化工设计及过程开发：第一章 化工设计的内容与程序

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1、化工设计及过程开发化工设计及过程开发n如何从一个化学反应变成一个工艺流程？如何从一个化学反应变成一个工艺流程？n n根据要求，是一个含有化学反应、混合物分离、能量交换的连续生产过程。n n其中的核心是化学反应。因为化学反应必然和混合物分离、能量交换和流体输送有关系。n把一个化学实验的结论，按照一定的程序把一个化学实验的结论，按照一定的程序和规律要求，通过工业装置生产出符合市和规律要求，通过工业装置生产出符合市场要求的产品。场要求的产品。-开发开发第一章第一章 化工设计的内容与程序化工设计的内容与程序第一节第一节 开发与设计开发与设计n n化工过程开发与化学工业及国民经济各领域的关系n n化学工

2、业是涉及化学品的生产和加工的工业。目前，化学工业的成就和发展速度十分令人注目。就整个世界而言，化学工业的产值己占各国国民经济总产值(GNP)的5%-10%，位于工业各部门的2-4位。形成了在国民经济中的心地位。n n数种国民经济重要领域对化学工业产品的依赖关系如下，n n电子信息：电子信息：功能材料(光敏、热敏、非线性材料)、超导材料、半导体、高纯材料、超纯材料、超细材料等。n n农业：薄膜、化肥、农药(除草剂、杀虫杀蛾剂)、合成氨基酸饲料、微量元素饲料、生长刺激素等。n n机械工业：机械工业：复合材料(塑-塑、塑-金、塑-陶)、陶瓷材料、超细材料、工程塑料、特种工程塑料等结构材料n n能源交

3、通：能源交通：能源物质及其加工、太阳能转化、燃料电池等燃料(高辛烷值无铅无芳汽油)、润滑剂、涂料、结构材料等n n建筑：建筑：建筑材料、水泥改性、装饰材料、古迹涂层等n n纺织：纺织：化纤、染整剂等n n医学：医学：药物、医用材料(人工肾、人工骨梯、导管)等n n环境：环境：天然降解高分子材料、非卤代烃致冷剂一、化工过程开发的基本内容一、化工过程开发的基本内容 n n化工过程是指若干相互关联的化工单元操作，以及所用设备组成的一个整体和它所完成的工作，即化学品的制备。一个新的化工过程是具有创造性的。所谓开发，是指完善一个过程的研究性工作。因此，任何过程的开发，均是带有研究、改进、使之得到发展、体

4、现出价值的创造性活动。n n化工过程开发是指从一个有关新的化学产品、新技术或新工艺的概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功地过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。n n工艺工艺 (technology)(technology)是系统地应用知识和经验(软件)、设备(硬件)于工业生产实际，将原材料或半成品加工成产品的方法和技术。n n化工工艺化工工艺包括生产的原料路线，生产方法、技术、操作程序、物料走向、以及相关单元操作设备的某种组合。化工工艺是在掌握自然科学和工程科学规律的基础上，使化学反应达到工业化应用水平。n n工艺路线选择的一般原则：工艺路线选择的一般原则：n n

5、工艺路线选择通常是在实验室和小试中进工艺路线选择通常是在实验室和小试中进行研究的，对于工艺路线，可以概括划分行研究的，对于工艺路线，可以概括划分为原料路线，反应路线，产物提纯路线和为原料路线，反应路线，产物提纯路线和三废治理、副产物利用路线。三废治理、副产物利用路线。n n（1 1）原料路线）原料路线: :从原料的资源、来源、市场供应、价格等各方面加以分析。采用价格便宜的原料，尽量采用无毒害、无污染或少污染的原料。此外，还须考虑产品工艺对原料的纯度、杂质含量的要求，原料需不需要预处理等等问题。n n（2 2）合成路线）合成路线: :优先选择已经实现工业化的成熟的工艺，优先选择工艺操作上难度较低

6、的工艺，优先选择工艺过程先进的工艺，优先选择设备投资节省，设备制造加工难度小的工艺，在经济效益综合分析的原则下，加以研究取舍。n n（3 3）分离精制路线）分离精制路线: :采用经济、简单、先进、低能耗、高效率、且能满足产品质量的路线和设备，是研发人员的目标。n n归纳起来工艺路线选择的一般原则是：归纳起来工艺路线选择的一般原则是：归纳起来工艺路线选择的一般原则是：归纳起来工艺路线选择的一般原则是：n na a工艺路线首先必须满足产品的性能质量指标要求。工艺路线首先必须满足产品的性能质量指标要求。n nb b原材料消耗水平合理，而且原料的来源可靠、资原材料消耗水平合理，而且原料的来源可靠、资源

7、丰富、市场供应畅通等。源丰富、市场供应畅通等。n nc c装置具有一定的规模，有利于连续化生产有利于装置具有一定的规模，有利于连续化生产有利于实施和强化自动化水平。实施和强化自动化水平。n nd d尽量采用先进技术。尽量采用先进技术。n ne e尽量减小尽量减小“ “三废三废” ”的排放量，对己经产生的三废的排放量，对己经产生的三废( (废水、废渣、废气、其它废弃物、污染物废水、废渣、废气、其它废弃物、污染物) )要要 有有治理措施。治理措施。n nf f综合经济指标衡量，要求合理高效。综合经济指标衡量，要求合理高效。二、化工过程开发的重要性二、化工过程开发的重要性n n（一）、产品和生产工艺

8、的生命周期（一）、产品和生产工艺的生命周期n n任何一种产品，对市场而言，都有它的生命周期。这一过程同人和哺乳动物一生要经历出生、生长、衰老、死亡的过程极其相似。化工产品有从产生、发展到被淘汰的典型过程。n n（二）、技术进步周期（二）、技术进步周期n n1991年Roth总结20世纪30年代到80年代化工重大技术开发和进展，提出技术进步周期的概念。Roth指出，一般来说，技术进步要经历一个S型曲线的发展周期，参见图14(a)n n当一项技术达到或接近其发展极限时，技术进步只可能通过技术非连续性(technologicaldiscontinuity)转移到一个全新的、完全不同的知识基础上去取得

9、三、化工过程开发的主要步骤三、化工过程开发的主要步骤 n n（一）、化工过程开发的三个阶段n n化工过程开发的步骤，并没有固定模式。国际上通常按各步骤所需做的工作来划分，大致有探索研究探索研究、过程研究过程研究和过程开发过程开发三个相互关联的阶段。这三个阶段之间，所涉及的内容和相互关系，其实井无明显界限，不能截然分开。1.探索研究探索研究 (exploratory research)n n提出的一种主观想象和方案一种主观想象和方案。因此，对这些方案要加以完善或甄别、筛选。需要通过研究活动继续收集信息(包括少量实验)，产生其他概念，来修正主观设想，使之较为符合客观实际，形成详细合理的方案。2.过

10、程研究过程研究(process research)n n进行系统的试验工作系统的试验工作，包括催化剂筛选、反应动力学研究、反应条件研究，确定原料和产品的分析鉴定方法等，以及全流程的小型工业模拟试验。在过程开发阶段试验工作基础上，应完成概念设计，并据此进行中期技术经济评价。如能确定项目是可行的，方可进入下一阶段。否则，应及时中止研究3.过程开发过程开发(process development) n n过程开发的中心任务是进行生产装置的设生产装置的设计和确定最佳操作条件计和确定最佳操作条件。为此，要进行中间放大试验或者模拟试验，以确定反应设备的尺寸和类型。此外，还要研究开停车、事故处理等非稳态过程

11、，以及确保产品产量和质量的监控措施等四、四、 化工过程开发涉及的若干基本化工过程开发涉及的若干基本概念概念 n n（一）、实验室研究、小试、中试n n1.实验室研究目的是对可能的若干方案进行初步筛选，以能明确地提出一个设想流程。这些实验工作目的包括确定原料路线，探索反应的可行性，观察现象以及获得其他感性认识，获得样品等。n n2.小试小试是小型工业模拟试验的简称。小试应完成如下主要任务小试应完成如下主要任务:n n(1)验证开发方案的可行性种完整性，确定影响因素。明确过程原料路线，认识所涉及化学反应的特征和影响因素，确定工艺过程、单元操作和工艺条件，完成催化剂的筛选和表征。确定产物分离和精制方

12、案，以及在此基础上完成物料衡算和热量衡算。n n(2)测定和收集需要的各种物理化学数据。n n(3)建立产品分析方法和过程监测方法。n n(4)在反复研究的基础上，将试验结果整理成一个最佳方案，完成概念设计。n n3.中试中试是中间放大试验的简称。中试是在小试完成并通过技术经济评价后，在概念设计基础上进行的放大试验工作。其规模介于实验室规模和工业装置规模之间，中试工作必须按工业化条件进行，中试工作必须按工业化条件进行，其主要任务是其主要任务是:n n(1)(1)建立一定规模的放大装置，对开发过程进行全建立一定规模的放大装置，对开发过程进行全面模拟考察面模拟考察 n n(2)(2)验证小试条件，

13、收集更完整，更可靠的各种数验证小试条件，收集更完整，更可靠的各种数据，解决放大问题，提供基础设计所需全部资料据，解决放大问题，提供基础设计所需全部资料 n n(3)(3)考察可达到的生产指标。以供对工业化装置进考察可达到的生产指标。以供对工业化装置进行最终评价。行最终评价。(4)(4)研究三废处理，生产安全性等问研究三废处理，生产安全性等问题。题。(5)(5)示范操作，培训技术工人，研究开停车和示范操作，培训技术工人，研究开停车和事故处理方案，获得生产专门技能和经验。事故处理方案，获得生产专门技能和经验。n n(6)(6)提供一定量产品提供一定量产品( (大样大样) )。 五、化工设计五、化工

14、设计n n对化工产品的生产过程进行研究和规划，对化工产品的生产过程进行研究和规划，分析、比较、选择最合适的方法，工艺分析、比较、选择最合适的方法，工艺操作条件，各种设备、仪表、厂房等实操作条件，各种设备、仪表、厂房等实际工作，称为化工过程设计。际工作，称为化工过程设计。n n1.设计要求2.约束条件3.设计阶段4设计程序。n n化工工艺设计的主要步骤和内容工艺设计的基础内容：物料衡算、能量衡算、各类工艺图纸基本要求化工设计的种类化工设计的种类装置改造设计装置改造设计项目项目性质性质新建项目设计新建项目设计重建项目设计重建项目设计化工设计可根据项目性质分类，也可按设计性质分类。化工设计可根据项目

15、性质分类，也可按设计性质分类。 根据项目性质分类根据项目性质分类n n（一）新建项目设计（一）新建项目设计n n新建项目设计包括新产品设计和采用新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。新工艺或新技术的产品的设计。这类这类设计往往由开发研究单位提供基础设设计往往由开发研究单位提供基础设计，然后由工程研究部门根据建厂地计，然后由工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计。区的实际情况作出工程设计。n n（二）重复建设项目设计（二）重复建设项目设计n n由于市场需要，有些产品需要再建生由于市场需要，有些产品需要再建生产装置，由于新建厂的具体条件与原产装置，由于新建厂的具体条件

16、与原厂不同，即算是产品的规模、规格及厂不同，即算是产品的规模、规格及工艺完全相同，工艺完全相同，还是需要由工程设计还是需要由工程设计部门进行设计。部门进行设计。n n（三）已有装置的改造设计（三）已有装置的改造设计n n一些老的生产装置其产品质量和产量均不一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求，或者由于技术原因，原能满足客户要求，或者由于技术原因，原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力，必材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力，必须对老装置进行改造，其中包括去掉影响须对老装置进行改造，其中包括去掉影响产品产量和质量的产品产量和质量的“瓶颈瓶颈”，优化生产过，优化生产过程操作控制，以及提高能量

17、的综合利用率程操作控制，以及提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。和局部的工艺或设备改造更新等。这类设这类设计往往由生产企业的设计部门进行。计往往由生产企业的设计部门进行。化工设计化工设计 n n（一）、设计要求（一）、设计要求 n n化工装置设计必须同时满足下列要求。化工装置设计必须同时满足下列要求。n n(1)产品的数量和质量指标。产品的数量和质量指标。 n n(2)经济性经济性 n n(3)安全安全 n n(4)符合国家和各级地方政府制订的环境保符合国家和各级地方政府制订的环境保护法规护法规 n n(5)整个系统必须可操作和可控制整个系统必须可操作和可控制 n n对每一个不同

18、的设计任务其外部和内部约束条件对每一个不同的设计任务其外部和内部约束条件对每一个不同的设计任务其外部和内部约束条件对每一个不同的设计任务其外部和内部约束条件是不相同的，外部约束条件是指不随项目具体情是不相同的，外部约束条件是指不随项目具体情是不相同的，外部约束条件是指不随项目具体情是不相同的，外部约束条件是指不随项目具体情况变化的，通常是指下列几项况变化的，通常是指下列几项况变化的，通常是指下列几项况变化的，通常是指下列几项: : n n(1)(1)政府制定的各种法律、规定和要求政府制定的各种法律、规定和要求政府制定的各种法律、规定和要求政府制定的各种法律、规定和要求; ;n n(2)(2)各

19、种自然规律各种自然规律各种自然规律各种自然规律; ;n n(3)(3)安全要求安全要求安全要求安全要求; ;n n(4)(4)资源情况资源情况资源情况资源情况; ;n n(5)(5)各种必须遵循的标准和规范各种必须遵循的标准和规范各种必须遵循的标准和规范各种必须遵循的标准和规范; ;n n(6)(6)经济要求，如投资限额和投资回收期。经济要求，如投资限额和投资回收期。经济要求，如投资限额和投资回收期。经济要求，如投资限额和投资回收期。 外部约束条件外部约束条件n n内部约束条件是内部约束条件是: :n n(1)生产技术，技术软件的来源，技术成熟生产技术，技术软件的来源，技术成熟程度，价格和使用

20、条件程度，价格和使用条件;n n(2)材料，原材料、建筑材料、关键设备等材料，原材料、建筑材料、关键设备等供应的难易供应的难易;n n(3)时间，允许和需要的设计时间时间，允许和需要的设计时间;n n(4)人员，素质和数量人员，素质和数量;n n(5)产品规格产品规格;n n(6)建设单位的具体要求建设单位的具体要求;n n(7)建厂地区的具体情况。建厂地区的具体情况。n n（二）、设计阶段（二）、设计阶段n n从开发的过程来看，设计可分为从开发的过程来看，设计可分为n n1.1.概念设计概念设计它的工作内容是根据研究提它的工作内容是根据研究提供的概念和数据，确定流程和工艺条件及供的概念和数据

21、，确定流程和工艺条件及主要设备的形式和材质，三废处理措施等，主要设备的形式和材质，三废处理措施等，最终得出基建投资和产品成本等主要技术最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标。经济指标。n n通过概念设计，可以及早暴露研究工作中通过概念设计，可以及早暴露研究工作中存在的问题和不足之处，从而能及时解决存在的问题和不足之处，从而能及时解决问题，缩短开发周期。问题，缩短开发周期。 n n2.2.中试装置设计中试装置设计中试装置设计的内容基本上和工程设计相同，但规模小，若施工安装力量较强，可以不出管道、仪表、管架等安装图。n n3.3.基础设计基础设计基础设计的内容包括将要建设的生产装置的一切技术

