化工设计简明手册 化工设计的程序 化工设计的原则 化工用泵的选择 阀门分类与选择 化工材料 冷冻与冷却设备 化工仪表与化工自动化 化工设计中常用概念
化工设计简明手册 化工设计的程序 化工设计的原则 化工用泵的选择 阀门分类与选择 化工材料 冷冻与冷却设备 化工仪表与化工自动化 化工设计中常用概念
化工设计的程序 1、选定厂址(此前需进行可行性报告及市场前景,并出具经济效 益及财务分析报告) 2、进行地质及水文堪探,标定零平面,并出具整个厂区的地质勘 探报告 3、绘制整个产品带控制点的工艺流程图 绘制出详细的设备图纸(条件不允许条件下可绘制设备草图, 但设备大小、自重及总重必须给出。 5、绘制平面布置图,标明设备大小、高度、重量、及摆放位置, 操作室位置、大小,储罐区位置大小,必须注意:在坚持工艺的 先决条件条件下 a、降低生产周期 b、降低成本、消耗。 制定吊装方案时,充分考虑吊装方便、安全 d、考虑操作方便 e、尽量降低占地面积、建筑高度及梁的跨度 f、综合考虑整体布局、美观 g、尽量考虑设计的强制性规定,符合化工规范 6、由土建部门或结构工程师设计主厂房(若条件允许再设计副房 污水池及其他大型设备基础图 7、土建开始施工,再绘制详细设备图纸(包括管口方位、大小), 并讨论通过自动化控制方案
化工设计的程序 1、 选定厂址（此前需进行可行性报告及市场前景，并出具经济效 益及财务分析报告）。 2、 进行地质及水文堪探，标定零平面，并出具整个厂区的地质勘 探报告。 3、 绘制整个产品带控制点的工艺流程图。 4、 绘制出详细的设备图纸（条件不允许条件下可绘制设备草图， 但设备大小、自重及总重必须给出。 5、 绘制平面布置图，标明设备大小、高度、重量、及摆放位置， 操作室位置、大小，储罐区位置大小，必须注意：在坚持工艺的 先决条件条件下 a、 降低生产周期 b、 降低成本、消耗。 c、 制定吊装方案时，充分考虑吊装方便、安全。 d、 考虑操作方便。 e、 尽量降低占地面积、建筑高度及梁的跨度 f、 综合考虑整体布局、美观 g、 尽量考虑设计的强制性规定，符合化工规范 6、 由土建部门或结构工程师设计主厂房（若条件允许再设计副房、 污水池及其他大型设备基础图）。 7、 土建开始施工，再绘制详细设备图纸（包括管口方位、大小）， 并讨论通过自动化控制方案
8、设备开始制作,其他大型设备(或本公司不能够制作的设备), 仪表及自动系统开始招标 9、绘制详细的配管图,并按照配管图编制、整理管阀件清单(包 括管子、阀门、法兰、垫片、螺丝、螺帽、过滤器) 交由设备部门采购 10、安装开始,依照现场情况随时调整 安装结束探伤、水压实验、气密性实验 12、调试整个系统(包括设备运行情况,自动化仪表零点及满量 程设定,自动化系统静态与动态调试等) 13、试车,检查各个方面是否运行正常 化工设计的原则 在整个化工设计过程中,我们必须熟悉他的原则和精神,从而贯 彻到其中去。把化设计工中的细节进行灵活运用,既符合规范,又不 造成对生产的违背。实现对资源的最大利用。现在我们对化工设计的 要求及相关的内容进行进一步的了解。因为在化工生产中,安全是第 一性的,所以我们必须对生产中的安全性进行剖析。 熟悉我们的原材料和产品性质,以便我们对号入座。化工规范把 物品的危险程度分为五个等级(详细见GBJ6-87),他的划分主要是 综合生产过程中所使用、产生及存储的原料、中间品和成品的物理化 学性质、数量及其火灾爆炸危险程度和生产过程的性质等情况来决定
