2023年化工設(shè)計(jì)概論期末知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

2023“化工設(shè)計(jì)”：依據(jù)一個(gè)化學(xué)反響或過(guò)程設(shè)計(jì)出一個(gè)生產(chǎn)流程，并爭(zhēng)論流程的合理性、先進(jìn)性、牢靠性和經(jīng)濟(jì)的可行性，再依據(jù)工藝流程及條件選擇適宜的生產(chǎn)設(shè)備、管道及儀表等，進(jìn)展合理的工廠布局設(shè)計(jì)以滿足生產(chǎn)的要求，工藝專業(yè)與有什么是化工設(shè)計(jì)？化工設(shè)計(jì)是一個(gè)將化工原料轉(zhuǎn)變?yōu)榛ぎa(chǎn)品的規(guī)劃和實(shí)施的過(guò)程。是化工企業(yè)得以建立的必經(jīng)之路，是科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的橋梁和紐帶化工設(shè)計(jì)應(yīng)包括哪些具體內(nèi)容？設(shè)想、化工設(shè)計(jì)、方案實(shí)施依據(jù)建設(shè)工程性質(zhì)對(duì)化工設(shè)計(jì)進(jìn)展分類：〔〕〔〕〔〕已有裝置的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)〔〕〔2〕〔1〕政策性強(qiáng)〔〕技術(shù)性強(qiáng)〔〕經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)〔〕綜合性強(qiáng)〔〕標(biāo)準(zhǔn)多化工設(shè)計(jì)中工藝設(shè)計(jì)是整個(gè)化工廠設(shè)計(jì)的核心。工廠的設(shè)計(jì)分為：工藝設(shè)計(jì)和非工藝設(shè)計(jì)兩局部(1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(2)附表：設(shè)備一覽表，主要材料估算表；(3)附圖：a.b.管cde.關(guān)鍵設(shè)備總圖；(4)附：概算書(shū)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析資料。1.“化工設(shè)計(jì)”的概念。化工設(shè)計(jì)是一個(gè)將化工原料轉(zhuǎn)變?yōu)榛ぎa(chǎn)品的規(guī)劃和實(shí)施的過(guò)程2、國(guó)內(nèi)化工設(shè)計(jì)階段是如何劃分的？一般按工程規(guī)模的大小、工程的重要性、技術(shù)的簡(jiǎn)潔性、設(shè)計(jì)水平的凹凸而分為二個(gè)階段或三個(gè)階段進(jìn)展設(shè)計(jì)。凡屬重要的大型企業(yè)，技術(shù)比較簡(jiǎn)潔或比較型的工廠，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，一般可分三個(gè)階段進(jìn)展設(shè)計(jì)，即初步設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)(又稱擴(kuò)大的初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)〕和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。對(duì)在技術(shù)比較簡(jiǎn)潔和比較成熟的，生產(chǎn)規(guī)模較小的工廠或個(gè)別車間，以及技術(shù)改造與技術(shù)措施比較成熟的，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，可分為二個(gè)階段設(shè)計(jì)，即技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)二個(gè)階段。3、車間工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容？生產(chǎn)方法的選擇〔2〕生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)〔3〕〔4〕車間布置設(shè)計(jì)〔5〕管路設(shè)計(jì)〔6〕供給設(shè)計(jì)條件〔7〕編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)〔8〕概〔預(yù)〕算書(shū)的編制4、簡(jiǎn)述化工廠建立的過(guò)程。第3章 工藝流程設(shè)計(jì)工藝流程的形成簡(jiǎn)例——電解食鹽水化鹽工序流程圖〔1〕鹽水的試驗(yàn)室配制方法(見(jiàn)圖)鹽水的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程(見(jiàn)圖)在工業(yè)生產(chǎn)中，從原料到制成成品各項(xiàng)安排的工序稱為工藝流程，工藝流程一般用直觀的工藝流程圖表達(dá)，工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心。工藝流程設(shè)計(jì)分為三局部：原料預(yù)處理、反響、產(chǎn)品分別與提純。工藝流程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)目的：用圖解形式來(lái)表達(dá)整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程〔〕確定整個(gè)流程的組成〔〕確定每個(gè)工序或單元操作的組成〔〕確定操作條件〔4〕確定把握方案〔5〕流和能量的合理利用方案〔6〕確定“三廢”治理方法〔7〕確定安全生產(chǎn)措施〔8〕工藝流程的逐步完善〔9〕在工藝流程設(shè)計(jì)的不同階段，繪制不同的工藝流程圖。工藝物料流程圖〔PFD〕圖紙規(guī)格A1，A2，管道及儀表流程圖〔D〕〔〕圖形〔2〕標(biāo)注〔〕圖例〔4〕標(biāo)題欄、修改欄1設(shè)備分類代號(hào)2345常用設(shè)備類別代號(hào)泵

