化工设计复习资料 5页

化工设计1.凡是重大的工程项目，技术要求严格，工艺流程复杂，为了保证设计质量一般分三个阶段进行，即初步设计、技术设计、施工图设计。技术成熟的中小型工程可以按二阶段进行，即把技术设计和初步设计合并为扩大初步设计和施工图设计。2.初步设计的主要任务：是根据已批准的可行性研究报告，确定全厂性的设计原则，设计标准，设计方案和重大技术问题，编织出初步设计文件和概算。作用：1）是确定建设项目的投资额、征用土地、组织主要设备及材料的采购、进行施工准备、生产准备以及编制施工图设计的依据；2）是编制施工组织设计、签订建设总承包合同、银行贷款以及实行投资包干和控制建设工程拨款的依据。3.工艺专业初步设计文件内容：1）说明书2）表格3）图纸。4.技术设计的主要任务是解决以下难题：1）特殊工艺流程方面的试验、研究和工艺流程方面的确定；2）新型设备的试验、制造和确定；3）重要代用材料的试验、研究和确定；4）某些技术复杂、需要慎重对待的问题的研究和确定。5.施工图设计的主要任务：是把初步设计中确定的设计原则和设计方案，根据安装工程或设备制作的需要，进一步具体化。把工程设计各个组成部分的布置与主要施工方法，以及图样及文字的形式加以确定，并编制设备、材料明细表。6.工艺设计的内容与程序如下1）设计准备a.熟悉可行性研究报告b.收集资料2)工艺流程设计3）工艺计算4）车间布置设计5）化工管道设计6）核审及图纸会签7）编制设计概算书和设计说明书8）设计总结、参加施工和开工。7.生产工艺流程设计是通过图解的形式，表示出某个化工生产装置由原料到制得成品的全过程中物料和能量发生的变化及流向，以及生产中采用的化工过程及设备（包括化学过程和物理—化学过程及设备），还要表示出全部管道、所有阀门和管件及控制点。8.工艺流程设计的主要任务：1）确定生产流程中各个生产过程的具体内容；2）绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得成品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。9.工艺流程分为四个重要部分：原料预处理过程、反应过程、产物的后处理、三废处理过程。10.工艺流程图：是工艺设计的关键文件，它以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件及仪表自控等的排列及连接，借以表达在化工生产中物料和能量的变化过程。11.工艺流程草图也称方案流程图、流程示意图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。12.生产工艺流程草图一般由物料流程、图列、标题栏三部分组成。13.工艺物料平衡图简称PFD，他表达一个生产工艺过程中的关键设备或主要设备，或一些关键节点的物料性质如温度、压力、流量和组成。14.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，与之相配套的有辅助管道和公用系统管道及仪表流程图。\n7.管道及仪表流程图的设计内容：图形、标注、图例、标题栏。8.管道的表示方法：书P259.工艺管道及仪表流程图的作图步骤：1）根据需要先用细实线绘制地坪、楼板、操作台台面等基准面线；2）按照流程从左至右用细实线画出设备（机器）的规定图例，并使各设备（机器）横向间留有一定的间距，以便布置管道流程线。设备的高低位置，尽可能符合实际安装情况。3）用粗实线画出主要物料管道流程线，并配以表示流向的箭头，同时用细实线画出主要物料管道流程线上的阀、管件以及与工艺有关的检测仪表，调节控制系统，分析取样点的符号和代号。4）用中实线画出辅助物料管道流程线，同样配以表示流向的箭头，同时用细实线画出辅助物料管道流程线上的阀、管件以及有关的检测仪表，调节控制系统，分析取样点的符号和代号。5）分别对设备（机器），管道等进行标注。6）填写标题栏。7）把图中所采用的部分规定如图例、符号、设备位号、物料代号、管道编号以及自控仪表专业在工艺流程中所采用的检测和控制系统的图例、符号、代号等以图表形式绘制成首页图，以便更好的了解和使用各设计文件。18.定型设备：主要指流体动力过程、冷冻操作和机械操作中的设备，如泵、离心分离设备、冷冻机、压缩机、鼓风机等。非定型设备：非定型设备一般由供货商根据设计条件进行设计制造，或按施工图进行制造.19.