【正文】 統(tǒng)物料用戶的進(jìn)出位置 （ 7）圖例及圖面上必要的說明和注解 單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì) 一個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)工程師只有掌握各種單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝流程和工程項(xiàng)目的特殊要求，再結(jié)合以往積累的工程經(jīng)驗(yàn)，方可進(jìn)行單元設(shè)備設(shè)計(jì)。 ● PFD是從工藝方案（即經(jīng)過工藝流程優(yōu)化和工藝設(shè)備選擇）過渡到化工工藝流程設(shè)計(jì)的重要工序之一。 壓力容器的設(shè)計(jì)分類及工藝設(shè)備的特殊制造要求 壓力容器的設(shè)計(jì)分類 工藝設(shè)備的特殊制造要求 工藝應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)中對(duì)某些設(shè)備有特殊制造要求的提出我們的要求。 (4)材料易于采購(gòu)，盡可能立足國(guó)內(nèi)。 (2)材質(zhì)可靠，使用安全。 (3)復(fù)合材料 :有搪瓷、玻璃鋼、襯里和涂層材料等。 2)有色金屬：包括稀有金屬、銅、鈦、鋁、鉛等及其合金。工藝專業(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)備的工作溫度、工作壓力并結(jié)合已有工廠實(shí)際生產(chǎn)使用的情況加以選擇，提出我們的要求。若幾種干燥器同時(shí)適用時(shí)，要同時(shí)進(jìn)行干燥試驗(yàn)，核算成本及方案比較，最后選擇其中最佳者。而溶解熱反效應(yīng)熱因很小可忽略不計(jì)。 （ 3）能量的合理利用應(yīng)注意到蒸發(fā)所需的熱量，包括料液預(yù)熱、分離液態(tài)溶劑與固態(tài)溶質(zhì)所需的熱量（溶解熱的反效應(yīng)）、溶劑氣化所需的熱量。 （ 1）傳熱方面應(yīng)考慮在最小傳熱表面積下傳遞給溶液盡可能多的熱量，傳熱的熱阻主要來自溶液在壁面析鹽結(jié)垢的阻力，這是選擇蒸發(fā)器型式、決定其尺寸與造價(jià)的主要因素。 （ 3）公用工程條件：包括可以利用的熱源情況、供電情況以及能利用的冷卻水的水量、水質(zhì)和溫度等。 蒸發(fā)設(shè)備的選型是蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)首先要考慮的問題，在選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮采用傳熱系數(shù)高的型式，但料液的物理、化學(xué)性質(zhì)常常限制它們的使用，因此在選型時(shí)，需要考慮的因素有以下幾個(gè)方面： （ 1） 料液性質(zhì)：包括料液組成、粘度變化范圍、熱穩(wěn)定性、發(fā)泡性、腐蝕性、是否易結(jié)垢、結(jié)晶、是否有固體懸浮物等。 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器的型式和結(jié)構(gòu)互有差異，但總的來說它是由加熱器與蒸發(fā)室（氣液分離室）兩個(gè)基本部分組成。從外形來分有球罐、立式儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐等 ,根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力和儲(chǔ)存量 ,選擇不同型式、不同結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)罐。不易揮發(fā)液體物料為 ～ 。 一般儲(chǔ)罐的容積用下列方式計(jì)算： 容積 =物料流量 *停留時(shí)間（儲(chǔ)存周期） /裝料系數(shù)。 根據(jù)儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)來分 ,有球罐、臥式儲(chǔ)罐、立式儲(chǔ)罐、固定頂罐、浮頂罐、內(nèi)浮頂罐等。這一類一般單獨(dú)設(shè)置罐區(qū)。若是輸送介質(zhì)為空氣，可采用出口放空簡(jiǎn)單的流量控制方式。 ● 透平式壓縮機(jī)：大多以蒸汽透平驅(qū)動(dòng) .采用改變轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)氣量，此調(diào)節(jié)方法最節(jié)能。若氣體組成有變化，宜按平均分子較大的組成提出 (若不同組成的氣量相同時(shí)）； （ 2）入口溫度：應(yīng)提出正常、最高和最低； （ 3）入口壓力：應(yīng)提出正常、最小和最大； （ 4）入口流量：應(yīng)提出正常、最小和最大； （ 5）出口壓力； （ 6）驅(qū)動(dòng)機(jī)型式：主要是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)還是蒸氣透平驅(qū)動(dòng)，若是蒸汽透平驅(qū)動(dòng)則還需提出蒸汽參數(shù)及背壓凝汽等要求； （ 7）流量控制方式： ● 活塞式（容積式）壓縮機(jī)一般均采用旁路和余隙調(diào)節(jié)，其余隙調(diào)節(jié)一般只能調(diào)節(jié) 10%流量。 ● 同樣在氣體輸送機(jī)械選型中，工藝參數(shù)是最重要的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)主要用于輸送氣體，壓縮機(jī)則用于提高氣體壓力。 （ 4）溫度：指泵的進(jìn)口介質(zhì)溫度，一般應(yīng)給出工藝過程中泵進(jìn)口介質(zhì)的正常、最低和最高溫度。計(jì)算揚(yáng)程應(yīng)考慮最低吸入液面和最高送液高度，且留有裕量，一般要求泵的額定揚(yáng)程為裝置所需揚(yáng)程的 ～ 。 此外選泵時(shí)應(yīng)注意容積式泵不能采用開關(guān)排出閥的方法來調(diào)節(jié)泵的流量 ,一般應(yīng)采用旁路或改變轉(zhuǎn)速、活塞行程的方法調(diào)節(jié)流量。 一般在泵數(shù)據(jù)表上往往只給出正常和額定流量。 在選泵中工藝參數(shù)是泵選型的最重要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程和操作變化范圍慎重確定。所以對(duì)于不同物料、不同要求 ,必須選用不同類型的泵 ,來適應(yīng)化工生產(chǎn)的需要。 化工用泵 泵是化工生產(chǎn)中最常用的設(shè)備，它所輸送液體種類繁多，有強(qiáng)腐蝕性的、易燃易爆、有毒、高溫、高壓、低溫、粘度大小、易揮發(fā)、帶有固體顆粒等。 6)冷卻水的污垢系數(shù)大于 ()/W 7)水源較遠(yuǎn)，取水費(fèi)用大。 4)流體接近溫度（即熱流體的出口溫度與冷流體入口溫度之差）至少大于15℃ 。 2)熱流體的出口溫度高于 50～ 65℃ ，并允許有一定的波動(dòng)范圍（ 3～ 5℃ ）。 波紋板式：緊湊、效率高、易清洗，使用溫度不大于 150℃ ，使用壓力不大于 。不易檢修。使用溫度不大于150℃ 。適用于高溫和高壓的場(chǎng)合，且管內(nèi)流體必須潔凈。 2)浮頭式換熱器 該換熱器殼程易清洗，但內(nèi)墊片易滲漏，適用于需要補(bǔ)償熱膨脹的換熱器，兩流體溫差可大于 120℃ 。 (2)傳熱設(shè)備的分類 1)按功能分：冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱 器、再沸器、蒸汽發(fā)生器、過熱器、廢熱鍋爐等。而填料塔是通過計(jì)算泛點(diǎn)速度 Uf,考慮比較經(jīng)濟(jì)可靠的操作氣速U=(～ )Uf,然后由此可算得塔徑。 兩種塔型的塔徑計(jì)算，都與液泛有關(guān)，因?yàn)橐悍簳?huì)造成塔的壓降增大，效率降低，最后導(dǎo)致塔無法正常操作。 板式塔和填料塔有各自的特點(diǎn)，它們適用于不同的情況，在下述情況下應(yīng)優(yōu)先考慮選用板式塔： (1)操作負(fù)荷波動(dòng)較大或進(jìn)料濃度波動(dòng)較大的分離過程； (2)液相負(fù)荷較小的分離過程； (3)易結(jié)晶、結(jié)垢的物料； (4)需高壓操作的分離過程； (5)內(nèi)部需要設(shè)置蛇管等換熱部件的情況。 （ 5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便、加工制造費(fèi)用低 。 （ 2）生產(chǎn)能力大 。而板式塔和填料塔又因采用的塔板和填料不同，他們又可分為多種型式，如板式塔塔板可分為浮閥、篩板、泡罩及各種高效塔板，填料塔的填料有鮑爾環(huán)，鞍環(huán)等散裝填料和絲網(wǎng)填料、波紋板填料等各種規(guī)整填料。 催化劑的使用條件和活化條件 3)反應(yīng)熱效應(yīng) 4)原料中雜質(zhì)對(duì)反應(yīng)的影響 5)反應(yīng)物和產(chǎn)物的物理性質(zhì)、爆炸極限等 6)反應(yīng)器中物料的流動(dòng)和返混特性，反應(yīng)器的傳熱特性和允許的壓降 7)攪拌釜中攪拌槳的特性 8)多相流中分散相的分散方法和聚并特性 9)氣固流態(tài)化系數(shù)中粒子的磨損和帶出 10)開停車所需的輔助設(shè)施 11)反應(yīng)器操作、控制方法 氣液傳質(zhì)設(shè)備 化工生產(chǎn)中常需要借助氣液傳質(zhì)設(shè)備將反應(yīng)生成的產(chǎn)物進(jìn)行分離，以獲得目標(biāo)產(chǎn)品，一般有采用精餾、吸收解析、蒸發(fā)、氣提、萃取等方法來達(dá)到此目的。它粒子返混小，相接觸界面小，熱傳效能低，設(shè)備容積較大。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材質(zhì)容易解決，調(diào)節(jié)范圍較廣；但切換頻繁，溫度波動(dòng)大，收率較低。它固體返混小，固氣比可變性大，粒子傳送較易；床內(nèi)溫差大、調(diào)節(jié)困難。它傳熱好、溫度均勻、易控制，催化劑有效系數(shù)大；粒子輸送容易，但磨耗太；床內(nèi)返混大 ,對(duì)高轉(zhuǎn)化率不利 ,操作條件限制較大。它返混小，高轉(zhuǎn)化率時(shí)催化劑用量少，催比劑不易磨損，傳熱控溫不易，催化劑裝卸比較麻煩。