化工设计必备软件和手册

化工设计要素概述要建设一个化工厂，必需具有一批化工工艺专业技术人员，这批化工工艺专业技术人员必需具备以下根本条件。①把握化工根本理论：如化工热力学、流体力学、传热、传质、化学反响动力学〔化学反响工程。②把握化工工艺设计方法和技能工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员职责。化工根本理论的应用〔化工设计方法。工艺设计根本程序〔工艺设计技能。工艺设计的成品文件〔内容及深度。工艺设计的质量保证程序。③生疏环保、安全、消防等方面的法规，如：HG20667-1986化工建设工程环境保护设计规定SH3024-95石油化工企业环境保护设计标准HG20571-95化工企业安全卫生设计规定SH3047-93石油化工企业职业安全卫生设计标准GBJ16-87(2023版)建筑设计防火标准GB50160-92(1999版)石油化工企业设计防火标准GB50058-92爆炸和危急性环境电力装置设计标准④确定的工作阅历化工建设工程阶段建设工程阶段的划分以工程公司为主体，通常分为三个阶段可行性争论报告→批准后即可开放工程设计工程设计：按国内审批要求分为：初步设计→批准后建设单位即可开工。施工图设计按国际常规做法分为：根底设计、具体设计施工、安装、试车、性能考核及国家验收〔验收后工厂投入正常运行〕建设工程阶段的划分以建设单位为主体，通常分为四个阶段工程前期、工程设计、工程建设、工厂投入生产工艺设计的内容和深度工艺设计的文件包括三大内容：文字说明〔工艺说明、图纸、表格文字说明〔工艺说明〕工艺设计的范围。设计根底：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、工艺流程表达。原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消耗量。3〕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〕图纸PFD：是PID的设计依据，供根底设计使用〔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、主要把握回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。〔通常为平面布置图。依据工艺流程的特点和要求进展布置。PCD：通常是设计院内部设计过程文件、最终表达在终版PFD中〔通常由自控专业完成。表格1〕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〔热负荷表示在此表中或PFD图上。2〕压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特别要求〔各设计院均有各种规定的表格。3〕工艺设备表4〕取样点汇总表Ø5〕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。补充说明：化工工艺专业尚需参与前期工作，主要前期工作有：工程建议书；可行性报告编制工作。工程报价书；投标书、技术文件编制工作。引进工程：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。工艺设计方法〔化工根本理论的应用〕工艺路线的选择原料来源经济效益和社会效益〔生产本钱〕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。工艺流程方案优化①“洋葱头”模型〔由史密斯、林霍夫供给的模型〕从图中可以看出设计的核心是反响系统的设计和开发的有序和分层性质。②反响流程优化反响流程优化需要考虑的问题较多，问题简洁。如反响动力学、反响收率、催化剂特性、反响历程、反响途径。给定条件下的生产本钱等等。③精馏流程的优化精馏流程如需要分别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。精馏流程的优化法优先使用一般精馏。尽量避开减压操作和使用冷量。产品数应最少。腐蚀性、危急性的组份应优先分出。难分别的组分最终分出。最大量组份应优先分出。塔顶、塔釜产物最好等摩尔分别。精馏流程的优化法：调优法精馏流程的优化法：数学规划法④蒸发流程的优化单效、双效、三效蒸发。热泵蒸发、膜式蒸发。多级闪蒸。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〕进展选择。工艺设备的选择①反响器：连续1〕均相1〕活塞流〔管式〕半连续2〕非均相2〕全混釜〔搅拌釜〕间歇以上反响器的选择要依据物料性质、稳定性、反响简洁性、产品规模、反响时间、温度、压力等因素综合考虑。不同类型的反响器在工业生产中的应用状况见P-547。气液相反响器及固相反响器的使用状况见P-548。固体催化反响器的使用状况见表7.4.3-3(P-548)。②气液传质设备：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依据分别难易程度、压降大小、真空〔热敏性物料、物料性质、投(P-549)③传热设备：按构造型式分：承受二物流换热的换热器从构造上分有以下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、波浪板式〕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：固定管板式换热器管板式换热器时，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℃〕时应考虑热补偿，两流体温差不易大于120℃。浮头式换热器120℃。C.U型管式换热器该换热器制造、安装便利，造价较低，管程耐高压，但构造不紧凑。适用于高温存高压的场合，且管内流体必需干净。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150℃。螺旋板式：可用于带颗粒物料，物位利用好。不易检修。伞板式：制造简洁、紧凑、易清洗，使用温度不大于150℃，使用压力不大于0.12MPa。波浪板式：紧凑、效率高、易清洗，使用温度不大于150℃，使用压力不大于0.15MPa。E.空冷器的选择依据空气入口温度〔即设计温度〕低于38℃。热流体的出口温度高于56℃，并允许有确定的波动范围3～℃c.40℃。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℃。e.2325.6W/(m2.K)。冷却水的污垢系数大于0.0002(m2.K)/W。水源较远，取水费用大。热流体的凝固点较低(0℃)。⑤化工用泵：依据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、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、牢靠性和密封等要求。1〕⑥容器〔储罐：依据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑。压力容器分类见表7.4.5-P-55。工艺设计工作程序设备设计压力和设计温度确实定压力：正常操作〔工作〕压力、最高工作压力、设计压力的选取温度：正常操作温度、最高操作温度、设计温度的选取过程把握方案确实定过程把握方案确定的原则保证装置运行的平稳、生产安全、把握简洁适用。用单回路简洁把握系统可以解决的，决不要用简洁的把握系统。过程把握的分类压力、温度、流量、物位、化学成分和物性数据选用把握仪表的要求准确牢靠、灵敏度高、反响快速、滞后小、使用维护便利、价格廉价典型化工单元的把握方案反响①反响把握的要求到达规定的转化率、产品浓度。处理量平稳。当消灭不正常工况时，能报警、联锁或自动选择性调整系统。②反响把握方案以反响转化率为把握变量见图7.7.3-P-56。以反响工艺状态变量为把握对象见图7.7.3-P-56。精馏精馏是常见的液液分别方法组成、温度、操作压力、冷却和加热介质、压力及温度的变换。精馏把握可分为：按精馏段指标的把握方案按提馏段指标的把握方案塔顶压力把握方案真空度把握方案其它把握方案传热设备把握载体的流量、把握传热面积、把握载体的气化温度、工艺介质旁路把握流体输送设备离心泵把握方案转变转速的把握方案往复泵(位移式旋转泵)的把握方案能耗计算计人员应尽的职责。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夹点分析法将需要优化的换热网络用冷、热流复合线表示在温焓图〔T-*****〕上，热流复合线位于冷Tmin称为夹点温差。夹点分析法应遵循三个原则：尽量避开有热流体通过夹点夹点上方避开引入公用设施冷却物流Ø夹点下方避开引入公用设施加热物流三环节能量分析法重点争论热能在化工装置的利用，从下述三个环节动身：能量转换、能量利