化工设计.doc

化工设计小结-化工班104工作室制作 绪论三传; 质量传递， 热量传递，动量传递。 一反：化学反应。 第一章化工设计的程序和内容一，本章作业题1，化工设计如何分类？（1），根据项目性质分类 ， 新建项目设计， 重复建设项目设计 ， 已有装置的改造设计（2），根据设计性质分类 ，概念设计 （概念设计又称方案设计） ，中试设计 （中试是中间实验的简称，所谓中间试验是介于小试和生产之间的试验） ，基础设计 （基础设计是新技术开发的最终成果，是工程设计的依据。） 4，工程设计 2，举例说明内部约束条件和外部约束条件？外部约束条件:是指不随项目具体情况变化的约束条件通常指：（1） 政府制定的各种法律，规定和要求。(2) ，各种自然规律。(3)安全要求。(4)资源情况。(5) 经济要求。(6 )各种必须遵守的标准和规范。内部约束条件： (1)生产技术，包括技术软件来源，技术成熟程度，价格和使用条件。 (2)材料，包括原材料，建筑材料，关键设备等。 (3)时间， 包括允许和需要的设计时间 （4)人员 ，包括素质和数量 （5 )产品规格 。（6）建设单位的具体要求。（7）建厂地区的具体情况。3，化工厂设计的工作程序？(1)、项目建议书 (2)、可行性研究报告。(3)、编写设计任务书 。(4)、扩大初步设计(5)、施工图设计。(6)、设计代表工作4、项目建议书，可行性研究报告，设计任务书最主要的区别？项目建议书 是由拟建项目的各部门，各地区，各企业提出，批准的项目建议书是正式开展可行性研究和编制设计任务书的依据。 应包括下列内容。 1.项目建设目的和意义。2.产品需求初步预测。3.产品方案和拟建规模。4.工艺技术方案。5.资源、主要原材料、燃料和动力的供应。6.建厂条件和厂址初步方案。7.环境保护。8.项目实施规划设想。9.经济效益和社会效益的初步估算。 可行性研究报告 可行性研究报告是由项目法人委托有资格的设计单位或工程咨询单位编制。 可行性研究报告是对化工建设项目的技术，工程，环境保护，和经济评价等问题，在项目建议书的基础上进一步论证。同时为编制、审批设计任务书提供可靠的依据。设计任务书 可行性研究呈报给上级主管部门并认可后，便可编写设计任务书以作为设计项目的依据。内容主要包括：1.项目设计的目的和依据；2.生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；3.矿产资源、原材料、燃料、动力等协作条件；4.资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；5.建设工期与进度计划；6.投资控制数；.劳动定员及组织管理制度；7.经济效益、资金来源。 1.1概述一，过程工业产品开发过程中要进行概念设计，中试设计和基础设计。 概念设计的作用：是暴露和提出基础研究中存在的工艺流程存在的问题，并提出解决这些问题的途径或方案。二，化工设计的基本要求：（1） 产品的数量和质量指标。（2） 经济性。（3） 安全（4） 符合国家和各级地方政府指定的环境保护法规，对排放的“三废”有处理装置。（5） 整个系统必须可操作和可控制。三，化工工艺设计的内容 :1.原料路线和技术路线的选择。2.工艺流程设计。3.物料计算。 4.能量计算 。5.工艺设备的设计和选型。 6.车间布置设计。 7.化工管路设计 8.非工艺设计项目的考虑。 9.编制设计文件，包括设计说明书；附图；附表等。四，化工工艺设计分为两个阶段：第一阶段是初步设计，第二阶段是施工图设计。五，初步设计说明书的附图，附表包括：（1） 工艺物料流程图。（2）带控制点的工艺流程图。（3） 设备布置图。（4）设备一览表。（5）物料流程表。 第三章3.1概述-了解3.1.1 分离的分类1机械分离过程分离对象：两相以上所有组成的混合物；目的：简单的将各相加以分离；如：过滤，沉降，离心分离，旋风分离，静电除尘等。2传质分离过程适用：各种均相混合物的分离特点：有质量传递现象。 3.3分离过程的节能 *一、分离最小功-大小标志着物质分离的难易程度。分离最小功是分离过程必须消耗的功的下限，只有当分离过程完全可逆时，分离消耗的功才是分离最小功。