化工工艺设计复习精简课件3

这个是去年韩效钊给的精简版的PPT~我标注要考的地方去年是一定考了的，没标注的不一定考没考印象里面就是填空和计算1第一章绪论

一、化工工艺设计的意义和作用设计：在正式做某项工作之前，根据一定的目的要求，预先制定方法、图样等。化工工艺设计：是将一个化工系统（如一个化工厂、化工车间等）全部用工程制图的方法描绘成图纸、表格及必要的文字说明。也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。2四、化工厂概况1、化工厂结构（1）人：人员配置；（2）财：资金（固定资产及流动资金）；（3）物：物资（机器设备、材料、仪表、运输工具等）；（4）产：生产（原料→产品）；（5）供：生产所需要财、物（原材料、保养维修工具等）；（6）销：营销（经营销售）；（7）管：管理（各环节和谐）；33、化工厂主要组成（1）生产部门：根据流程性质划分若干个车间等；（2）辅助部门：为正常生产提供保障的相关部门；（4）行政、生活部门：行政办公、生活保障；（3）物流部门：供应与销售；4五、化工设计程序基本建设：形成新的整体性固定资产的经济活动，称为基本建设。通常讲的基建就是基本建设的简称。5一个工程项目从设想到建成投产，这一阶段称为基本建设阶段。基本建设阶段可以分为三个时期：投资决策时期，投资时期和生产时期。投资决策时期，主要是作好技术经济分析工作，以选择最佳方案，确保项目建设顺利进行和取得最佳经济效果。投资时期，包括谈判和订立合同、设计、施工、试运转等阶段。生产时期是正式投产后进行正常生产了。6基本建设工作的一般可被划分为三个阶段：编制设计任务书、设计、现场施工其中设计阶段往往分两步：初步设计、施工图设计基本建设工作的全部程序常被划分为四个阶段：（1）编制设计任务书（2）初步设计（3）施工图设计（4）现场施工7设计任务书包含下列内容：（1）设计项目名称；（2）生产规模（主要产品的产量和品种等）；产品方案：纵向产品组合、横向产品组合、多种经营。（3）建厂地点和占地面积；建厂地点：布点、选址、厂区位置8（4）建设依据（水文、地质资料，原料及燃料供应，运输条件，生活资料及劳动力资源等）；（5）主要协作关系（协作产品，资源综合利用，水、电、蒸汽用量及规格要求，运输条件等）；9（6）主要技术经济指标（总投资、消耗定额、成本估算和总定员）；经济技术指标按其性质可分为两类：●数量指标它是计划期内企业生产经营应达到的数量目标，通常用绝对值表示。例如：工程项目、工程数量、建安工作量、劳动工资、固定资金、流动资金、物资设备数量、降低成本额等指标。●质量指标它是计划期内企业生产经营应达到的工作质量要求指标，通常用相对值表示。例如，劳动生产率、产品合格率、机械完好率、机械利用率、成本降低率指标等。●“数量指标”与“质量指标”是对企业经营活动的量和质两个方面反映，是相互促进、相互制约的。“数量指标”常常反映着工作质量的变化，而“质量指标”同样也反映着工作数量的变化。例如，在增产不增人的情况下，产量的增长，必然反映着劳动生产率的提高和工程成本的降低。10（7）三废废治理和综综合利用；；（8）建设设工程分期期及建设速速度；（9）设计计单位分工工，设计速速度；（10）有有关技术资资料；11A.工艺专专业初步设设计文件的的内容①初步设计说说明书⑴概述说明车间设设计的规格格、生产方方法、流程程特点及技技术先进性性、可靠性性和经济合合理性；车车间内三废废治理及环环境保护的的措施与实实际效果；；车间组成成、生产制制度等。12⑵原材料及及产品（包包括中间产产品）的主主要技术规规格；⑶车间危险性性物料主要要物性表⑷简述生产流流程，写出出主反应和和副反应方方程式，主主要操作指指标，说明明产品及原原料的贮存存、运输方方式及其有有关的安全全措施和注注意事项；；⑸主要设备的的选择与计计算；⑹原材料、动动力（水、、电、汽、、气）消耗耗定额及消消耗量；13⑺成本估算（（以表格形形式表示））成本估算公公式一览表表14⑻生产定员（（表）⑼车间生产控控制分析⑽三废排放量量及有害物物质含量（（表）15⑾管道材料表表⑿存在问题及及解决意见见②表格⑴设备一览表表⑵材料表设计中悬而而未决或难难于定论的的问题，须须向有关单单位提出的的建议和要要求等。③图纸⑴工艺流程图图⑵公用系统统流程图及及平面图⑶布置图：设设备布置图图、车间平平面布置图图等163、施工图图设计A.施工图图设计的内内容在初步设计计的基础上上，完善流流程图设计计和车间布布置设计，，进而完成成管道布置置设计和设设备、管路路的保温及及防腐设计计。施工图设计计的任务是是根据初步步设计审批批意见，解解决初步设设计阶段待待定的各种种问题，并并以其作为为施工单位位编制施工工组织、施施工设计、、施工预算算和进行施施工的依据据。施工图设计计的内容：：文字说明明、表格、、图纸施工图设计计内容主要要部分是图图纸17六、化工生生产车间工工艺设计内内容化工生产车车间（装置置）设计是是化工企业业设计的核核心内容。。1、生产方方法的选择择生产方法即即生产工艺艺路线2、工艺流流程设计工艺流程设设计：确定定生产过程程的具体内内容、顺序序和组合方方式，并以以图解的方方式表示出出整个生产产过程的全全貌。183、、工工艺艺计计算算化工车间工艺设计：定性定量工艺计算工艺艺计计算算是是工工艺艺设设计计的的中中心心环环节节。。