过程装备与控制工程

1、过程装备与控制过程第 PAGE 9 页 共 NUMPAGES 9 页哎过程装备与控制白工程专业历史颁我国“过程扒装备与控制工程熬专业”的前身是绊“化工机械专业傲”，成立于20背世纪50年代初矮期。 专业初创版时期， 以苏联熬模式为蓝本，我巴们的前辈呕心沥翱血，把我国的化靶工机械专业办得扮初具规模、培养奥了一大批化工机艾械专业教学、科靶研、设计、制造埃与使用的中坚力案量。 按1951年懊大连工学院首先版成立“化学生产安机器与设备”专吧业。1952年捌全国 高校大调爸整，天津大学、艾浙江大学、华东傲化工学院、华南敖工学院、成都工稗学院、杭州化工伴学校(中专班)靶等，成立“化学矮生产机器与设备扳”专

2、业，简称为般“化机”专业。班 熬随着全球现代化白的需要和发展，懊在化工机械里面碍逐渐应用到了越安来越多的自动控般制。因此，为了把符合我国现代化埃发展需要，顺应罢科技时代的潮流爱，1998年3癌月教育部应上届芭教学指导委员会凹的建议将专业改隘名为过程装备与八控制工程。从此氨，一个更加具有柏发展潜力的新专拌业诞生了。20芭多年来，我国先疤后在60多个高百样开设了这一个百专业，使得该专挨业得到了很大的唉发展。过程装备 HYPERLINK /image/f29faa8fd28db4baf11f360a o 查看图片 扒化工单元碳干唉化法设备奥什么是过程装备伴？了解了过程装翱备与控制工程的按历史后我们不

3、难矮以知道，它也和拜化工机械一样，盎分为两大类：拌化工机器。指主爱要作用部件为运疤动的机械，如各按种过滤机，破碎罢机，离心分离机板、旋转窑、搅拌皑机、旋转干燥机柏以及流体输送机澳械等。 盎化工设备把。指主要作用部氨件是静止的或者啊只有很少运动的唉机械，如各种容霸器（槽、罐、釜凹等）、普通窑、凹塔器、反应器、耙换热器、普通干哀燥器、蒸发器，氨反应炉、电解槽埃、结晶设备、传靶质设备、吸附设扒备、流态化设备搬、普通分离设备吧以及离子交换设挨备等。化工机械半的划分是不严格啊的，一些流体输跋送机械（如泵、翱风机和压缩机等袄） HYPERLINK /image/f15e24294f3cc0aa98250a

4、3a o 查看图片 控制工程稗指对过程装肮备和及其系统的挨状态和工况进行佰监测，控制，以肮确保生产工艺有芭序稳定运行，提敖高过程装备的可拌靠度和功能可利扮用度。控制工程般是结合现代自动鞍化技术，是现代胺自动化先进技术斑与化工机械相结半合的，提高了设板备的效率 岸本专业培养哀具备机械热加工凹基础知识与应用氨能力，能在工业哎生产第一线从事翱热加工领域内的岸设计制造、试验鞍研究、运行管理傲和经营销售等方八面工作的高级工唉程技术人才。业务培养要求般本专业学生霸主要学习材料科氨学及各类热加工霸工艺的基础理论吧与技术和有关设哎备的设计方法，搬受到现代机械工百程师的基本训练翱，具有从事各类隘热加工工艺及设捌

5、备设计、生产组奥织管理的基本能邦力。 拔毕业生应获伴得以下几方面的罢知识和能力： 跋1具有较巴扎实的自然科学挨基础，较好的人跋文、艺术和社会凹科学基础及正确拌运用本国语言、拔文字的表达能力俺； 颁2较系统瓣地掌握本专业领氨域宽广的技术理澳论基础知识，主摆要包括力学、机搬械学、电工与电办子技术、热加工盎工艺基础、自动啊化基础、市场经靶济及企业管理等笆基础知识； 班3具有本背专业必需的制图伴、计算、测试、跋文献检索和基本唉工艺操作等基本隘技能及较强的计奥算机和外语应用捌能力； 敖4具有本笆专业领域内某个巴专业方向所必需版的专业知识，了颁解科学前沿及发矮展趋势； 澳5具有较耙强的自学能力、扳创新意识

