《过程装备成套技术课程》第一章 概述

1、过程装备成套技术Process Equipment Systemic Technology过程装备成套技术 过程装备成套技术是“过程装备与控制工程”专业的一门综合性专业课程。目的： 进一步调整知识结构、拓宽知识面，学习一些相近学科的知识，掌握与过程装置设计、建设全过程有关的各种工程知识。培养高素质复合型人才，适应社会需求。 本课程内容: 1)新产品生产工艺开发 2)项目可行性研究 3)工艺设计 4)经济性评价和环境评价 5)机器和设备的型式选择 6)重要工艺参数的自动控制方案选择与设计 7)管道设计 8)绝热、防腐蚀设计 9)装置的安装、检验、试车 第一章 概 述1.1.1过程工业 从原材料到

2、最后产品的生产过程中进行一系列的化学、物理过程，以改变物质的状态、结构、性质-过程工业特点：以流程性物料为主要处理对象； 过程往往在密闭状态下连续进行； 生产中进行一系列的化学、物理过程。 过程工业遍及几乎所有现代工业生产领域。如：化肥、石油化工、生物化工、制药、农药、染料、食品、炼油、轻工、热电、核工业、公用工程、湿法冶金、环境保护等生产过程大都处理流程性物料，处理过程中几乎都包含改变物质的状态、结构、性质, 所以他们都是过程工业。化学工业是最传统、典型的过程工业。 生产过程处理的物料为流程性物料，如气体、液体、粉体等。生产过程中原料和中间反应产物往往还需要传输。 过程工业的任何一个生产装置

3、都需要使用多种机器、设备。 石油化工中的年产30万 t 乙烯工厂各种生产装置和主要机器、设备有: 压缩机、泵、换热器 反应设备、塔设备、储罐等。 它以流程性物料石油及其某些产品为原料，经过各种化学、物理变化，生产出状态、结构、性质完全不同的聚乙烯、聚丙烯、乙二醇等产品，它是一种过程工业。 炼油厂 生产过程中所用到主要的机器、设备还是各种泵、压缩机、换热器、塔设备、储罐和各种自动检测、控制装置。 生产出工业和日常生活所需要的汽油、煤油、柴油及其他各种油品，其结构、性质发生了变化，所以，炼油也是一种过程工业。完成过程工业生产的各种机器、设备-过程装备1.1.2 过程装备成套技术 成套装备-为生产某

4、些产品或完成一定任务所必需的整套设备 过程工业成套装备-过程工业生产用的主要机器、设备和各种辅助设备由管道连接起来组成的一个能完成特定工艺过程的一整套设备。过程装备成套技术要解决的问题： 工艺设计： 选择适当的工艺路线； 通用设备选型：选择性能好又经济的机型； 非标准设备设计： 反应器、换热器、塔设备等。 用管道将各种机器、设备联系起来，形成一个连续、完整的系统。 配以必要的控制手段 运输、安装定位，最后还要检验、试车。 投入正常运行。1.1.2 典型成套装备示例 图1-1是化肥工业中一个典型的生产过程氨的合成。 图为中压法合成氨生产流程，主要设备有合成塔、冷凝塔；水冷凝器、氨蒸发器、氨分离器

5、和过滤器等，机器有循环气压缩机。这些机器设备之间用管子和阀门、弯头、三通等管件相连接，形成了一个能够实现氨合成生产过程的成套装备。水电解制氢干燥一体化装置流程图水电解制氢干燥一体化装置流程图共同点：1）原料(包括中间产物)的传输2）化学反应3）热量交换4）成分的分离5）原料和产品的储存 过程中使用了多种机器、设备机器：压缩机、泵、离心机、过滤机、风机设备：换热设备、反应设备、干燥设备、塔设备、分离设备、储罐、炉窑等管道：管子、管件、阀门显示装置：压力表、温度计、流量计、液位计控制装置：自控仪表、电动调节阀、气动调节阀自动报警：压力、温度、液位安全装置：安全阀、爆破片 过程工业生产中不同产品的生

6、产流程，都是以各种机器和设备为基础，伴以不同的输送手段，大多为连续生产。不同产品使用的机器和设备各不相同，大致可以分为： 反应设备; 塔设备; 换热设备; 工业炉; 机器不同产品使用的机器和设备反应设备: 如搅拌反应釜、聚合反应釜、氨合成塔、管式反应器等；塔设备: 如吸收塔，气化塔、脱甲烷塔、碳化塔、分馏塔、转换塔、喷雾干燥器等；不同产品使用的机器和设备贮存设备: 各种容器、贮槽、球罐等；工业炉: 如燃烧炉、工业锅炉、管式炉、裂解炉等；机器: 如离心机、过滤机、压缩机、鼓风机、离心式压缩机、离心泵、轴流泵、计量泵等。 各种机器、设备之间都要用管道连接，对压力管道的设计、制造、安装、检验、使用和

7、修理各个环节实现严格的管理制度。 为确保生产装置能长周期安全运行、并能处于最佳运行状态，现代化大型装置都使用了各种自动控制系统。计算机控制系统在现代工业生产装置中的应用越来越多。自动控制基础知识，对从事过程工业生产管理的技术人员已是不可缺少的一部分知识。13 过程装备成套技术的主要任务和基本要求 不同的产品生产过程所用的原料不同，生产工艺不同，所用的机器和设备也不同。但它们所用的机器、设备从工作原理分析，比较有代表性的大都是气体压缩机、泵、离心机和过滤机、塔设备、换热设备、反应设备、干燥设备、储存设备、粉碎机、输送设备等。由于其中很多机器、设备都有定型产品，只要根据实际需要选择合适的型号和规格

8、。 若一些设备由于工艺参数不同，对其性能有较大影响，不能选到现成的型号、规格，这就需要进行专门的设计。 在非定型设备中需要重新设计的情况是很常见的，例如换热器，冷热流体的进出口温度即使与某已有换热器相同，如果冷热流体的量有较大的差别，就不一定能适用。因为流体的速度产生了明显的差别，有可能使传热系数K产生很大的差别。如果流速较快的一种情况，流体流动呈湍流。而流速慢的一种情况，流体流动有可能呈层流。两者的传热效果就会存在明显的差别。 对于介质的物理、化学性质也要仔细分析。纯净流体的传热和含杂质量很大的流体的传热也要影响换热器的结构，如流过纯净空气与流过含尘量很大的烟气就不能用同样的结构。所以，一般

9、而言，过程工业中的换热器往往需要进行专门的设计。很多的反应设备和塔设备也要根据实际情况进行设计。 但仅有这些生产过程的关键设备并不能使生产过程顺利进行。需要按规定将这些设备运输到现场并安装就位；需要用管道将它们连接起来；有的还需要进行防腐和绝热处理；还要按设计要求配置相应的控制系统；最后还要质检、清扫和试车。这些环节也都有各自的专门知识。过程装备成套技术就是要补充这些知识，并努力使所学的全部知识系统化。本课程的任务综上所述，本课程的任务就是补充从产品开发、可行性研究、工艺设计、专用设备设计、定型机器设备选型、生产参数自动控制到装置安装、调试、投产全过程所需知识中其它专业课程没有涉及到的知识，以拓宽知识面、开拓思路。为本专业的同学就业后有能力承担过程工业生产的不同环节的技术工作，进行必要的知识储备。 本专业课程涉及的知识面很宽，但其中很多内容并不复杂难懂，关键在于实践。而且教材中选取的内容大多比较基本，所以它主要是起拓宽思路的作用。 为达到这