化工原理课程设计(付家新)课件1全解

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1、1 1化工设计与化工原理课程设计概述1 1 1化工设计的分类与化工设计的内容工程设计是科学技术转化为生产力的桥梁和纽带 是整个工程项目建设的灵魂 决定着工业现代化的水平 在工程建设中处于主导地位 它对工程质量 建设周期 投资效益以及投产后的经济效益和社会效益起着决定性的作用 化工设计是工程设计领域中一个很重要的分支 从一个化工新产品 或一个化工新技术 的试验研究开始到进行工厂 或装置 的建设 整个阶段一般需要进行两大类设计 第一类是新技术开发过程中的几个重要环节 即概念设计 中试设计和基础设计等 这类设计一般由项目研究单位的工程开发部门负责 第二类是工程建设过程中的几个重要环节 它包括可行性研

2、究 初步设计 扩初设计和施工图设计等 这类设计一般由研究单位委托设计单位组织实施 一个较为完整的化工设计通常涉及化工工艺 土建 房屋和设备基础等 给排水 采暖 通风 保温 冷冻 电气 自控 仪表 预 概 算等各类专业 其中工艺专业的设计决定了整个设计的概貌 是设计的核心 其他非工艺专业的设计则是以工艺设计为基础的 因此 化工设计工作是由工艺项目与非工艺项目所组成的统一体 它需要由工艺设计人员与非工艺设计人员通力合作共同完成 化工设计应包括以下主要内容 化工工艺设计 总图运输设计 土建设计 公用工程 供电 供热 给排水 采暖 照明和通风等 设计 自动控制设计 机修 电修等辅助车间设计 外管设计

3、工程概算与预算 其中 化工工艺设计是化工工程设计的主体 一是任何一个化工工程项目的设计都是从工艺设计开始 并以工艺设 计结束 二是在整个工程设计过程中非工艺设计要服从工艺设计 同时工艺设计又要考虑和尊重其他各专业的特点与合理要求 在整个设计过程中进行协调 因此 工艺设计关系到整个工程设计的成败与优劣 1 1 2化工工艺设计的主要内容进行化工工艺设计首先要编制设计方案 为此 要对建设项目进行认真调研 全面了解建设项目的各个方面 最好对几 个设计方案进行对比分析 权衡利弊 最后选用技术上先进 经济上合理 生产上安全 并对环境友好的最佳方案 化工工艺设计一般应包括下面几项内容 原料路线和技术路线的选

4、择 工艺流程设计 物料衡算 能量衡算 设备的工艺设计和选型 车间布置设计 化工管路设计 非工艺设计项目的考虑 即由工艺设计人员提出非工艺设计项目的设计条件 编制设计文件 包括编制设计说明书 附图和附表等 通常 化学加工过程是将一种或几种化工原料 经过一系列物理的和化学的单元操作 最终获得产品 这一系列的单元操作必须在相应的单元设备内进行 用管道将这些单元设备连接起来 以便于物料从一个单元设备传送到另一个单元设备 为了便于对物料的控制 往往在设备和管道的相应位置安装一些测量 显示和控制元件 这些设备 连接设备的管路和相应的控制元件一起就组成了化工生产的工艺 流程 因此 在化工设计中 化工单元设备

5、的设计是整个化工过程和装置设计的核心和基础 并贯穿于设计过程的始终 从这个意义上说 作为化工类及其相关专业的本科生乃至研究生 熟练地掌握常用化工单元设备的设计方法无疑是十分重要的 1 1 3化工原理课程设计的基本要求及基本内容 化工原理课程设计的对象是化工单元操作设备的工艺设计 它是化工工艺设计的主体和重要组成部分 本书作为化工原理课程设计教材 旨在加强对化工类及其相关专业学生综合应用本门课程和有关先修课程所学知识进行实践能力的培养 注重提高学生分析与解决工程实际问题的能力 同时 培养学生树立正确的设计思想和实事求是 严谨负责的工作作风 1 化工原理课程设计的基本要求 通过化工原理课程设计 要