泵的选择方法和步骤：1）根据要求确定所需输送液体的流量及扬程量；2）根据设计要求从被输送物料的性质、生产过程的要求、设置泵的客观要求条件等三方面考虑泵类别及泵的具体型号；a.从被输送的物料性质来分析，凡属溶液者，任何泵都可输送。b.从生产过程来分析，凡属间歇操作，且流量均匀性无一定要求，则任何泵都可以使用。c.从设置泵的客观条件来分析，如果有电源供应，则可采用电动往复泵、离心泵或旋转泵。3）核算泵的性能。4）计算泵的几何高度。5）计算泵功率和选定电动机功率。A.有效功率Ne；b.轴功率；C.原电动机功率6）选定泵的材料及轴封。7）确定冷却水（或加热蒸汽）耗量。8）确定泵台数。9）填写泵规格表作为泵订货的依据和选泵过程中各项数据的汇总。20.换热器类型：根据传热方式不同大体分为：表面式（蛇管式、套管式、列管式也称管壳式和螺旋板式），蓄热式，混合式。21.塔型选择的一般原则：a.与物性有关的因素物系易起泡且处理量不大时，以选用填料塔为宜；具有腐蚀性的介质，可选用适宜材料（如塑料、陶瓷）填料的填料塔。具有热敏性的物料需减压操作，以防过热引起分解和聚合，宜选用压力降较小的塔型。④粘度较大的物系，可以选用大尺寸填料。⑤含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜，可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等，不宜使用填料塔。⑥操作过程中有热效应系统，用板式塔为宜。\nb.与操作条件有关的因素：若气相传质阻力大（即气相控制系统），宜采用填料塔。大的液体负荷，可选用填料塔。低的液体负荷，一般不宜选用填料塔。④液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动较大时宜用板式塔。⑤操作弹性，板式塔较填料塔大。浮阀塔最大，泡罩塔次之，穿流式塔的操作弹性较小。c.其他因素：对于多数情况，塔径大于800mm时，宜用板式塔，小于800mm，则可用填料塔。一般填料塔比板式塔重。大塔以板式塔造价廉价。22.反应器的分类及选型：按基本结构分类如下：1）管式反应器。其特点是传热面积大，传热系数高，流体流速快，因此反应物料停留时间短，便于分段进行最适宜的温度梯度和浓度梯度控制。管壳式反应器结构简单，一般用于规模大的气相反应和某些液相反应。2）釜式反应器：其特点是可以间歇操作也可连续操作。一般用于有液相参加的化学反应和液固、液液、液汽，液固气反应。适用于多品种、小批量生产，如农药，染料，制药等的生产。精细化工中釜式反应器用得较多。3）固定床和流化床反应器。共同特点是气固相间传热、传质面积大、传热系数高，便于实现连续化和自动化。适用于气固相反应和气固相的催化反应。23.车间布置：是指对车间各基本工段、辅助工段、生产服务部门、设施、设备、仓库、通道等在空间和平面上的相互位置的统筹安排。车间厂房布置：24.车间布置应考虑的问题：1）要满足全厂总图布置的要求；2）最大限度满足生产工艺要求，使操作、管理以及维修方便；3）要保证安全生产；4）要为车间的技术经济指标先进合理以及节能降耗等要求创造条件；5）有效的利用车间建筑面积和合理使用土地，减少建设费用，降低生产成本，提高经济效益；6）在布置中要考虑其他专业的设计规范和对车间布置的要求；7）要考虑建厂的气象、地质、地形、水文条件。24.车间整体布置的方法、原则：1）根据工艺流程图或生产加工特点，将车间划分为几个工段及相应的独立功能单元；2）根据总图设计资料，按场地与道路情况、公用工程、管道及物料输送与各车间的关系，水文、气象资料和有关安全规范，确定各工段和各独立功能单元的位置；3）在满足上述2）的条件下，尽可能做到流程式的布置，可根据流程顺序，在管道两侧，依次布置各个工段，可避免管道的往返，缩短管道的总长；4）车间道路布置是车间布置的重要内容；5）根据装置（设备）的尺寸、操作条件和方法，确定露天布置还是室内布置；6）当生产规模较小，车间各工段联系频繁且生产特点无显著差别时，在符合防火规范及工业企业卫生标准的前提下，结合建厂地点的具体情况，可以将生产设施、辅助设施及生活设施集中布置在一栋厂房里，而部分设备可以露天布置在厂房的一侧。25.设备的安全距离：储槽与储槽间的间距（车间中一般的小容器）0.4——0.6塔与塔的间距1.0——2.0反应罐底部与人行通道的距离不小于1.8——2.0回转机械之间的距离不小于0.8——1.2通廊、操作台通行部分的最小净空高度不小于2.0——2.5控制室、开关室与炉子之间的距离不小于8.0\n24.