化工工艺设计基本要求Word下载.docx

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按国际常规做法分为：

工艺设计

基础设计

详细设计

施工、安装、试车、性能考核及国家验收（验收后工厂投入正常运行）

1.2.2建设项目阶段的划分以建设单位为主体，通常分为四个阶段

项目前期

工程建设

工厂投入生产

2.工艺设计的内容和深度

2.1工艺设计的文件包括三大内容：

文字说明（工艺说明）

图纸

表格

2.1.1文字说明（工艺说明）

工艺设计的范围。

设计基础：

生产规模、产品方案、原料，催化剂，化学品，公用工程燃

料规格、产品及副产品规格。

工艺流程说明：

生产方法、化学原理、工艺流程叙述。

原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消耗量。

公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺空气、仪表空气、氮

气）消耗定额及消耗量。

三废排放：

包括排放点、排放量、排放组成及建议处理方法

装置定员

安全备忘录（另行成册）

技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）

操作指南（通常为对内使用，另行成册。

供工艺系统、配管等专业使用）

2.1.2图纸

PFD是PID的设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）。

包括全部工艺设备、主要物料管道（表示出流向、物料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。

建议设备布置图：

是总图布置、装置布置的依据，供基础设计使用（通常为平面布置图）。

根据工艺流程的特点和要求进行布置。

PCD通常是设计院内部设计过程文件、最终体现在终版PFD中（通常由自控专业完成）。

2.1.3表格

物料平衡表：

包括物流组成、温度、压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理化常数。

工艺设备数据表：

根据设备形式不同、作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器的等。

工艺设备数据表需表示出设备位号、介质名称、操作压力、设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。

（各设计院均有各种规定的表格）。

工艺设备表

取样点汇总表

装置界区条件表：

通常由工艺系统专业来完善并最终发表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件等）。

2.2补充说明：

化工工艺专业尚需参加前期工作，主要前期工作有：

项目建议书；

可行性报告编制工作。

项目报价书；

投标书、技术文件编制工作。

引进项目：

包括询价书、投标书的评标、合同技术附件谈判。

大中型联合装置总体规划设计。

3.工艺设计方法（化工基本理论的应用）

3.1工艺路线的选择

原料来源

经济效益和社会效益（生产成本）

环境保护

其它，如操作条件、安全、消防、投资、工艺先进性，可行性，合理性。

3.2工艺流程方案优化

“洋葱头”模型

从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。

“洋葱头”模型强调

过程开发和设计的有序和分层性质。

反应流程优化

反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。

如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应途径。

反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等等。

精馏流程的优化

精馏流程如需要分离R个组份，就需要有R-1个精馏塔。

精馏优化需要考虑：

那种组份为主产品，那种组份为付产品。

产品的规格要求。

精馏流程的优化法1）：

试探法，主要规则如下：

优先使用普通精馏。

尽量避免减压操作和使用冷量。

产品数应最少。

腐蚀性、危险性的组份应优先分出

难分离的组分最后分出。

最大量组份应优先分出。

塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。

精馏流程的优化法2）:

调优法

精馏流程的优化法3）:

数学规划法

蒸发流程的优化

1）单效、双效、三效蒸发。

2）热泵蒸发、膜式蒸发。

3）多级闪蒸。

4）强制循环蒸发、自然循环蒸发、。

结合蒸发器的类型（标准、悬框、列文、强制循环蒸发器）进行选择。

3.3丄艺设备的选择

反应器：

1）连续

1）均相

1）活塞流

（管式）

2）半连续

2）非均相

2）全混釜

（搅拌釜）

3）间歇

以上反应器的选择要根据物料性质、

稳定性、反应复杂性、

产品规模、反应

时间、温度、压力等因素综合考虑。

气液传质设备：

1）板式塔：

泡罩、浮阀、筛板等。

板式塔塔板流体流向分布类型可分为U形流，单溢流，双溢流等

2）填料塔：

a拉西环、鲍尔环、矩鞍环等填料。

b散堆、规整填料。

c实体填料、丝网填料。

以上传质设备的选择要根据分离难易程度、压降大小、真空（热敏性物料）

物料性质、投资情况、腐蚀情况、物料清洁情况、安全要求、弹性大小、发泡等

情况选择传热设备：

按功能分：

冷却器、冷凝器、加热器、换热器、再沸器、蒸汽发生器、过热器、废热锅炉等。

按结构型式分：

采用二物流换热的换热器从结构上分有以下5种型式：

A.管壳式（固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式）

B.板式（板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式）

C.管式（空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式）

D.液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式）

E.其它型式（板壳式、热管式）

以上型式换热器的选择依据是：

A.固定管板式换热器

固定管板式换热器即两端管板和壳体连接成一体，由于壳程不易检修和清洗，因此选用固定管板式换热器时，壳方流体应是较清洁且不易结垢的物料；

两流体温差较大（大于60°

C）时应考虑热补偿，两流体温差不易大于120C。

B.浮头式换热器

该换热器壳程易清洗，但内垫片易渗漏，适用于需要补偿热膨胀的换热器，两流体温差大于120C。

C.U型管式换热器

该换热器制造、安装方便，造价较低，管程耐高压，但结构不紧凑。

适用于高温和高压的场合，且管内流体必须洁净。

D.板式换热器

板翅式：

紧凑、效率高、可多股物料同时换热。

使用温度不大于150C螺旋板式：

可用于带颗粒物料，物位利用好。

不易检修。

伞板式：

制造简单、紧凑、易清洗，使用温度不大于150C，使用压力

不大于0.12MPa

波纹板式：

紧凑、效率高、易清洗，使用温度不大于150C，使用压力

不大于0.15MPa

E.空冷器的选择依据

a.空气入口温度（即设计温度）低于38C。

b.热流体的出口温度高于50〜65C,并允许有一定的波动范围（3〜5C）。

c.对数平均温差大于40C。

d.流体接近温度（即热流体的出口温度与冷流体入口温度之差）至少大

于15°

C。

2

e.管内给热系数小于2325.6W/（m.K）。

f.冷却水的污垢系数大于0.0002（m2.K）/W。

g.水源较远，取水费用大。

h.热流体的凝固点较低（小于0C）。

化工用泵：

根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、咼温、咼压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑，此外还要考虑泵的安全性、可靠性和密封等要求。

容器（储罐）：

根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、咼温、咼压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑。

4.工艺设计工作程序

项目经理项目建议书可研报告装置平面图专利及专有技术资料工艺设计，基础设计数据开工报告

有关会议纪要

合同文件

自控条件工艺控制联锁报警

电气条件危险区划分特殊电气要求电气联锁报警总图条件建议布置图

设备条件工艺设备数据表

分析化验条件取样条件表取样点汇总表配管条件操作原则安全规程指南

三废排放一览表

公用工程条件表

消防条件

电信条件

采暖、通风、空调条件建、构筑物特性条件

化

接受设

_消化资料

展开

提岀相

完成工

设计

工

1计条件-

确定设计

工艺

关设计

艺设计

1、详细设

亠完工

基础

条件

成品文

计跟踪服

报告

J

件\

务

工艺路线

产品方案

设计规模年操作时间

操作弹性

原料、催化剂规格产品和付产品规格公用工程规格

界区条件

确定工艺流程方案安全生产

工艺计算：

物料、职业卫生

能量、设备物性数据

■-1文字说明

设备表

工艺设备数据表

建议布置图

原料、公用工程消耗确定公用系统方案UFD三废排放量及建议处理方法安全分析危险区划分

工艺说明书

PFDS

物料平衡表

界区条件表取样点汇总表

初版PID（A版）

5.设备设计压力和设计温度的确定

5.1压力：

正常操作（工作）压力

最高工作压力

5.2温度:

正常操作温度

最高操作温度

6.过程控制方案的确定

6.1过程控制方案确定的原则

保证装置运行的平稳、生产安全、控制简单适用。

用单回路简单控制系统可以解决的，决不要用复杂的控制系统

6.2过程控制的分类

压力

温度

物位

化学成分和物性数据

6.3选用控制仪表的要求

准确可靠

灵敏度高

反应迅速

滞后小

使用维护方便

价格便宜

6.4典型化工单元的控制方案

6.4.1反应

反应控制的要求

达到规定的转化率、产品浓度。

处理量平稳。

当出现不正常工况时，能报警、联锁或自动选择性调节系统。

反应控制方案

以反应转化率为控制变量

以反应工艺状态变量为控制对象

6.4.2精馏

精馏是常见的液液分离方法，精馏控制主要目的是达到规定的分离要求。

主要变量有进料量、组成、温度、操作压力、冷却和加热介质、压力及温度的变换。

精馏控制可分为：

按精馏段指标的控制方案。

按提馏段指标的控制方案。

塔顶压力控制方案。

真空度控制方案。

其它控制方案

643传热设备

控制载体的流量

控制传热面积

控制载体的气化温度

工艺介质旁路控制

644流体输送设备

离心泵控制方案

改变转速的控制方案

往复泵（位移式旋转泵）的控制方案

7.能耗计算

目前人类面临的共同任务是保护资源、减少环境污染、维护生态平衡、实现

可持续发展。

化工生产中传热过程是经常的发生的事，因此合理使用能源，节约

能源消耗是每个化工工艺设计人员应尽的职责。

过程能量分析的常用方法有：

夹点分析法和三环节能量分析法

7.1夹点分析法

将需要