工艺艺计计算算的的内内容容：：物料料衡衡算算、、能能量量衡衡算算、、设设备备计计算算与与选选型型、、管管道道计计算算工艺艺计计算算所所得得的的设设计计成成果果：：物料料流流程程图图、、主主要要设设备备总总图图和和必必要要部部件件图图、、带带控控制制点点的的工工艺艺流流程程图图。。194、、车车间间布布置置设设计计车间间布布置置设设计计就就是是确确定定整整个个工工艺艺流流程程中中的的全全部部设设备备在在平平面面和和空空间间中中的的具具体体位位置置，，相相应应地地确确定定厂厂房房或或框框架架的的结结构构形形式式。。5、、化化工工管管道道设设计计6、、提提供供设设计计条条件件20第二二章章工工艺艺路路线线第一一节节原原料料路路线线的的选选择择2.1.1化化学学工工业业原原料料的的多多元元化化所谓谓原原料料路路线线：：就就是是制制造造产产品品选选用用什什么么做做原原料料的的问问题题。。化学学工工业业原原料料多多元元化化：：同同一一产产品品可可以以由由不不同同的的原原料料制制造造，，同同一一原原料料也也可可以以制制造造出出不不同同的的产产品品。。氨氰酸石油、天然气H2CH4,NH3H2NH3+CONaCN煤炭、焦碳石油油化化学学工工业业非石石油油化化学学工工业业218、、工工艺艺专专业业的的主主要要设设计计内内容容●工艺艺流流程程设设计计————工工艺艺管管道道及及仪仪表表流流程程图图●工艺艺设设备备设设计计●化工工厂厂布布置置设设计计————设设备备布布置置图图●化工工管管路路设设计计————管管道道布布置置图图●材料料统统计计●工艺艺路路线线设设计计●物料料衡衡算算和和能能量量衡衡算算————物物料料流流程程图图222.1.2原原料料路路线线选选择择的的原原则则（1））原原料料来来源源的的可可靠靠性性原料料数数量量和和质质量量的的稳稳定定可可靠靠地地供供应应是是进进行行正正常常生生产产的的基基本本条条件件。。连连续续生生产产尤尤其其重重要要。。（2））尽尽可可能能选选择择当当地地或或附附近近的的原原料料这样样既既可可以以确确保保来来源源，，又又能能减减少少运运输输费费用用和和货货运运量量。。（3））经经济济性性是指指采采用用不不同同的的原原料料路路线线所所造造成成的的经经济济效效果果，，而而不不是是只只看看原原料料本本身身价价格格的的高高低低。。（4））资资源源利利用用的的合合理理性性从国国民民经经济济角角度度来来考考察察，，要要重重视视资资源源的的耗耗竭竭成成本本，，有有限限的的资资源源要要用用来来获获得得好好的的经经济济效效果果。。23第二二节节工工艺艺路路线线的的选选择择2.2.1工工艺艺路路线线选选择择的的重重要要性性所谓谓工工艺艺路路线线，，就就是是把把原原料料加加工工成成为为产产品品的的方方法法。。包包括括工工艺艺流流程程、、生生产产方方法法、、工工艺艺设设备备和和技技术术方方案案等等。。2.2.2工工艺艺路路线线选选择择的的原原则则（1））先先进进性性工艺艺路路线线首首要要条条件件是是技技术术上上可可行行和和经经济济上上合合理理。。24（2））可可靠靠性性工艺艺路路线线必必须须是是经经过过科科学学试试验验与与大大生生产产的的检检验验证证实实是是可可靠靠的的技技术术，，不不能能把把没没有有通通过过严严格格的的科科学学鉴鉴定定的的试试验验性性工工艺艺技技术术应应用用在在生生产产性性企企业业中中。。（3））经经济济性性投产产后后能能否否取取得得良良好好的的经经济济效效果果。。25化工工工工艺艺路路线线的的生生命命周周期期：：（貌貌似似考考了了））新生生期期、、成成长长期期、、成成熟熟期期、、衰衰退退期期。。●新生生期期：：该期期技技术术经经济济指指标标比比较较先先进进；；若若采采用用有有望望得得到到超超过过平平均均水水平平的的效效益益；；该期期技技术术往往往往刚刚刚刚工工业业化化，，还还不不完完全全成成熟熟，，选选用用它它具具有有一一定定的的风风险险。。26●依赖赖物物料料衡衡算算的的后后续续设设计计工工作作：：（1））确确定定设设备备的的容容量量、、套套数数和和主主要要尺尺寸寸；；（2））设设计计生生产产工工艺艺流流程程草草图图；；（3））进进行行热热量量衡衡算算；；（4））确确定定设设备备的的材材料料；；（5））计计算算化化工工管管道道。。第一一节节物物料料衡衡算算27（09级级考考））例：：氨氨解解吸吸过过程程在在30℃和101kPa下下进进行行。。空空气气和和氨氨水水的的摩摩尔尔比比为为2，，进进口口空空气气不不含含氨氨，，氨氨水水含含氨氨0.1%（（摩摩尔尔））。。用用一一块块塔塔板板，，塔塔板板默默弗弗里里气气相相效效率率为为75%。。在在30℃时氨氨——水水体体系系的的亨亨利利常常数数为为129kPa，，求求出出口口液液相相和和气气相相组组成成。。（（塔板效率是过过程限制条件件）283、循环目的：维持操操作，控制产产品质量，降降低原料消耗耗，提高原料利用率等等典型的稳定循循环过程：工艺过程混合分离总进料总产物新鲜原料净产品循环流RIFOPⅠⅡⅢⅣ因为进料往往往可以确知一一部分或全部部数据，一般般按流程顺序序进行计算。。29工艺过程混合分离总进料总产物新鲜原料净产品循环流RIFOPⅠⅡⅢⅣ概念：30工艺过程混合分离总进料总产物新鲜原料净产品循环流RIFOPⅠⅡⅢⅣ313.1.4物物料衡算的的方法和步骤骤结合实例说明明：乙烯直接接水合制乙醇醇过程1、画出流程程示意图ⅠⅡⅢⅣⅤ

