20151102化工设计-知识点总结

符合国家工业安全与卫生要求。
化工设计/绪论
第一章 绪论 知识点
四、化工设计的内容 工艺设计；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 采暖通风设计；技术经济 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 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
第一章 绪论 知识点 化工设计/绪论/第二节 化工设计的内容
七、化工设计的工作程序
一个化工项目从设想到建成投产，分三个阶段：即可行性研 究决策阶段、设计阶段、建设阶段。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。
(1)接受委托，参加编制项目建议书； (2)参加厂址选择，编制厂址选择报告； (3)进行技术考察； (4)编制预可行性研究报告； (5)编制可行性研究报告 ； (6)进行厂址复查； (7)提出建厂区域地质初勘要求； (8)开展初步设计； (9)进行设备及主要材料的采购； (10)提出详勘要求； (11)开展施工图设计；(12)配合现场施工； (13)参加试车、考核； (14)参加竣工验收； (15)工程总结，设计回访； (16)参加项目后评价 。
加引出线），位号和名称用粗实线分开，位号写在上面如： R101A 相同设备尾号 设备顺序号 车间或工段代号 设备分类代号
（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，原有设备位号不再使用 。
第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图 化工设计/绪论 /第二节 化工设计的内容 一、泵的流量自控
第一章 工艺流程设计 知识点 化工设计/绪论/第二节 化工设计的内容
本章主要内容
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
第四节 流程的组织和分析
第一章 工艺流程设计 第一节 概述 化工设计/绪论 /第二节 化工设计的内容
一、工艺流程设计的任务
1. 确定设计过程中的各项内容 a．确定采用哪些工序； b．确定每个工序的具体任务； c．确定设备及操作条件； d. 确定控制仪表； e．确定三废治理和综合利用方案； f. 确定安全生产措施 2. 工艺流程图种类 方框流程图 工艺物料流程图 管道仪表流程图 工艺流程草(简)图 带控制点工艺流程图
设备类型 贮罐 塔器 反应器 换热器 代号 V T R H/E 设备类型 工业炉 压缩机、风机 泵 起重设备 代号 S C B L 设备类型 过滤机 称量设备 火炬 代号 M W F
仪表参量代号
设备类型 代号 设备类型
指示I 记录R 控制C
代号 设备类型 代号
温度
温差 压力(或真空) 压差 重量(或体积)流量
第一章 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 化工设计的内容
例：烃类热裂解产物的组成如表所示：
组分 A氢 B甲烷 C乙烯 D乙烷 E丙烯 F丙烷 G重组分 摩尔流量, mol/h 18 5 24 15 14 6 8 正常沸点, ℃ -253 -161 -104 -88 -48 -42 -1 与上一馏分的温度 差,Δt 92 57 16 40 6 41
T
ΔT/TD P ΔP/PD G/F
质量(重量)
转速 浓度 密度(相对密度) 分析
m(W)
N C γ A
厚度
频率 位移 长度 热量
δ
f S L Q
液位(或料位)
H
湿度
φ
氢离子浓度
pH
第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图 化工设计/绪论 /第二节 化工设计的内容 仪表功能代号
功能 指示 记录 调节 代号 Z/I J/R T 功能 积算 信号 手动遥控 代 号 S X K 功能 联锁 变送 控制 代 号 L B C
第一章 绪论 知识点 化工设计/绪论/第一节化工厂概况
六、化工生产的特点 工艺流程复杂——流程很长，如FeS2→H2SO4 操作状态变化大——如我国设计的合成氨工艺 流体输送多——管道、输送设备多
具有腐蚀性——管道、设备材质
有毒——安全卫生
易燃、易爆——防爆、电气、自动化
非标设备多——反应器、塔等
仪表图形符号
符号
就地安装 电动执行机构
符号
意义
集中安装 活塞执行机构
符号
意义
无弹簧气动阀 有弹簧气动阀
带定器气动阀
孔板流量计
电磁执行机构
转子流量计
变送器
第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图 化工设计/绪论 /第二节 化工设计的内容
二、图画的绘制要求
（5）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
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 三、蒸馏塔的控制方案 (1)蒸馏塔的基本控制 方案 a．按精馏段指标控制 取精馏段某点成分或 温度为被调参数，而 回流量LR、馏出液量D 或塔内蒸汽量VS作为 调节参数。适合于馏 出液的纯度要求较高 的情况
要求采用蒸馏方法将此混合物分离为6个产品：氢-甲烷、乙 烯、乙烷、丙烯、丙烷和重组分。试确定蒸馏的流程方案
第一章 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 化工设计的内容
分析过程：
组分 A氢 B甲烷 C乙烯 D乙烷 E丙烯 F丙烷 G重组分 摩尔流量， mol/h 18 5 24 15 14 6 8 正常沸点, ℃ -253 -161 -104 -88 -48 -42 -1 与上一馏分的 温度差,Δt 92 57 16 40 6 41
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 二、换热器的温度自控 (2)调节传热面积
适用于冷凝器，调节阀装 在凝液管路上 液体1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，直至平衡为止，反之 亦然。 该方案滞后大 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