6、和较高班的综合素质。 主干学科半机械工程、白材料科学与工程摆。主要课程班 HYPERLINK /view/80032.htm 伴工程力学澳、机械原理及机拜械零件、电工与伴电子技术、微型柏计算机原理及应皑用、热加工工艺捌基础、热加工工柏艺设备及设计、稗检测技术及控制霸工程、 HYPERLINK /view/4176.htm 扮CAD板CAM基础。专业内涵半本学科是机罢械大学科的一个八分支，它自己是吧属于机械领域，熬同时又服务于过爱程工业，自身的俺发展又需要机电艾控制。所谓过程爱工业，是指通过板化学和物理的方绊法以达到改变物安料性能的加工业叭，它涵盖了化学哎、化工、石油化败工、食品、制药翱，甚至于

7、冶金等安众多行业部门。霸过程工业所涉及安的对象是流程性艾物料，从原料到百产品需经过复杂邦的工艺过程，因奥而整个过程需要安由为数众多的单八元构成。而每一耙个单元均需要由般能实现这一功能版的设备来完成，爸将这些单元设备绊连在一起便构成拜过程装备。 动扳力工程及工程热百物理学科是研究办能量以热、功及叭其他相关的形式安在转化、传递过败程中的基本规律啊，以及按此规律碍有效地实现这些懊过程的设备及系白统的应用科学及哀应用基础科学。案动力工程及工程矮热物理学科在整蔼个国民经济和工拜程技术领域内起霸着支持和促进的伴作用，在工学门摆类中占有不可替霸代的地位。在长懊期发展的过程中哀，它不断升华和氨扩展，容纳了物皑

8、理学的多个分支扮及近代进展，应澳用了数学、力学扮、机械工程、仪胺器科学、材料科笆学、电子技术、笆控制科学及计算靶机科学等学科的伴理论、方法和已俺有成果，形成自捌身独立的理论体啊系和实践范畴，皑为国民经济的可邦持续发展提供了艾良好的基础和前邦提。它不断在冶捌金、电子、交通埃运输、船舶与海霸洋工程、航空宇佰航工程、土木工懊程、水利工程、按化学工程、矿业靶工程、农业工程奥、兵工科学、核肮科学、环境科学吧和生物医学工程哎等各个学科获得碍越来越广泛的应澳用。 邦化工过程机扒械学科主要研究背化工、石油化工伴、炼油与天然气袄加工、轻工、核败电与火电、冶金昂、环境工程、食般品及制药等过程败工业中处理气、稗液和

9、粉体等流程埃性材料必需的设败备与技术。例如爸，过程工业中的阿传热设备及节能暗技术的研究；化爸工单元传质设备霸和相分离设备研笆究；化工过程用斑泵、压缩机等流扮体机械的研究与颁监控；压力容器扒及管道的设计、澳制造和安全保障懊的技术研究；过捌程设备的腐蚀、熬损伤与延寿技术斑的研究；非金属叭材料成型加工技氨术与设备的研究疤，等等。本学科熬是一个专业面广昂，为国民经济多百个行业服务的、拌涵盖多种学科的俺交叉型二级学科阿。流体力学、热唉力学、粉体力学般、燃烧学、传热邦学、传质学等工芭程热物理和化工昂过程原理的科学翱基础为本学科的翱重要理论基础。半 笆二级学科扮过程装备与控扒制工程，是在化吧工机械专业基础鞍

10、上发展起来的，碍后相继并入炼油百机械、轻工与食板品机械，又增加办了生物化工、精爸细化工和核电工稗业等方面的内容颁，使学科的内涵碍和深度有了很大唉的发展。 扮过程装备与肮控制工程专业主颁要以过程工业为胺专业背景。过程笆工业是指以流程巴性物料（如气体笆、液体、粉体等案）为主要对象，翱以改变物料的状百态和性质为主要绊目的的工业，它败包括化工、石油半化工、生物化工佰、化学、炼油、斑制药、食品、冶吧金、环保、能源办、动力等诸多行澳业与部门。过程疤工业所涉及的一绊些物理、化学过挨程，主要有传质隘过程、传热过程熬、流动过程、反斑应过程、机械过靶程、热力学过程胺等。正是这些物办理、化学过程，安构成了过程工业氨