22、要点。它将作为工程设计的依据n n基础设计须详细说明工业生产过程、主要工艺特点、反应原理及工艺参数和操作条件。提出管道流程和控制方案，并对特殊管道的等级公称直径提出要求。确定流程中主要控制方案的原则、控制要求、控制点数据表、主要仪表选型及特殊仪表技术条件。说明装置危险区的划分，列出所处理介质的特性和允许浓度，安全生产、事故处理及劳动保护设置应用的特殊措施。n n从工程设计进度来看，可分为从工程设计进度来看，可分为n n1、预设计、预设计n n2、初步设计、初步设计n n3、施工图设计、施工图设计新技术开发过程设计新技术开发过程设计设计设计性质性质工程设计工程设计预设计预设计初步设计初步设计（扩

23、大初步设计（扩大初步设计）施工图设计施工图设计概念设计概念设计中试设计中试设计基础设计基础设计第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序一、项目建议书一、项目建议书n1.1.项目建设目的和意义，即项目提出的背景和依项目建设目的和意义，即项目提出的背景和依据，投资的必要性及据，投资的必要性及 经济意义；经济意义；n2.2.产品需求初步预测；产品需求初步预测；n3.3.产品方案和拟建规模；产品方案和拟建规模；n4.4.工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）；源）；n5.5.资源、主要原材料、燃料和动力的供应；资源、主要原材料、燃料和动力的供

24、应；n6.建厂条件和厂址初步方案；建厂条件和厂址初步方案；n7.环境保护；环境保护；n8.工厂组织和劳动定员估算；工厂组织和劳动定员估算；n9.项目实施规划设想；项目实施规划设想；n10.投资估算和资金筹措设想；投资估算和资金筹措设想；n11.经济效益和社会效益的初步估算。经济效益和社会效益的初步估算。设计程设计程 序序n n(1)接受委托，参加编制项目建议书接受委托，参加编制项目建议书;n n(2)参加厂址选择，编制厂址选择报告参加厂址选择，编制厂址选择报告;n n(3)进行技术考察进行技术考察;n n(4)编制预可行性研究报告编制预可行性研究报告;n n(5)编制可行性研究报告编制可行性研

25、究报告;n n(6)进行厂址复查进行厂址复查;n n(7)提出建厂区域地质初勘要求提出建厂区域地质初勘要求;n n(8)开展初步设计开展初步设计;n n(9)进行设备及主要材料的采购进行设备及主要材料的采购; n n(10)提出详勘要求提出详勘要求; n n(11)开展施工图设计开展施工图设计; n n(12)配合现场施工配合现场施工; n n(13)参加试车、考核参加试车、考核; n n(14)参加竣工验收参加竣工验收; n n(15)工程总结，设计回访工程总结，设计回访; n n(16)参加项目后评价。参加项目后评价。二、可行性研究二、可行性研究1.1.总论；总论；2.2.需求预测；需求预

26、测；3.3.产品的生产方案及生产规模；产品的生产方案及生产规模；4.4.工艺技术方案；工艺技术方案；5.5.原材料、燃料及水电汽的来源与原材料、燃料及水电汽的来源与供应；供应；6.6.建厂条件和厂址选择布局方案；建厂条件和厂址选择布局方案；7.7.公用工程和辅助设施方案；公用工程和辅助设施方案；8.8.环境保护及安全卫生；环境保护及安全卫生；9.9.工厂组织、劳动定员和人员培训；工厂组织、劳动定员和人员培训；10.10.项目实施规划；项目实施规划；11.11.投资估算和资金筹措；投资估算和资金筹措；12.12.经济效益评价及社会效益评价；经济效益评价及社会效益评价；13.13.结论包括综合评价

27、和研究报告的结论等内结论包括综合评价和研究报告的结论等内容。容。1.1.1.1.项目设计的目的和依据；项目设计的目的和依据；项目设计的目的和依据；项目设计的目的和依据；2.2.2.2.生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；3.3.3.3.矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件；协作条件；协作条件；协

28、作条件；4.4.4.4.资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；5.5.5.5.厂址与占地面积和城市规划的关系；厂址与占地面积和城市规划的关系；厂址与占地面积和城市规划的关系；厂址与占地面积和城市规划的关系；6.6.6.6.防空、防震等的要求；防空、防震等的要求；防空、防震等的要求；防空、防震等的要求；7.7.7.7.建设工期与进度计划；建设工期与进度计划；建设工期与进度计划；建设工期与进度计划；8.8.8.8.投资控制数；投资控制数；投资控制数；投资控制数；9.9.9.9.

29、劳动定员及组织管理制度；劳动定员及组织管理制度；劳动定员及组织管理制度；劳动定员及组织管理制度；10.10.10.10.经济效益、资金来源、投资回收年限。经济效益、资金来源、投资回收年限。经济效益、资金来源、投资回收年限。经济效益、资金来源、投资回收年限。三、编制设计任务书三、编制设计任务书可行性研究报告的编制可行性研究报告的编制n n可行性研究报告是基本建设前期工作的重可行性研究报告是基本建设前期工作的重要内容，是对基本建设项目的必要性和可要内容，是对基本建设项目的必要性和可行性分析预测的一种科学方法，可行性研行性分析预测的一种科学方法，可行性研究阶段化工过程设计的任务是究阶段化工过程设计的

30、任务是:研究各种生研究各种生产方法的技术可行性，经济上的合理性，产方法的技术可行性，经济上的合理性，为技术经济评价工作提供依据为技术经济评价工作提供依据 n n(1)进行产品的国内外需求情况分析进行产品的国内外需求情况分析;市场市场预测、预测、n n(2)对生产规模、工艺技术路线进行比较和对生产规模、工艺技术路线进行比较和确定确定;对厂址和建厂条件方面进行分析论证。对厂址和建厂条件方面进行分析论证。n n（3）对建厂的经济效益和社会效益进行评）对建厂的经济效益和社会效益进行评价。最终由项目负责人汇总资料编制成可价。最终由项目负责人汇总资料编制成可行性研究报告。再发送至有关单位、上级行性研究报告

31、。再发送至有关单位、上级部门审批。部门审批。 可行性研究报告的内容如下可行性研究报告的内容如下:n n(1)(1)总论总论: :包括项目名称、主办单位名称、企业性质及法人、可行性研究的依据、可行性研究的主要内容和论据、评价的结论性意见、存在问题和建议等，并附上主要技术经济指标表;n n(2)(2)需求预测需求预测: :包括国内外需求情况预测和产品的价格分析;n n(3)(3)产品的生产方案及生产规模产品的生产方案及生产规模; ;n n(4)(4)工艺技术方案工艺技术方案: :包括工艺技术方案的选择、物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、工艺和设备拟采用标准化的情况等内容;n n(5)(5)原材料

32、、燃料及水电汽的来源与供应原材料、燃料及水电汽的来源与供应; ;n n(6)(6)建厂条件和厂址选择布局方案建厂条件和厂址选择布局方案; ;n n(7)(7)公用工程和辅助设施方案公用工程和辅助设施方案; ;n n(8)(8)节能节能; ;n n(9)(9)环境保护环境保护; ;n n(10)(10)劳动保护与安全卫生劳动保护与安全卫生; ;n n(11)(11)工厂组织、劳动定员和人员培训工厂组织、劳动定员和人员培训; ;n n(12)(12)项目实施规划项目实施规划;n n(13)(13)投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措; ;n n(14)(14)经济效益评价及社会效益评价经济效益评价

33、及社会效益评价; ;n n(15)(15)结论结论: :包括综合评价和研究报告的结论、存在问题及建议等内容。n n四四. . 预设计预设计( (也可叫概念设计也可叫概念设计) ) n n提供进一步设计的依据提供进一步设计的依据,提供工程的一个大提供工程的一个大致轮廓致轮廓.n n内容内容: :以投产两年后市场需求为依据,确立原材料预处理、合成路线、产品后处理、分离精制方法、回收利用、工艺流程、工艺条件、生产控制方案、工艺装置、原材料规格、三废处理等各种方案，解决各方面问题。n n工艺计算任务工艺计算任务：n n物料衡算、热量衡算、设备设计及选型、物料衡算、热量衡算、设备设计及选型、设备清单、工

34、艺流程设计。设备清单、工艺流程设计。n n非工艺设计方面非工艺设计方面：n n公用工程：水、电、气大致规模，量，级公用工程：水、电、气大致规模，量，级的确定；三废处理方案，流程及设备；交的确定；三废处理方案，流程及设备；交通物流方案；工厂建筑规模、位置、要求；通物流方案；工厂建筑规模、位置、要求；n n其他：人员配置、投资成本估算其他：人员配置、投资成本估算n n要求：技术文件；图纸；报告及初步结论；要求：技术文件；图纸；报告及初步结论；概算；技术经济评估。概算；技术经济评估。五、初步设计五、初步设计初步设计内容初步设计内容初步设计的根据是已批准的可行性研究报告。初步设计的根据是已批准的可行性

35、研究报告。初步设计内容包括化工工艺设计和非化工初步设计内容包括化工工艺设计和非化工工艺设计两大部分内容。工艺设计两大部分内容。n n化工工艺设计内容有化工工艺设计内容有: :n n（1）原材料及产品的主要技术规格、物料）原材料及产品的主要技术规格、物料表、生产流程叙述；表、生产流程叙述；n n（2）根据确定的生产方法，设计带控制点）根据确定的生产方法，设计带控制点的工艺流程图的工艺流程图;n n（3）确定设计基准，进行物料衡算和热量）确定设计基准，进行物料衡算和热量衡算衡算;n n（4）进行设备的设计工艺计算，确定数量、）进行设备的设计工艺计算，确定数量、选材、选型和实际布置选材、选型和实际布

36、置;管道的设计；管道的设计；n n（5）编制化工工艺设计说明书。）编制化工工艺设计说明书。(表格表格:设设备一览表，综合材料表备一览表，综合材料表;图纸图纸:带控制点的带控制点的工艺流程图，物料流程图，设备布置图工艺流程图，物料流程图，设备布置图)。 n n非化工工艺设计非化工工艺设计n n是依据工艺设计所提出的要求，进行为实现工艺过程而进行的土建、物流、机械、设备、动力、仪表、供水、排水、蒸汽、采通、维修、环保、消防、电信等等设计。n n初步设计阶段设计的特点是:比较接近实际的方案。初步设计是施工图设计的依据。六、施工图设计六、施工图设计n n把初步设计中确定的设计原则和设计方案，把初步设计

37、中确定的设计原则和设计方案，根据建筑施工、设备制造及安装工程的需根据建筑施工、设备制造及安装工程的需要进一步具体化，解决建筑工程施工，设要进一步具体化，解决建筑工程施工，设备及管道安装，设备的制作及自动控制工备及管道安装，设备的制作及自动控制工程等各生产设备在施工安装过程中将出现程等各生产设备在施工安装过程中将出现的一系列工程技术问题，并对工程建设费的一系列工程技术问题，并对工程建设费用做出预算。用做出预算。 n n施工图设计的内容体现为各种施工图纸施工图设计的内容体现为各种施工图纸(如如工艺流程图、设备布置图、管道安装图、工艺流程图、设备布置图、管道安装图、管架管件图、设备管口方位图、管架管

38、件图、设备管口方位图、)、材料汇、材料汇总表、设备一览表、土建预算表等。总表、设备一览表、土建预算表等。n n施工图设计阶段的特点是施工图设计阶段的特点是:各项设计应精确、各项设计应精确、详细、齐全。施工图是施工、制造、安装详细、齐全。施工图是施工、制造、安装的依据。的依据。 一、设计准备工作一、设计准备工作（l l）熟悉设计任务书；）熟悉设计任务书；（2 2）了解化工设计以及工艺设计包括哪些内）了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容，其方法步骤如何。参容，其方法步骤如何。参 照设计进度订出个人工作计划。照设计进度订出个人工作计划。（3 3）查阅文献资料；）查阅文献资料；（4 4）收集第一手资料

39、。）收集第一手资料。第三节第三节化工工艺设计的程序及设计内容化工工艺设计的程序及设计内容二、方案设计二、方案设计 确定生产方法和生产流程。确定生产方法和生产流程。确定生产方法和生产流程。确定生产方法和生产流程。技术上先进、经济上技术上先进、经济上合理、安全上可靠、三废的得以治理、因地制宜合理、安全上可靠、三废的得以治理、因地制宜三、化工计算三、化工计算n 内容：物料衡算、能量衡算以及设备选型和计内容：物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算三个内容。算三个内容。n 任务：绘制物料流程图、主要设备图和带控制任务：绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。点工艺流程图。n 用到大量的基本理论、基

40、本概念和基本技能用到大量的基本理论、基本概念和基本技能（数据处理、计算技能、绘图能力等）。（数据处理、计算技能、绘图能力等）。四、车间布置设计四、车间布置设计 工艺人员的主要设计任务之一工艺人员的主要设计任务之一。 主要任务：主要任务：确定整个工艺流程中的全部设确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置，备在平面上和空间中的正确的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构型式。相应地确定厂房或框架的结构型式。 当化工计算结束，绘出工艺流程图后进行，当化工计算结束，绘出工艺流程图后进行， 完成后要绘制完成后要绘制平面与立面的车间布置图平面与立面的车间布置图。五、化工管路设计五、化工管

41、路设计五、化工管路设计五、化工管路设计 任务：任务：任务：任务：确定装置的全部管线、阀件、管件及各种确定装置的全部管线、阀件、管件及各种确定装置的全部管线、阀件、管件及各种确定装置的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置，以满足工艺生产的要求。管架的位置，以满足工艺生产的要求。管架的位置，以满足工艺生产的要求。管架的位置，以满足工艺生产的要求。 原则：原则：原则：原则：应注意节约管材，便于操作、检查和安装应注意节约管材，便于操作、检查和安装应注意节约管材，便于操作、检查和安装应注意节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。检修，而且做到整齐美观。检修，而且做到整齐美观。检修，而且做到

42、整齐美观。六、提供设计条件六、提供设计条件六、提供设计条件六、提供设计条件 内容：内容：内容：内容：总图、土建、外管、非定型设备、自控、总图、土建、外管、非定型设备、自控、总图、土建、外管、非定型设备、自控、总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、工业炉等非工艺专业的设计条件。工业炉等非工艺专业的设计条件。工业炉等非工艺专业的设计条件。工业炉等非工艺专业的设计条件。 确保其确保其确保其确保其完整性和正确性完整性和正确性完整性

43、和正确性完整性和正确性。七、编制概算书七、编制概算书七、编制概算书七、编制概算书 概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。 编制概算可帮助判断和促进设计的经济合理性。编制概算可帮助判断和促进设计的经济合理性。编制概算可帮助判断和促进设计的经济合理性。编制概算可帮助判断和促进设计的经济合理性。八、编制设计文件八、编制设计文件八、编制设计文件八、编制设计文件 初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成初步设计阶段与施工图设

44、计阶段的设计工作完成初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件。后都要编制设计文件。后都要编制设计文件。后都要编制设计文件。 是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据， 内容：内容：内容：内容：设计说明书、附图（流程图、布置图、设设计说明书、附图（流程图、布置图、设设计说明书、附图（流程图、布置图、设设计说明书、附图（流程图、布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。备图等）和附表（设备一览表、材

45、料汇总表等）。备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。 以上为一般设计程序，实际设计中，往往是交错以上为一般设计程序，实际设计中，往往是交错以上为一般设计程序，实际设计中，往往是交错以上为一般设计程序，实际设计中，往往是交错进行的。进行的。进行的。进行的。化工设计必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法化工设计必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法化工设计必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法化工设计必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法规。如：规。如：规。如：规。如：1 1 1 1、化工企业总图运输设计规范、化工企业总图运输设计规范、化工企业总图运输设计规范、化工企

