确定 第二章 化工设备设计 第二节 泵的选用化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容一、换热器的分类一、换热器的分类传热的三种基本方式：热传导、热对流、热辐射换热器结构：混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器第二章 化工设备设计 第三节 换热器的设计和选用化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的
39、内容一、换热设备设计和选用的一般原则一、换热设备设计和选用的一般原则1.符合规定的工艺操作条件符合规定的工艺操作条件 介质流程、流速、终端温差、压降、传热系数、污垢系数。介质流程、流速、终端温差、压降、传热系数、污垢系数。换热器两端冷热流体温差的取值换热器两端冷热流体温差的取值(1)换热器两端冷、热流体温差应换热器两端冷、热流体温差应在在20以上以上。(2)用水或其他冷却介质时，冷端温差可以小些，但不要低于用水或其他冷却介质时，冷端温差可以小些，但不要低于5。(3)冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝液的露点低冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝液的露点低5。(4)
40、空冷器，冷、热流体温差应大于空冷器，冷、热流体温差应大于15，最好大于，最好大于2025。(5)用水为冷却剂时，冷却水进、出口温度差一般取用水为冷却剂时，冷却水进、出口温度差一般取510，缺水地区用比较大的差，而水源丰富地区，缺水地区用比较大的差，而水源丰富地区用比较小的温差。用比较小的温差。第二章 化工设备设计 第三节 换热器的设计和选用化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容球罐优点球罐优点球形容器与圆筒形容器相比，所具有的特点：1）球罐的表面积小，即在相同容量下球罐所需钢材面积小。2）球罐受力均匀，且在相同的直径和工作压力下，其薄膜应力为圆筒形容器的12，故
41、板厚仅为圆筒形容器的12。3）球罐占地面积小，有利于表面积的利用。4）由于球罐的风力系数低，约为0.3，而圆筒形容器约为0.7左右，因此对于风载荷来说，球罐比圆筒形容器安全得多。因此，球罐具有占地面积少、壁厚薄、质量轻、用材少、造价低等优点。第二章 化工设备设计 第四节 贮罐的选型和设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容二、塔型的选择二、塔型的选择塔径大小的因素：大塔宜用板式塔而小塔宜用填料塔。塔径大小的因素：大塔宜用板式塔而小塔宜用填料塔。造价经济性；液体分布状态造价经济性；液体分布状态2.2.板式塔可适应比较小的液体流量，若此条件下用填料塔则易导致填料润
42、湿不足。板式塔可适应比较小的液体流量，若此条件下用填料塔则易导致填料润湿不足。3.3.处理有腐蚀性的物料时，宜用填料塔。处理有腐蚀性的物料时，宜用填料塔。4.4.热敏性物料的蒸馏宜用填料塔。热敏性物料的蒸馏宜用填料塔。5.5.填料塔适于处理易发泡的液体，因填料能起到破碎泡沫的作用。填料塔适于处理易发泡的液体，因填料能起到破碎泡沫的作用。6.6.含有固体颗粒的物系，宜选用液流通过量较大的板式塔。含有固体颗粒的物系，宜选用液流通过量较大的板式塔。7.7.产生大量溶解热或反应热的物系，一般应采用板式塔。产生大量溶解热或反应热的物系，一般应采用板式塔。第二章 化工设备设计 第五节 塔器的设计化工设计化
43、工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容8.8.液膜控制的过程宜使用板式塔，气膜控制的过程宜用填料塔。液膜控制的过程宜使用板式塔，气膜控制的过程宜用填料塔。在板式塔中，气体在液层内鼓泡上升，加剧液相的湍动程度，这种方式有利于处理液相阻力为主的系在板式塔中，气体在液层内鼓泡上升，加剧液相的湍动程度，这种方式有利于处理液相阻力为主的系统；在填料塔中的气、液流动情况，气体的流通通道不规则，有利于减小气膜的阻力，故适于气膜控制的统；在填料塔中的气、液流动情况，气体的流通通道不规则，有利于减小气膜的阻力，故适于气膜控制的系统。系统。9.9.对操作弹性要求较高的系统，宜采用浮阀塔或其他
44、浮动型塔板的板式塔，其次是泡罩塔。对操作弹性要求较高的系统，宜采用浮阀塔或其他浮动型塔板的板式塔，其次是泡罩塔。10.10.如果工艺上要求侧线出料宜选用板式塔。如果工艺上要求侧线出料宜选用板式塔。11.11.如果设备的重量是关键因素，宜选用板式塔。但采用塑料填料时，填料塔的重量也不大。如果设备的重量是关键因素，宜选用板式塔。但采用塑料填料时，填料塔的重量也不大。12.12.要求液体在塔内停留时间短的吸收过程可选用充填滞液量小的填料的填料塔，反之，要求液体在塔内要求液体在塔内停留时间短的吸收过程可选用充填滞液量小的填料的填料塔，反之，要求液体在塔内停留时间长的过程，可采用板式塔或充填滞液大的填料