11、的生产过程。然拜而，要使这些过袄程得到实现，达隘到工业生产的目澳的，必需要有相罢应的过程设备。懊 坝过程装备与鞍控制工程的主要爸研究内容包括：白过程装备设计与拔制造，高效节能版装备的开发，成爱套装置的开发与拔设计，成套工程鞍，设备结构及强般度理论，过程安稗全理论、技术与摆装备，流程参数跋控制理论与技术摆，制冷技术与装办备，粉体理论与哀技术等。 熬过程装备与控制爸工程专业的应用氨领域非常广泛，柏例如化工、石油摆化工、能源、轻白工、制药、制冷佰、动力、环保、翱生化、食品、机笆械、劳动安全，哎等等。半从传统的观点肮来看，过程装备败可以包括以下几袄大类，这就是以柏前的化工机械的拌定义： 办胺(1)流体

12、动力哎过程及设备 扳(2)传热阿过程及设备 俺(3)传质板过程及设备 半(4)热力摆过程及设备 敖(5)机械疤过程及设备 皑(6)化学拔过程及设备 拌从上述内容笆可以看出，凡是暗涉及热量传递、敖能量传递及质量鞍传递过程的工业拔，均属于过程工芭业，而不仅仅是拜化学工业。过程捌工业，或者说是 HYPERLINK /view/4740082.htm 瓣流程工业昂中涉及的所有的耙机器和设备，均柏属于过程装备矮 板化工过程装备发敖展趋势熬氨现代社会的发展罢越来越依赖于高奥度机械化、自动拔化和智能化的产霸业创造财富，而爱这一切都离不开鞍现代化的工业装熬备。流程工业是白加工制造流程性胺材料产品的现代耙国民经

13、济支柱产挨业之一，其发展瓣的实现必然要求柏越来越先进的过半程装备。半过程装笆备 发展迅猛笆化工过芭程装备主要服务奥于现代大化工及敖与之相近地许多隘流程工业 ，是白现代大化工中必艾不可少的工艺、霸设备、自控三大搬核心技术之一。绊过程装备服务面把向的生产过程十邦分宽广，通常包安括过程机械、过胺程设备、压力容佰器三大部分。随鞍着我国石油化工拌业的飞速发展并翱成为支柱产业之案一，化工过程装笆备行业获得了迅瓣猛的发展。哎以现代唉大化工的核心内八容之一的石化工澳业为例，我国石拌化装备从开始的般成套引进，已逐吧渐发展到以国产白为主、引进为辅拌的阶段，其中大拔型炼油成套装备哎的国产化率已经氨达到90以上瓣。最

14、能反映一个跋国家科技与经济霸实力的百万吨级背大型乙烯成套装胺备的国产化率也靶已接近70。绊目前只是引进少办量国内暂时还不吧能设计制造，或百者质量不过关、按规格品种满足不佰料需要的关键装搬备。跋在过程蔼机器领域，如今艾往复式压缩机已摆形成了L、D、扳DE、H、M等岸数十个系列，数啊百种产品，满足艾了国内30万吨澳/年大合成氨厂癌等的需要。随着蔼现代大化工朝着傲大型集成化方面坝发展，过程机器斑主要向大型化、霸高精度、长寿命皑方向发展，更多爱地按生产工艺参八数采用专用设计氨，个性化设计和敖制造，使之在最班佳设计工况下运班行。傲在压力版容器领域，最有瓣代表性的是高压佰和超高压容器技罢术的发展。由于案多

15、种高强抗氢钢爸的开发和先进技熬术的发展，高压碍加氢反应器已由鞍过去的冷壁技术办发展到今天的大哀型热壁技术。鉴白于过程装备尤其扒是大型石化装备把大多数都处于高颁危环境下，压力懊容器的安全评定稗与延寿技术就显傲得十分重要。阿在过程佰设备领域，品种背最多、最具有代八表性的各类反应瓣设备，国内发展阿也较快。但30暗万吨/年以上的岸氨合成塔、大型坝氧氯化流化床反版应器、环氧乙烷版反应器、连续重懊整移动床反应器柏等成套设计技术拌还未完全掌握。岸大型气流床煤气把化炉成套装备目败前仍然依赖于引跋进Texaco岸和Shell技哎术，是个薄弱环傲节。目前过程设爱备中量大面广的隘塔器，已完全立癌足于国内。霸节水、凹

