化工工藝設(shè)計(jì)講座(參考版)
2025-01-03 06:07本頁(yè)面
【正文】 消化資料確定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)： ● 確定工藝流程方案 ● 工藝計(jì)算：物料、能量、設(shè)備工藝計(jì)算 ● PFD和初步的 UFD ● 設(shè)備表 ● 工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表 ● 建議布置圖 ● 原料、公用工程消耗 ● 確定公用系統(tǒng)方案 UFD ● 三廢排放量及建議處理方法 ● 初步的安全分析，危險(xiǎn)區(qū)劃分 ● 初版 PID (A版 ) 如果采用專(zhuān)利商提供的工藝包，主要工作內(nèi)容見(jiàn) P559。 ●公用工程的各項(xiàng)規(guī)格要求及界區(qū)條件（溫度、壓力等）。 ●原材料、輔助原料、催化劑、化學(xué)品的規(guī)格 要求及界區(qū)條件。 ●危險(xiǎn)因素是勞動(dòng)安全措施的主要對(duì)象，危害因素是勞動(dòng)衛(wèi)生措施的主要對(duì)象。 ●危害因素是指影響人的身體健康、導(dǎo)致疾病或?qū)ξ镌斐陕云茐牡囊蛩亍? 能耗計(jì)算： 一般在計(jì)算能耗時(shí) ,都以單位產(chǎn)品所耗能來(lái)計(jì)算的 , 對(duì)于石油化工的主要產(chǎn)品大多有該產(chǎn)品的基準(zhǔn)能耗 , 在工藝設(shè)計(jì)中常以此作為本工藝技術(shù)先進(jìn)與否的參照值 . 在能耗計(jì)算時(shí) , 首先列出單位產(chǎn)品的原料、燃料、水電汽等物料的單耗 ,然后參照有關(guān)折能標(biāo)準(zhǔn)算出該產(chǎn)品的能耗 . 消防 火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)因素及預(yù)防措施 火災(zāi)危險(xiǎn)性分類(lèi) 見(jiàn)表 （ P578～ 579) (P579) 廠房的耐火等級(jí)、層數(shù)和占地面積 見(jiàn)表 （ P580) 防火間距 與工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的消防、勞動(dòng)安全及環(huán)境保護(hù)的基本知識(shí) ● 廠房的防火間距不應(yīng)小于表 （ P581) ● 設(shè)備、建筑物平面布置的防火間距不應(yīng)小于表（ P582) ● 裝置儲(chǔ)罐與裝置的防火間距不應(yīng)小于表 （ P583) ● 罐區(qū)內(nèi)相鄰可燃液體地上儲(chǔ)罐的防火間距不應(yīng)小于表 （ P583) ● 液化烴、可燃?xì)怏w、助燃?xì)怏w的罐區(qū)內(nèi)的防火間距不應(yīng)小于表 （ P584) 危險(xiǎn)區(qū)域劃分 （ 1）按爆炸性氣體混合物出現(xiàn)或釋放源釋放的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，可將爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分為 0區(qū)、 1區(qū)、 2區(qū)和非爆炸性危險(xiǎn)區(qū) （ 2）存在爆炸性粉塵的環(huán)境的根據(jù)其出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間可劃分為 10區(qū)、 11區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域和非爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域。（包括選用效率高的機(jī)泵）。 選取適宜的設(shè)備，優(yōu)化操作條件，降低分離過(guò)程的能耗。 節(jié)能措施： 改變反應(yīng)工藝條件，降低工藝能耗 （ 1）選擇合適的反應(yīng)壓力 （ 2）選擇合適的反應(yīng)溫度 （ 3）提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，減少副反應(yīng)的發(fā)生 可以采用選擇合適的反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度，也可以選擇先進(jìn)的反應(yīng)器或反應(yīng)流程，也可以采用選擇性強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率高的催化劑。 夾點(diǎn)分析法 將需要優(yōu)化的換熱網(wǎng)絡(luò)用冷、熱流復(fù)合線表示在溫焓圖（ TH圖）上，熱流復(fù)合線位于冷流上方，冷、熱流體的復(fù)合線中間垂直距離最短處稱(chēng)為夾點(diǎn)（或稱(chēng)為窄點(diǎn)），其溫差△ Tmin稱(chēng)為夾點(diǎn)溫差?；どa(chǎn)中傳熱過(guò)程是經(jīng)常的發(fā)生的事，因此合理使用能源，節(jié)約能源是每個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡的職責(zé)。 精餾控制可分為： ● 按精餾段指標(biāo)的控制方案 見(jiàn)圖 （ P566） ● 按提餾段指標(biāo)的控制方案 見(jiàn)圖 （ P567） ● 塔頂壓力控制方案 見(jiàn)圖 （ P568） 真空度控制方案 見(jiàn)圖 （ P569） ● 其它控制方案 見(jiàn)圖 （ P569） 傳熱設(shè)備 ●控制載體的流量 見(jiàn)圖 （ P570） ●控制傳熱面積 見(jiàn)圖 （ P570） ●控制載體的氣化溫度 見(jiàn)圖 （ P571） ●工藝介質(zhì)旁路控制 見(jiàn)圖 （ P571） 流體輸送設(shè)備 ●離心泵控制方案 見(jiàn)圖 （ P572） ●改變轉(zhuǎn)速的控制方案 見(jiàn)圖 （ P572） ●往復(fù)泵 (位移式旋轉(zhuǎn)泵 )的控制方案 見(jiàn)圖 （ P572） 7。 