有哪些取樣流程？它們各用于什么場(chǎng)合？管殼式換熱設(shè)備的自控原理是什么?最常用的把握方法是什么？第四章 物料衡算與能量衡算例：一種廢酸，組成為23％(質(zhì)量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，參與93％的H2SO4及90％的濃HNO3，要求27％HNO360％H2SO4的混合酸，計(jì)算所需廢酸及參與濃酸的數(shù)量。xkg；yH2SO4量，kg；zHNO3量,㎏；〔1〕畫(huà)物料流程簡(jiǎn)圖反響器 R換熱器 E壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī) C

管道流程線主物料線 粗實(shí)線 0.6~0.9mm容器 V 輔物料線 中粗線 0.3~0.5mm塔 T 設(shè)備、儀表 細(xì)實(shí)線 0.15~0.25mm穿插原則：細(xì)讓粗，橫讓豎。管道的標(biāo)注方法：PL-1301-80-B2A-H介質(zhì)代號(hào)、管段代號(hào)、公稱直徑、管道等級(jí)、保溫等級(jí)。放氣口應(yīng)畫(huà)在管道上方，排液管則畫(huà)在管道的下方。1.把握離心泵流量的方法有哪些？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？2.哪種泵的出口管道上不能直接安裝節(jié)流裝置來(lái)調(diào)整流量？為什么？

⑵選擇基準(zhǔn):可以選廢酸或濃酸的量為基準(zhǔn)，也可以用混合酸的量為基準(zhǔn)，由于四種酸的組成均，選任何一種作基準(zhǔn)計(jì)算都很便利。⑶列物料衡算式，該體系有3種組分，可以列出3個(gè)獨(dú)立方程，所以能求出3個(gè)未知量。基準(zhǔn)：100kg混合酸總物料衡算式 x+y+z=100 (1)H2SO4的衡算式0.57x+0.93y=100×0.6=60 (2)HNO3的衡算式0.23x+0.90z=100×0.27=27 解(1)，(2)，(3)方程，得x=41.8kg廢酸 濃H2SO4 z=19.2kg濃HNO3即由41.8kg廢酸、39kg濃H2SO4和19.2kg濃HNO3可以混合成100kg混合酸。例：有兩個(gè)蒸餾塔的分別裝置，將含50%苯、3020%〔mol%)二甲苯的混合物分成較純的三個(gè)餾分，其流程圖及各流股組成如圖。計(jì)算蒸餾1000mol/h解：畫(huà)出流程示意圖，如以以下圖：基準(zhǔn)：1molCH3OH CH3OH+1/2O2→HCHO+H2O依據(jù)反響式需氧＝0.5 氧入=0.5×1.5=0.75反響的甲醇量＝0.75×1=0.75甲醛的出量＝0.75 甲醇的出量＝1－0.75=0.25氧的出量＝0.75－0.75×0.5=0.375水的出量＝0.75組分 CH3OH HCHO H2O O2 N2 mol 0.250 0.750 0.750 0.375 2.820 4.945摩爾分?jǐn)?shù)〔％〕 5.0 15.2 15.2 7.6 57.0 100.0例：丙烷充分燃燒時(shí)，要供給的空氣量為理論量的125%，問(wèn)每100mol燃燒產(chǎn)物，需多少mol的空氣？反響：C3H8+5O2 3CO2+4H2O基準(zhǔn)：100mol煙道氣： 設(shè)：N-煙道氣中N2的mol Q-煙道氣中H2O,mol M-煙道氣中O2的molA-輸入空氣mol P-煙道氣中CO2的mol B-輸入丙烷，mol列平衡式： C平衡：3P=B N2平衡:0.79A=N H2平衡：4Q=B過(guò)剩氧氣:0.21A×0.25/1.25=M O2平衡：0.21A=M+P+2Q煙道氣總量:N+M+P+Q=100例：甲醇氧化制甲醛，其反響過(guò)程為CH3OH1/2O2→HCHOH2O反響物及生成物均為氣態(tài)。甲醇的轉(zhuǎn)化率為75％，假設(shè)使用50％的過(guò)量空氣，試計(jì)算反響后氣體混合物的摩爾組成。