8、 设备开始制作，其他大型设备（或本公司不能够制作的设备）， 仪表及自动系统开始招标 9、 绘制详细的配管图，并按照配管图编制、整理管阀件清单（包 括管子、阀门、法兰、垫片、螺丝、螺帽、过滤器） 交由设备部门采购 10、 安装开始，依照现场情况随时调整 11、 安装结束探伤、水压实验、气密性实验 12、 调试整个系统（包括设备运行情况，自动化仪表零点及满量 程设定，自动化系统静态与动态调试等） 13、 试车，检查各个方面是否运行正常。 化工设计的原则 在整个化工设计过程中，我们必须熟悉他的原则和精神，从而贯 彻到其中去。把化设计工中的细节进行灵活运用，既符合规范，又不 造成对生产的违背。实现对资源的最大利用。现在我们对化工设计的 要求及相关的内容进行进一步的了解。因为在化工生产中，安全是第 一性的，所以我们必须对生产中的安全性进行剖析。 熟悉我们的原材料和产品性质，以便我们对号入座。化工规范把 物品的危险程度分为五个等级（详细见 GBJ16-87），他的划分主要是 综合生产过程中所使用、产生及存储的原料、中间品和成品的物理化 学性质、数量及其火灾爆炸危险程度和生产过程的性质等情况来决定
的。根据危险等级的不同,我们才能确定防火间距、防爆等级。他对 我们选用设备、仪表、操作方式、消防器材的选用起到决定性的作用 在甲、乙、丙、丁、戊五个等级中,我公司绝大多数原材料是甲 级危险物。他是这样定义的: 1、闪点小于28℃的液体 2、爆炸极限小于10%的液体 3、常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸 的物质 4、常温下受到水或空气中水蒸气的作用,能产生可燃气体并引 起燃烧或爆炸的物质 5、遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇到有机物或硫磺等易 燃的无机物,极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂 6、受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸 的物质 7、在密闭设备内操作温度等于或大于物质本身自燃点的生产 B、在这几个条件中,只要满足一个条件,即框入甲级防爆,象苯 甲苯、丙酮等都属于甲级危险物品。对于甲级危险物品,有关规定是 这样的 1.地上甲级固定顶立式储罐防火间距:当单储罐体积大于1000 立方米,储罐间距∂.6D(D为储罐直径),当储罐间距小于等
的。根据危险等级的不同，我们才能确定防火间距、防爆等级。他对 我们选用设备、仪表、操作方式、消防器材的选用起到决定性的作用。 在甲、乙、丙、丁、戊五个等级中，我公司绝大多数原材料是甲 级危险物。他是这样定义的： 1、 闪点小于 28℃的液体 2、 爆炸极限小于 10％的液体 3、 常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸 的物质 4、 常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生可燃气体并引 起燃烧或爆炸的物质 5、 遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇到有机物或硫磺等易 燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂 6、 受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸 的物质 7、 在密闭设备内操作温度等于或大于物质本身自燃点的生产 B、在这几个条件中，只要满足一个条件，即框入甲级防爆，象苯、 甲苯、丙酮等都属于甲级危险物品。对于甲级危险物品，有关规定是 这样的： 1. 地上甲级固定顶立式储罐防火间距：当单储罐体积大于 1000 立方米，储罐间距 0.6D(D 为储罐直径)，当储罐间距小于等