6、求学生应在下面几个方面得到较好的培养和训练 培养和锻炼学生查阅资料 收集数据和选用公式的能力 通常 设计任务书给出后 有许多物料的理化参数需要设计者去查阅 收集和整理 有些物性参数特别是混合物的物性参数直接查取比较困难 常常需要估算 计算公式也要由设计者自行选用 这就要求设计者运用各方面的知识 详细而全面地考虑后再确定 培养和锻炼学生正确选择设计参数的能力 树立从技术上可行 经济上合理和生产上安全等方面考虑工程问题的观点 同时还须考虑到操作维修方便和环境保护的要求 亦即对于课程设计不仅要求计算正确 还应从工程的角度综合考虑各种因素 从总体上得到最佳结果 不仅正确而且迅速地进行工程计算 设计计算

7、常常是一个需要反复试算的过程 计算的工作量很大 因此应反复强调 正确 与 迅速 掌握化工原理课程设计的基本程序和方法 学会用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想 2 化工原理课程设计的基本内容化工原理课程设计应包括如下基本内容 设计方案简介对给定 选定或自行组织的工艺流程 主要设备的型式进行简要的论述 工艺设计计算选定工艺参数 进行物料衡算 能量衡算和单元设备的工艺结构计算 绘制相应的工艺流程图 标出物流量 能流量及主要测控点 辅助设备设计与选型典型辅助设备主要工艺尺寸的计算 设备型号规格的选定等 带控制点的工艺流程图以单线图的形式绘制 标出主体设备和辅助设备的物料流向 物流量 能流量及主

8、要测控 点 主体设备设计工艺条件图主体设备设计工艺条件图上应包括设备的主要工艺结构尺寸 技术特性表和接管表 设计说明书的编写设计说明书的内容应包括 设计任务书 目录 设计方案简介 工艺计算及主要设备设计 工艺流程图和主要设备的工艺条件图 辅助设备的计算和选型 设计结果汇总 设计评述 参考资料等 整个课程设计主要由文字论述 工艺计算和设计图表三部分组成 论述应该条理清晰 观点明确 计算力求方法正确 误差控制在工程设计允许的范围之内 计算公式和所用数据必须注明出处 图表应能既简明又准确地表达设计和计算的结果 1 2化工生产工艺流程设计化工生产工艺流程设计各个阶段的设计成果都 是用各种工艺流程图纸和

9、表格表达出来的 按照设计阶段的不同 先后有方框流程图 工艺流程草 简 图 工艺物料流程图 带控制点的工艺流程图和管道仪表流程图等 方框流程图是在工艺路线选定后对工艺流程进行概念性设计时完成的一种流程图 不编入设计文件 工艺流程草 简 图是一种半图解式的工艺流程图 它实际上 只是方框流程图的一种变体或深入 只带有示意的性质 供设计计算时使用 也不列入设计文件中 工艺物料流程图和带控制点的工艺流程图应列入初步设计阶段的设计文件中 管道仪表流程图则应列入施工图设计阶段的设计文件中 本节先介绍流程图的图形符号 标注方法等规 定 然后介绍作为设计文件的工艺物料流程图 PFD processflowdia

10、gram 带控制点的工艺流程图 PCD processandcontroldiagram 和管道仪表流程图 PID pipingandinstrumentdiagram 1 2 1工艺流程图中常见的图形符号1 2 1 1常见设备图形符号 工艺流程图中 常用细实线画出设备的简略外形和内部特征 目前 很多设备的图形已有统一的规定 其图例可参见表1 1 工艺流程图上应标注设备的位号及名称 1 标注的内容设备位号标注的内容如下 第一个字母是设备分类代号 用设备名称英文单词的第一个字母表示 各类设备的分类代号见表1 2 在设备分类代号之后是设备编号 一般用四位数字组成 第1 2位数字是设备所在的工段 或

11、车间 代号 第3 4位数字是设备的顺序编号 例如设备位号T1218表示第12车间 或工段 的第18号塔 设备位号在整个系统内不得重复 且在所有工艺图上设备位号均需一致 如有数台相同设备 则在 其后加大写英文字母 例如T1218A 表1 1工艺流程图中装备 机器图例摘录 HG T20519 2009 表1 1工艺流程图中装备 机器图例摘录 HG T20519 2009 表1 1工艺流程图中装备 机器图例摘录 HG T20519 2009 表1 2设备分类代号 2 标注的方法设备位号应在两个地方进行标注 一是在图上方或下方 标注的位号排列要整齐 尽可能排在相应设备的正上方或正下方 并在设备位号线下