16、节能且无污染地罢实现化学过程，挨是新世纪石油、瓣化工工艺和装备摆技术发展的主要挨动力。新世纪石傲油和化工装备的坝技术发展，主要哎表现在：单元设百备进一步大型化哀，严密性要求提埃高，无检修运行耙周期3年以上，吧机、泵等大量采啊用个性化设计，百传热和传质等过百程需要高效、高般精度和紧凑性单巴元操作设合。岸新的装般备是新工艺的摇案篮，而装备技求败的发展必须适应佰工艺和工程的发奥展趋势。目前，凹装备制造企业已拌更多、更早地参般与化工新工艺的奥开发，其今后的芭发展重点是积极摆参与石油和化工搬工艺新技术的研埃究与开发，以推碍出具有中国特色澳的专利设备；自埃主开发各类高效邦单元操作设备，邦以推动石油和化捌工

17、装备的总体技澳求进步。艾新材料胺在过程装备中的背应用罢化工过阿程装备技术的进埃步，我们有目共皑睹。在今日学术扒界，众多学者纷蔼纷预测，下一次扒工业革命的主角板会是谁。众多专扮家纷纷看好：新啊材料。矮材料技搬术与信息技术、斑生物技术、先进柏制造技术并列被埃世界许多国家认拌为是当代以及今氨后相当长的历史叭时期内影响人类疤社会全局的高技瓣术。在接受美挨科学杂志独家熬专访时也指出许皑多新的交叉科学唉研究领域都可能摆对中国未来的繁啊荣发展产生重要矮影响信息科学、鞍材料科学、生命跋科学和资源环境佰科学研究领域对拔中国未来的可持袄续发展至关重要罢。材料高技术既皑是一个独立的技澳术领域又对其他拜技术领域起着引

18、昂导、支撑的关键疤性作用并与其他袄技术相互依存。袄不仅如此材料高凹技术还是支撑当吧今整个人类文明癌的现代工业和现伴代农业的共性关皑键技术同时又是扮一个国家国防力澳量最重要的物质碍基础。材料科学隘的进展与其他学巴科的结合勿容置安疑地成为目前诸阿多领域研究与开疤发的热点。半国家计皑委在关于组织癌实施新材料高技稗术产业化专项的敖公告中结合我霸国实际情况和未版来发展的需要为吧新材料提出了新扳的界定范围。新翱材料的界定范围啊是指那些新出现瓣或已在发展中的俺、具有传统材料百所不具备的优异按性能和特殊功能颁的材料。其范围氨主要是:电子信捌息、光电、超导懊材料;生物功能笆材料;能源材料癌和生态环境材料板;高性

19、能陶瓷材艾料及新型工程塑扒料;粉体、纳米版、微孔材料和高懊纯金属及高纯材翱料;表面技术与扮涂层和薄膜材料霸;复合材料;智埃能材料;新结构绊功能助剂材料、败优异性能的新型叭结构材料等。这坝些新材料大多和熬过程工业装备有凹密切的关系。材肮料的基础性和先绊导性决定了其对班制造业影响材料背的研发活动极大瓣地推动了过程机叭械及其相关工业安的科学技术进步霸。过程工业许多靶高科技工艺过程斑的实现都主要地笆取决于材料技术胺的进步如高温裂盎解、超临界萃取班、先进发电工艺氨、生物质能等都八和新的结构材料邦的开发密切相关笆而大型过程装备隘的控制又有赖于昂新的功能材料的懊开发。近年来在奥过程机械产品的佰开发和过程装备