于1000立方米时,储罐间距0.75D。但是同时又规定,单罐 容量不超过1000立方米的甲乙类液体的地上式固定储罐之 间的防火间距,如采用固定冷却消防方式时,其防火间距可 不小于0.6D。还规定装有液下喷射泡沫灭火设备、固定冷却 水设备和扑救防火堤内液体火灾的泡沫灭火设备时,储罐之 间的间距可适当减少,但地上储罐不宜小于0.4D 2.地上甲级固定顶立式储罐与工艺装置之间的防火间距必须大 于25米;与甲类物品仓库的防火间距在25米一35米之间(视 储罐的大小定)。 3.甲级工艺装置与配电室、泵房之间的防火间距不宜小于20米, 最低不小于15米;与明火及散发地点的防火间距不宜小于 30米;与污水处理厂的防火间距不宜小于30米。与厂外道 路(路边)防火间距15米;与厂内主要道路(路边)防火 间距10米;与厂内次要道路(路边)防火间距5米;与民 用建筑之间的防火间距不小于25米;与重要公共建筑之间 的防火间距不小于50米 4.有爆炸危险的甲级防爆厂房应独立设置,并采用敞开或半敞 开的厂房,并应采用钢筋混凝土柱、钢柱承重的框架或排架 结构,钢柱应采用防火保护层;厂房安全出口不应少于两个 5控制室与生产装置之间的距离不少于15米,而且应离开电气 防爆区(危险区)。如果必须在防爆区,则朝向危险区的墙 不开门窗,而且采取防爆正压措施,使室内保持5-10mm
于 1000 立方米时，储罐间距 0.75D。但是同时又规定，单罐 容量不超过 1000 立方米的甲乙类液体的地上式固定储罐之 间的防火间距，如采用固定冷却消防方式时，其防火间距可 不小于 0.6D。还规定装有液下喷射泡沫灭火设备、固定冷却 水设备和扑救防火堤内液体火灾的泡沫灭火设备时，储罐之 间的间距可适当减少，但地上储罐不宜小于 0.4D。 2. 地上甲级固定顶立式储罐与工艺装置之间的防火间距必须大 于 25 米；与甲类物品仓库的防火间距在 25 米—35 米之间（视 储罐的大小定）。 3. 甲级工艺装置与配电室、泵房之间的防火间距不宜小于 20 米， 最低不小于 15 米；与明火及散发地点的防火间距不宜小于 30 米；与污水处理厂的防火间距不宜小于 30 米。与厂外道 路（路边）防火间距 15 米；与厂内主要道路（路边）防火 间距 10 米；与厂内次要道路（路边）防火间距 5 米；与民 用建筑之间的防火间距不小于 25 米；与重要公共建筑之间 的防火间距不小于 50 米。 4. 有爆炸危险的甲级防爆厂房应独立设置，并采用敞开或半敞 开的厂房，并应采用钢筋混凝土柱、钢柱承重的框架或排架 结构，钢柱应采用防火保护层；厂房安全出口不应少于两个。 5. 控制室与生产装置之间的距离不少于 15 米，而且应离开电气 防爆区（危险区）。如果必须在防爆区，则朝向危险区的墙 不开门窗，而且采取防爆正压措施，使室内保持 5—10mm