水放空W混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯水蒸气EFC乙烯粗乙醇322、写出主、、副化学反应应式主反应：副反应：333、确定计算算任务求循环物流组组成、循环量量、放空气体体量、C2H4总转化率、乙乙醇的选择性性及总收率、、生成1吨乙乙醇的乙烯消消耗定额（乙乙醇水溶液蒸蒸馏时损失乙乙醇2%）。。344、收集基础础数据原料乙烯组成成（体积分数数）：乙烯96%，惰性性物4%；进入反应器的的混合气体（（干基，体积积分数）：C2H485%，惰性性物13.98%，H21.02%；；原料乙烯与水水蒸气的摩尔尔比为1:0.6；乙烯单程转化化率（摩尔））：5%(其其中生产乙醇醇占95%，，生成乙醚、、聚合物各占占2%，生成成乙醛占1%)；洗涤过程产物物气中C2H4溶解5%；常压分离出的的乙烯5%进进入循环气体体中，95%作别用。实验数据、生生产记录、相相关手册等355、确定计算算基准（09级考貌貌似问的是是有几种基准准？）●时间基准：指指以一段时间间间隔为计算算基准。●时间基准：指指以一段时间间间隔为计算算基准。如以1秒、1小时投料量量或主要产品品的产量为计计算基准。连续生产过程程以时间基准准计算比较方方便；间歇生生产过程以时时间基准计算算不太方便。。●质量基准：指指以一定质量量的产品或原原料为计算基基准。●质量基准：指指以一定质量量的产品或原原料为计算基基准。如以1000Kg、1000Kmol投料量或或主要产品的的产量为计算算基准。●体积基准：指指以一定体积积的产品或原原料为计算基基准。●体积基准：指指以一定体积积的产品或原原料为计算基基准。多适合气体物物料。●干湿基准：指指在计算中是是否考虑物料料中的水分。。若不考虑物物料中的水分分，称为干基基。否则称为为湿基。本题以100mol干燥燥混合气为计计算基准。366、列式计算算（09级考））当已知原料量量，欲求产品品时，则顺流流程自前向后后推算；反之之，已知生产产任务（年产产量或每小时时产量），欲欲求所需原料料量，则逆流流程由后向前前推算。本题已经给出出进入反应器器的混合气体体的组成及转转化率，因而而可从反应器器开始，顺流流程由前向后后推算。37水放空W混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯水蒸气EFC乙烯粗乙醇Ⅰ混合气组成（（干基）：C2H485mol，，惰性物13.98mol，H21.02mol反应消耗的乙乙烯：85×5%=4.25mol生成：乙醇4.25×95%=4.04mol，乙醚4.25×2%×0.5=0.04mol乙醛4.25×1%=0.04mol氢气4.25×1%=0.04mol聚合物4.25×2%×1/n=0.085/nmol未反应的乙乙烯：85×（1-5%）=80.75mol出口氢气总总量：1.02+0.04=1.06mol惰性组分量量：13.98mol38水放空W混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯水蒸气EFC乙烯粗乙醇Ⅱ气体流出成成分：C2H480.75×（1-5%）=76.7mol，83.6%惰性物13.98mol，，15.24%；H21.06mol,1.16%。液体流出物物：乙醇4.04mol，乙醚0.04mol乙醛0.04mol乙烯80.75×5%=4.04mol聚合物4.25×2%××1/n=0.085/nmol39水放空W混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯水蒸气EFC乙烯粗乙醇Ⅲ粗乙醇：乙醇4.04mol，乙醚0.04mol乙醛0.04mol聚合物0.085/nmol气体流出成成分：C2H4:4.04mol循环：4.04×5%=0.20mol别用：4.04×95%=3.84mol40水放空W混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯水蒸气EFC乙烯粗乙醇Ⅳ乙烯平衡：惰性物平衡：加入的水蒸蒸气量=10.93×0.6=6.56molRC中氢气气量=88.88×1.16%=1.03mol解得：放空气W41Ⅴ

反应消耗的的乙烯量：：乙烯的总转转化率：理论上的乙乙醇量：乙醇的总收收率：水放空W混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯水蒸气EFC乙烯粗乙醇42乙醇的选择择性：在许多化学学反应中，，不仅有生生成目的产产物的主反反应，还有有生成副产产物的副反反应存在，，转化了的的原料中只只有一部分分生成目的的产物。选择性表示示了在反应应过程中，，主反应在在主副反应应竞争中所所占的比例例，反映了了反应向主主反应方向向进行的趋趋势性。乙醇的选择择性：副反应：主反应：43消耗定额：：生产1吨吨乙醇消耗耗的原料乙乙烯量乙醇水溶液液蒸馏时损损失乙醇2%所以每生产产1吨乙醇醇产品实际际需要生产产出的乙醇醇量：需要的纯乙乙烯量：需要的原料料乙烯量：：447、整理计计算结果一般是列物物料衡算表表表1混混合器的的物料衡算算表458、绘制物物料流程图图化工制图已已经详细介介绍，这里里就不再重重复了。463.2.2单元设设备的热量量衡算（一）方法法与步骤1、画出单单元设备的的物料流向向及变化示示意图47在实际应用用中，热平平衡方程式式常写成以以下形式：：体系吸热为为正，放热热为负；热热效应如化化学反应放放热为正（（被体系吸吸收），吸吸热为负。。483、搜集有有关数据物料量、工工艺条件（（温度、压压力）、热热力学数据据、其它物物性数据等等4、确定计计算基准温温度一般以273K(0℃)或298K(25℃)为计算基基准温度。。