化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-07 01:10 本頁面
【正文】 《化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)》1 概述 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(gè)化工廠，必須具有一批化工工藝專業(yè)技術(shù)人員，同時(shí)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(shí)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(shí) ● 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) 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。研究對(duì)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)（流體力學(xué)）表對(duì)生產(chǎn)技術(shù)可靠性負(fù)責(zé)工藝系統(tǒng)專業(yè)算、選擇究,附管道命名表表圖和標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的安全性和可操作性負(fù)責(zé)2 工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度 管道及儀表流程圖（ PID)n 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(gè)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(shí)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。PID所包含的內(nèi)容（ 1） 表示出全部設(shè)備、機(jī)械、驅(qū)動(dòng)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(hào)、管道直徑、管道等級(jí)（在同一管道中有不同等級(jí)的應(yīng)表示出分界符號(hào)）、管道材料代號(hào)和隔熱、隔聲代號(hào)，并表明物料流向。（ 3） 所有檢測(cè)與控制儀表，以及功能標(biāo)識(shí)，并進(jìn)行編號(hào)。（ 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(duì)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(duì)配管對(duì)稱要求、真空管路等 ).（ 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(hào)、編寫字母、各類圖形符號(hào)、以及儀表圖形、代號(hào)、線型符號(hào)的表示含義。 公用工程管道及儀表流程圖 (UID)n 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。 化工管道設(shè)計(jì) (在 “3” 節(jié)中詳述 ). 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。 機(jī)泵的安裝設(shè)計(jì) 確定設(shè)備、管道的布置原則及要求 編制管道數(shù)據(jù)表 進(jìn)行必要的系統(tǒng)安全分析3 化工管道設(shè)計(jì) 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(shí)，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(shí)，一般應(yīng)考慮以下原則。 經(jīng)濟(jì)管徑n 管徑選擇方法對(duì)化工裝置的經(jīng)濟(jì)效果十分重要，一個(gè)化工裝置的管道投資往往占整個(gè)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(shí)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。n 在初選管徑時(shí)，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 ）和管道壓力降控制表（見 P610? 611,表 ，表 ）的方法，這樣計(jì)算得到的管徑比較接近經(jīng)濟(jì)管徑。 壓力降要求n 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。n 一般對(duì)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。 工藝控制要求n 在一般情況下，調(diào)節(jié)閥壓降應(yīng)占整個(gè)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(duì)流量控制就比較明顯，易于調(diào)節(jié)。n 限制管壁磨損n 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(huì)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(shí)，應(yīng)該注意在下列條件下會(huì)使腐蝕速率加快，必須采取限制流速的措施。 （ 1）腐蝕介質(zhì)會(huì)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(shí)，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：介質(zhì)名稱 最大流速 ms 185。氯氣 二氧化硫氣 氨氣 p≤ P≤ 濃硫酸 堿液 鹽水和弱堿液 酚水 液氨 液氯 n 滿足介質(zhì)安全輸送的規(guī)定n 特殊介質(zhì)的流速還應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，例如：n 氧氣流速應(yīng)符合（ GB500301991)氧氣站 設(shè)計(jì)規(guī)范n 氫氣流速應(yīng)符合 （ GB50771993)氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范n 乙炔流速應(yīng)符合（ GB500311991)乙炔站設(shè)計(jì)規(guī)范n 部分流體最大流速可參見下表： 介質(zhì) 最大流速 m/s乙烯氣 P≤22MPa ≤30 22MPaP≤150MPa 5~6乙炔氣 P≤110KPa 3~4 P≤250KPa 4~8 P≤ 5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)。 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(jí) dB 防止噪聲的流速限制值 ms 185。70 3380 4590 57 系統(tǒng)阻力降分析 伯努利方程 管內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù) 磨擦產(chǎn)生的壓力損失 摩擦系數(shù)和管道粗糙度的影響 閥門及管件的當(dāng)量長度 管道中可壓縮流體的阻力計(jì)算n 當(dāng)管道末端的壓力小于始端壓力的 80%時(shí)，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。 初選管徑 最終確定管徑 按式 （P612) 管道中不可壓縮流體的阻力計(jì)算n 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。 λ 的求取n
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