水柱正压,以免危险气体进入控制室。另外,还需考虑其他 因素 A:布置在有毒气体设备的上风头 B:注意要离开高温、高压及盛有可燃性或有毒性物 质的设备 C:控制室至少要有一面不朝向生产设施 6、关于在爆炸性气体环境防爆等级的划分:举例说明dⅡBT4 d代表隔爆型,此项代表爆炸性气体环境电气设备的选型, 即在爆炸性气体区域(0区、1区、2区)不同电气设备使用 安全级别的划分。如旋转电机选型分为隔爆型(代号d)、正 压型(p)、增安型(e)、无火花型(n);灯具类选型分为隔 爆型(代号d)、增安型(e);信号、报警装置选型分为本质 安全型(ia、ib)、隔爆型(代号d)、增安型(e)。 ⅡB代表气体或蒸气爆炸性混合物等级的划分,分为ⅡA、 ⅡB、ⅡC三种,其中ⅢA最低(如通常的烷烃甲烷乙烷; 芳香烃苯、甲苯),ⅡB类主要有丙炔、乙烯、环丙烷、1, 2-环氧丙烷、焦炉煤气等;ⅡC最高(主要有氢、乙炔、二 硫化碳、硝酸乙酯、水煤气等。这些等级的划分主要是依照 最大试验安全间隙(MESG)或最小点燃电流(MICR)来区 分的。 T4代表135<T≤200℃,它的定义是指能引燃某种介质 的温度分组的划分。主要分为T1——450℃<T、T2——300
水柱正压，以免危险气体进入控制室。另外，还需考虑其他 因素： A：布置在有毒气体设备的上风头 B：注意要离开高温、高压及盛有可燃性或有毒性物 质的设备 C：控制室至少要有一面不朝向生产设施 6、 关于在爆炸性气体环境防爆等级的划分：举例说明 dⅡBT4 d代表隔爆型，此项代表爆炸性气体环境电气设备的选型， 即在爆炸性气体区域（0 区、1 区、2 区）不同电气设备使用 安全级别的划分。如旋转电机选型分为隔爆型（代号 d）、正 压型（p）、增安型（e）、无火花型（n）；灯具类选型分为隔 爆型（代号 d）、增安型（e）；信号、报警装置选型分为本质 安全型（ia、ib）、隔爆型（代号 d）、增安型（e）。 ⅡB 代表气体或蒸气爆炸性混合物等级的划分，分为ⅡA、 ⅡB、ⅡC 三种，其中ⅡA 最低（如通常的烷烃甲烷乙烷； 芳香烃苯、甲苯），ⅡB 类主要有丙炔、乙烯、环丙烷、1， 2-环氧丙烷、焦炉煤气等；ⅡC 最高（主要有氢、乙炔、二 硫化碳、硝酸乙酯、水煤气等。这些等级的划分主要是依照 最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MICR）来区 分的。 T4 代表 135＜T≤200℃，它的定义是指能引燃某种介质 的温度分组的划分。主要分为 T1——450℃＜T、T2——300
<T≤450℃、T3-—200<T≤300℃、T4-135<T≤200 C、T5-—100<T≤135 T6--85<T≤100℃ 7、术语解释: 闪点:又称闪燃点。可燃性液体性质的指标之一。是 液体表面上的蒸气和空气的混合物与为火接触而初次发生蓝色 火焰的闪光时的温度。在标准仪器中测定,有开杯式和闭杯式 两种。一般前者用于测定高闪点液体,后者用于测定低闪点液 体。温度比着火点低些。可燃性液体的闪点和着火点表明其发 生爆炸或火灾的可能性的大小,对运输、储存和使用的安全有 极大的关系 C、厂区(装置)管廊及道路的设计 管廊在道路上空横穿时,其净高度为:次要道路(装置 内道路一般为次要道路)4.5m以上;主要道路(主干道):6m以上;铁路 7m以上。管廊有支架时要按支架底髙计算。管廊下检修通道的净髙 不小于3.1m。管线穿越平台、人行道上空时净高度不少于2.1米。联 合装置并排布置时,设公用的检修(兼消防)道路,道路宽5.2-6m、 次要道路45m。 D、其中泵的安装与排布都一定的要求,必须符合安全生产及检修 的需要,另外还应当考虑到操作面的间距。泵间的操作通道净距不小 于1m,泵前操作通道不小于1.25m,泵的检修通道不小于3.5m,以 便于吊车与卡车进入,小型泵的检修通道宽度可减到25m