20、爱的再制造工程中霸新材料和新的加搬工工艺应用得到阿了广泛的重视。哎但材料的快速更埃新换代加工制造靶工艺不断发展变摆化也使得过程装败备制造业对新材背料的响应相对滞跋后为此探索新材罢料在过程机械中奥的应用、并通过啊基础研究提高应傲用水平、从根本哎上改变我国过程胺机械制造业的知鞍识产权状况对于跋过程机械及相关拌工业领域的发展耙具有十分重要的靶意义。埃开发大柏型化工装备势在罢必行哀石油化啊学工业的发展取敖决于两个重要方俺面：工艺与装备袄。目前，我国的敖石油化工装备总瓣体水平还比较落邦后。许多大型化袄工装置基本上依搬靠进口，下游产袄品的加工装备，邦甚至一些重大设斑备的配件也仍然傲需大量的进口。按同时，对

21、设备和吧装置的控制及其奥设备在线监控也矮出于相对落后状肮态，大大制约了埃国民经济的快速捌发展，因此，加案快提高过程装备八的先进性和高效盎性，实现先进的败过程装备设计、拔操作、控制、故白障诊断、实现管敖理与优化智能化袄势在必行。矮现代化背的过程装备及控哎制工程，对于提斑高石油化学加工班工业的国际竞争芭力，保障国家安胺全和相关高新技癌术产业的发展，艾对于过程装备与扮控制、装备诊断案工程和现代控制把工程等机电学科艾自身的发展都具摆有十分重要的意疤义。佰当代石搬油化工过程装备板与控制工程领域版的发展方向是使办过程装备高效率肮、高自动化、安拜全可靠、数据参靶数自动监控、在哀线测量和预报、扒系统故障远程诊

22、捌断与自愈调控，疤其主要的研究方胺向有：研究故障捌产生规律及早期熬发现故障的征兆胺信息，研究故障罢信号处理及识别八特征，应用振动蔼、红外、油液分蔼析、涡流、绝缘敖、超声、声发射艾、X涉线、噪声斑等多种技术诊断霸、预测工业装备案故障，装备状态鞍检测诊断及控制搬一体化系统、主隘动控制系统，压摆力容器技术，装袄备密封技术，高笆效分子蒸馏技术半，过程机械CA颁E，高聚物加工搬技术及装备，过班程智能检测与先矮进控制工程等。伴装备名词：煤气斑化炉办伴煤气化是指煤在班特定的设备内，埃在一定温度及压把力下使煤中有机爱质与气化剂（如案蒸汽/空气或氧班气等）发生一系坝列化学反应，将袄固体煤转化为含吧有CO、H2、

23、肮CH4等可燃气扳体和CO2、N爱2等非可燃气体蔼的过程。煤炭气巴化时，必须具备哀三个条件，即气胺化炉、气化剂、绊供给热量，三者矮缺一不可。煤气按化炉是煤气化的阿主要设备，根据般煤的性质和对煤癌气的不同要求有吧多种气化方法，百相应的气化设备搬有固定床（移动安床）气化炉，如疤UGI煤气化炉耙、鲁奇煤气化炉邦等；流化床（沸邦腾床）气化炉，阿如温克勒煤气化摆炉等；气流床煤哀气化炉，如K-爱T煤气化炉、德班士古煤气化炉等傲。各种炉型的气把化条件和生成气八特征均不相同。啊以德士古煤气化蔼炉为例，它是美碍国德士古开发公邦司开发的一种加白压气流床煤气化凹设备，1979跋年，在联邦德国袄完成工业操作试八验，特

24、点是把煤靶制成水煤浆送入蔼气化炉内同气化皑剂进行高温气化百反应，德士古煤艾气化炉的气化温熬度很高，又是并埃流操作，炉内热哀效率较低，同时靶它以水煤浆进料懊，生成气中二氧安化碳含量高。柏案 伴案我国煤气化炉已捌有近百年的历史皑，但一直以来以霸传统技术为主，瓣工艺落后，效率佰低，污染严重。邦近年来，我国在跋煤气化技术的引捌进消化吸收和再柏创新方面取得了扮一定成绩。炼焦拌、煤气化制合成挨氨、甲醇等煤化俺工业呈现快速发盎展，煤炭液化、昂甲醇制烯烃、二巴甲醚、煤化工联板产等新型煤化工板技术研究与工业矮化正在启动发展矮。因此，无论对跋于城市煤气化环般保工程，还是煤版气化工业企业，跋煤气化炉都有着肮广泛的应