塔內(nèi)兩相逆流接觸，氣液返混均小，流速有限制，如需傳熱，可在板間另加傳熱面。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，返混小、壓降小，有溫差，填料裝卸麻煩。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，返混程度與高徑比及攪拌有關(guān)，軸向溫差大。它返混小，所需反應(yīng)器容積較小，比傳熱面大，但對(duì)慢速反應(yīng)，管要很長(zhǎng)，壓降大。它適用性大、操作彈性大，連續(xù)操作時(shí)溫度、濃度容易控制 ,產(chǎn)品質(zhì)量均一，但高轉(zhuǎn)化率時(shí)，反應(yīng)容積大。因此就反應(yīng)器的類別也有多種多樣，它適用于不同反應(yīng)。以充分發(fā)揮設(shè)備能力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?？偟膩碚f蒸發(fā)流程的優(yōu)化 ,就是要找到在投資和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用之間的最佳點(diǎn)。對(duì)于強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)，其循環(huán)速度和耗電能之間也有一個(gè)優(yōu)化問題。蒸發(fā)類型有：?jiǎn)涡?、雙效、三效蒸發(fā)，效數(shù)越多，蒸汽單耗越低，但投資越高。 精餾流程的優(yōu)化法 2）：調(diào)優(yōu)法 精餾流程的優(yōu)化法 3）：數(shù)學(xué)規(guī)劃法 確定精餾分離序列后 , 可對(duì)每一塔系進(jìn)行優(yōu)化 ,最佳的目標(biāo)應(yīng)使塔系的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)兩項(xiàng)之和 ,即總費(fèi)用為最小。 ● 最大量組份應(yīng)優(yōu)先分出。 ● 腐蝕性、危險(xiǎn)性的組份應(yīng)優(yōu)先分出。 ● 盡量避免減壓操作和使用冷量。 精餾優(yōu)化需要考慮：哪種組份為主產(chǎn)品；哪種組份為付產(chǎn)品；產(chǎn)品的規(guī)格要求。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物的物性差異可采用不同的分離方法，簡(jiǎn)述如下： （ 1）對(duì)于氣固相混合物可采用干法收集、濕法洗滌、纖維過濾、靜電沉積等分離方法； （ 2）對(duì)于固相混合物可采用篩分、分級(jí)分離方法； （ 3）對(duì)于固液相混合可采用沉降、離心、壓榨、過濾、干燥、蒸發(fā)、結(jié)晶等分離方法； （ 4）對(duì)于液相混合物可采用吸收、萃取、滲透、蒸餾、精餾等分離分法； （ 5）對(duì)于氣液相混合物可采用蒸發(fā)、閃蒸、部分冷凝、精餾等分離方法； （ 6）對(duì)于氣相混合物可采用吸收、吸附、膜分離等分離方法。 在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了實(shí)現(xiàn)高效率、高選擇和達(dá)到要求的產(chǎn)量，常常將相同或不同類型反應(yīng)器進(jìn)行組合。如反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)收率、催化劑特性、反應(yīng)歷程、反應(yīng)途徑。 5)對(duì)其他備選流程重復(fù)上述步驟，最后比較各流程的總費(fèi)用，獲得最佳流程。 3)建立全過程總費(fèi)用與主要優(yōu)化變量之間的關(guān)系，其總費(fèi)用包括： ； 用； 。對(duì)此史密斯和林霍夫提出的 “ 洋蔥頭 ” 設(shè)計(jì)開發(fā)概念，其步驟為： 1)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則初步建立反應(yīng)和分離系統(tǒng)的流程。 (1)從圖中可以十分直觀地表示了反應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)是核心 ,它為分離系統(tǒng)規(guī)定了處理物料的條件 ,而反應(yīng)和分離系統(tǒng)一起又規(guī)定了過程的冷、熱物流的流量和換熱的熱負(fù)荷 ,最后才是公用工程系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)。 工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化 ●在工藝設(shè)計(jì)中 ,首先碰到的就是選擇合適的工藝路線 ,其包括原料路線和工藝路線的選擇，也就是我們常說的工藝設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。 ●項(xiàng)目報(bào)價(jià)書：投標(biāo)書、技術(shù)文件編制工作 ●引進(jìn)項(xiàng)目：包括詢價(jià)書、投標(biāo)書的評(píng)標(biāo)、合同技術(shù)