《化工工艺系统设计》 主讲:徐谋源
《化工工艺系统设计》 主讲：徐谋源
1概述 11化工工艺系统设计人员必须具备的基本条 件 要建设一个化工厂必须具有一批化工工 艺专业技术人员,同时也必须具有一批化工 工艺系统专业设计人员,这些专业人员必须 具备的基本化工专业知识与工艺专业基本相 同且各有侧重,包括以下几点 掌握化工基本理论 掌握化工工艺系统设计方法和技能 熟悉较广泛的相关专业知识 熟悉有关的国家标准规范 实际的工程经验
1 概述 1.1 化工工艺系统设计人员必须具备的基本条 件 要建设一个化工厂，必须具有一批化工工 艺专业技术人员，同时也必须具有一批化工 工艺系统专业设计人员，这些专业人员必须 具备的基本化工专业知识与工艺专业基本相 同且各有侧重，包括以下几点： ● 掌握化工基本理论 ● 掌握化工工艺系统设计方法和技能 ● 熟悉较广泛的相关专业知识 ● 熟悉有关的国家标准规范 ● 实际的工程经验
12化工工艺专业和工艺系统专业的区别 工艺系统专业主要是将工艺专业提供的 PFD发展成为能指导施工、安装、正常开 车停车、事故停车、满足生产要求的PID
1.2 化工工艺专业和工艺系统专业的区别 工艺系统专业主要是将工艺专业提供的 PFD发展成为能指导施工、安装、正常开 车停车、事故停车、满足生产要求的PID
研究对象及 主要发表资料/ 主要解决的工作重点 成品 责任 问题 1化学反应1物料平衡计算1PD 对生产技 化工2传热 2热量平衡计算2工艺设备数据术可靠性 工艺|3,传质(流体3设备计算 表 负 专业力学) 4工艺流程 3.工艺说明 4建议布置图 1流体力学1管道流体力学计1PD附管道命对系统的 工艺2安全 算 名表 安全性和 3可操作性2泵的计算 2特殊管件数据可操作性 3管道附件计算、表 负责 选择 3界区条件表 4安全可操作性研4公用工程平衡 究 图和标
研究对象及 主要解决的 问题 工作重点 主要发表资料/ 成品 责任 化工 工艺 专业 1.化学反应 2.传热 3.传质（流体 力学） 1.物料平衡计算 2.热量平衡计算 3.设备计算 4.工艺流程 1.PFD 2.工艺设备数据 表 3.工艺说明 4.建议布置图 对生产技 术可靠性 负责 工艺 系统 专业 1.流体力学 2.安全 3.可操作性 1.管道流体力学计 算 2.泵的计算 3.管道附件计算、 选择 4.安全可操作性研 究 1.PID,附管道命 名表 2.特殊管件数据 表 3.界区条件表 4.公用工程平衡 图和标 对系统的 安全性和 可操作性 负责
2工艺系统计的内深度 21管道及仪表流程图(PID) ■PD在工艺包阶段就开始形成初版,随着设 计阶段的深入,不断补充完善深化,它分阶 段和版次分别发表。PID各个版次的发表, 表明了工程设计进展情况,为工艺、自控、 设备、电气、电讯、配管、管机、管材、设 备布置和给排水等专业及时提供相应阶段的 设计信息。PID是基础设计和详细设计中主 要成品之一,它反映的是工艺设计流程、设 备设计、设备和管道布置设计、自控仪表设 计的综合成果
2 工艺系统设计的内容和深度 2.1 管道及仪表流程图（PID) ◼ PID在工艺包阶段就开始形成初版，随着设 计阶段的深入，不断补充完善深化，它分阶 段和版次分别发表。PID各个版次的发表， 表明了工程设计进展情况，为工艺、自控、 设备、电气、电讯、配管、管机、管材、设 备布置和给排水等专业及时提供相应阶段的 设计信息。PID是基础设计和详细设计中主 要成品之一，它反映的是工艺设计流程、设 备设计、设备和管道布置设计、自控仪表设 计的综合成果
22公用工程管道及仪表流程图(UID) UID包含了 (1)在工艺流程中重要考虑的公用工程配套 设施,如工艺用水、蒸汽、仪表空气、压缩 空气、氮气等以及冷冻、真空系统等 (2)与其他专业密切配合的公用工程,如生 产用电、给排水、空调采暧通风等。 23化工管道设计 2.4设置和选择必要的安全设施,如安全阀、 爆破片、限流孔板、阻火器等