46、业总图运输设计规范 HG/T 20649HG/T 20649HG/T 20649HG/T 2064919981998199819982 2 2 2、工矿企业总平面设计规范、工矿企业总平面设计规范、工矿企业总平面设计规范、工矿企业总平面设计规范 GB 50187GB 50187GB 50187GB 5018719931993199319933 3 3 3、石油化工工艺装置布置设计通则、石油化工工艺装置布置设计通则、石油化工工艺装置布置设计通则、石油化工工艺装置布置设计通则 SH3011-2000SH3011-2000SH3011-2000SH3011-20004 4 4 4、石油化工给水排水管道

47、设计图例、石油化工给水排水管道设计图例、石油化工给水排水管道设计图例、石油化工给水排水管道设计图例 SH 3089-1998SH 3089-1998SH 3089-1998SH 3089-19985 5 5 5、石油化工管道器材标准（合订本、石油化工管道器材标准（合订本、石油化工管道器材标准（合订本、石油化工管道器材标准（合订本1996199619961996年）年）年）年）SH 3401-3410SH 3401-3410SH 3401-3410SH 3401-34106 6 6 6、石油化工管道布置设计通则、石油化工管道布置设计通则、石油化工管道布置设计通则、石油化工管道布置设计通则 SH3

48、012-2000SH3012-2000SH3012-2000SH3012-20007 7 7 7、石油化工企业给水排水系统设计规范、石油化工企业给水排水系统设计规范、石油化工企业给水排水系统设计规范、石油化工企业给水排水系统设计规范 SH3015-2003SH3015-2003SH3015-2003SH3015-2003第四节第四节国家和行业的基本设计政策和规范国家和行业的基本设计政策和规范第五节第五节 设计文件设计文件一、扩大初步设计文件一、扩大初步设计文件一、扩大初步设计文件一、扩大初步设计文件 设计文件内容：设计说明书和说明书的附图、附表。设计文件内容：设计说明书和说明书的附图、附表。设

49、计文件内容：设计说明书和说明书的附图、附表。设计文件内容：设计说明书和说明书的附图、附表。 初步设计说明书的内容：初步设计说明书的内容：初步设计说明书的内容：初步设计说明书的内容：（一）设计依据（一）设计依据（一）设计依据（一）设计依据 （1 1 1 1）文件，如计划任务书以及其他批文等。）文件，如计划任务书以及其他批文等。）文件，如计划任务书以及其他批文等。）文件，如计划任务书以及其他批文等。 （2 2 2 2）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。（二）设计指导思想和设计

50、原则（二）设计指导思想和设计原则（二）设计指导思想和设计原则（二）设计指导思想和设计原则 （1 1 1 1）设计所遵循的具体方针政策和指导思想。）设计所遵循的具体方针政策和指导思想。）设计所遵循的具体方针政策和指导思想。）设计所遵循的具体方针政策和指导思想。 （2 2 2 2）总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的选型和材质选）总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的选型和材质选）总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的选型和材质选）总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的选型和材质选用、自控水平等原则。用、自控水平等原则。用、自控水平等原则。用、自控水平等原则。（三

51、）产品方案（三）产品方案（三）产品方案（三）产品方案 产品名称和性质；产品名称和性质；产品名称和性质；产品名称和性质；产品质量规格；产品质量规格；产品质量规格；产品质量规格；产品规模（吨年）；产品规模（吨年）；产品规模（吨年）；产品规模（吨年）；副产副产副产副产品数量（吨年）；品数量（吨年）；品数量（吨年）；品数量（吨年）；产品包装方式。产品包装方式。产品包装方式。产品包装方式。（四）生产方法和工艺流程（四）生产方法和工艺流程（四）生产方法和工艺流程（四）生产方法和工艺流程 (1)(1)(1)(1)生产方法；生产方法；生产方法；生产方法； (2)(2)(2)(2)化学反应方程式；化学反应方程式

52、；化学反应方程式；化学反应方程式； (3)(3)(3)(3)工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程 工艺划分简图，用方块图表示；工艺划分简图，用方块图表示；工艺划分简图，用方块图表示；工艺划分简图，用方块图表示； 带控制点工艺流程图和流程简述。带控制点工艺流程图和流程简述。带控制点工艺流程图和流程简述。带控制点工艺流程图和流程简述。（五）车间（装置）组成和生产制度（五）车间（装置）组成和生产制度（五）车间（装置）组成和生产制度（五）车间（装置）组成和生产制度 (1)(1)(1)(1)车间（装置）组成；车间（装置）组成；车间（装置）组成；车间（装置）组成； (2)(2)(2)(2)生产制度。生产制度。

53、生产制度。生产制度。（六）原料、中间产品的主要技术规格（六）原料、中间产品的主要技术规格（六）原料、中间产品的主要技术规格（六）原料、中间产品的主要技术规格 (1)(1)(1)(1)原料、辅助原料的主要技术规格。原料、辅助原料的主要技术规格。原料、辅助原料的主要技术规格。原料、辅助原料的主要技术规格。 (2(2(2(2）中间产品及成品的主要技术规格。）中间产品及成品的主要技术规格。）中间产品及成品的主要技术规格。）中间产品及成品的主要技术规格。（七）工艺计算（七）工艺计算（七）工艺计算（七）工艺计算1.1.1.1.物料计算物料计算物料计算物料计算2.2.2.2.主要设备的选型、化工计算和材料选

54、择主要设备的选型、化工计算和材料选择主要设备的选型、化工计算和材料选择主要设备的选型、化工计算和材料选择3.3.3.3.工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果：根据工艺特点列表：工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果：根据工艺特点列表：工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果：根据工艺特点列表：工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果：根据工艺特点列表：工艺设备一览表按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制工艺设备一览表按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制4.4.工艺用的水、蒸汽、冷冻用量。工艺用的水、蒸汽、冷冻用量。5.5.分批操作的设备要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。分批操作的设备

55、要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。（八）主要原料、动力消耗定额及消耗量八）主要原料、动力消耗定额及消耗量（九）生产控制分析九）生产控制分析 （十）仪表和自动控制十）仪表和自动控制（十一）技术保安、防火及工业卫生十一）技术保安、防火及工业卫生（十二）车间布置十二）车间布置（十三）公用工程十三）公用工程（十四）十四）“三废三废”治理及综合利用治理及综合利用（十五）车间维修十五）车间维修（十六）土建十六）土建（十七）车间装置定员十七）车间装置定员（十八）概算（十八）概算（十八）概算（十八）概算（十九）技术经济（十九）技术经济（十九）技术经济（十九）技术经济 1.1.1.1.投资投资投资投资 2.2

56、.产品成本产品成本技术经济指标技术经济指标（二十）存在问题及建议（二十）存在问题及建议（二十）存在问题及建议（二十）存在问题及建议（二十一）扩大初步设计中必要的附表及附图（二十一）扩大初步设计中必要的附表及附图（二十一）扩大初步设计中必要的附表及附图（二十一）扩大初步设计中必要的附表及附图 附表：工艺设备一览表、自控仪表一览表、公用工程设备材料表附表：工艺设备一览表、自控仪表一览表、公用工程设备材料表附表：工艺设备一览表、自控仪表一览表、公用工程设备材料表附表：工艺设备一览表、自控仪表一览表、公用工程设备材料表 附图：带控制点工艺流程图、车间布置图（平面图及剖面图）、关键附图：带控制点工艺流程

57、图、车间布置图（平面图及剖面图）、关键附图：带控制点工艺流程图、车间布置图（平面图及剖面图）、关键附图：带控制点工艺流程图、车间布置图（平面图及剖面图）、关键设备总图、建筑平面、立面、剖面图设备总图、建筑平面、立面、剖面图设备总图、建筑平面、立面、剖面图设备总图、建筑平面、立面、剖面图二、施工图文件的编制二、施工图文件的编制二、施工图文件的编制二、施工图文件的编制( (一一一一) )施工图设计文件目录施工图设计文件目录施工图设计文件目录施工图设计文件目录 主项图纸总目录、非定型设备图纸目录和工艺图纸目录。主项图纸总目录、非定型设备图纸目录和工艺图纸目录。主项图纸总目录、非定型设备图纸目录和工艺

58、图纸目录。主项图纸总目录、非定型设备图纸目录和工艺图纸目录。( (二二二二) )工艺施工图设计文件工艺施工图设计文件工艺施工图设计文件工艺施工图设计文件 (1)(1)工艺设计说明。工艺设计说明。工艺设计说明。工艺设计说明。 (2)(2)带控制点工艺流程图（施工流程图）带控制点工艺流程图（施工流程图）带控制点工艺流程图（施工流程图）带控制点工艺流程图（施工流程图） (3)(3)辅助管路系统图辅助管路系统图辅助管路系统图辅助管路系统图 (4)(4)首页图首页图首页图首页图 (5)(5)设备布置图。设备布置图。设备布置图。设备布置图。 (6)(6)设备一览表。设备一览表。设备一览表。设备一览表。定型

59、工艺设备定型工艺设备非定型工艺设备非定型工艺设备(7)(7)管路布置图。管路布置图。管路布置图。管路布置图。 (8)(8)配管设计模型。配管设计模型。配管设计模型。配管设计模型。(9)(9)管段图。管段图。管段图。管段图。 (10)(10)管架和非标准管件图。管架和非标准管件图。管架和非标准管件图。管架和非标准管件图。(11)(11)管段表。管段表。管段表。管段表。(12)(12)管架表。管架表。管架表。管架表。(13)(13)综合材料表综合材料表。综合材料表综合材料表。综合材料表综合材料表。综合材料表综合材料表。(14)(14)管口方位图。管口方位图。管口方位图。管口方位图。(15)(15)

60、换热器条件图。换热器条件图。换热器条件图。换热器条件图。第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计生产方法和工艺流程的选择生产方法和工艺流程的选择; ;工艺流程设计工艺流程设计; ;工艺流程图绘制工艺流程图绘制; ;典型设备的自控流程典型设备的自控流程 主要内容主要内容第一节第一节生产方法和工艺流程的选择生产方法和工艺流程的选择一、生产方法和工艺流程选择的原则一、生产方法和工艺流程选择的原则 1 1先进性先进性 技术上的先进和经济上的合理可行技术上的先进和经济上的合理可行 2 2可靠性可靠性 所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。 3 3结合国情结合国情

61、不能单纯从技术观点考虑问题，应从国情出发考虑不能单纯从技术观点考虑问题，应从国情出发考虑各种具体问题。各种具体问题。 全面衡量、综合考虑、全面分析、反复对比后选出全面衡量、综合考虑、全面分析、反复对比后选出优点较多、符合国情、切实可行的技术路线和工艺流程优点较多、符合国情、切实可行的技术路线和工艺流程。二、生产方法和工艺流程确定的步骤二、生产方法和工艺流程确定的步骤确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶段。确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶段。确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶段。确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶段。1.1.1.1.搜集资料，调查研究搜集资料，调查

62、研究搜集资料，调查研究搜集资料，调查研究2.2.2.2.落实设备落实设备落实设备落实设备3.3.3.3.全面对比全面对比全面对比全面对比全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项：全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项：全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项：全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项： 几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势； 产品的质量情况；产品的质量情况；产品的质量情况；产品的质量情况； 生产能力及产品规格；生产能力及产品规格；生产能力及产品规格

63、；生产能力及产品规格； 原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况； 建设费用及产品成本；建设费用及产品成本；建设费用及产品成本；建设费用及产品成本； 三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况； 其他特殊情况。其他特殊情况。其他特殊情况。其他特殊情况。第二节第二节 工艺流程设计工艺流程设计一、流程设计的任务一、流程设计的任务一、流程设计的任务一、流程设计的任务主要任务：主要任务：主要任务：主要任务： 一是确定流程各生产过程的具体内容、顺序和一是确定流程各生产过程的具体内容、顺序和一是确定流程各生产过程的具

64、体内容、顺序和一是确定流程各生产过程的具体内容、顺序和 组合方组合方组合方组合方式；式；式；式； 二是绘制工艺流程图二是绘制工艺流程图二是绘制工艺流程图二是绘制工艺流程图. . . .按步骤逐步解决以下问题按步骤逐步解决以下问题按步骤逐步解决以下问题按步骤逐步解决以下问题: : : : (1) (1) (1) (1) 确定整个流程的组成确定整个流程的组成确定整个流程的组成确定整个流程的组成 (2) (2) (2) (2) 确定每个过程或工序的组成确定每个过程或工序的组成确定每个过程或工序的组成确定每个过程或工序的组成 (3) (3) (3) (3) 确定操作条件确定操作条件确定操作条件确定操作

65、条件 (4) (4) (4) (4) 控制方案的确定控制方案的确定控制方案的确定控制方案的确定 (5) (5) (5) (5) 合理利用原料及能量合理利用原料及能量合理利用原料及能量合理利用原料及能量 (6) (6) (6) (6) 制定三废的治理方法制定三废的治理方法制定三废的治理方法制定三废的治理方法 (7) (7) (7) (7) 制定安全生产措施制定安全生产措施制定安全生产措施制定安全生产措施二、工艺流程设计方法 工艺流程主要分四个部分工艺流程主要分四个部分工艺流程主要分四个部分工艺流程主要分四个部分: :原料预处理、反应、产物后处理原料预处理、反应、产物后处理原料预处理、反应、产物后

66、处理原料预处理、反应、产物后处理（分离净化）和三废处理。一般的工作方法（分离净化）和三废处理。一般的工作方法（分离净化）和三废处理。一般的工作方法（分离净化）和三废处理。一般的工作方法: : (1) (1) (1) (1) 以反应过程为中心以反应过程为中心以反应过程为中心以反应过程为中心; ; ; ; (2) (2) (2) (2) 原料预处理过程原料预处理过程原料预处理过程原料预处理过程; ; ; ; (3) (3) (3) (3)产物的后处理产物的后处理产物的后处理产物的后处理; ; ; ; 除了获得目的产物外，由于存在副反应，还生成了副产物。除了获得目的产物外，由于存在副反应，还生成了副

67、产物。除了获得目的产物外，由于存在副反应，还生成了副产物。除了获得目的产物外，由于存在副反应，还生成了副产物。 由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，以及为使反应尽可能完全由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，以及为使反应尽可能完全由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，以及为使反应尽可能完全由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，以及为使反应尽可能完全而有过剩组分。而有过剩组分。而有过剩组分。而有过剩组分。 原料中含有的杂质往往不是反应需要的，在原料的预处理中并未除净，因而原料中含有的杂质往往不是反应需要的，在原料的预处理中并未除净，因而原料中含有的杂质往往不是反应需要的

68、，在原料的预处理中并未除净，因而原料中含有的杂质往往不是反应需要的，在原料的预处理中并未除净，因而在反应中将会带入产物中，或者杂质参与反应而生成无用且有害的物质。在反应中将会带入产物中，或者杂质参与反应而生成无用且有害的物质。在反应中将会带入产物中，或者杂质参与反应而生成无用且有害的物质。在反应中将会带入产物中，或者杂质参与反应而生成无用且有害的物质。 产物的集聚状态要求，也增加了后处理过程。某些反应过程是多相的，而最产物的集聚状态要求，也增加了后处理过程。某些反应过程是多相的，而最产物的集聚状态要求，也增加了后处理过程。某些反应过程是多相的，而最产物的集聚状态要求，也增加了后处理过程。某些反