2、 分离过程中有效能损失的主要形式（了解）1、 由于流体流动阻力造成的有效能损失。2、 节流膨胀过程的有效能损失。3、 由于热交换过程中推动力温差存在造成的有效能损失。4、 由于非平衡的两相物流在传质设备中混合和接触传质造成的有效能损失。3、 降低分离过程中能耗的途径 *1、 选取适宜的分离方法。2、 研究复杂混合物的适宜分离流程。3、 确定各个具体分离操作的适宜条件和操作参数以及各设备的结构和尺寸。 3.4，精馏节能技术作业1，什么情况下可采用多股进料，侧线出料以及热泵精馏？多股进料：两种或多种组分相同、浓度不同的料液进行分离时采用两股进料。侧线出料：当需要组成不同的两种或多种产品时，可采用侧线出料，这种方法既减少了塔数，也减少了所需的能量。热泵精馏在下述场合应用能取得良好效果：(1)塔顶和塔底温差较小。(2)沸点相近组分的分离。(3)工厂蒸汽不足或价格偏高，有必要减小蒸汽用量或取消再沸器。(4)冷却水不足或水温偏高，价格偏贵需要采用制冷技术或其他方法解决冷却问题。(5)一般蒸馏塔塔顶温度为38-138摄氏度，如果用热泵流程对缩短投资回收期有利就可采用。一，精馏过程的节能主要的几种基本方式 1，提高塔的分离效率,2，降低能耗和提高产品回收率,3，采用多效精馏技术，热泵技术，热偶精馏技术，新塔型和高效填料等。一、多股进料适用：两种或多种组分相同、浓度不同的料液进行分离时采用两股进料塔式有三种形式:a两塔式 b.原料液混合进料塔式 c.两股进料塔式（优点:不可逆损失降低，因而热能消耗降低。缺点：塔板数增加）,2、 侧线出料适用：当需要组成不同的两种或多种产品时，可在塔内相应组成的塔板上安装测线，抽出产品，即用一个复杂塔代替多个常规塔。抽出产品可为塔板上的泡点液体或饱和蒸汽（优点：减少了塔数，也减少了所需热量。缺点：必须严密地设计条件。）3、 适宜回流比回流比越小，则净功耗越小。应在可能条件下减小操作的回流比。塔径将随回流比的增大而增大。因此，最优回流比反映了设备费用与操作费用之间的最佳权衡。4、 热泵精馏1、 实质：是一种把冷凝器的热“泵送”到再沸器里去的制冷系数。2适用场合：a塔顶和塔底温差较小。b沸点相近组分的分离。c工厂蒸汽不足或价格偏高，有必要减小蒸汽用量或取消再沸器。d.冷却水不足或水温偏高，价格偏贵需要采用制冷技术或其他方法解决冷却问e题。f.一般蒸馏塔塔顶温度为38-138摄氏度，用热泵流程对缩短投资回收期有利就可采用。5、 多效精馏1.多效精馏是以多塔代替单塔，各塔的能位级别不同，能位较高塔中排出的能量用于能位较低的塔，从而达到节能目的。2.流程可分为并流流程、逆流流程、干流流程。3.多效精馏在应用中受到的限制:1 效数受投资的限制。效数增加，塔板数增加，设备费增高。2 效数受到操作条件的限制。如受系统临界压力和温度，热源的最高温度等限制。两效精馏操作所需热量与单塔精馏相比都可以减少30-40.6、 热偶精馏 定义：在设计多个塔时，如果从某个塔内引出一股液相物流直接作为另一塔的塔顶回流，或引出气相物流直接作为另一塔的气相回流，则在某些塔中可避免使用冷凝器或再沸器，从而直接实现热量的偶合。热偶精馏就是这样一种通过气、液互逆流动接触来直接进行物料输送和能量传递的流程结构。 * 3.5 分离流程的优化一、分离方法：第一种分类方法 *1.通过相的加入和创造进行分离。2.通过障碍物分离（膜分离）。3.通过固体试剂进行分离。4.通过外场或梯度分离。二，分离方法选择准则： *1，优先选择成熟度较高的方法。2，优先选择用分离因子较大的分离方法。3，尽量避免使用极端工艺条件。4，分离过程需要多个分离级时，优先选择平衡分离过程，而不选择速产分离过程。5，优先考虑精馏。三，改变流程结构应具备的特性： 1，有效性 2，完整性 3，直观合理性。四，调优规则：1，在调优时，可将一个分离任务移至所在分离序列的前一个位置。2，在调优时，允许改变一个分离任务的分离方法。 第四章 换热器作业：1，说明换热器的分类？按作用原理和实现传热的方式分类：（1） 混合式换热器（2） 蓄热式换热器（3） 间壁式换热器按使用目的分类：（1） 冷却器（2）加热器（3）再沸器（4）冷凝器（5）过滤器（6）废热锅炉3.