塔设备的布置：1）大型塔多露天布置；2）在满足工艺流程的前提下，单塔或高大的塔采用独立布置，用塔身支撑制作操作平台；3）高度相近的塔可成排布置，几个塔的中心线应排成一条直线，其附属设备的框架、接管可安排在面向管廊的一侧，另一侧的人孔、卸料孔等可面向道路或面向安装塔的空间；4）成组布置；5）塔的安装高度应考虑以下各方面因素：a.对于利用塔的内压力或塔内流体重力将物料送往其他设备和管道时应由其内压力和被送往设备或管道的压力和高度来确定塔的安装高度;b.对于用泵抽吸塔底液体时，应由泵的必须汽蚀余量和吸入管道的压力降来确定塔的安装高度；c.带有立式热虹吸式再沸器或卧式再沸器的塔的安装高度应按塔和再沸器之间的相互关系和操作要求来确定；d.塔的安装高度还应满足底部管道安装和操作的要求。27.泵的布置：1）小型车间泵的数量少，功率小，一般安装在被抽吸设备附近；2）集中布置的泵，根据泵的多少、大小和现场情况，可以布置成一排也可以两排；3）泵的基础应高于地面150mm以上，泵基础周围要考虑排液沟及冲洗用的排水沟；4）同介质的泵，应排在一起，若介质为腐蚀介质，则必须设置一定的防护围堤，用防腐材料铺砌，排液沟也应用防腐材料铺设。28.车间设备布置的比例：1:10029.设备布置施工图深度与绘图方法一般规定：设备布置图图幅一般采用A1，不宜加长加宽。常用比例是1:100，也可以采用1:200或1:50.在标题栏中图名一般写成两行，上行写“xxxx布置图”，下行写“ELxxx.xx平面”或“x——x剖视”。30.化工管道设计是以带控制点的工艺流程图、设备布置图、有关的配管规范等资料为依据，其主要任务是确定各设备的关口方位、各管道在空间的具体位置安排，以及安装、连接和支撑方式等，同时还要考虑配管技术以及装置的建设、运转和维修。31.公称直径：根据生产实践的需要，按照一定的科学规律，人为地规定的一系列标准直径。公称直径也称为公称通径或名义直径，以符号DN表示。公称压力：是根据生产实践的需要，按照一定的科学规律，人为地规定的一系列标准压力，即与管道元件机械强度有关的设计给定压力，PN.32.管道材质的选择：1）DN≤150时，如介质温度不超过200℃，PN≤1.0MPa，可选用低压流体输送用焊接钢管或无缝钢管。如PN>1.0MPa，或者介质温度在200℃以上，则选用无缝钢管。2）200≤DN≤700时，如介质温度不超过450℃，PN≤1.6MPa，可选用螺旋缝电焊钢管、钢板卷焊管或无缝钢管。如PN>1.6MPa，或者介质温度超过450℃以上，应选用高温无缝钢管。3）DN>700时，应选用钢板卷焊管。32.管道的连接方法：焊接、螺纹连接、承插连接、法兰连接。33.阀门的选择原则：1）输送流体的性质；2）阀门的功能；3）阀门的尺寸；4）阻力损失；5）温度和压力；6）材质。34.管道的排列1）垂直面排列：a.输送热介质的管道排列在上，输送冷介质的管道排列在下；b.输送无腐蚀介质的管道在上，输送有腐蚀介质的管道在下；c.小管道应尽量支撑在大管道的上方或吊在大管道的下面；\nd.气体管道在上，液体管带在下；e.不经常检修的管道在上，检修频繁的管道在下；f.输送高压介质的的管道在上，低压介质的管道在下；g.有保温层的管道在上，无保温层的管道在下。2)水平排列（沿墙布置）：a.大管道靠墙，小管道在外；b.常温管道靠墙，热管道在外；c.支管多的管道在外，支管少的靠墙；d.不经常检修的管道靠墙，经常检修的管道在外；e.高压管道靠墙，低压管道在外。32.化工设备图的基本内容：1）一组视图；2）必要的尺寸；3）零部件编号及明细表；4）管口符号、管口表；5）技术特性表；6）技术要求；7）标题栏；8）其他。33.化工设备图的视图特点：1)化工设备的壳体大多由筒体、封头两部分组成。筒体一般由钢板卷焊的圆柱体最多，封头有椭圆形、圆锥形、球形等。这些筒体和封头都是回转体；2）广泛采用标准化、通用化、系列化的零件，如人孔、法兰、筒体、封头；3）零部件不可拆卸的连接方式广泛采用焊接方式；4）在设备壳体上往往有较多的管口；5）标注的尺寸大小相差悬殊。34.常见焊接接头形式有：对接接头、搭接接头、角接接头、T字接头。35.焊缝的指引线由箭头线和两条基准线构成。36.书P185图8—15和P186图8—18、8—19、8—20