45、的填料塔。停留时间长的过程，可采用板式塔或充填滞液大的填料的填料塔。第二章 化工设备设计 第五节 塔器的设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容固定床催化反应器的设计固定床催化反应器的设计 多段绝热式固定床反应器多段绝热式固定床反应器(a)(a)间接换热式；间接换热式；(b)(b)原料气冷激式；原料气冷激式；(c)(c)非原料气冷激式非原料气冷激式 第二章 化工设备设计 第六节 反应器的设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容第一节 概述第二节 厂房的整体布置第三节 车间设置布置设计本章主要内容第四节 车间生产辅助用室第三章
46、车间布置设计第五节 车间布置图化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容初步设计工艺流程图初步设计工艺流程图设备设计并选型设备设计并选型将各工段、设备按生产流程在空间上组合、将各工段、设备按生产流程在空间上组合、布置布置用管道将各工段、设备连接起来用管道将各工段、设备连接起来装置布置设计涉及的专业：装置布置设计涉及的专业：以以工艺、配管工艺、配管专业为主导；专业为主导；在在管道、总图、土建、自控、电力、设备管道、总图、土建、自控、电力、设备等专业配合下；等专业配合下；征求征求建设单位建设单位意见；意见；最后由工艺或配管集中各方面意见后完成。最后由工艺或配管集中各方面
47、意见后完成。车间布置车间布置管道布置管道布置第三章 车间布置设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容1.化工车间的组成化工车间的组成生产设施：生产设施：原料工段、生产工段、成品工段、回收工段、控制室、贮罐区、露天堆场原料工段、生产工段、成品工段、回收工段、控制室、贮罐区、露天堆场生产辅助设施：生产辅助设施：化验室、机修间、动力间、变电配电室、除尘室、通风室化验室、机修间、动力间、变电配电室、除尘室、通风室行政福利设施：行政福利设施：办公室、休息室、更衣室、浴室、厕所办公室、休息室、更衣室、浴室、厕所其他特殊用室：其他特殊用室：劳动保护室、保健室劳动保护室、保健
48、室2.车间设备布置应考虑的问题车间设备布置应考虑的问题设备布置应最大限度采用室内露天联合布置设备布置应最大限度采用室内露天联合布置 应考虑生产工艺对设备布置的要求应考虑生产工艺对设备布置的要求应考虑设备安装、检修等方面对设备布置的要求应考虑设备安装、检修等方面对设备布置的要求安全、卫生和防腐方面的要求安全、卫生和防腐方面的要求第三章 车间布置设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容3.总图布置设计的任务总图布置设计的任务总体解决总体解决全厂所有全厂所有建筑物和构筑物建筑物和构筑物在平面和竖向上的布置；在平面和竖向上的布置；运输网运输网和地上、地下和地上、地下工
49、程技术管网工程技术管网的布置；的布置；行政管理、福利及绿化景观设施的布置等问题。行政管理、福利及绿化景观设施的布置等问题。平面布置平面布置安排各车间、建筑物、构筑物、仓库、堆场、道路、管线、铁路、码头等单元的安排各车间、建筑物、构筑物、仓库、堆场、道路、管线、铁路、码头等单元的相对位置和坐标相对位置和坐标。4.设备布置图设备布置图 确定各确定各设备在车间平面与立面上的位置设备在车间平面与立面上的位置，确定场地，确定场地(室外场地室外场地)与建筑物、构筑物尺寸，确定工艺与建筑物、构筑物尺寸，确定工艺管道、电气仪表、管线及采暖通风管道、电气仪表、管线及采暖通风管道的走向和位置管道的走向和位置。第三
50、章 车间布置设计化工设计化工设计/绪论绪论/第第二二节节 化工设计的内容化工设计的内容设备排列顺序设备排列顺序1、按照工艺流程的顺序进行布置按照工艺流程的顺序进行布置；2、保证水平方向和垂直方向的连续性保证水平方向和垂直方向的连续性；3、避免物料的交叉往返避免物料的交叉往返；4、充分利用厂房的垂直空间布置设备。充分利用厂房的垂直空间布置设备。计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备：较高层计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备：较高层反应设备：较低层反应设备：较低层过滤设备、贮罐等设备：最底层。过滤设备、贮罐等设备：最底层。多层厂房内的设备：既保证垂直方向的连续性，又要减少操作人员在不同楼层间的往返次数。多