第一章 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 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
(1) 化学物质的分配
(2) 混合物的分离 考虑：操作压力、冷却剂、稳定性 (3)温度、压力和相的变化
(4) 选择适当的设备
第一章 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 化工设计的内容
（1）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）。 （2）C和D（乙烯和乙烷）、E和F（丙烯和丙烷）两对组 分的沸点差最小，分别为16℃和6℃都很难分离，最难分离的 放到最后分离。
第一章 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 化工设计的内容 （3）CD-EFG：
(1)离心泵
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 二、换热器的温度自控 (1)调节换热介质流量 (2)调节传热面积 (3)分流调节
用流体1的流量作调节参数来控制流 体2的出口温度 最常用的调节方案 流体1的流量必须允许改变
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 三、蒸馏塔的控制方案 (1)蒸馏塔的基本控制方案 a．按精馏段指标控制
在LR、D、VS及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，其余两个按回流罐和再沸器的液位 调节器进行调节。 方案A：根据塔板温度控制LR，VS流量恒定。 方案B：回流比很大时，一般用精馏段塔板温度控制 D，保持VS 流量恒定。
二、蒸馏过程流程的组织和分析 1. 多组分蒸馏的流程方案 四组分--5种方案
直接顺序流程
间接顺序流程
第一章 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 化工设计的内容
二、蒸馏过程流程的组织和分析 1.多组分蒸馏的流程方案
多组分溶液蒸馏可能的方案数 组分数 塔数 方案数 2 1 1 3 2 2 4 3 5 5 4 14 6 5 42 7 6 132 8 7 429 9 10
二、化工设计的特点
政策性强；
多学科、多人手的集体性劳动；
理论密切联系实际。
化工设计/绪论
第一章 绪论 知识点
三、化工设计的要求
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； 工艺上可靠，经济上合理； 尽可能吸收最新科技成果，力求技术先进，经济效 益更大； 不造成环境污染；
化工设计/绪论
第一章 绪论 知识点
一、化工设计的含义
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，同时进行有关非工 艺类和工程经济的设计事项。
从原料→产品的全部工程语言，即具体实施方案的设计。
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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 第四节 流程的组织与分析 化工设计 /绪论工艺流程设计 /第二节 化工设计的内容
二、蒸馏过程流程的组织原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 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CES高的方案 CES=f ×Δ 最难分离的物质放在最后分离 首先除去含量最大的组分 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 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
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 三、蒸馏塔的基本控制方案 b.按提馏段指标控制——适合于釜液的纯度要求较高的情况
方案A：用提馏段塔板温度 控制加热蒸汽量，控制 VS，保持LR恒定，D和B 都按物料平衡关系，由 液位调节器控制。目前 应用最多的方案。 方案B：用提馏段塔板温度 控制釜液流量B，保持LR 恒定，D由回流罐的液位 调节，蒸汽量由再沸器 的液位调节。该方案当B 较小时比较平稳。
MD MB C ES 或 Δt MD MB 14 6 8 / 24 15- 48 88 28 40 28.7 39
CDEF-G：
C ES 8 / 24 15 14 6 - 1 42 8 41 5.6 59
(1)离心泵 （a）直接节流法 优点：简单易行，普遍采用。 缺点：能耗大。 限制：不适宜于正常流量低于额 定流量30%以下的场合。
（b）旁路调节 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。 （c）调节电机转速——采用变 频电机
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 一、泵的流量自控
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 /绪论 /第二节 化工设计的内容 二、换热器的温度自控 (3)分流调节—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，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 传热面要有余量
第一章 工艺流程设计 第一节 概述 化工设计/绪论 /第二节 化工设计的内容
PFD (Process Flowsheet Diagram)：
A版PI图(初版) 过程物料流程图 B版PI图(内审版) 工程设计阶段 PID (Process Instrument Diagram)： C版PI图(用户版) 带控制点的工艺仪表管道流程图 D版PI图(确认版)
UID (Utility Instrument Diagram): 公用工程仪表管道流程图 E版PI图(详1版)
详细工程设计阶段 F版PI图(详2版) UFD (Utility Flowsheet Diagram): G版PI图(施工版) 公用工程物料流程图
第一章 工艺流程设计 第二节 工艺流程图 化工设计/绪论 /第二节 化工设计的内容 工艺设备代号