另外还要要确定基准准相态。如如273K水、273K冰。。495、各种热热量的计算算（考了）（1）各种种物料带入入（出）的的热量Q1和Q4的计算160℃440℃取基准温度度为25℃℃工程上，常常取0℃作为计算基基准温度，，所以，很很多书籍上上直接把计计算式写为为：50（2）过程程热效应Q3的计算过程的热效效应可以分分为两类：：化学反应热热和状态热热主要从手册册上查取或或从实际中中获取（3）加热设备消耗的热量的计算对于连续操作的设备，可以忽略不计。51（4）设备热损失的计算52注意：●对于连续操操作的设备备，因为所所有条件都都不是时间的函数，，只需要建建立物料平平衡和热量量平衡；但但对于间歇操作的的设备，还还需要建立立时间平衡衡。这是因因为在间歇操作中中，条件随随时间而改改变，热量量负荷也是是随时间改变的。。●如果整个过程为低温，则热平衡方程式的为负值，表示冷量损失。53（5）传热剂向设备传入或传出的热量的计算

由加热剂（或冷却剂）传给（带走）设备和所处理物料的热量在大多数情况下为未知数，是在热量衡算中待求取的数值。当求出以后，就可进一步确定传热剂种类、用量及设备所具备的传热面积。（6）列出出热量平衡衡表参照物料平平衡表格式式54（7）传热热剂用量的的计算①加热剂用量量的计算常用的加热热剂：水蒸蒸汽、烟道道气、电能能、其它载载热体a.间接加热时时水蒸汽消消耗量的计计算因为0℃水水的焓为055b.直接加热时时水蒸汽消消耗量的计计算或56c.燃料消耗量量的计算57d.电能消耗量量的计算58②冷却剂消耗耗量的计算算常用的冷却却剂：水、、空气、冷冷冻盐水等等59液态冷却剂剂在换热设设备中气化化时：60例题：20℃，2700kg/h苯苯与630kg/h氯气（含含空气30kg/h）发生连连续氯化反反应，氯化化液温度为为80℃，，组成为（（m%）C6H6:68%、、C6H5Cl:30%、C6H4Cl2:1%、HCl:1%，气相相经回流冷冷凝器得30℃冷凝凝液循环使使用，尾气气处理排放放。求（1）气相相输出物中中苯与氯苯苯的量kg/h；（2）输出出的氯化液液量kg/h；（3）需要要通过回流流冷凝器移移走的热量量kcal/h。忽略热损失失及尾气中中带出的苯苯、Cl2全部参加反反应、氯化化反应气相相中不含C6H4Cl2。61氯化反应器器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气解：（1）画流流程示意图图（2）写反反应方程式式m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%80℃62（3）收集集数据查相关化工工手册63（4）确定定计算基准准物料恒算基基准：1小小时热量恒算基基准：0℃（5）列式式计算体系1体系2体系3氯化反应器冷凝器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?80℃64稳流过程质质量守恒：：输入量=输出量输入量：输出量：氯化反应器冷凝器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气体系1m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?80℃65氯化反应器冷凝器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气体系1m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?80℃66物料恒算无无法进行，，因为单程程转化率和和选择性均均未知。热量恒算：：体系2C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反应器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气80℃00067C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反应器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气体系280℃回流液：Xi0.7610.2330.0060.00068C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反应器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气体系280℃氯化液：气相：69C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反应器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气体系280℃70000冷凝器体系3氯化反应器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空气:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空气Q2=?80℃若用温度为为10℃的冷却水水逆流换热热，冷却水水的出口温温度为40℃，求冷冷却水用量量：71工艺流程设设计特点：：由浅入深，，从定性到到定量；开开始早，完完成晚。