精餾 精餾是常見(jiàn)的液液分離方法，精餾控制主要目的是達(dá)到規(guī)定的分離要求。 ● 反應(yīng)控制方案 以反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為控制變量 見(jiàn)圖 （ P564）。 處理量平穩(wěn)。 (5)前饋控制系統(tǒng) 調(diào)節(jié)器根據(jù)干擾的大小，不等被控變量發(fā)生變 化，直接進(jìn)行校正控制。 (3)均勻控制 它可以控制兩個(gè)有關(guān)的變量 ,例如精餾塔塔釜的 液位和塔底的出料流量 ,使它們都呈緩慢的變化 , 以緩和供求的矛盾并使后續(xù)設(shè)備的操作較為平 穩(wěn)。因此在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 ,又發(fā)展了眾 多的復(fù)雜控制系統(tǒng) ,現(xiàn)將后面舉例中出現(xiàn)的復(fù)雜控制 系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹如下 : (1)串級(jí)控制系統(tǒng) 它的特點(diǎn)是兩個(gè)調(diào)節(jié)相串聯(lián) ,主調(diào)節(jié)器的輸出作 為副調(diào)節(jié)器的給定 ,適用于時(shí)間常數(shù)及純滯后較 大的對(duì)象。這些局限性主要表 現(xiàn)在它們只能完成定值控制，功能單一；對(duì)純滯后較 大，出現(xiàn)干擾多而劇烈的對(duì)象 ,控制質(zhì)量較差 。按被控制的工藝變 量來(lái)劃分，最常見(jiàn)的是溫度、壓力、流量、液位、化 學(xué)成分。它是由被控對(duì)象、測(cè)量變送單元、 調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成的單回路控制要求。 （ 4）尋找對(duì)控制對(duì)象起主導(dǎo)作用的調(diào)節(jié)手段。 （ 2）用單回路簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)可以解決的，決不要用復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 C時(shí)，其最低工作溫度應(yīng)考慮建廠地區(qū)環(huán)境溫度的影響。 (3)容器壁與介質(zhì)直接接觸且有外保溫時(shí)，設(shè)計(jì)溫度根據(jù)表 。 （ 2）容器內(nèi)介質(zhì)間接加熱或冷卻時(shí)，設(shè)計(jì)溫度根據(jù)表 。 設(shè)備設(shè)計(jì)溫度的確定： ●工藝專(zhuān)業(yè)經(jīng)傳熱計(jì)算或參考同類(lèi)裝置相同設(shè)備的操作條件，確定該設(shè)備的工作溫度，同時(shí)還要考慮容器內(nèi)部介質(zhì)在工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的最高溫度。 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的確定原則 在依據(jù)表 后，還要根據(jù)該設(shè)備在系統(tǒng)中的情況，結(jié)合系統(tǒng)前后的管道壓力降或靜壓頭，才能得到該設(shè)備可靠的設(shè)計(jì)壓力。 ● 最高工作壓力對(duì)于承受內(nèi)壓的容器是指正常使用過(guò)程中其頂部可能出現(xiàn)的最高壓，對(duì)于承受外壓的容器是指在正常使用過(guò)程中其頂部可能出現(xiàn)的最高壓力差值；對(duì)于夾套容器是指夾套頂部可能出現(xiàn)的最高壓力差值。 ● 設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的確定 設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力是設(shè)備強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，因此，在確定設(shè)備設(shè)計(jì)壓力時(shí)，應(yīng)在滿足設(shè)備長(zhǎng)周期安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，做到既經(jīng)濟(jì)又合理。在 PFD的設(shè)計(jì)過(guò)程中要完成的主要工作： （ 1）工藝流程設(shè)計(jì) （ 2）操作參數(shù)的確定 （ 3）全系統(tǒng)的物料、熱量衡算 工藝流程圖（ PFD) 一般進(jìn)行全系統(tǒng)不同方案的流程模擬計(jì)算，找到更合理的優(yōu)化的工藝操作條件，從而可以修改某些不合理的操作條件，提供全流程的物料熱量平衡數(shù)據(jù)。 ● PFD是工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一個(gè)指導(dǎo)性文件，是化工工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)主要設(shè)計(jì)文件，它是各有關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展工作的依據(jù)之一。工藝專(zhuān)業(yè)應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)、材質(zhì)機(jī)械性能及使用要求、設(shè)備
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