69、应过程是多相的，而最终产物是固态的。终产物是固态的。终产物是固态的。终产物是固态的。(4)产品的后处理产品的后处理;(5)未反应原料的循环或利用以及副产物的处未反应原料的循环或利用以及副产物的处理理;(6)确定确定“三废三废”排出物的处理措施排出物的处理措施;(7)确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施;(8)确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案(9)制定切实可靠的安全生产措施制定切实可靠的安全生产措施(10)保温、防腐的设计保温、防腐的设计三、工艺流程设计的基本方法三、工艺流程设计的基本方法方案比较方案比较n n首先要明确判据首先要明确判据首先要明确判据首先要明确判据: : :

70、 : 工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。面积等因素。面积等因素。面积等因素。n n方案比较的基本前提方案比较的基本前提方案比较的基本前提方案比较的基本前提: : : :保持原始信息不变。保持原始信息不变。保持原始信

71、息不变。保持原始信息不变。 第三节第三节第三节第三节 工艺流程图工艺流程图工艺流程图工艺流程图一、工艺流程图概述一、工艺流程图概述一、工艺流程图概述一、工艺流程图概述 把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即是工艺流程图。个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即是工艺流程图。个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即是工艺流程图。个完整的生产工艺过程，并用图形描

72、绘出来，即是工艺流程图。 1 1 1 1全厂总工艺流程图或物料平衡图全厂总工艺流程图或物料平衡图全厂总工艺流程图或物料平衡图全厂总工艺流程图或物料平衡图 2 2 2 2物料流程图物料流程图物料流程图物料流程图 3 3 3 3工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图二、工艺流程草图二、工艺流程草图二、工艺流程草图二、工艺流程草图 工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流

73、程的图样。它是设计开始时供工艺是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。 生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表等生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表等生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表等生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览

74、表等三个部分组成三个部分组成三个部分组成三个部分组成1 1 1 1物料流程物料流程物料流程物料流程: (1) : (1) : (1) : (1) 设备示意图设备示意图设备示意图设备示意图; (2) ; (2) ; (2) ; (2) 流程管线及流向箭头流程管线及流向箭头流程管线及流向箭头流程管线及流向箭头; (3) ; (3) ; (3) ; (3) 文字文字文字文字注解注解注解注解2 2 2 2图例图例图例图例3 3 3 3设备一览表设备一览表设备一览表设备一览表三、工艺管道及仪表流程图三、工艺管道及仪表流程图又称施工流程图或带控制点的工艺流程图又称施工流程图或带控制点的工艺流程图又称施工流

75、程图或带控制点的工艺流程图又称施工流程图或带控制点的工艺流程图（一）比（一）比例与图幅例与图幅（二）设备的表示方法（二）设备的表示方法（二）设备的表示方法（二）设备的表示方法1.1.1.1.设备的画法设备的画法设备的画法设备的画法 (1)(1)(1)(1)图形图形图形图形; (2); (2); (2); (2)相对位置相对位置相对位置相对位置; (3); (3); (3); (3)相同系统（或设备）的处理相同系统（或设备）的处理相同系统（或设备）的处理相同系统（或设备）的处理2.2.2.2.设备的标注设备的标注设备的标注设备的标注 (1)(1)(1)(1)标注的内容标注的内容标注的内容标注的内

76、容; (2); (2); (2); (2)标注的方式标注的方式标注的方式标注的方式（三）管道的表示方法（三）管道的表示方法（三）管道的表示方法（三）管道的表示方法 一般应画出所有工艺物料和辅助物料一般应画出所有工艺物料和辅助物料一般应画出所有工艺物料和辅助物料一般应画出所有工艺物料和辅助物料（如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等）的管道（如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等）的管道（如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等）的管道（如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等）的管道 1. 1.管道的画法管道的画法管道的画法管道的画法 2. 2.管道的标注管道的标注管道的标注管道的标注 一般横向管线标注在管线的上方，竖向管一般横向管线标注在管线

77、的上方，竖向管一般横向管线标注在管线的上方，竖向管一般横向管线标注在管线的上方，竖向管线则标注在管线的左方线则标注在管线的左方线则标注在管线的左方线则标注在管线的左方( ( ( (四）阀门与管件的表示方法四）阀门与管件的表示方法四）阀门与管件的表示方法四）阀门与管件的表示方法 在管道上需要用细实线画出全部阀门和部分管件（如视在管道上需要用细实线画出全部阀门和部分管件（如视在管道上需要用细实线画出全部阀门和部分管件（如视在管道上需要用细实线画出全部阀门和部分管件（如视镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏斗等）的符号。镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏斗等）的符号。镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏

78、斗等）的符号。镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏斗等）的符号。（五）仪表控制点的表示方法（五）仪表控制点的表示方法(1)(1)图形符号图形符号图形符号图形符号(2)(2)字母代号字母代号字母代号字母代号 (3)(3)仪表位号仪表位号仪表位号仪表位号第四节第四节典型设备的自控流程典型设备的自控流程介绍常用的化工典型设备（泵、换热器、反应釜、蒸馏塔）的自控流程。介绍常用的化工典型设备（泵、换热器、反应釜、蒸馏塔）的自控流程。一、泵一、泵1 1离心泵离心泵流量调节一般是采用出口节流的方流量调节一般是采用出口节流的方法，也可使用旁路调节法，旁路调法，也可使用旁路调节法，旁路调节耗费能量，但调节阀的尺寸

79、比直节耗费能量，但调节阀的尺寸比直接节流的小是它的优点。接节流的小是它的优点。在离心泵设有分支路时，即一台泵在离心泵设有分支路时，即一台泵要分送几支并联管路时，可采用分要分送几支并联管路时，可采用分支调节方案。支调节方案。2 2容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵等）等）等）等） 当流量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在当流量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在当流量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在当流量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在容积式泵的

80、出口管道上直接安装节流装置来调节流量，容积式泵的出口管道上直接安装节流装置来调节流量，容积式泵的出口管道上直接安装节流装置来调节流量，容积式泵的出口管道上直接安装节流装置来调节流量，通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流程。程。程。程。3 3真空泵真空泵真空泵真空泵 真空泵可采用吸入支路调节和吸入管阻力调节的方案。真空泵可采用吸入支路调节和吸入管阻力调节的方案。真空泵可采用吸入支路调节和吸入管阻力调节的方案。真空泵可采用吸入支路调节和吸入管阻

81、力调节的方案。二、换热器的温度控制方案二、换热器的温度控制方案(1)(1)调节换热介质流量调节换热介质流量; (2); (2)调节传热面积调节传热面积; (3); (3)分流分流调节调节三、反应釜三、反应釜1 1进出料管道进出料管道2. 2. 轴封系统轴封系统3 3温度控制温度控制四、蒸馏塔四、蒸馏塔（一）蒸馏塔的基本控制方案（一）蒸馏塔的基本控制方案基本形式通常只有两种。基本形式通常只有两种。(1)(1)按精馏段指标控制按精馏段指标控制 (2)(2)按提馏按提馏段指标控制段指标控制（二）塔顶的流程与调节方案（二）塔顶的流程与调节方案 塔顶方案的基本要求是：把出塔蒸气的绝大部分冷凝下塔顶方案的

82、基本要求是：把出塔蒸气的绝大部分冷凝下来，把不凝性气体排走；调节来，把不凝性气体排走；调节LRLR和和D D的流量和保持塔内压力稳定。的流量和保持塔内压力稳定。（三）塔底的流程与调节方案（三）塔底的流程与调节方案第三章化工计算第一节第一节 化工过程及过程参数化工过程及过程参数 主要内容包括：主要内容包括：化工过程化工过程化工工艺流程；化工工艺流程；化工过程开发；化工过程开发；化工过程基本参数化工过程基本参数温度、压力、流量、化学组成等基本概念。温度、压力、流量、化学组成等基本概念。11化工过程化工过程指由原料经化学处理和物理处理加工成化学产品或中间产品的生产过程。指由原料经化学处理和物理处理加

83、工成化学产品或中间产品的生产过程。它包括许多工序，每个工序又由若干个或若干组设备（如反应器、蒸馏塔、它包括许多工序，每个工序又由若干个或若干组设备（如反应器、蒸馏塔、吸收塔、干燥塔，分离器、换热器及输送设备等等）组合而成。物料通过各吸收塔、干燥塔，分离器、换热器及输送设备等等）组合而成。物料通过各设备时，完成某种化学或物理处理，最终成为合格的产品。设备时，完成某种化学或物理处理，最终成为合格的产品。化工过程中的各种设备所进行的主要操作可归纳为下列几类：化工过程中的各种设备所进行的主要操作可归纳为下列几类：1.化学反应；化学反应；2.分离或提纯，分离或提纯，3.改变温度，改变温度，4.改变压力，

84、改变压力，5.混合等。混合等。12化工工艺流程化工工艺流程13化工过程开发化工过程开发指一个化学反应从实验室过渡到第一套生产装置的全部过程。指一个化学反应从实验室过渡到第一套生产装置的全部过程。14过程参数过程参数在化工生产过程中，能影响过程运行和状态的物理量，如温度、在化工生产过程中，能影响过程运行和状态的物理量，如温度、压力、流量及物料的百分组成或浓度等，在指定条件下它的数值恒压力、流量及物料的百分组成或浓度等，在指定条件下它的数值恒定，条件改变其数值也随之变化，这些物理量称为过程参数。这些定，条件改变其数值也随之变化，这些物理量称为过程参数。这些参数常作为控制生产过程的主要指标。参数常作

85、为控制生产过程的主要指标。进行化工计算时，上述参数是基本数据，可以直接测定。对一些不进行化工计算时，上述参数是基本数据，可以直接测定。对一些不易直接测定的参数，可找出与容易测定的参数之间的关系，通过计易直接测定的参数，可找出与容易测定的参数之间的关系，通过计算求得，有时也可以根据经验数据选定。算求得，有时也可以根据经验数据选定。第二节第二节 化工基础数据化工基础数据(1) (1) (1) (1) 基本物性数据基本物性数据基本物性数据基本物性数据如临界常数（临界压力、临界温度、临界体积）、如临界常数（临界压力、临界温度、临界体积）、如临界常数（临界压力、临界温度、临界体积）、如临界常数（临界压力

86、、临界温度、临界体积）、密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。密度或比容、状态方程参数、压缩系数、蒸气压、气一液平衡关系等。(2 )(2 )(2 )(2 )热力学物性数据热力学物性数据热力学物性数据热力学物性数据如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能、自由如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能、自由如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能、自由如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能、自由焓等。焓等。焓等。焓等。(3) (3) (3) (3) 化学反应和热化学

87、数据化学反应和热化学数据化学反应和热化学数据化学反应和热化学数据如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常如反应热、生成热、燃烧热、反应速度常数、活化能，化学平衡常数等。数、活化能，化学平衡常数等。数、活化能，化学平衡常数等。数、活化能，化学平衡常数等。(4) (4) (4) (4) 传递参数传递参数传递参数传递参数如粘度、扩散系数、导热系数等。如粘度、扩散系数、导热系数等。如粘度、扩散系数、导热系数等。如粘度、扩散系数、导热系数等。通常这些数据可用下列方法得到：通常这些数据可用下列方法得到：通常这些数据可用下列方法得到：通常这

88、些数据可用下列方法得到： 1 1 1 1、查手册或文献资料、查手册或文献资料、查手册或文献资料、查手册或文献资料 2 2 2 2、估算。可以应用物理和化学的一些基本定律计算各种物质的性质、估算。可以应用物理和化学的一些基本定律计算各种物质的性质、估算。可以应用物理和化学的一些基本定律计算各种物质的性质、估算。可以应用物理和化学的一些基本定律计算各种物质的性质参数。参数。参数。参数。 3 3 3 3、用实验直接测定。、用实验直接测定。、用实验直接测定。、用实验直接测定。第三节第三节物料衡算物料衡算31物料衡算式物料衡算式1、化工过程的类型、化工过程的类型 根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作

89、以及半连续操作三根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。类。或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。 2、物料衡算式、物料衡算式物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。如图，表示如图，表示如图，表示如图，表示无化学反应无化学反应无化学反应无化学反应的连续过程物料流程。图中方框表示一个体系，的连续过程物料流程。图中方框表示一个体系，的连续过程物料流程。图中方框表示一个体系，的连续过程物料流程。图中方框表示一个体系，虚线表示体系边界。共有三个流股，进料虚线表示体系

90、边界。共有三个流股，进料虚线表示体系边界。共有三个流股，进料虚线表示体系边界。共有三个流股，进料F F及出料及出料及出料及出料P P和和和和WW。有两个组分。有两个组分。有两个组分。有两个组分。每个流股的流量及组成如图所示。图中每个流股的流量及组成如图所示。图中每个流股的流量及组成如图所示。图中每个流股的流量及组成如图所示。图中x x为质量分数。为质量分数。为质量分数。为质量分数。可列出物料衡算式：可列出物料衡算式：总物料衡算式总物料衡算式F=P+W每种组分衡算式每种组分衡算式Fxf1=Pxp1+Wxw1Fxf2=Pxp2+Wxw2对于连续不稳定过程，由于该过程内物料量及组成等随时间而变化，因

91、此，物对于连续不稳定过程，由于该过程内物料量及组成等随时间而变化，因此，物料衡算式须写成以时间为自变量的微分方程，表示体系内在某一瞬时的平衡。料衡算式须写成以时间为自变量的微分方程，表示体系内在某一瞬时的平衡。32物料衡算的基本方法物料衡算的基本方法1、画物料流程简图。、画物料流程简图。2、计算基准及其选择。、计算基准及其选择。3、物料衡算的步骤、物料衡算的步骤(1)搜集计算数据。搜集计算数据。(2)画出物料流程简图。画出物料流程简图。(3)确定衡算体系。确定衡算体系。(4)写出化学反应方程式，包括主反应和副反应，标出有用的分子量。写出化学反应方程式，包括主反应和副反应，标出有用的分子量。(5

92、)选择合适的计算基准，并在流程图上注明所选的基准值。选择合适的计算基准，并在流程图上注明所选的基准值。(6)列出物料衡算式，然后用数学方法求解。列出物料衡算式，然后用数学方法求解。(7)将计算结果列成输入输出物料表将计算结果列成输入输出物料表(物料平衡表物料平衡表)。(8)校核计算结果校核计算结果第四节能量衡算4 411能量衡算的基本概念能量衡算的基本概念一、能量的形式一、能量的形式要分清不同的能量形式和表示的方法要分清不同的能量形式和表示的方法 动能（动能（EkEk） 运动着的流体具有动能；运动着的流体具有动能； 位能（位能（EPEP） 物体自某一基准面移高到一定距离，由于这种位移而具有物体

93、自某一基准面移高到一定距离，由于这种位移而具有 的能量。的能量。静压能（静压能（EzEz）流体由于一定的静压强而具有的能量。）流体由于一定的静压强而具有的能量。内能（内能（U U）内能是指物体除了宏观的动能和位能外所具有的能量。内能是指物体除了宏观的动能和位能外所具有的能量。二、几个与能量衡算有关的重要物理量二、几个与能量衡算有关的重要物理量1 1、热量（、热量（Q Q）2 2、功（、功（WW）3 3、焓、焓(H)H(H)HU UPVPV对于纯物质，焓可表示成温度和压力的函数：对于纯物质，焓可表示成温度和压力的函数：H=H(TH=H(T，P)P)对对H H全微分：全微分：焓差焓差: :4 4、