＜T≤450℃、T3——200＜T≤300℃、 T4——135＜T≤200 ℃、 T5——100＜T≤135 、 T6——85＜T≤100℃. 7、 术语解释： 7．1 闪点：又称闪燃点。可燃性液体性质的指标之一。是 液体表面上的蒸气和空气的混合物与为火接触而初次发生蓝色 火焰的闪光时的温度。在标准仪器中测定，有开杯式和闭杯式 两种。一般前者用于测定高闪点液体，后者用于测定低闪点液 体。温度比着火点低些。可燃性液体的闪点和着火点表明其发 生爆炸或火灾的可能性的大小，对运输、储存和使用的安全有 极大的关系。 C、厂区(装置)管廊及道路的设计： 管廊在道路上空横穿时，其净高度为：次要道路（装置 内道路一般为次要道路）4.5m 以上;主要道路(主干道): 6m 以上;铁路 7m 以上。管廊有支架时要按支架底高计算。管廊下检修通道的净高 不小于 3.1m。管线穿越平台、人行道上空时净高度不少于 2.1 米。联 合装置并排布置时，设公用的检修（兼消防）道路，道路宽 5.2—6m、 次要道路 4.5m。 D、 其中泵的安装与排布都一定的要求，必须符合安全生产及检修 的需要，另外还应当考虑到操作面的间距。泵间的操作通道净距不小 于 1m，泵前操作通道不小于 1.25m，泵的检修通道不小于 3.5m，以 便于吊车与卡车进入，小型泵的检修通道宽度可减到 2.5m
布置大小不一样的泵时,一般有三种方式 泵出口中心线取齐,优点是操作面方便统 2.泵基础面取齐,便于设置排污管或排污沟以及基础施工方 便 3.动力端基础面取齐。优点是电缆接线容易且经济,泵的开 关与电流表在一条线上取齐,电动机易操作。当然如果泵的 大小差异太大,会造成吸入管太长 其他要注意的是阀门手轮到邻进泵的突出部分或柱子的间距最 少为750mm,电动机之间距离为151.8m。泵在安装时,一般基础 面比地坪高200600mm,安装高度要统一。 当然在考虑安装高度时,应把泵的气蚀余量因素考虑在内(所谓气 蚀现象是指当液体进入泵内第一级叶轮时的静压力低于或等于该温 度下的饱和蒸气压时,液体发生气化,产生气泡,随液体流入较高压 力处,气泡突然凝结,周围液体快速集中,产生水力冲击,这种气化 和凝结产生的力量对泵的充蚀、振动和性能下降的现象称之为气蚀现 象)。 在泵吸入口前安装过滤器时,其基础高度应考虑过滤器清洗与拆 卸的方便。另外还要考虑排水漏斗与埋地管 若泵从池内抽液,吸管底部要设底阀,泵启动时要有灌入吸入高 度的液柱高度
布置大小不一样的泵时，一般有三种方式： 1． 泵出口中心线取齐，优点是操作面方便统一。 2． 泵基础面取齐，便于设置排污管或排污沟以及基础施工方 便。 3． 动力端基础面取齐。优点是电缆接线容易且经济，泵的开 关与电流表在一条线上取齐，电动机易操作。当然如果泵的 大小差异太大，会造成吸入管太长 其他要注意的是阀门手轮到邻进泵的突出部分或柱子的间距最 少为 750mm，电动机之间距离为 1.5—1.8m。泵在安装时，一般基础 面比地坪高 200—600mm，安装高度要统一。 当然在考虑安装高度时，应把泵的气蚀余量因素考虑在内(所谓气 蚀现象是指当液体进入泵内第一级叶轮时的静压力低于或等于该温 度下的饱和蒸气压时，液体发生气化，产生气泡，随液体流入较高压 力处，气泡突然凝结，周围液体快速集中，产生水力冲击，这种气化 和凝结产生的力量对泵的充蚀、振动和性能下降的现象称之为气蚀现 象)。 在泵吸入口前安装过滤器时，其基础高度应考虑过滤器清洗与拆 卸的方便。另外还要考虑排水漏斗与埋地管。 若泵从池内抽液，吸管底部要设底阀，泵启动时要有灌入吸入高 度的液柱高度