工艺流程设设计过程：：工艺流程示意图工艺流程草图工艺流程图工艺流程设设计的主要要内容：（1）确定定从原料到到产品整个个生产过程程的具体组组成、顺序序和组合方方式；（2）绘制制工艺流程程图72工艺流程设设计应解决决好以下问问题：（1）确定定整个流程程的组成（2）确定定每个过程程或工序的的组成（3）确定定操作条件件（4）确定定控制方案案（5）合理理利用原料料及能量，，计算出整整个装置的的技术经济济指标生态工艺特特点：低物物耗、低能能耗、低排排放、高效效率（6）确定定公用工程程的配套设设施73（7）确定定三废的治治理方法和和综合利用用方案（8）确定定安全生产产措施循环经济也也称为资源源闭环利用用型经济，，建立“资资源—生产产—产品——消费—废废弃物再资资源化”的的物质的清清洁闭环流流动模式。。“资源—生生产—产品品—消费——废弃物治治理—达标标排放”744.2工工艺流程程设计方法法4.2.1充分做做好准备工工作4.2.2确定生生产线数目目一般产品的的种类多、、换产次数数多，则采采用几条生生产线。如如一些精细细化工产品品。对于生产规规模较大、、产品比较较单一、设设备价格昂昂贵、生产产相对稳定定的流程多多采用一条条生产线。。如合成尿尿素。754.2.3操作作方式（貌似考了了）1、连续操操作的优点点（1）所需需设备小，，生产能力力大，费用用省，因而而降低了基基建投资，，固定资产产及维修费费用；操作方式：：连续操作作、间歇操操作、联合合操作（2）操作作稳定，易易于自动控控制，提高高生产能力力；（3）产品品均匀，因因而提高了了产品的质质量；（4）有利利于大规模模生产。762、间歇操操作常用于于下列情况况（1）产量量较小的贵贵重产品，，该种产品品市场需要要不稳定；；或者生产产该种产品品时，可在在同一设备备中进行几几个生产过过程；（2）由于于反应速度度过慢，需需要较长的的反应时间间，即需要要物料在设设备内停留留时间过长长。3、联合操操作联合操作=间歇操作作+连续操操作如合成氨：：造气（间间歇操作））其其它（（连续操作作）气柜774.2.4确定定主要生产产过程及设设备一般是以反反应过程作作为主要生生产过程的的核心加以以研究，然然后再逐个个建立与之之相关的生生产过程及及设备。如制备硝化化混酸实验室：量量筒、烧杯杯、搅拌棒棒工业上（（间歇操操作）：：（1）首首先要有有混合器器；（2）要要有硫酸酸计量槽槽、硝酸酸计量槽槽；（3）工工业上往往往不是是加水，，而是用用硝化后后的废酸酸来调节节，那么么要有废废酸计量量槽；78（4）因因为外购购，所以以要有硫硫酸贮槽槽、硝酸酸贮槽，，另外还还要有废废酸贮槽槽；（5）硫硫酸泵、、硝酸泵泵、废酸酸泵；（6）混混酸贮槽槽。硫酸泵硝酸泵废酸泵硫酸贮槽硝酸贮槽废酸贮槽硫酸计量槽硝酸计量槽废酸计量槽混合器混酸贮槽794.2.5合合理利用用物料和和能量（考了））合理利用用物料（1）尽尽量提高高原料的的转化率率；采用先进进技术、、催化剂剂；（2）尽尽量提高高总收率率；对未转化化物料分分离循环环或回收收；（3）三三废综合合利用。。合理利用用能量（1）充充分利用用热能；；合理设计计（2）充充分利用用静压能能。高压物料料进入低低压设备备，利用用位能输送物料料804.2.6合合理确定定操作条条件4.2.7流流程生产产能力的的弹性和和设备设设计4.2.8控控制系统统的确定定81公用工程换热网络分离与在循环系统4.2.9工工艺流程程的逐步步完善与与简化（09级级考）化工过程程设计的的“洋葱葱”模型型：反应器化工过程设计方法：（1）建立一个不可简化的流程（2）建立并优化一个可简化的流程82PI4.4化化工典典型设备备的自控控流程：：4.4.1泵泵的流量量自控离心泵、、容积式式泵、真真空泵等等（A）泵泵的入口口和出口口均需设设置切断断阀；（B）为为了防止止离心泵泵未启动动时物料料的倒流流，在其其出口处处应安装装止回阀阀；（C）在在泵的出出口处应应安装压压力表，，以便观观察其工工作压力力；（D）泵泵出口管管线的管管径一般般与泵的的管口一一致或放放大一档档，以减减小阻力力；（F）泵泵体与泵泵的切断断阀前后后的管线线都应设设置放净净阀，并并将排出出物送往往合适的的排放系系统。切断阀止回阀压力表放净阀离心泵83（B）调调节传热热面积TRC401方式：调调节滞留留在换热热器内冷凝液液量的大大小。要求：有有较大的的传热面面积余量量。特点：传传热量的的变化比比较缓和和，可以以防止局局部过热热。优点：对对热敏性性介质有有好处。。蒸汽凝液1184第五章化化工设设备的选选型和设设计计算算5.1概概述设备计算算与选型型的目的的：决定工艺艺设备的的类型、、规格、、主要尺尺寸和台台数。设备设计计一般分分两个阶阶段：第一阶段段：物料料恒算之之后第二阶段段：热量量恒算之之后容积型的的设备技术型的的设备计量和贮贮存设备备等换热器等等855.2设设备设设计与选选型的基基本要求求1、技术术经济指指标（1）生生产能力力是指设备备单位体体积（或或单位质质量或单单位面积积）上单单位时间间内能完完成的生生产任务务。●设备的生生产能力力与流程程设计的的能力年产1.584万吨设备生产产能力4(T/h)不相适应应86（2）消消耗系数数指生产单单位质量量或单位位体积产产品消耗耗的原料料和能量量，其中中包括原原材料、、燃料、、蒸汽、、水、电电等。（3）设设备价格格87（4）设设备管理理费用设备管理理包含设设备的使使用、维维护和检检修。设备管理理涉及到到的费用用有：人人工费、、材料费费。在保证设设备质量量和生产产效率的的前提下下优先选选择管理理费用低低的设备备。