94、热容、热容热容是一定量的物质改变一定的温度所需要的热量，可以看作是温度差热容是一定量的物质改变一定的温度所需要的热量，可以看作是温度差 T T和引起温度变化的热量和引起温度变化的热量Q Q之间的比例常数，即之间的比例常数，即Q QmCTmCT4 42 2 能量衡算的基本方法及步骤能量衡算的基本方法及步骤能量衡算的基本方法及步骤能量衡算的基本方法及步骤根据能量守恒原理，能量衡算的基本方法可表示为：根据能量守恒原理，能量衡算的基本方法可表示为：输入的能量输入的能量 一一 输出的能量输出的能量 积累的能量积累的能量1 1、总能量衡算、总能量衡算连续稳定流动过程的总能量衡算连续稳定流动过程的总能量衡算

95、 H+H+EkEk+EP+EP Q+WQ+W间歇过程的总能量衡算间歇过程的总能量衡算 U+U+EkEk+EP+EP Q+WQ+W一般间歇操作，能量、位能差项等于零，即一般间歇操作，能量、位能差项等于零，即 EkEk0 0， EPEP0 0，所以上式又可简化为所以上式又可简化为 UU Q+WQ+W此式即为热力学第一定律的数学式，此处此式即为热力学第一定律的数学式，此处WW的符号以环境向体系作功为的符号以环境向体系作功为正。正。2、热量衡算、热量衡算热量衡算式热量衡算式Q=H=H1H2Q=U=U1U2(间歇过程间歇过程)热量衡算就是计算在指定的条件下进出物料的焓差，从而确定过程传递的热量衡算就是计

96、算在指定的条件下进出物料的焓差，从而确定过程传递的热量。在实际计算时，由于进出设备的物料不止一个，因此可改写为：热量。在实际计算时，由于进出设备的物料不止一个，因此可改写为：Q=H1H2或或Q=U1U2热量衡算的基本方法及步骤热量衡算的基本方法及步骤有两种情况：有两种情况：一是一是在设计时，根据给定的进出物料量及已知温度求另一殷物料的未知物在设计时，根据给定的进出物料量及已知温度求另一殷物料的未知物料量或温度，常用于计算换热设备的蒸汽用量或冷却水用量料量或温度，常用于计算换热设备的蒸汽用量或冷却水用量。二是二是在原有的装置上，对某个设备，利用实际测定（有时也要作一些相应在原有的装置上，对某个设

97、备，利用实际测定（有时也要作一些相应的计算）的数据，计算出另一些不能或很难直接测定的热量或能量，由此对设的计算）的数据，计算出另一些不能或很难直接测定的热量或能量，由此对设备作出能量上的分析。如根据各股物料进出口量及温度，找出该设备的热利用备作出能量上的分析。如根据各股物料进出口量及温度，找出该设备的热利用和热损失情况。热量衡算也需要确定基准，画出流程图，列出热量衡算表等。和热损失情况。热量衡算也需要确定基准，画出流程图，列出热量衡算表等。3、机械能衡算、机械能衡算在反应器、蒸馏塔、蒸发器、换热器等化工设备中，功、动在反应器、蒸馏塔、蒸发器、换热器等化工设备中，功、动能、位能的变化，较之传热量

98、、内能和烩的变化，可忽略。能、位能的变化，较之传热量、内能和烩的变化，可忽略。总能量衡算式可以简成总能量衡算式可以简成Q=U(封闭体系）或封闭体系）或Q=H(敞开体系）。敞开体系）。在另一类操作中，情况相反，即传热量、内能的变化与动能在另一类操作中，情况相反，即传热量、内能的变化与动能变化、位能变化、功相比，是次要的。这些操作大多是流体流入变化、位能变化、功相比，是次要的。这些操作大多是流体流入流出贮罐、贮槽、工艺设备、输送设备、废料排放设备。或在这流出贮罐、贮槽、工艺设备、输送设备、废料排放设备。或在这些设备之间流动。些设备之间流动。连续稳定流动过程总能量衡算式：连续稳定流动过程总能量衡算式

99、：Hu2/2gZ(PV)QW1千克不可压缩流体流动时的机械能衡算式：千克不可压缩流体流动时的机械能衡算式：P/u2/2gZFW43无化学反应过程的能量衡算无化学反应过程的能量衡算1、无相变的变温变压过程、无相变的变温变压过程2、相变过程的能量衡算、相变过程的能量衡算 汽化和冷凝、熔化和凝固、升华和凝华汽化和冷凝、熔化和凝固、升华和凝华等相变过程往往伴有显著的内能和焓等相变过程往往伴有显著的内能和焓的变化，常成为过程热量的主体，不容忽视。的变化，常成为过程热量的主体，不容忽视。 在恒定的温度和压力下，单位质量或摩尔的物质发生相的变化时的焓变称为在恒定的温度和压力下，单位质量或摩尔的物质发生相的变

100、化时的焓变称为相变热。例如相变热。例如100oC、latm时液体水转变成水汽的焓变时液体水转变成水汽的焓变H等于等于40.6kJ/mol，称为，称为在该温度和压力下水的汽化潜热。在该温度和压力下水的汽化潜热。三种相变的相变热定义如下三种相变的相变热定义如下： 汽化潜热汽化潜热(Hv）当）当T和和P不变，单位数量的液休汽化所需的热量不变，单位数量的液休汽化所需的热量。 熔化潜热熔化潜热(Hm)翩当翩当T和和P不变，单位数量的固体熔化所需的热量不变，单位数量的固体熔化所需的热量。 升华潜热升华潜热(Ht）当）当T和和P不变，单位数量的固体气化所需的热量不变，单位数量的固体气化所需的热量。44 化学

101、反应过程的能量衡算化学反应过程的能量衡算 主要讨论反应热的计算方法主要讨论反应热的计算方法1、反应热及其表示、反应热及其表示 恒压反应热恒压反应热 QpHr 恒容反应热恒容反应热 QvUr(T)2、反应热的计算、反应热的计算 反应热可以用实验方法测定，也可用已有的实验数据进行计算。根据盖反应热可以用实验方法测定，也可用已有的实验数据进行计算。根据盖斯（斯（Hess)定律，化学反应热只决定于物质的初态和终态，与过程的途径无定律，化学反应热只决定于物质的初态和终态，与过程的途径无关，反应热可用简单的热量加和法求取。关，反应热可用简单的热量加和法求取。（1）由标准生成热）由标准生成热Hfo计算标准反

102、应热计算标准反应热HroHro生成热生成热i(Hfo)i反应热反应热i(Hfo)i （2）由标准燃烧热）由标准燃烧热Hco计算标准反应热计算标准反应热HroHro反应物反应物i(Hco)i产物产物i(Hco)i 3、化学反应过程的能量衡算、化学反应过程的能量衡算 反应体系能量衡算的方法按计算烩时的基准区分，主要有两种，反应体系能量衡算的方法按计算烩时的基准区分，主要有两种，下面讨论这两种基准以及对应每种基准计算下面讨论这两种基准以及对应每种基准计算H的方法。的方法。（1）第一种基准）第一种基准 如果已知标准反应热，则可选如果已知标准反应热，则可选298K，latm为反应物及产物的计为反应物及产

103、物的计算基准。对非反应物质另选适当的温度为基准（如反应器的进口温算基准。对非反应物质另选适当的温度为基准（如反应器的进口温度，或平均热容表示的参考温度）。度，或平均热容表示的参考温度）。 如果反应复杂，可用第二种基准。如果反应复杂，可用第二种基准。（2）第二种基准）第二种基准 以组成反应物及产物的元素，在以组成反应物及产物的元素，在25，1atm 时的焓为零，非反时的焓为零，非反应分子以任意适当的温度为基准，也要画一张应分子以任意适当的温度为基准，也要画一张 有所有流股组分有所有流股组分 ni 和和 Hi 的表，只是在这张表中反应物或产物的的表，只是在这张表中反应物或产物的Hi，是各物质，是各

104、物质25oC的生成的生成热与物质由热与物质由25变到它进口状态或出口状态所需显热和潜热之和。变到它进口状态或出口状态所需显热和潜热之和。 第五章 车间布置设计 第一节第一节 车间布置设计的内容和程序车间布置设计的内容和程序一、车间布置设计的程序、内容及相互关系一、车间布置设计的程序、内容及相互关系（一）车间布置初步设计（一）车间布置初步设计车间布置初步设计的最后成果是一组平（剖）面布置图（初）车间布置初步设计的最后成果是一组平（剖）面布置图（初）或一布置模型加有关照片。或一布置模型加有关照片。（二）车间布置施工图设计（二）车间布置施工图设计车间布置施工图设计的最后成果是最终的车间布置平（剖）车

105、间布置施工图设计的最后成果是最终的车间布置平（剖）面图。面图。（三）管道布置设计（三）管道布置设计管道布置的最后成果是：管道布置的最后成果是：经过补充和校核的车间布置平经过补充和校核的车间布置平（剖）面图，供设备安装；（剖）面图，供设备安装；管道布置图或配管模型加管段图，管道布置图或配管模型加管段图，供管道预制与安装。供管道预制与安装。二、车间布置设计的内容二、车间布置设计的内容内容内容:车间厂房布置和车间设备布置。车间厂房布置和车间设备布置。三、车间布置的依据三、车间布置的依据1常用的设计规范和规定常用的设计规范和规定主要设计规范和规定的名称，详细内容见主要设计规范和规定的名称，详细内容见化

106、工工艺设计手化工工艺设计手册册（国家医药管理局上海医药设计院编，化学工业出版社，（国家医药管理局上海医药设计院编，化学工业出版社，1986年）及有关的标准和规范。年）及有关的标准和规范。2.基础资料基础资料对初步设计需要带控制点工艺流程图，对施工图设计需要对初步设计需要带控制点工艺流程图，对施工图设计需要管道仪表流程图；管道仪表流程图；物料衡算数据及物料性质；物料衡算数据及物料性质；设备一览表；设备一览表；公用系统耗公用系统耗用量资料；用量资料；车间定员表；车间定员表；厂区总平面布置图。厂区总平面布置图。四、车间布置设计的原则四、车间布置设计的原则最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要最大限度

107、地满足工艺生产包括设备维修的要求。求。有效地利用车间建筑面积（包括空间）和土有效地利用车间建筑面积（包括空间）和土地。地。要为车间的技术经济指标、先进合理以及节要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件。能等要求创造条件。考虑其他专业对本车间布置的要求。考虑其他专业对本车间布置的要求。要考虑车间的发展和厂房的扩建。要考虑车间的发展和厂房的扩建。n车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要求。求。n本车间与其他车间在总平面图上的位置本车间与其他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之

108、间输送管线最短，联合理，力求使它们之间输送管线最短，联系最方便。系最方便。n考虑建厂地区的气象、地质、水文等条考虑建厂地区的气象、地质、水文等条件。件。n人流物流不能交错。人流物流不能交错。五、车间布置设计的组织和程序五、车间布置设计的组织和程序（一）车间布置设计的组织（一）车间布置设计的组织各类专业人员须分工协作。工艺专业进行车间布置时，要各类专业人员须分工协作。工艺专业进行车间布置时，要考虑土建、仪表、电气、暖通等专业与机修、安装、操作等各考虑土建、仪表、电气、暖通等专业与机修、安装、操作等各方面的需要；上述各专业也同时提出各自对车间布置的要求。方面的需要；上述各专业也同时提出各自对车间布

109、置的要求。化工工艺设计主要有化工工艺设计主要有流程设计、工艺计算（物料与热量衡流程设计、工艺计算（物料与热量衡算）、设备的工艺设计、车间布置和管道布置算）、设备的工艺设计、车间布置和管道布置五个部分，都由五个部分，都由工艺设计人员进行。工艺设计人员进行。前三项的设计基础是前三项的设计基础是化学工程的分析与计算化学工程的分析与计算；后两项（特别是配管设计）后两项（特别是配管设计）的设计基础则更近于力学与的设计基础则更近于力学与机械工程机械工程的分析计算。的分析计算。因此，从专业分工的角度考虑，车间布置和管道布置由机械工程专业人因此，从专业分工的角度考虑，车间布置和管道布置由机械工程专业人员承担比

110、由工艺人员承担更为合理。这样，工艺设计人员可致力于化学工艺员承担比由工艺人员承担更为合理。这样，工艺设计人员可致力于化学工艺与化学工程的开发与研究。上述的分工是化工设计上的一种发展趋势，国外与化学工程的开发与研究。上述的分工是化工设计上的一种发展趋势，国外许多设计公司都已这样做了。许多设计公司都已这样做了。（二）车间布置设计的程序二）车间布置设计的程序1.1.车间布置初步设计车间布置初步设计 根据带控制点工艺流程图及设备一览表、物料贮存运输、生产辅助根据带控制点工艺流程图及设备一览表、物料贮存运输、生产辅助及生活行政等要求，结合布置规范及总图设计资料等，进行初步设计。及生活行政等要求，结合布置

111、规范及总图设计资料等，进行初步设计。 最后结果是画出车间布置初步设计的平（剖）面图。最后结果是画出车间布置初步设计的平（剖）面图。2.2.管道仪表流程设计管道仪表流程设计 据第据第1 1项的初步设计和操作要求，进行管道仪表流程设计。其主要内容是：项的初步设计和操作要求，进行管道仪表流程设计。其主要内容是： 进行工艺和流体力学系统的设计；进行工艺和流体力学系统的设计； 绘制绘制PIPI流程图与公用工程流程图；流程图与公用工程流程图； 确定设备与仪表安装要求。确定设备与仪表安装要求。 PIPI流程图与带控制点的工艺流程图的主要区别在于：流程图与带控制点的工艺流程图的主要区别在于： 它不仅更为详细地

112、描绘了本车间的全部生产过程，而且着重表达全部它不仅更为详细地描绘了本车间的全部生产过程，而且着重表达全部管道的连接关系，按照连接关系所划分的管道的连接关系，按照连接关系所划分的“管段管段”，以及测量、控制、调节，以及测量、控制、调节等的全部手段。等的全部手段。车间布置初步设计和管道仪表流程设计有着密切关系，前项是后项的前提，车间布置初步设计和管道仪表流程设计有着密切关系，前项是后项的前提，后项对前项又予以修正补充。后项对前项又予以修正补充。3. 3.车间布置施工图设计车间布置施工图设计车间布置施工图设计车间布置施工图设计 工艺专业与所有专业协商，进行布置的研究，车间布置初工艺专业与所有专业协商

113、，进行布置的研究，车间布置初工艺专业与所有专业协商，进行布置的研究，车间布置初工艺专业与所有专业协商，进行布置的研究，车间布置初步设计和管道仪表流程设计两项是研究的基本资料。这一步设计和管道仪表流程设计两项是研究的基本资料。这一步设计和管道仪表流程设计两项是研究的基本资料。这一步设计和管道仪表流程设计两项是研究的基本资料。这一阶段的主要工作内容是：阶段的主要工作内容是：阶段的主要工作内容是：阶段的主要工作内容是： 落实车间布置（初）的内容；落实车间布置（初）的内容；落实车间布置（初）的内容；落实车间布置（初）的内容； 绘制设备管口及仪表位置的详图；绘制设备管口及仪表位置的详图；绘制设备管口及仪

114、表位置的详图；绘制设备管口及仪表位置的详图； 进行物料与设备移动运输设计；进行物料与设备移动运输设计；进行物料与设备移动运输设计；进行物料与设备移动运输设计； 确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸；确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸；确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸；确定与设备安装有关的建筑与结构尺寸； 确定设备安装方案；确定设备安装方案；确定设备安装方案；确定设备安装方案； 安排管道、仪表、电气管路的走向，确定管廊位置。安排管道、仪表、电气管路的走向，确定管廊位置。安排管道、仪表、电气管路的走向，确定管廊位置。安排管道、仪表、电气管路的走向，确定管廊位置。 最后成果是绘制车间布置平（剖）面图