2.2 公用工程管道及仪表流程图(UID) ◼ UID包含了： (1)在工艺流程中重要考虑的公用工程配套 设施，如工艺用水、蒸汽、仪表空气、压缩 空气、氮气等以及冷冻、真空系统等。 (2)与其他专业密切配合的公用工程，如生 产用电、给排水、空调采暖通风等。 2.3 化工管道设计 2.4 设置和选择必要的安全设施，如安全阀、 爆破片、限流孔板、阻火器等
2.5机泵的安装设计 2.6确定设备、管道的布置原则及要求 2.7编制管道数据表 28进行必要的系统安全分析
2.5 机泵的安装设计 2.6 确定设备、管道的布置原则及要求 2.7 编制管道数据表 2.8 进行必要的系统安全分析
3化工道计 31化工管道设计的原则 化工装置的工艺管道设计应在满足工艺要 求和安全生产的前提下,求得最经济的管 径。要求工艺系统专业根据流体力学知识 从生产装置的不同工艺要求进行管道工艺 设计,并符合有关介质安全设计规定。在 管道工艺设计时,一般应考虑以下原则
3 化工管道设计 3.1 化工管道设计的原则 化工装置的工艺管道设计应在满足工艺要 求和安全生产的前提下，求得最经济的管 径。要求工艺系统专业根据流体力学知识， 从生产装置的不同工艺要求进行管道工艺 设计，并符合有关介质安全设计规定。在 管道工艺设计时，一般应考虑以下原则
311经济管径 管径选择方法对化工装置的经济效果十分重要 个化工装置的管道投资往往占整个装置投资 的10%20%,如果任意放大管径,不仅增 大了管壁厚度和管子重量,还增大了相应的阀 门和关键的尺寸,增加了保温材料的用量以及 管子支吊架的荷重。因此在计算管径时应尽量 选用较高的流速,以减小管径。但是,随着流 速的增大,管内摩擦阻力也加大,增加压缩机 和泵的功率消耗和操作费用。因此,需在建设 投资和操作费用之间寻找最佳结合点,即成本 最低,来求得经济管径
3.1.1 经济管径 ◼ 管径选择方法对化工装置的经济效果十分重要， 一个化工装置的管道投资往往占整个装置投资 的10%〜20%，如果任意放大管径，不仅增 大了管壁厚度和管子重量，还增大了相应的阀 门和关键的尺寸，增加了保温材料的用量以及 管子支吊架的荷重。因此在计算管径时应尽量 选用较高的流速，以减小管径。但是，随着流 速的增大，管内摩擦阻力也加大，增加压缩机 和泵的功率消耗和操作费用。因此，需在建设 投资和操作费用之间寻找最佳结合点，即成本 最低，来求得经济管径
在初选管径时,由于条件所限,还无法从建 设投资和操作费用两者中寻找最佳结合点的 角度来求得经济管径,但可以采用查取常用 流速范围,(见P606~609表83.2-1)和 管道压力降控制表(见P610∽611,表832 2,表83.2-3)的方法,这样计算得到的管 径比较接近经济管径。 312压力降要求 般情况下,管道是按阀门全开情况下计算 压力降的,否则流量将难以满足工艺需要。 一般对于允许压力降较小的流体,流量小的 流体、粘度较大的流体则应选取较低的流速。 反之,则应选取较高的流速
◼ 在初选管径时，由于条件所限，还无法从建 设投资和操作费用两者中寻找最佳结合点的 角度来求得经济管径，但可以采用查取常用 流速范围，（见P606〜609,表8.3.2-1）和 管道压力降控制表（见P610〜611,表8.3.2- 2，表8.3.2-3）的方法，这样计算得到的管 径比较接近经济管径。 3.1.2 压力降要求 ◼ 一般情况下，管道是按阀门全开情况下计算 压力降的，否则流量将难以满足工艺需要。 ◼ 一般对于允许压力降较小的流体，流量小的 流体、粘度较大的流体则应选取较低的流速。 反之，则应选取较高的流速