（5）产产品总成成本2、设备备结构要要求885.3设设备设设计的基基本内容容设备设计计的基本本内容：：●定型（或或标准））设备设设备的选选择如：输送流体体的定型设备备很多，具体体工艺中应该该选择哪一种种？●非定型（非标标准）设备的的工艺计算与与设计如：贮存设备备有多种多样样，具体工艺艺中应该是多多大，什么形形状？89除了满足设备备设计与选型型的基本要求求外，还要注注意以下事项项：（1）根据操操作方式、生生产能力和生生产周期确定定设备台数；；动设备要考虑虑其负荷和操操作条件；静设备要严格格计算特征参参数再选型。。（2）要注意意备品（件））的供应情况况；生产能力和操操作条件若与与生产实际不不完全适应时时，应偏高一一级选择。906、泵的台数数和备用率确确定泵的台数，考考虑一开一备备是合理的，，但如为大型型泵，一开一一备的配置并并不经济，这这种情况下可可设两台较小小的泵供正常常操作使用，，另设一台同同样大小的泵泵作备用。一般来说，一一些重要岗位位的泵、高温温操作或其它它苛刻条件下下使用的泵，，均应设备用用泵，备用率率一般取100%，而其其它情况下连连续操作的泵泵，可考虑用用50%的备备用率。在连连续操作的大大型装置中使使用的泵应考考虑较大的备备用率。溶剂油泵总台台数为2台，，正常生产1台，备用1台。915.3.2贮贮罐的选型型和设计化工生产中需需要贮存的有有原料、中间间产品、成品品、副产品以以及废液和废废气等。介绍绍贮罐设计的的一般程序：：1、汇集工艺艺设计数据2、选择贮罐罐的材料3、确定贮罐罐的型式方式上：敞口口、密封状态上：常压压、高压不受天气影响响的固体物料料：露天存放放大量液体：圆圆柱形或球形储槽槽易液化的气体体：高压钢瓶瓶924、贮罐存贮贮量的确定●原料储罐指导思想：是是不因为原料料供应市场的的变化而影响响正常生产；；在保证正常常生产的前提提下减少存储储量。全厂性原料库库房储罐一般般以能维持1～3个月的生产量量为宜。若若货源充足、、运输周期又又短时则存储储量可少些。。车间的原料储储罐一般考虑虑至少半个月月的用量，因因为车间成本本核算常常是是逐月进行的的，因而储罐罐存储量一般般不主张超过过1个月。93●中间储罐指导思想：不不因为前面工工序临时停产产而影响正常常生产；在保保证正常生产产的前提下减减少存储量。。对于连续化生生产视情况储储存几小时至至几天的用量量，而对间歇歇生产过程，，至少应考虑虑存储一个班班的生产用量量。●成品储罐指导思想：不不因为短期停停产而引起本本产品销售市市场的波动。。液体产品储罐罐常按至少储储存一周的产产品产量设计计。945、贮罐台数数和尺寸的确确定用需要贮存的的物料总体积积除以初步确确定的贮罐适适宜容积所得得的数值经圆圆整后就是所所需的台数。。95贮存设备比较较经济的高径径比为：H:D=2:1～4:1贮存设备适宜宜容积的计算算公式：96例：年产100%醋酸乙乙酯1500t/a生产产车间，原料料乙醇贮槽的的设计。一年年生产328天。已知乙乙醇纯度为95%。解：1、选择圆柱柱形贮槽2、计算确定定总存储量973、确定存储储时间乙醇属于中间间产品，只需需保证车间生生产正常，存存储量不需很很大。一般只只需几天时间间。本例题可取3个昼夜。4、计算确定定容积及台数数98可见，选择n=1，D=2m，H=4m较适宜宜99（09级考原原题）例：邻-硝基基氯苯连续氨氨化，然后再再分批操作法法用Na2S还原邻硝基基苯胺制取邻邻苯二胺。已已知每小时氨氨化出料为0.83m3，还原工序操操作周期为7小时（不包包括受料时间间）。如果工工厂能够制造造的最大容积积的还原釜为为6m3。问需用几个个还原釜？后后备系数多大大？并用图表表示操作程序序。解：选用6m3还原釜100101受料还原受料还原受料还原受料还原第一个釜第二个釜第三个釜第一个釜受料第二个釜操作程序图：：单位h受料第三1025.3.3.4釜式反反应器的设计计（1）确定定反应釜的操操作方式根据工艺流程程的特点，确确定反应釜是是连续操作还还是间歇操作作（即分批式式操作）。间歇操作是原原料一次装入入反应釜，然然后在釜内进进行反应，经经过一定时间间后，达到要要求的反应程程度便卸出全全部物料，接接着是清洗反反应釜，继而而进行下一批批原料的装入入、反应和卸卸料，即一批批一批地反应应，所以这种种反应釜又叫叫分批式反应应釜或间歇反反应釜。连续操作是连连续地将原料料加入反应器器，反应后的的物料也连续续地流出反应应器，所使用用的反应釜叫叫连续釜。103（2）汇总总设计基础数数据设计基础数据据包括物料流流量，反应时时间，操作压压力，操作温温度，投料比比，转化率，，收率，物料料的物性数据据等。（3）计算反反应釜的体积积a.连续釜连续釜反应体体积计算公式式为：104105b.间歇釜间歇釜反应体体积计算公式式为：106无论是连续釜釜还是间歇釜釜，都应考虑虑釜的装料系系数，一般来来说，对于处处于沸腾状态态或会起泡的的液体物料，，应取小些的的系数如0.4～0.6，而对于于不起泡或不不处于沸腾状状态的液体，，可取0.7～0.85。107例在连续续釜中用己二二酸和己二醇醇在70℃下进行缩聚反反应生产醇酸酸树脂，反应应以H2SO4为催化剂，其其动力学方程程式如下：RA=KCA2（A指己二酸酸）70℃，k=1.97×10-3L/(mol·min)，己二酸的起起始浓度（CA0=4mol/L），每每天处理己二二酸2400kg，要求求己二酸的转转化率达到80%，求反反应釜的体积积。