夹点的意义：（1）夹点处热、冷物流间传热温差最小，等于 tmin，它限制了进一步回收过程系统的能量，构成了系统用能的“瓶颈”所在，若想增大过程系统的能量回收，减小公用工程负荷，就需要改善夹点，以解“瓶颈”。（2） 夹点处过程系统的热流量为零，从热流量的角度，它把过程系统分为两个独立的子系统。为保证过程系统具有最大的能量回收，应该遵循三天基本原则：夹点处不能有热流量穿过；夹点上方不能引入冷却公用工程；夹点下方不能引入加热公用工程。 2，一过程系统中含有两个热物流和两个冷物流，给定数据如下表，并选热冷物流间最小传热温差t=10，试确定该过程的夹点的位置，最小公用工程负荷，最小公用工程冷却负荷，夹点温度及范围？ 4,3管壳式换热器选择中应注意的问题1. 流体在管内的选择一般应考虑以下几个方面：1，不清洁、黏度大的流体应在管内，以便清洗。2，腐蚀性强的流体尽可能走管程，以免管束与壳体同时被腐蚀。3，具有压力的流体应在管内，以免制造较厚的壳体。4，流量大的流体走壳程，流量小的走管程，因壳程折流挡板的作用，在低re下（re100),壳程流体可达到湍流。5，饱和蒸汽宜走壳程，以利于冷凝液的排除。6，与外界温差大的流体宜通入管内，与外界温差小的宜通入管间。这样可减少温差效应，以减少管、壳间的相对伸长。两流体温差不大，二对流传热系数相差很大，则宜使对流传热系数大的流体走管程，因为在管外加翅或螺旋片比较方便。2、 标准换热器的表示方法（能识别就行）1. 浮头式换热器：aes500-1.6-54-6/25-4i2. 固定管板式换热器：bes700-2.5/1.6-200-9/25-4i3. u型管换热器：biu500-4.0/1.6-75-6/19-2i4. 填料函式换热器：afp600-1.0-90-6/25-2/2i5. 浮头式换热器：bjs1200-2.5/1.0-610-9/25-4三，问题表格算法看书，149页 第五章化工工艺流程设计作业1. 工艺流程图的设计任务？答：工艺流程设计的任务包括以下两部分1） 确定生产流程中各个生产过程的具体内容，顺序和组合方式，达到由原料制得所需产品的目的。工艺流程组织设计物料衡算与能量衡算设备工艺计算和选型。2） 在工艺流程设计的不同阶段，绘制不同的工艺流程图。2，工艺流程图的分类及绘制的阶段？答:按照设计阶段的不同，有方框流程图，工艺流程草图，工艺物料流程图， 带控制点工艺流程图和管道仪表流程图。1） 方框流程图：是在工艺路线选定后，工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图。不编入设计文件。2） 工艺流程草图：是一种半图解式的图，是方框图的变体或深入只带有示意的性质，供化工计算时使用。不列入设计文件。3） 工艺物料流程图和带控制点工艺流程图：列入初步设计阶段设计文件中。4） 管道仪表流程图：列入施工图设计阶段的设计文件中。3，举例说明设备，管道，仪表的标注？ 第七章 过程控制工程设计1 过程控制工程设计一般之包括以下六部分内容：1) 确立自动化水平。2) 确定各种检测参数。3) 主要参数控制方案的设计。4) 信号连锁系统的设计。5) 控制室，仪表盘的设计。6) 节流装置，调节阀的计算。2 信号连锁系统按其构成的元件不同，可分为接点式和无接点式两类。3 单回路控制系统有1）控制对象 2）测量变送元件 3)调节器 4）调节阀所组成的单回路反馈控制系统，他是实现过程控制的最基本的自动化单元。四在单回路控制系统中调节器可实现的三种控制规律1）比例 2）比例积分 3）比例积分微分。作业 1.说明单回路控制系统设计的原则？1）合理选择被控变量。2） 合理选择操纵变量。3） 正确选择测量元件和确定合适的安装位置。4） 正确预估负荷变化对控制质量的影响。5） 正确选用调节器的控制规律。2. 控制阀结构型式的选择的依据？主要依据：（1）工艺变量（温度、压力、压降和流速等）（2） 、流体特性（粘度、腐蚀性、毒性、含悬浮物或纤维等）（3） 控制系统的要求（可调比、泄漏量和噪声等）（4）控制阀管道连接型式等方面综合考虑。 第八章 工程设计概算一，工程项目总投资由固定资产投资和流动资金两大部分组成