泵出口切断阀应尽量考虑用阻力比较小的阀门如闸阀尽量不要用 截止阀,以降低压力降,防止对泵造成损伤。 泵出口压力表,应安装在泵出口与第一个切断阀之间 泵的轴承一般需要冷却水冷却,冷却水管应设检流器或漏斗,观 察水流情况,防止断流,冬天要注意防冻。 离心泵(如水泵)的泵体上部应设放空口,底部应设放净口。 化工用泵的选择 在泵的选择上,要考虑到不同泵的特点。泵的分类按照泵作用于液体 的原理分为叶片式和容积式两大类,叶片式泵是由泵内的叶片在旋转 时产生的离心力作用将液体吸入或排出。容积式泵是由泵的活塞或转 子在往复或旋转运动产生挤压作用将液体吸入或压出。叶片式泵因泵 内叶片结构不同分为离心泵、轴流泵、旋涡泵。容积式泵又分为活塞 (柱塞)泵、转子泵。 4.1.1离心泵 输送温度下液体粘度不大于650mm2/S,否则泵的效率下降 较大。(当粘度大于650mm2/S时,离心泵的性能下降很大,一般不 选用离心泵,但由于离心泵输液无脉动,不须要安全阀且流量调节简 单,因此在化工生产中也罢常看到离心泵用于输送粘度达1000mm2/S 的液体)
泵出口切断阀应尽量考虑用阻力比较小的阀门如闸阀尽量不要用 截止阀，以降低压力降，防止对泵造成损伤。 泵出口压力表，应安装在泵出口与第一个切断阀之间。 泵的轴承一般需要冷却水冷却，冷却水管应设检流器或漏斗，观 察水流情况，防止断流，冬天要注意防冻。 离心泵（如水泵）的泵体上部应设放空口，底部应设放净口。 化工用泵的选择 在泵的选择上，要考虑到不同泵的特点。泵的分类按照泵作用于液体 的原理分为叶片式和容积式两大类，叶片式泵是由泵内的叶片在旋转 时产生的离心力作用将液体吸入或排出。容积式泵是由泵的活塞或转 子在往复或旋转运动产生挤压作用将液体吸入或压出。叶片式泵因泵 内叶片结构不同分为离心泵、轴流泵、旋涡泵。容积式泵又分为活塞 （柱塞）泵、转子泵。 4.1.1 离心泵 输送温度下液体粘度不大于 650mm2/S，否则泵的效率下降 较大。（当粘度大于 650mm2/S 时，离心泵的性能下降很大，一般不 选用离心泵，但由于离心泵输液无脉动，不须要安全阀且流量调节简 单，因此在化工生产中也罢常看到离心泵用于输送粘度达 1000mm2/S 的液体）
流量较大,而扬程相对教低 液体中溶解或夹带的气体不大于5%(体积) 液体中含有固体颗粒时,宜选用特殊离心泵(如泥浆泵) 要求流量变化大、扬程变化小,宜选用平坦的流量-扬程曲 线的离心泵,要求流量变化小、扬程变化大,宜选用陡降的流量 扬程曲线的离心泵。 4.12容积式泵 输送温度下液体粘度大于650mm2/S, 流量较小而扬程相对较高,宜选用往复泵。 液体中溶解或夹带的气体允许稍大于5%(体积) 液体需要准确计量时,可选用柱塞式计量泵,液体要求严格 不漏时,可选用隔膜计量泵 润滑性能差的液体不应选用齿轮泵和三螺杆泵,可选用往复 泵 流量较小,温度较低、压力要求稳定的,宜选用转子泵或双 螺杆泵。 42根据装置所需流量和扬程,按泵的分类及适用范围初步确定泵
流量较大，而扬程相对教低 液体中溶解或夹带的气体 不大于 5%（体积） 液体中含有固体颗粒时，宜选用特殊离心泵（如泥浆泵） 要求流量变化大、扬程变化小，宜选用平坦的流量---扬程曲 线的离心泵，要求流量变化小、扬程变化大，宜选用陡降的流量--- 扬程曲线的离心泵。 4.1.2 容积式泵 输送温度下液体粘度大于 650mm2/S， 流量较小而扬程相对较高，宜选用往复泵。 液体中溶解或夹带的气体允许稍大于 5%（体积） 液体需要准确计量时，可选用柱塞式计量泵，液体要求严格 不漏时，可选用隔膜计量泵 润滑性能差的液体不应选用齿轮泵和三螺杆泵，可选用往复 泵。 流量较小，温度较低、压力要求稳定的，宜选用转子泵或双 螺杆泵。 4.2 根据装置所需流量和扬程,按泵的分类及适用范围初步确定泵