解：（1）计算连连续反应釜的的空时108（2）计算反反应釜进口液液体的体积流流量己二二酸的摩尔流流量为（3）计算反反应釜的体积积反反应釜的有效效体积为取装料系数0.75，则则反应釜实际际体积为109例在间歇歇釜中用己二二酸和己二醇醇在70℃下进行缩聚反反应生产醇酸酸树脂，反应应以H2SO4为催化剂，其其动力学方程程式如下：RA=KCA2（A指己二酸酸）70℃，k=1.97×10-3L/(mol·min)，己二酸的起起始浓度（CA0=4mol/L），每每天处理己二二酸2400kg，要求求己二酸的转转化率达到80%，每批批操作的辅助助生产时间t0=1h，求间间歇釜的体积积。解：（1）计算制制取每批产品品需要的反应应时间110（2）每小时时处理的物料料量（3）计算反反应釜的体积积取装料系数0.75，则则反应釜实际际体积为与连续釜相比比，间歇釜所所需要的体积积小得多。111四、设备材料料的选择（1）介质的的性质、温度度和压力（2）设备的的类型和结构构（3）材料价价格和来源（4）制造加加工方便112第六章化化工厂布布置6.1厂址址选择化工厂布置是是化工厂设计计中的重要内内容，主要包包括三个方面面：厂址选择择、化工厂总总平面布置和和车间布置。。6.1.1概概述6.1.2厂厂址选择的的原则和指标标厂址选择是化化工装置建设设的一个重要要环节，也是是一项政策性性、技术性很很强的工作。。113厂址选择工作作按拟建项目目的隶属关系系，由主管部部门组织勘察察设计单位和和所在地的有有关部门共同同进行。6.1.3厂厂址选择的的组织6.1.4厂厂址选择的的程序厂址选择按它它的工作深度度，分为规划划性选厂和工工程性选厂。。规划性选厂是是厂址选择的的第一阶段。。目的是选择择拟建项目的的建设地点（（地理位置））。这项工作作通常由综合合部门或项目目的主管部门门根据国民经经济远景发展展的战略要求求，结合资源源的分布和现现有生产力的的配置情况以以及勘察、测测量等技术经经济资料，在在比较广阔的的地域范围内内进行选择。。并在初步选选定的区域内内提出多个可可供考虑的建建厂地址，作作出方案比较较，供研究选选择。1146.1.5理理想的厂址址a.满足所选选工艺要求；；b.满足环保保和社区的要要求；c.使原料和和产品运输费费用最低以使使利润最大化化。厂址选择按它它的工作深度度，分为规划划性选厂和工工程性选厂。。1156.2总平平面布置总平面布置图图又称厂区布布置，也有称称总图布置。。将生产、运运输、安全、、卫生、管理理各部门及车车间进行统筹筹安排。要总总体地解决全全厂所有的建建筑物和构筑筑物在平面和和竖向上的布布置，运输网网和地上、地地下工程技术术管网的布置置、行政管理理、福利及美美化设施的布布置等问题，，亦即工厂的的总体布置。。寻求物料和和人员的最佳佳流动布局。。6.2.1概概述1166.2.2总总图布置应应满足的要求求（1）生产要要求总总体布局首首先要求保证证径直和短捷捷的生产作业业线，尽可能能避免交叉和和迂回，使各各种物料的输输送距离为最最小。同时将将水、电、汽汽耗量大的车车间尽量集中中，形成负荷荷中心，并使使其与供应来来源靠近，使使水、电、汽汽输送距离为为最小。工厂总体布局局还应使人流流和货流的交交通路线径直直和短捷，避避免交叉和重重叠。117（2）安全要要求化化工厂具有有易燃、易爆爆、有毒的特特点，厂区应应充分考虑安安全布局，严严格遵守防火火、卫生等安安全规范和标标准的有关规规定，重点是是防止火灾和和爆炸的发生生，并考虑一一旦发生危险险时能及时疏疏散和有效救救援。（3）发展要要求厂厂区布置要要求有较大的的弹性，使其其对工厂的发发展变化有较较大的适应性性。也就是说说，随着工厂厂不断的发展展变化，厂内内的生产布局局和安全布局局仍然合理。。1186.3车间间布置设计6.3.1概概述车间布置设计计是车间工艺艺设计的重要要项目之一；；车间布置设计计是在工艺流流程设计和设设备选型完成成后进行的；；车间布置设计计：以工艺专专业为主导，，各专业密切切配合进行；；车间布置设计计内容：车间间的整体布置置设计、厂房房的轮廓设计计和车间设备备布置设计。。车间布置设计计应考虑到的的方面：工艺艺要求、操作作条件、生产产运行、安装装维修、车间间管理、物料料利用、能量量利用、经济济效益等1196.3.2车车间的整体体布置设计和和厂房的轮廓廓设计一、车间的整整体布置（这部分肯定定考了具体体靠什么就不不知道了120~125页））根据生产规模模和生产特点点以及厂区面面积、厂区地地形、地质条条件等考虑车车间的整体布布置。在进行行车间的整体体布置时要处处理好几个方方面的问题。。1、分散布置置（分离式布布置）对生产规模较较大，车间内内各工段的生生产特点有显显著差异（如如防火、防爆爆等级等），，需要严格分分开；或厂区区平坦的地形形较少（如山山区等）。一一般考虑分散散布置。厂房的安排多多采用单元式式，即把原料料处理、成品品包装、生产产工段、回收收工段、控制制室及特殊设设备独立布置置，分散为多多个单元。1202、集中布置置（集中式布布置）对生产规模较较小，生产中中各工段联系系频繁，生产产特点无明显显差异，且地地形较平坦时时，一般可以以考虑集中布布置。即在符符合建筑设计计防火规范及及工业企业设设计卫生标准准的前提下，，结合建厂地地点的具体情情况，可将车车间的生产、、辅助、生活活设施集中在在一幢楼房内内。另外，在保证证流程化布置置的同时，相相同的或同类类设备尽可能能集中布置，，便于统一管管理和操作。。1213、露天化布布置与室内布布置对不需要经常常操作的设备备、自动化操操作程度较高高的设备、受受气候影响不不大的设备，，可进行露天天或半露天布布置。