115、，这是工艺专业提最后成果是绘制车间布置平（剖）面图，这是工艺专业提最后成果是绘制车间布置平（剖）面图，这是工艺专业提最后成果是绘制车间布置平（剖）面图，这是工艺专业提供给其他专业（土建、设备设计、电气仪表等）的基本技供给其他专业（土建、设备设计、电气仪表等）的基本技供给其他专业（土建、设备设计、电气仪表等）的基本技供给其他专业（土建、设备设计、电气仪表等）的基本技术条件。术条件。术条件。术条件。第二节第二节 车间平面布置车间平面布置 车间厂房布置包括车间平面布置和立面布车间厂房布置包括车间平面布置和立面布置，主要取决于生产规模、生产流程、生产种置，主要取决于生产规模、生产流程、生产种类、厂区面

116、积、厂区地形和地形条件。它必须类、厂区面积、厂区地形和地形条件。它必须满足工艺要求，同时也应符合国家的防火卫生满足工艺要求，同时也应符合国家的防火卫生标准等各种规范和规定。标准等各种规范和规定。一、车间平面布里的内容和要求一、车间平面布里的内容和要求一、车间平面布里的内容和要求一、车间平面布里的内容和要求 1 1车间平面布置的内容车间平面布置的内容车间平面布置的内容车间平面布置的内容 一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。一个较大的化工车间（装置）通常包括下列组成。 (1)(1)生产设施包括生产工段、

117、原料和产品仓库、生产设施包括生产工段、原料和产品仓库、生产设施包括生产工段、原料和产品仓库、生产设施包括生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天堆场或贮罐区等。控制室、露天堆场或贮罐区等。控制室、露天堆场或贮罐区等。控制室、露天堆场或贮罐区等。 (2)(2)生产辅助设施包括除尘通风室、变电配电室、生产辅助设施包括除尘通风室、变电配电室、生产辅助设施包括除尘通风室、变电配电室、生产辅助设施包括除尘通风室、变电配电室、机修仪修室、化验室和贮藏室等。机修仪修室、化验室和贮藏室等。机修仪修室、化验室和贮藏室等。机修仪修室、化验室和贮藏室等。 (3)(3)生活行政设施包括车间办公室、工人休息、生活行政设施

118、包括车间办公室、工人休息、生活行政设施包括车间办公室、工人休息、生活行政设施包括车间办公室、工人休息、更衣室、浴室、厕所等。更衣室、浴室、厕所等。更衣室、浴室、厕所等。更衣室、浴室、厕所等。 (4)(4)其他特殊用室如劳动保护室保健室等。其他特殊用室如劳动保护室保健室等。其他特殊用室如劳动保护室保健室等。其他特殊用室如劳动保护室保健室等。 车间平面布置就是将上述车间（装置）组成在平车间平面布置就是将上述车间（装置）组成在平车间平面布置就是将上述车间（装置）组成在平车间平面布置就是将上述车间（装置）组成在平面上进行组合布置面上进行组合布置面上进行组合布置面上进行组合布置2.2.车间平面布置要求车

119、间平面布置要求 (1)(1)适合全厂的总图布置，与其他车间、公用适合全厂的总图布置，与其他车间、公用工程系统、运输系统等结合成一个有机整体。工程系统、运输系统等结合成一个有机整体。 (2)(2)保证经济效益，尽量做到占地少、基建和保证经济效益，尽量做到占地少、基建和安装费用少、生产成本低。安装费用少、生产成本低。 (3)(3)便于生产管理、物料运输，操作维修要方便于生产管理、物料运输，操作维修要方便。便。 (4)(4)生产要安全，并妥善解决防火、防毒、防生产要安全，并妥善解决防火、防毒、防腐、防爆等问题，必须符合国家的各项有关规定腐、防爆等问题，必须符合国家的各项有关规定和标准。和标准。n(5

120、)要考虑将来扩建、增建和改建的余地。要考虑将来扩建、增建和改建的余地。n二、车间平面布置方法二、车间平面布置方法n1准备资料准备资料n (1)由工艺流程图可估算出各工段的面积。由工艺流程图可估算出各工段的面积。n (2)由总图与规划设计资料此可确定车间由总图与规划设计资料此可确定车间各工段的位置。各工段的位置。n (3)据有关的规范与标准如防火、防爆、据有关的规范与标准如防火、防爆、防毒规定和卫生标准等，确定各工段及设防毒规定和卫生标准等，确定各工段及设备间安全距离，以及车间厂房的有关等级。备间安全距离，以及车间厂房的有关等级。 2.2.2.2.确定各工段的布置形式确定各工段的布置形式确定各工

121、段的布置形式确定各工段的布置形式 (1)(1)(1)(1)露天布置露天布置露天布置露天布置; (2); (2); (2); (2)室内布置。室内布置。室内布置。室内布置。 3 3 3 3流程式布置流程式布置流程式布置流程式布置三、车间平面布置方案三、车间平面布置方案三、车间平面布置方案三、车间平面布置方案 1 1 1 1直通管廊长条布置直通管廊长条布置直通管廊长条布置直通管廊长条布置 2 2 2 2T T T T形与形与形与形与L L L L形布置形布置形布置形布置 3. 3. 3. 3. 组合型布置组合型布置组合型布置组合型布置 第四节第四节车间设备布置车间设备布置一、车间设备布置的内容一、

122、车间设备布置的内容(1)确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置；确定各个工艺设备在车间平面和立面的位置；(2）确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用）确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备的位置；设备的位置；(3)确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸；确定供安装、操作与维修所用的通道系统的位置与尺寸；(4）在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸；）在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸；(5）其他。）其他。二、车间设备布置的要求二、车间设备布置的要求一个优良的设备布置设计应做到：经济合理、节约投资、操作一个优良的设备布置设计应做到：经济合理、节约投资

123、、操作维修方便安全、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。维修方便安全、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。我国各化工设计单位尚无统一的设计规范，设备布置应满足的我国各化工设计单位尚无统一的设计规范，设备布置应满足的各项基本要求列举如下各项基本要求列举如下:1满足生产工艺要求满足生产工艺要求;2符合经济原则符合经济原则;3符合安全生产要求符合安全生产要求;4便于安装和检修便于安装和检修;5建筑要求建筑要求;6.保证良好的操作条件保证良好的操作条件三、车间设备布里的方法与步骤三、车间设备布里的方法与步骤 根据工艺的要求与土建专业共同拟订各车间的结根据工艺的要求与土建专业共同拟订各车间的结构形式、柱距、跨度

124、、层高、间隔等初步方案，并画成构形式、柱距、跨度、层高、间隔等初步方案，并画成1:501:50或或1:1001:100比例的车间建筑平面图。比例的车间建筑平面图。 认真考虑设备布置的原则，应满足各方面的要求认真考虑设备布置的原则，应满足各方面的要求。 将确定的设备按其数量的多少及最大的外形尺寸将确定的设备按其数量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬纸块（一般为剪成相同比例的硬纸块（一般为1:501:50或或1:1001:100），并标），并标明设备的名称。明设备的名称。 将这些设备的硬纸块按工艺流程布置在相同比例将这些设备的硬纸块按工艺流程布置在相同比例的车间建筑平面图上，布置形式可多种多样

125、，一般的车间建筑平面图上，布置形式可多种多样，一般2-32-3个方案，以便加以比较。经过多方面的比较，选择一个个方案，以便加以比较。经过多方面的比较，选择一个最佳方案，绘成平、立面草图。最佳方案，绘成平、立面草图。 n根据设备布置草图，考虑以下因素加以修改。根据设备布置草图，考虑以下因素加以修改。考虑总管排列的位置，做到管路短而顺；考虑总管排列的位置，做到管路短而顺；n 检查各设备基础大小，设备安装、起重、检检查各设备基础大小，设备安装、起重、检修的可能性；考虑设备支架的外形、结构、常用修的可能性；考虑设备支架的外形、结构、常用设备的安全距离；考虑外管及上、下水管进、出设备的安全距离；考虑外管

126、及上、下水管进、出车间的位置；考虑操作平台、局部平台的位置大车间的位置；考虑操作平台、局部平台的位置大小等。设备草图经修改后，要广泛征求各有关专小等。设备草图经修改后，要广泛征求各有关专业部门的意见，集思广益，做必要的调整，提交业部门的意见，集思广益，做必要的调整，提交建筑人员设计建筑图。建筑人员设计建筑图。n 工艺设计人员在取得建筑设计图后，根据布工艺设计人员在取得建筑设计图后，根据布置草图绘制成正式的设备平立面布置图。置草图绘制成正式的设备平立面布置图。车间布置设计的原则n n最大限度的满足工艺生产包括设备维修的要求最大限度的满足工艺生产包括设备维修的要求最大限度的满足工艺生产包括设备维修

127、的要求最大限度的满足工艺生产包括设备维修的要求n n有效的利用车间建筑面积和土地有效的利用车间建筑面积和土地有效的利用车间建筑面积和土地有效的利用车间建筑面积和土地n n为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件求创造条件求创造条件求创造条件n n考虑其它专业对本车间布置的要求考虑其它专业对本车间布置的要求考虑其它专业对本车间布置的要求考虑其它专业对本车间布置的要求n n要考虑车间发展和厂房的扩建要考虑车间发展和厂房的扩建要考虑车间发展和厂房的扩建要考虑车间发

128、展和厂房的扩建n n车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、车间中所采取的劳动保护、防腐、防火、防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要求防爆及安全卫生等措施是否符合要求防爆及安全卫生等措施是否符合要求防爆及安全卫生等措施是否符合要求n n本车间与其它车间在本车间与其它车间在本车间与其它车间在本车间与其它车间在总平面图总平面图总平面图总平面图上的位置合理，力上的位置合理，力上的位置合理，力上的位置合理，力求使它们之间输送管线最短，联系最方便求使它们之间输送管线最短，联系最方便求使它们之间输送管线最短，联系最方便求

129、使它们之间输送管线最短，联系最方便n n考虑建厂地区的气象、地址、水文等条件考虑建厂地区的气象、地址、水文等条件考虑建厂地区的气象、地址、水文等条件考虑建厂地区的气象、地址、水文等条件n n人流物流不能交错人流物流不能交错人流物流不能交错人流物流不能交错车间布置设计要求n n本车间和其他车间的关系以及在总平面图上的位置。本车间和其他车间的关系以及在总平面图上的位置。本车间和其他车间的关系以及在总平面图上的位置。本车间和其他车间的关系以及在总平面图上的位置。n n车间布置是为生产服务，必须车间布置是为生产服务，必须车间布置是为生产服务，必须车间布置是为生产服务，必须满足生产工艺要求满足生产工艺要

130、求满足生产工艺要求满足生产工艺要求。n n车间布置设计不仅涉及工艺因素，并和其他非工艺车间布置设计不仅涉及工艺因素，并和其他非工艺车间布置设计不仅涉及工艺因素，并和其他非工艺车间布置设计不仅涉及工艺因素，并和其他非工艺因素有密切关系。因此，在考虑工艺本身的要求外，因素有密切关系。因此，在考虑工艺本身的要求外，因素有密切关系。因此，在考虑工艺本身的要求外，因素有密切关系。因此，在考虑工艺本身的要求外，同时必须同时必须同时必须同时必须了解其他各专业的要求了解其他各专业的要求了解其他各专业的要求了解其他各专业的要求。n n保证经济效益保证经济效益保证经济效益保证经济效益，做到车间经济指标先进，节省基

131、本，做到车间经济指标先进，节省基本，做到车间经济指标先进，节省基本，做到车间经济指标先进，节省基本建设投资。建设投资。建设投资。建设投资。n n有效利用车间建筑面积和土地有效利用车间建筑面积和土地有效利用车间建筑面积和土地有效利用车间建筑面积和土地，要特别注意考虑设，要特别注意考虑设，要特别注意考虑设，要特别注意考虑设备露天化设计。备露天化设计。备露天化设计。备露天化设计。n n考虑车间今后考虑车间今后考虑车间今后考虑车间今后发展发展发展发展的可能性，考虑工厂扩建问题。的可能性，考虑工厂扩建问题。的可能性，考虑工厂扩建问题。的可能性，考虑工厂扩建问题。n n考虑车间中考虑车间中考虑车间中考虑车

132、间中劳动保护劳动保护劳动保护劳动保护，安全技术和防火、防爆、防，安全技术和防火、防爆、防，安全技术和防火、防爆、防，安全技术和防火、防爆、防腐蚀措施。腐蚀措施。腐蚀措施。腐蚀措施。n n建厂地区的气象、地质和水文等条件。建厂地区的气象、地质和水文等条件。建厂地区的气象、地质和水文等条件。建厂地区的气象、地质和水文等条件。设备布置的细节n n高大设备尽量集中布置，充分利用空间，减少高大设备尽量集中布置，充分利用空间，减少高大设备尽量集中布置，充分利用空间，减少高大设备尽量集中布置，充分利用空间，减少楼层高度。楼层高度。楼层高度。楼层高度。n n依楼层顺序尽量由上至下，水平垂直方向尽可依楼层顺序尽

133、量由上至下，水平垂直方向尽可依楼层顺序尽量由上至下，水平垂直方向尽可依楼层顺序尽量由上至下，水平垂直方向尽可能连续，减少管线及人员往返。能连续，减少管线及人员往返。能连续，减少管线及人员往返。能连续，减少管线及人员往返。n n大型设备、振动设备尽量布置在底层，加少楼大型设备、振动设备尽量布置在底层，加少楼大型设备、振动设备尽量布置在底层，加少楼大型设备、振动设备尽量布置在底层，加少楼层在建筑上的额外要求。层在建筑上的额外要求。层在建筑上的额外要求。层在建筑上的额外要求。n n统一操作的并联设备放在一起，水平或成排成统一操作的并联设备放在一起，水平或成排成统一操作的并联设备放在一起，水平或成排成

134、统一操作的并联设备放在一起，水平或成排成圈。圈。圈。圈。n n操作人员背光操作，设备不要太靠窗以免影响操作人员背光操作，设备不要太靠窗以免影响操作人员背光操作，设备不要太靠窗以免影响操作人员背光操作，设备不要太靠窗以免影响采光。采光。采光。采光。n n设备间、贮槽间应留要操作空间，以便设备间、贮槽间应留要操作空间，以便安装检修及安全操作。安装检修及安全操作。n n可能造成危险泄漏的操作应放在室内下可能造成危险泄漏的操作应放在室内下风，有腐蚀性流体的应放在底层，便于风，有腐蚀性流体的应放在底层，便于清理，减少危害。清理，减少危害。n n设备的室内外处理要从安全、建设、经设备的室内外处理要从安全、

135、建设、经济上一起考虑济上一起考虑。5.3.1车间设备布置的内容n n确定各个确定各个工艺设备工艺设备在车间在车间平面平面和立面的和立面的位位置置n n确定某些在工艺流程图中一般不予表达的确定某些在工艺流程图中一般不予表达的辅助设备或公用设备辅助设备或公用设备的的位置位置n n确定供确定供安装、操作与维修安装、操作与维修所用的通道所用的通道系统系统的位置与尺寸的位置与尺寸n n在上述各项的基础上确定建筑物与场地的在上述各项的基础上确定建筑物与场地的尺寸尺寸 设备布置的最终结果是设备布置设备布置的最终结果是设备布置图图5.3.2车间设备布置的要求 经济合理、节约投资、操作维修方便安经济合理、节约投