12、方标注设备的名称 二是在设备内或其近旁 此处仅注位号 不注名称 但对于流程简单 设备较少的流程图 也可直接从设备上用细实线引出 标注设备号 1 2 1 2常用管件和阀门图形符号 常用管件和阀件图形符号见表1 3 表1 3常用管件和阀件图形符号摘录 HG T20519 2009 表1 3常用管件和阀件图形符号摘录 HG T20519 2009 表1 3常用管件和阀件图形符号摘录 HG T20519 2009 1 2 1 3常用仪表参量代号 仪表功能代号及仪表图形符号仪表参量代号见表1 4 仪表功能代号见表1 5 仪表图形符号见表1 6 常用流量检测仪表和检出元件的图形符号见表1 7 仪表安装位置

13、的图形符号见表1 8 图中圆圈直径为10mm 用细实线绘制 表1 4仪表参量代号 表1 4仪表参量代号 氢离子浓度通常以它的负对数pH来表示 表1 5仪表功能代号 表1 6仪表图形代号 表1 7常用流量检测仪表和检出元件的图形符号 表1 7常用流量检测仪表和检出元件的图形符号 表1 8仪表安装位置的图形符号 表1 8仪表安装位置的图形符号 1 2 1 4物料代号流程图中常见物料的代号见表1 9 表1 9常见物料代号 表1 9常见物料代号 注 物料代号中如遇到英文字母 O 应写成 在工程设计中遇到本规定以外的物料时 可予补充代号 但不得与上列代号相同 1 2 1 5工艺流程图中图线宽度的规定工艺

14、流程图中图线宽度的规定见表1 10 表1 10工艺流程图中图线宽度的规定 1 2 2工艺流程设计1 2 2 1方框流程图和生产工艺流程草图为便于进行物料衡算 能量衡算及有关设备的工艺计算 在设计的最初阶段 首先要绘制方框流程图 BFD 定性地标出物料由原料转化为产品的过程 流向以及所采用的各种化工过程及设备 方框流程图和生产工艺流程草图仅供设计者使用 不列入设计文件中 1 2 2 2工艺物料流程图在完成物热衡算后便可绘制工艺物料流程图 PFD 它是以图形与表格相结合的形式来表达物热衡算的结果 从而使设计流程定量化 物料流程图简称物流图 实际上包括物流与能流 因为物流本身具有能量流 它是初步设计

15、阶段的主要设计成品 提交设计主管部门和投资决策者审查 如无变化 在施工图设计阶段则不必重新绘制 由于物流图标注了物料衡算和热量衡算的结果数据 所以它除了 为设计审查提供资料外 还可用作日后生产操作和技术改造的参考资料 因而是非常有用的设计档案资料 因为在绘制物料流程图时尚未进行设备设计 所以物料流程图中设备的外形不必精确 常采用标准规定的设备表示方法简化绘制 有的设备甚至简化为符号形式 设备的大小不要求严格按比例绘制 但外形轮廓应尽量做到按相对比例绘出 物料流程图中最关键的部分是物流表 它是人们读图时最为关心的内容 物流表包括物料名称 质量流量 质量分数 摩尔流量 和摩尔分数 有些物流表中还列

16、出物料的某些参数 如温度 压力 密度等 热量衡算的结果除了可在物流图中的物流表内列出外 通常是在相应的设备位置附近表示 如在换热器旁注明其热负荷 详见图1 1 物料流程图作为初步设计阶段的主要设计成品 其作用如下 作为下一步设计的依据 为接受审查提供资料 可供日后操作参考 图1 1是物料流程图的一个示例 1 2 2 3带控制点的工艺流程图在初步设计阶段 除了完成工艺计算 确定工艺流程外 还应确定主要工艺参数的控制方案 所以初步设计阶段在提交物料流程图的同时 还要提交带控制点的工艺流程图 PCD 在画工艺流程图时 工艺物料管道用粗实线 辅助物料管道用中粗线 其他用细实线 图纸和表格中的所有文字均采用长仿宋体 在带控制点的工艺流程图中 一般应画出所有工艺设备 工艺物料管线 辅助管线 阀门 管件以及工艺参数 温度 压力 流量 物位 pH值等 的测量点 并表示出自动控制的方案 它是由工艺专业人员和自控专业人员共同合作完成的 借助带控制点的工艺流程图 可以比较清楚地了解设计的全貌 带控制点的工艺流程图应包括如下内容 1 物料流程 物料流程包括 设备示意图 大致依设备外形尺寸按比例画出 标明设备的