如：塔塔、冷凝器、、贮槽等在车间布置设设计中，露天天布置是优先先考虑的第一一方案，也就就是说只要有有可能都应采采用露天布置置或半露天布布置。122露天布置或半半露天布置的的优点：（貌似考了））（1）节约大大量建筑面积积，即节约大大量基本建设设投资；（2）节约土土建施工工程程量，可加快快基本建设的的进度；（3）将具有有火灾及爆炸炸危险的设备备露天化，可可降低厂房的的防火防爆等等级，因而降降低了厂房的的造价；（4）将有毒毒物质的设备备露天化，可可减少厂房通通风次数、节节约通风设备备及动力消耗耗；（5）对厂房房的改建和扩扩建的灵活性性较大。123对不允许有显显著温度变化化，不能受大大气影响的设设备以及经常常要监测和就就近操作的设设备宜布置在在室内。不允许放在室室外，宜室内内布置的设备备有：（1）不能受受大气影响，，不允许有显显著温度变化化的设备。如如反应釜等；；（2）操作频频繁的设备或或低温地区的的设备。如间间歇操作的设设备；（3）各种有有机械传动的的设备和机器器。如压缩机机、冷冻机等等；（4）生产控控制和操作台台。1244、流程式布布置按流程顺序在在中心管廊的的两侧依次布布置各工段，，可以避免管管道的重复往往返，缩短管管道总长。这这种布置方案案最经济。车间平面愈近近方形愈经济济。车间布置常见见的几种方案案：（1）直通管管廊长条布置置（又称直线线形或一字形形布置）（2）T形布布置及L型布布置（3）组合布布置1256.3.3厂厂房的平平面布置化工厂厂房的的平面布置是是根据生产工工艺条件以及及建筑本身的的可能性与合合理性来考虑虑的。化工厂厂房的的轮廓在平面面上有：长方方形型、L型型、T型等。。其中长方形型型最常被采用用。这是由于长方方形型厂房便便于总平面的的布置，节约约用地，便于于设备管理，，缩短管道的的安装，便于于安排交通和和出入口，有有较多可供自自然采光和通通风的墙面。。化工厂厂房多多为框架结构构，柱网布置置。化工厂厂房的的总宽度、总总跨度以及柱柱网间距即要要满足设备布布置的要求，，又要符合建建筑模数的要要求。1266.3.4厂厂房的立体体布置（竖向向布置）化工厂厂房的的立面有单层层与多层之分分，或单层与与多层相结合合的形式。主要根据生产产工艺特点抉抉择，同时，，也要满足建建筑上采光、、通风等各方方面的要求。。厂房层高主要要取决于设备备的高低、安安装位置、检检修要求及安安全卫生条件件等。如：有高温、、有毒害气体体的厂房，要要适当加高建建筑物的层高高；有爆炸危险的的车间宜采用用单层厂房。。若必须采用用多层厂房结结构，则应将将有爆炸危险险的车间置于于厂房的顶层层。有爆炸危危险的厂房，，必须设置足足够的泄压面面积。即在平平面和立面方方向均要考虑虑余地。1276.4车车间设备布置置最佳的设备布布置应做到：：经济合理，，节约投资，，操作维修方方便，安全，，设备排列紧紧凑，整齐美美观。进行设备布置置设计时要注注意下列问题题：1、露天化布布置与室内布布置2、生产流程程化布置6.4.1设设备布置的的内容与原则则3、符合操作作、安装与检检修要求4、符合安全全技术要求128第七章非非工艺专专业设计（这个肯定考考了非工艺艺专业设计有有哪些？）7.1土建建设计7.2设备备设计7.3电电气设设计7.4自自控设设计7.5给给水排排水设设计7.6采采暖通通风设设计129第八章章化化工工管管路路管道布布置设设计是是施工工图设设计阶阶段的的主要要任务务；管道布布置设设计又又称配配管设设计；；管道设设计的的工作作量占占总设设计工工作量量的40%；管道安安装工工作量量占工工程安安装总总工作作量的的35%；；管道费费用约约占工工程总总投资资的20%。可见，，化工工管道道布置置设计计非常常重要要。1308.1管管道布布置设设计的的内容容和工工作程程序8.1.1管管道布布置设设计的的内容容管道布布置设设计主主要完完成的的工作作1、管管道布布置图图2、蒸蒸汽伴伴管系系统布布置图图3、管管段图图4、管管架图图5、管管件图图6、材材料表表7、施施工说说明书书1318.2.2管管子材材料与与常用用管子子常用管管子的的材料料有：：铸铁铁、硅硅铁、、钢、、有色色金属属、非非金属属等。。8.2.3管管道连连接方方法管道的的连接接方式式有四四种：：焊接接、螺螺纹连连接、、法兰兰连接接、承承插连连接。。8.2.4阀阀门的的选择择作用：：阀门门的作作用控控制流流体在在管内内的流流动。。功能：：启闭闭、调调节、、节流流、自自控、、保证证安全全等。。一般情情况下下，液液体流流速不不超过过4m/s，气气体流流速不不超过过100m/s。对于含含有固固体颗颗粒的的流体体，流流速不不宜过过低，，以免免固体体颗粒粒沉积积造成成堵塞塞。132(2)管径径计算算（考了了）133例：用用泵输输送乙乙酸乙乙酯，，其体体积流流量为为5m3/h,试求求输送送乙酸酸乙酯酯管道道的直直径。。解：乙酸乙乙酯为为易燃燃易爆爆液体体，查查有关关设计计守则则知：：易燃易易爆液液体的的流速速<1m/s1348.3.4管管道热热补偿偿计算算1、管管道的的热变变形安装：：在常常温下下进行行的应用：：输送送一定定温度度的流流体管子产产生热热胀冷冷缩热变形形热胀冷缩135管道热热补偿偿的常常用措措施：：（貌似似考了了）（1））自然然热补补偿利用管管道敷敷设时时自然然形成成的转转弯吸吸收热热伸长长量——自自然热热补偿偿这段弯弯管———称称为自自然热热补偿偿器L形补补偿器器Z形补补偿器器热胀补补偿冷缩补补偿136（2））其它它热补补偿（（人为为热补补偿））当自然然热补补偿不不能满满足吸