136、资、操作维修方便安全、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。全、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。n n设备露天化布置设备露天化布置n n生产工艺要求生产工艺要求n n设备安装检修、建筑要求及其他设备安装检修、建筑要求及其他n n车间辅助房间及行政车间辅助房间及行政福利室的配置福利室的配置n n安全技术和防腐蚀问题安全技术和防腐蚀问题5.3.2.2生产工艺要求n n1在布置设备时应保证工艺流程顺畅、工艺管线短、工人操作方便和安全。保证工保证工艺流程在水平方向和垂直方向的连续性。艺流程在水平方向和垂直方向的连续性。 一般来说，计量设备布置在最高层，主要计量设备布置在最高层，主要设备如反应设备等布置在中层

137、，贮槽及重设备如反应设备等布置在中层，贮槽及重型设备布置在底层。型设备布置在底层。5.3.2.2生产工艺要求2n n 2. 每一个设备都要考虑一定占有空间每一个设备都要考虑一定占有空间。包包包包括设备本身所占空间，设备附属装置所占空间，括设备本身所占空间，设备附属装置所占空间，括设备本身所占空间，设备附属装置所占空间，括设备本身所占空间，设备附属装置所占空间，操作空间，设备检修拆卸占用空间，设备与设备、操作空间，设备检修拆卸占用空间，设备与设备、操作空间，设备检修拆卸占用空间，设备与设备、操作空间，设备检修拆卸占用空间，设备与设备、设备与建筑物间的设备与建筑物间的设备与建筑物间的设备与建筑物间

138、的安全距离安全距离安全距离安全距离等。等。等。等。n n3. 凡属相同的设备，或同类型的设备，或凡属相同的设备，或同类型的设备，或性质相似、操作有关的设备应尽可能性质相似、操作有关的设备应尽可能布置布置在一起在一起。这样可以集中管理，统一操作，节约劳这样可以集中管理，统一操作，节约劳这样可以集中管理，统一操作，节约劳这样可以集中管理，统一操作，节约劳动力。动力。动力。动力。5.3.2.2生产工艺要求3n n4要考虑相同设备或相似设备相互调换要考虑相同设备或相似设备相互调换使用的可能性和方便性。使用的可能性和方便性。这样可充分发挥这样可充分发挥设备的潜在力量，对于需要更换生产品种的车设备的潜在力

139、量，对于需要更换生产品种的车间布置，必须考虑当设备进行类似性质的其他间布置，必须考虑当设备进行类似性质的其他反应或操作时，可无需重新安排。反应或操作时，可无需重新安排。n n5在设备布置时，要考虑到设备间的管在设备布置时，要考虑到设备间的管线应尽可能短。线应尽可能短。管线和物料的输送尽量管线和物料的输送尽量避免交错，同时，管道尽量沿墙敷设。避免交错，同时，管道尽量沿墙敷设。5.3.2.2生产工艺要求4n n6设备要排列整齐，避免过挤过松。设备要排列整齐，避免过挤过松。设备设备间的距离要充分考虑工人操作的要求和交通的便间的距离要充分考虑工人操作的要求和交通的便利。原料、成品及排出物要有适当的空间

140、和必要利。原料、成品及排出物要有适当的空间和必要的运输通道。对于具有动机械的设备，还要考虑的运输通道。对于具有动机械的设备，还要考虑设置安全防护装置的位置。设置安全防护装置的位置。n n7. 设备与设备之间，设备与建筑物之间的设备与设备之间，设备与建筑物之间的安全距离安全距离有经验数据可以作为参考。有经验数据可以作为参考。车间工艺设备车间工艺设备阀件n n阀件的选择是根据工作压力、介质温度和操阀件的选择是根据工作压力、介质温度和操阀件的选择是根据工作压力、介质温度和操阀件的选择是根据工作压力、介质温度和操作要求作要求作要求作要求( (如开闭或调节等如开闭或调节等如开闭或调节等如开闭或调节等)

141、)进行的进行的进行的进行的n n制造阀门的材料有铸铁、铸铜、锻钢、不锈制造阀门的材料有铸铁、铸铜、锻钢、不锈制造阀门的材料有铸铁、铸铜、锻钢、不锈制造阀门的材料有铸铁、铸铜、锻钢、不锈钢、铜合金、硬铝、非金属材料及耐腐蚀衬钢、铜合金、硬铝、非金属材料及耐腐蚀衬钢、铜合金、硬铝、非金属材料及耐腐蚀衬钢、铜合金、硬铝、非金属材料及耐腐蚀衬里等里等里等里等n n按其作用可分为截止阀、调节阀、止逆阀、按其作用可分为截止阀、调节阀、止逆阀、按其作用可分为截止阀、调节阀、止逆阀、按其作用可分为截止阀、调节阀、止逆阀、稳压阀、减压阀和转向阀，按形状和构造分稳压阀、减压阀和转向阀，按形状和构造分稳压阀、减压阀

142、和转向阀，按形状和构造分稳压阀、减压阀和转向阀，按形状和构造分类有球形阀、闸阀、旋塞、蝶阀和针形阀等类有球形阀、闸阀、旋塞、蝶阀和针形阀等类有球形阀、闸阀、旋塞、蝶阀和针形阀等类有球形阀、闸阀、旋塞、蝶阀和针形阀等旋塞n n优点：装置简单、体积小、开闭迅速、流优点：装置简单、体积小、开闭迅速、流体阻力小、耐用、可用于输送含有固体和体阻力小、耐用、可用于输送含有固体和悬浮物的液体管路中。悬浮物的液体管路中。n n缺点：不适于调节流量缺点：不适于调节流量n n应用：只适于小直径、温度和压力不高的应用：只适于小直径、温度和压力不高的场合场合球阀：n n优点：价格比旋塞贵比闸阀便宜，操作可靠、优点：价

143、格比旋塞贵比闸阀便宜，操作可靠、优点：价格比旋塞贵比闸阀便宜，操作可靠、优点：价格比旋塞贵比闸阀便宜，操作可靠、易密封，易于调节流量易密封，易于调节流量易密封，易于调节流量易密封，易于调节流量n n缺点缺点缺点缺点：流体阻力大、阻力系数比闸阀大流体阻力大、阻力系数比闸阀大流体阻力大、阻力系数比闸阀大流体阻力大、阻力系数比闸阀大5 5- -1010倍倍倍倍 ，不能用于输送含固体和悬浮物的管道中不能用于输送含固体和悬浮物的管道中不能用于输送含固体和悬浮物的管道中不能用于输送含固体和悬浮物的管道中n n应用：广泛应用于各种受压流体管道在蒸汽、应用：广泛应用于各种受压流体管道在蒸汽、应用：广泛应用于各

144、种受压流体管道在蒸汽、应用：广泛应用于各种受压流体管道在蒸汽、压缩空气、真空管路上也常使用压缩空气、真空管路上也常使用压缩空气、真空管路上也常使用压缩空气、真空管路上也常使用闸阀n n优点优点优点优点：阻力小，易调节流量，但一般用于大阻力小，易调节流量，但一般用于大阻力小，易调节流量，但一般用于大阻力小，易调节流量，但一般用于大管道中作开闭阀管道中作开闭阀管道中作开闭阀管道中作开闭阀n n缺点缺点缺点缺点：价高，制造和修理较困难，不能用于价高，制造和修理较困难，不能用于价高，制造和修理较困难，不能用于价高，制造和修理较困难，不能用于输送含用晶体和悬浮物的液体管道中，也不输送含用晶体和悬浮物的液

145、体管道中，也不输送含用晶体和悬浮物的液体管道中，也不输送含用晶体和悬浮物的液体管道中，也不宜于输送腐蚀性流体的管路宜于输送腐蚀性流体的管路宜于输送腐蚀性流体的管路宜于输送腐蚀性流体的管路隔膜阀隔膜阀用于输送悬浮液或腐蚀性流体用于输送悬浮液或腐蚀性流体止逆阀/单向阀n n用来使介质只作单一方间的流动，防止倒流用来使介质只作单一方间的流动，防止倒流用来使介质只作单一方间的流动，防止倒流用来使介质只作单一方间的流动，防止倒流 安全阀安全阀根据介质工作压力自动泄压防止超压爆炸的根据介质工作压力自动泄压防止超压爆炸的自动阀件自动阀件(1)杠杆式：使用可靠，在高温下工作的安全杠杆式：使用可靠，在高温下工作

146、的安全阀只能用杠杆式。杠杆式体积庞大，占地位阀只能用杠杆式。杠杆式体积庞大，占地位大，安装时必须严格保持阀盘轴线的垂直。大，安装时必须严格保持阀盘轴线的垂直。(2)弹簧式：结构精巧，可装于任何位置，安弹簧式：结构精巧，可装于任何位置，安装要求相对较低；但不适于在高温下运行，装要求相对较低；但不适于在高温下运行，需要经常校验需要经常校验减压阀n n能能能能自自自自动动动动的的的的将将将将高高高高压压压压流流流流体体体体按按按按工工工工艺艺艺艺要要要要求求求求减减减减为为为为低低低低压压压压流流流流体体体体，通常安装在加压水蒸汽和压缩空气的管路上通常安装在加压水蒸汽和压缩空气的管路上通常安装在加压

147、水蒸汽和压缩空气的管路上通常安装在加压水蒸汽和压缩空气的管路上阻汽排水器阻汽排水器又称为疏水器和凝液排除器，其作用是排除冷又称为疏水器和凝液排除器，其作用是排除冷凝液而阻止气体排出，一般用于蒸汽管路或蒸凝液而阻止气体排出，一般用于蒸汽管路或蒸汽加热器的冷凝水排除管路上汽加热器的冷凝水排除管路上4.2.1.1液体物料输送设备-泵的选择n n泵按其作用于液体原理的不同，分三泵按其作用于液体原理的不同，分三类：类： 容积式流体输送泵容积式流体输送泵 叶片式输送泵叶片式输送泵 流体动力泵流体动力泵图4.1泵的分类各类泵的特点各类泵的特点n n离心泵：离心泵：流量大、扬程低流量大、扬程低n n往复泵、旋

148、流泵：往复泵、旋流泵：流量较小、扬程较高流量较小、扬程较高n n转子泵：转子泵：可输送粘度较高的液体可输送粘度较高的液体n n喷射泵：喷射泵：可用来抽吸液体或气体可用来抽吸液体或气体表4.2各种泵的性能对比类类类类型型型型离心泵离心泵离心泵离心泵往复泵往复泵往复泵往复泵转子泵转子泵转子泵转子泵旋流泵旋流泵旋流泵旋流泵流体动流体动流体动流体动力泵力泵力泵力泵流流流流量量量量 均匀均匀均匀均匀量大量大量大量大流量随管路流量随管路流量随管路流量随管路情况而变化情况而变化情况而变化情况而变化 不均匀不均匀不均匀不均匀量不大量不大量不大量不大流量恒定，几乎流量恒定，几乎流量恒定，几乎流量恒定，几乎不随压

149、头变化而不随压头变化而不随压头变化而不随压头变化而变化变化变化变化 比较均匀比较均匀比较均匀比较均匀量小量小量小量小流量恒定，流量恒定，流量恒定，流量恒定，与往复泵与往复泵与往复泵与往复泵同同同同 均匀均匀均匀均匀量小量小量小量小流量随管路流量随管路流量随管路流量随管路的情况而变的情况而变的情况而变的情况而变化化化化 量小量小量小量小间断排间断排间断排间断排送送送送 扬扬扬扬程程程程 一般不高一般不高一般不高一般不高对一定流量对一定流量对一定流量对一定流量只能供给一只能供给一只能供给一只能供给一定的扬程定的扬程定的扬程定的扬程 较高较高较高较高对一定的流量可对一定的流量可对一定的流量可对一定的

150、流量可供给不同的扬程，供给不同的扬程，供给不同的扬程，供给不同的扬程，由管路系统确定由管路系统确定由管路系统确定由管路系统确定 同往复泵同往复泵同往复泵同往复泵 较高较高较高较高对一定流量对一定流量对一定流量对一定流量只能供给一只能供给一只能供给一只能供给一定的扬程定的扬程定的扬程定的扬程 压力不压力不压力不压力不宜过高，宜过高，宜过高，宜过高，压力越压力越压力越压力越高效率高效率高效率高效率越低越低越低越低 表4.2各种泵的性能对比续1类类类类型型型型离心泵离心泵离心泵离心泵往复泵往复泵往复泵往复泵转子泵转子泵转子泵转子泵旋流泵旋流泵旋流泵旋流泵流体动流体动流体动流体动力泵力泵力泵力泵效效效

151、效率率率率最高为最高为最高为最高为70%70%左右左右左右左右在设计点最高，在设计点最高，在设计点最高，在设计点最高，偏离越远，效率偏离越远，效率偏离越远，效率偏离越远，效率越低越低越低越低 在在在在80%80%左右左右左右左右供应不同的供应不同的供应不同的供应不同的扬程时，效扬程时，效扬程时，效扬程时，效率仍保持较率仍保持较率仍保持较率仍保持较大值大值大值大值 在在在在60-90%60-90%扬程高时扬程高时扬程高时扬程高时泄漏，使泄漏，使泄漏，使泄漏，使效率降低效率降低效率降低效率降低 在在在在25-50%25-50% 一般仅一般仅一般仅一般仅15-20%15-20% 结结结结构构构构 简

152、简简简单单单单、价价价价廉廉廉廉、安安安安装容易装容易装容易装容易高高高高速速速速旋旋旋旋转转转转，可可可可直直直直接与电动机相连接与电动机相连接与电动机相连接与电动机相连同一流量体积小同一流量体积小同一流量体积小同一流量体积小轴轴轴轴封封封封装装装装置置置置要要要要求求求求高高高高，不能漏气不能漏气不能漏气不能漏气 零零零零件件件件多多多多，构构构构造复杂造复杂造复杂造复杂震震震震动动动动很很很很大大大大，不不不不可可可可快快快快速速速速，安装较难安装较难安装较难安装较难体体体体积积积积大大大大，占占占占地多地多地多地多需需需需吸吸吸吸入入入入排排排排出出出出活门活门活门活门没有活门没有活门

153、没有活门没有活门可可可可 与与与与 电电电电 动动动动机机机机 直直直直 接接接接 相相相相连连连连零零零零件件件件较较较较少少少少，但但但但 制制制制 造造造造 精精精精度度度度 要要要要 求求求求 较较较较高高高高结构简单，紧凑结构简单，紧凑结构简单，紧凑结构简单，紧凑高高高高速速速速旋旋旋旋转转转转，可可可可直直直直接与电动机相连接与电动机相连接与电动机相连接与电动机相连叶叶叶叶轮轮轮轮与与与与泵泵泵泵壳壳壳壳之之之之间间间间要求间隙很小要求间隙很小要求间隙很小要求间隙很小轴轴轴轴封封封封装装装装置置置置要要要要求求求求高高高高，不漏气不漏气不漏气不漏气 无无无无 活活活活 动动动动部分

154、部分部分部分简单简单简单简单 表4.2各种泵的性能对比续2类类类类型型型型离心泵离心泵离心泵离心泵往复泵往复泵往复泵往复泵转子泵转子泵转子泵转子泵旋流泵旋流泵旋流泵旋流泵流体动力流体动力流体动力流体动力泵泵泵泵操操操操作作作作 有有有有气气气气缚缚缚缚现现现现象象象象，开开开开车车车车前前前前要要要要灌灌灌灌泵泵泵泵，运运运运转转转转中中中中不不不不能能能能漏漏漏漏气气气气维护操作方便维护操作方便维护操作方便维护操作方便可可可可用用用用阀阀阀阀很很很很方方方方便便便便的调节流量的调节流量的调节流量的调节流量不不不不因因因因管管管管路路路路堵堵堵堵塞塞塞塞而而而而发发发发生生生生损损损损坏坏坏坏