25、用前景哎。目前，我国煤叭气化炉的生产厂癌家主要有一重、摆上锅、金重、二矮重、兰石、南化霸机、抚机等。 笆暗从1970年代奥开始，发达国家败就开始了新一代挨煤气化技术的开版发和工业化进程巴。当前，世界煤柏气化技术总的发胺展方向是：气化把压力由常压向中奥高压（8.5 半MPa）发展；吧气化温度向高温暗（1500l瓣600捌办）发展；气化原跋料向多样化发展搬；固态排渣向液叭态排渣发展。此跋外，从加压、大爱容量、煤种兼容按性等方面看，气啊流床煤气化技术靶代表着气化技术唉的发展方向。火力发电佰火力发电一般是碍指利用石油、煤肮炭和天然气等燃板料燃烧时产生的暗热能来加热水，唉使水变成高温、氨高压水蒸气，然胺

26、后再由水蒸气推敖动发电机来发电稗的方式的总称。瓣以煤、石油或天熬然气作为燃料的昂发电厂统称为火吧电厂。 捌火力发电站的主昂要设备系统包括八：燃料供给系统俺、给水系统、蒸半汽系统、冷却系肮统、电气系统及安其他一些辅助处佰理设备。 挨火力发电系统主坝要由燃烧系统（癌以锅炉为核心）爱、汽水系统（主霸要由各类泵、给懊水加热器、凝汽隘器、管道、水冷唉壁等组成）、电坝气系统（以汽轮邦发电机、主变压拔器等为主）、控颁制系统等组成。阿前二者产生高温挨高压蒸汽；电气佰系统实现由热能稗、机械能到电能搬的转变；控制系埃统保证各系统安叭全、合理、经济班运行。跋 火力发绊电的重要问题是拌提高热效率，办版法是提高锅炉的吧

27、参数（蒸汽的压挨强和温度）。9氨0年代，世界最百好的火电厂能把鞍40左右的热班能转换为电能；佰大型供热电厂的霸热能利用率也只扳能达到60办70。此外，矮火力发电大量燃案煤、燃油，造成巴环境污染，也成白为日益引人关注澳的问题。皑热电厂为火力发版电厂，采用煤炭岸作为一次能源，岸利用皮带传送技靶术，向锅炉输送绊经处理过的煤粉胺，煤粉燃烧加热胺锅炉使锅炉中的袄水变为水蒸汽，版经一次加热之后皑，水蒸汽进入高笆压缸。为了提高氨热效率，应对水败蒸汽进行二次加巴热，水蒸汽进入罢中压缸。通过利阿用中压缸的蒸汽懊去推动汽轮发电岸机发电。从中压翱缸引出进入对称挨的低压缸。已经岸作过功的蒸汽一翱部分从中间段抽伴出供给

28、炼油、化扳肥等兄弟企业，白其余部分流经凝佰汽器水冷，成为瓣40度左右的饱蔼和水作为再利用埃水。40度左右岸的饱和水经过凝拌结水泵，经过低矮压加热器到除氧稗器中，此时为1霸60度左右的饱稗和水，经过除氧疤器除氧，利用给爸水泵送入高压加笆热器中，其中高盎压加热器利用再胺加热蒸汽作为加袄热燃料，最后流挨入锅炉进行再次爱利用。以上就是八一次生产流程。唉火力发电厂的基埃本生产过程半火力发电厂的主袄要生产系统包括阿汽水系统、燃烧瓣系统和电气系统搬，现分述如下：胺（一）汽水系统碍：版 火力发霸电厂的汽水系统皑是由锅炉、汽轮哎机、凝汽器、高拌低压加热器、凝敖结水泵和给水泵拜等组成，他包括稗汽水循环、化学耙水处理和冷却系败统等。疤水在锅炉中被加哀热成蒸汽，经过稗热器进一步加热霸后变成过热的蒸扳汽，再通过主蒸耙汽管道进入汽轮袄机。由于蒸汽不班断膨胀，高速流靶动的蒸汽推动汽巴轮机的叶片转动扮从而带动发电机安。般为了进一步提高霸其热效率，一般胺都从汽轮机的某靶些中间级后抽出把作过功的部分蒸霸汽，用以