155、现现现现象象象象 零零零零件件件件多多多多，易易易易出出出出故故故故障障障障，检检检检修麻烦修麻烦修麻烦修麻烦不不不不能能能能用用用用出出出出口口口口阀阀阀阀而而而而只只只只能能能能用用用用支支支支路路路路阀阀阀阀调调调调节节节节流量流量流量流量扬扬扬扬程程程程流流流流量量量量改改改改变变变变时时时时能能能能保保保保持持持持高效率高效率高效率高效率 检检检检 查查查查 比比比比 离离离离心心心心泵泵泵泵复复复复杂杂杂杂，比比比比 往往往往 复复复复 泵泵泵泵容易容易容易容易不能用出不能用出不能用出不能用出口阀而只口阀而只口阀而只口阀而只能用支路能用支路能用支路能用支路阀调节流阀调节流阀调节流阀

156、调节流量量量量 功功功功率率率率随随随随流流流流量量量量的的的的减减减减小小小小而而而而增增增增大大大大，开开开开车车车车时时时时应应应应打打打打开开开开出口阀出口阀出口阀出口阀同同同同理理理理，调调调调节节节节流流流流量用支路阀量用支路阀量用支路阀量用支路阀 只只只只能能能能间间间间歇歇歇歇操操操操作作作作，麻麻麻麻烦烦烦烦可可可可装装装装备备备备自自自自动动动动化化化化设设设设备备备备，但但但但结结结结构构构构复复复复杂杂杂杂流量很难流量很难流量很难流量很难调节调节调节调节 适适适适用用用用范范范范围围围围 输输输输送送送送腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀性性性性或或或或悬悬悬悬浮浮浮浮液液液液，粘粘粘粘

157、度度度度大大大大的的的的流流流流体体体体不不不不适适适适用用用用 高高高高扬扬扬扬程程程程、小小小小流流流流量量量量的的的的清清清清洁洁洁洁液体液体液体液体 高高高高 扬扬扬扬 程程程程 、小小小小 流流流流 量量量量 、特特特特 别别别别 适适适适 用用用用于于于于 输输输输 送送送送 油油油油类类类类 等等等等 粘粘粘粘 性性性性液体液体液体液体 特别适用于流特别适用于流特别适用于流特别适用于流量小而压头较量小而压头较量小而压头较量小而压头较高的液体，但高的液体，但高的液体，但高的液体，但不能输送污秽不能输送污秽不能输送污秽不能输送污秽的液体的液体的液体的液体 间歇地输间歇地输间歇地输间歇

158、地输送腐蚀性送腐蚀性送腐蚀性送腐蚀性大的液体大的液体大的液体大的液体 （1）泵的选择依据n n生产工艺对液体生产工艺对液体输送量输送量的要求的要求n n装置装置扬程扬程的高度要求的高度要求n n液体的性质液体的性质n n操作条件操作条件n n地理地理位置位置(装置系统的管路布置装置系统的管路布置条件条件)等等流量n n泵在泵在单位时间抽排液体的体积数单位时间抽排液体的体积数。它是泵。它是泵选择的重要依据之一，与整个装置的生产选择的重要依据之一，与整个装置的生产能力要求相协调能力要求相协调n n叶片式泵的流量与扬程有关，这种关系叫叶片式泵的流量与扬程有关，这种关系叫做离心泵的特征曲线做离心泵的特

159、征曲线n n容积式泵的流量与扬程无关，几乎为常数容积式泵的流量与扬程无关，几乎为常数n n泵的操作流量指泵的扬程流量特征曲线与泵的操作流量指泵的扬程流量特征曲线与管网系统所需的扬程、流量曲线相交处的管网系统所需的扬程、流量曲线相交处的流量值流量值扬程n n指泵在输送单位液体时，指泵在输送单位液体时，泵的进口至泵的进口至出口的能量增加值出口的能量增加值，包括液体静压力、，包括液体静压力、动压头和几何位能的总和。是装置系动压头和几何位能的总和。是装置系统所需的扬程，与管路系统的具体布统所需的扬程，与管路系统的具体布置情况有关置情况有关n n选泵的扬程值应该注意：最低吸入液选泵的扬程值应该注意：最低

160、吸入液面和最高送液高度，同时留有余量，面和最高送液高度，同时留有余量，一般取系统扬程的一般取系统扬程的1.05-1.1倍作为依据倍作为依据液体的性质n n液体的性质包括液体的性质包括物理性质和化学性质物理性质和化学性质n n物理性质指物理性质指温度、重度、粘度温度、重度、粘度、以及、以及介质介质中固体颗粒的直径和含量、气体的含量中固体颗粒的直径和含量、气体的含量等，等，涉及到涉及到泵的类型选择、扬程泵的类型选择、扬程的确定的确定n n化学性质指化学性质指介质的化学腐蚀性和毒性介质的化学腐蚀性和毒性，是，是考虑泵的考虑泵的材质和轴封形式材质和轴封形式的重要依据的重要依据系统的管路布置条件n n指

161、送液指送液高度高度、送液、送液路线路线、送液、送液走向走向、吸入、吸入侧的侧的最低液面最低液面、排出侧的、排出侧的最高液面最高液面及管道及管道规格、材料、管件规格、数量规格、材料、管件规格、数量等等 是是计算系统扬程的依据计算系统扬程的依据，当已经给定系统的，当已经给定系统的扬程时，可以不必进行计算扬程时，可以不必进行计算操作条件n n操作条件的内容包括：操作温度、饱和蒸操作条件的内容包括：操作温度、饱和蒸气压、吸入侧容器内的压力、排出侧容器气压、吸入侧容器内的压力、排出侧容器内的压力、环境温度、操作是连续还是间内的压力、环境温度、操作是连续还是间断、泵的地理位置断、泵的地理位置等等（2）选择

162、泵的一般步骤n n选择类型选择类型n n选择系列和材料选择系列和材料n n确定泵的具体型号确定泵的具体型号n n确定泵的台数和备用率确定泵的台数和备用率基本要求n n换热器设计要换热器设计要满足工艺操作条件满足工艺操作条件，能长期，能长期运转，运转，安全可靠安全可靠，不泄漏，不泄漏，维修清洗方便，维修清洗方便，满足工艺要求的传热面积，尽量有较高的满足工艺要求的传热面积，尽量有较高的传热效率，流体阻力尽量小，满足工艺布传热效率，流体阻力尽量小，满足工艺布置的安装尺寸要求置的安装尺寸要求n n经济上合理经济上合理介质流程n n腐蚀性介质走管程腐蚀性介质走管程腐蚀性介质走管程腐蚀性介质走管程，可以降

163、低对外壳材质的要求；，可以降低对外壳材质的要求；，可以降低对外壳材质的要求；，可以降低对外壳材质的要求；n n毒性介质走管程毒性介质走管程毒性介质走管程毒性介质走管程，泄漏的几率小；，泄漏的几率小；，泄漏的几率小；，泄漏的几率小；易结垢的介质易结垢的介质易结垢的介质易结垢的介质走管程走管程走管程走管程便于清洗和清扫；便于清洗和清扫；便于清洗和清扫；便于清洗和清扫；n n压力较高的介质走管程压力较高的介质走管程压力较高的介质走管程压力较高的介质走管程，这样可以减少对壳体的，这样可以减少对壳体的，这样可以减少对壳体的，这样可以减少对壳体的机械强度要求；机械强度要求；机械强度要求；机械强度要求；n

164、n温度高的介质走管程温度高的介质走管程温度高的介质走管程温度高的介质走管程，可以改变材质，满足介质，可以改变材质，满足介质，可以改变材质，满足介质，可以改变材质，满足介质要求；要求；要求；要求；n n粘度较大、流量小的介质走壳程粘度较大、流量小的介质走壳程粘度较大、流量小的介质走壳程粘度较大、流量小的介质走壳程，可提高传热系，可提高传热系，可提高传热系，可提高传热系数；数；数；数；n n从压力降考虑，雷诺数小的走壳程从压力降考虑，雷诺数小的走壳程从压力降考虑，雷诺数小的走壳程从压力降考虑，雷诺数小的走壳程终端温差（经济合理和传热效率）经济合理和传热效率）经济合理和传热效率）经济合理和传热效率）

165、n n热端的温差应在热端的温差应在200C以上；以上；n n用水或其它冷却介质冷却时，冷端温差可用水或其它冷却介质冷却时，冷端温差可以小一些，但不要低于以小一些，但不要低于50C；n n当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进当用冷却剂冷凝工艺流体时，冷却剂的进口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点的凝点50C以上；以上；n n空冷器的最小温差应大于空冷器的最小温差应大于200C；n n冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口冷凝含有惰性气体的流体时，冷却剂出口温度至少比冷凝组分的露点低温度至少比冷凝组分的露点低50C。流速n n在换热器内，一般希望采用较在换热

166、器内，一般希望采用较高高的的流速流速，这样可以这样可以提高传热效率提高传热效率，有利于冲刷污垢，有利于冲刷污垢和沉积。但和沉积。但流速过大，磨损严重流速过大，磨损严重，甚至造，甚至造成成设备震动设备震动，影响影响操作和使用操作和使用寿命寿命，能量能量消耗消耗也将增加。因此，比较适宜的流速应也将增加。因此，比较适宜的流速应该经过经济核算来确定。该经过经济核算来确定。压力降n n压力降一般随着操作压力的不同而有一个压力降一般随着操作压力的不同而有一个大致的范围，压力降的影响因素有很多大致的范围，压力降的影响因素有很多传热系数n n传热面两侧的传热膜系数传热面两侧的传热膜系数1、2如相差很大如相差很

167、大时，时，较小的一侧较小的一侧将成将成为控制传热效果的为控制传热效果的主要因素主要因素，设计换热器时，应该设法增大，设计换热器时，应该设法增大该侧的传热膜系数。该侧的传热膜系数。n n计算传热面积时，常以计算传热面积时，常以小的一侧为准。小的一侧为准。污垢系数n n换热器在使用过程中，会在壁面上产生污换热器在使用过程中，会在壁面上产生污垢，在设计换热器时要慎重考虑流速和壁垢，在设计换热器时要慎重考虑流速和壁温的影响。从工艺上温的影响。从工艺上降低污垢系数降低污垢系数，如，如改改进水质，消除死区，增加流速，防止局部进水质，消除死区，增加流速，防止局部过热过热等。等。标准化原则n n尽量选用标准设

168、计或标准系列，这样可尽量选用标准设计或标准系列，这样可以提高工程的工作效率，缩短施工周期，以提高工程的工作效率，缩短施工周期，降低工程投资。降低工程投资。热交换器的设计方法n n汇总设计数据、分析汇总设计数据、分析汇总设计数据、分析汇总设计数据、分析设计任务，设计换热设计任务，设计换热设计任务，设计换热设计任务，设计换热流程。流程。流程。流程。n n选择换热器的材质选择换热器的材质选择换热器的材质选择换热器的材质n n选择换热器的类型选择换热器的类型选择换热器的类型选择换热器的类型n n确定换热器中冷热流确定换热器中冷热流确定换热器中冷热流确定换热器中冷热流体的流向体的流向体的流向体的流向n

169、n确定和计算平均温差确定和计算平均温差确定和计算平均温差确定和计算平均温差 tmtm n n计算热负荷计算热负荷计算热负荷计算热负荷QQ、初选流、初选流、初选流、初选流体给热系数体给热系数体给热系数体给热系数 n n估计污垢热阻系数并估计污垢热阻系数并估计污垢热阻系数并估计污垢热阻系数并初估传热系数初估传热系数初估传热系数初估传热系数KK n n选用系列换热器选用系列换热器选用系列换热器选用系列换热器n n得到换热器各类参数总得到换热器各类参数总得到换热器各类参数总得到换热器各类参数总传热面积传热面积传热面积传热面积A An n以各类参数计算流体给以各类参数计算流体给以各类参数计算流体给以各类

170、参数计算流体给热系数热系数热系数热系数 、传热系数传热系数传热系数传热系数KK，得到传热面积得到传热面积得到传热面积得到传热面积A A计计计计n n验算换热器的压力降，验算换热器的压力降，验算换热器的压力降，验算换热器的压力降，比较选用的系列换热器比较选用的系列换热器比较选用的系列换热器比较选用的系列换热器传热面积传热面积传热面积传热面积A A与计算传热与计算传热与计算传热与计算传热面积面积面积面积A A计计计计n n如如如如A AA A计计计计通过，通过，通过，通过， A AA A计计计计重新选用系列换热器。重新选用系列换热器。重新选用系列换热器。重新选用系列换热器。n n画出换热器设备草图

171、画出换热器设备草图画出换热器设备草图画出换热器设备草图化工设计过程的数学方法n n一、数学模型一、数学模型一、数学模型一、数学模型n n表示某系统特性和各种参数间关系的方程组。表示某系统特性和各种参数间关系的方程组。表示某系统特性和各种参数间关系的方程组。表示某系统特性和各种参数间关系的方程组。n n模型种类：模型种类：模型种类：模型种类：n n1 1、理论模型：、理论模型：、理论模型：、理论模型：在严格数学在严格数学在严格数学在严格数学- -物理分析基础上建物理分析基础上建物理分析基础上建物理分析基础上建立起来的模型方程。立起来的模型方程。立起来的模型方程。立起来的模型方程。n n2 2、经

172、验模型、经验模型、经验模型、经验模型：以小试中试或生产实测数据为：以小试中试或生产实测数据为：以小试中试或生产实测数据为：以小试中试或生产实测数据为依据，再输入输出关系上对数据统计分析建立依据，再输入输出关系上对数据统计分析建立依据，再输入输出关系上对数据统计分析建立依据，再输入输出关系上对数据统计分析建立起来参数之间的关系式。起来参数之间的关系式。起来参数之间的关系式。起来参数之间的关系式。n n3、半经验半理论模型、半经验半理论模型：n n采集必要的实际数据和经验结果，但有采集必要的实际数据和经验结果，但有一定理论分析建立起模型方程，并以实一定理论分析建立起模型方程，并以实验确定模型中的参

173、数。验确定模型中的参数。n n二、模型表述的内容二、模型表述的内容n n1、单元模型方程、单元模型方程-表述个单元工况的表述个单元工况的方程组方程组n n2、物流联系方程、物流联系方程-表述流程结构的方表述流程结构的方程程n n3、设计要求方程、设计要求方程-给出设计要求给出设计要求n n其中单元模型方程又可分为其中单元模型方程又可分为n n物料衡算方程物料衡算方程-表述物质守恒关系的约束。表述物质守恒关系的约束。n n热量衡算方程热量衡算方程-表述能量守恒关系的约束。表述能量守恒关系的约束。n n设备约束方程设备约束方程-表述物料通过时按特定关表述物料通过时按特定关系发生变化系发生变化n n其余方程其余方程-物理学化学特性、组分约束物理学化学特性、组分约束n n三、建模步骤三、建模步骤 n n小试、中试取数据，冷模实验，数学分析、小试、中试取数据，冷模实验，数学分析、化学工程理论分析，建立数学模型化学工程理论分析，建立数学模型n n四、数学模型运用四、数学模型运用n n建模建模-模型检验模型检验-模型运用模型运用