例：某廠用空氣和鄰二甲苯生產(chǎn)苯酐。原料流量為：205kg/h鄰二甲苯，4500m3〔STP〕/h空氣，從反響的計(jì)量關(guān)系可1mol1mol試計(jì)算：1〕鄰二甲苯的轉(zhuǎn)化率，苯酐收率；2〕苯酐的年產(chǎn)量〔330〕泵的選用與設(shè)計(jì)程序〔1〕收集根底數(shù)據(jù)〔2〕確定泵的流量和揚(yáng)程〔3〕選擇泵型及泵的具體型號(hào)〔4〕核算泵的性能管殼式換熱器的選用：(1)分析設(shè)計(jì)任務(wù)，匯總設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(2)設(shè)計(jì)換熱流程(3)選擇換熱器的材質(zhì)(4)確定換熱器類型(5)確定冷熱流體的流向)計(jì)算平均傳熱溫差 )計(jì)算熱負(fù)荷)估量污垢熱阻系數(shù)初算傳熱系數(shù))初算總傳熱面積)參照標(biāo)準(zhǔn)系列，初選換熱器(10)校核：校核傳熱系數(shù)、平均溫差、傳熱面積(11)驗(yàn)算換熱器的壓力降貯罐設(shè)計(jì)的一般程序:(1)集合工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。(2)選擇容器材料。(3)容器型式的選用。(4)容積計(jì)算：容積計(jì)算是貯罐工藝設(shè)計(jì)和尺寸設(shè)計(jì)的核心貯罐容積量(1)原料罐:a.總?cè)萘浚阂粋€(gè)月耗用量b.車間貯罐：半個(gè)月用量(2)成品罐:1周的產(chǎn)量(3)中間貯罐:24小時(shí)量(4)計(jì)量罐:10~15min或2~4h量(5)回流罐:5~15min保有量(6)緩沖罐:下游設(shè)備5~10min的用量(7)3min(8)氣柜:兩天的產(chǎn)量板式塔設(shè)計(jì)程序〔1〕〔2〕〔3〕進(jìn)展工藝計(jì)算〔4〕塔徑計(jì)算〔5〕塔節(jié)〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕繪制塔設(shè)備草圖和設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖，包括支承、開(kāi)口方位、人孔、手孔位置等。第六章車間布置設(shè)計(jì)車間布置設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：對(duì)廠房的平、立面構(gòu)造、內(nèi)部要求、生產(chǎn)設(shè)備、電氣儀表設(shè)施等按生產(chǎn)流程的要求，在空間上

進(jìn)展組合、布置，使布局既滿足生產(chǎn)工藝、操作、修理、安裝等要求，又經(jīng)濟(jì)有用、占地少，整齊美觀。車間布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容：車間廠房布置，設(shè)備布置〔〕生產(chǎn)部門〔〕關(guān)心部門〔〕23．繪制車間布置圖車間布置設(shè)計(jì)的方法和步驟:1．預(yù)備資料2．確定各工段的布置方式①室外布置〔露天布置、半露天布置、框架式布置〕優(yōu)點(diǎn)：建筑投資少、用地少省，利于安裝和檢修，通風(fēng)、防火、防爆等?；S的設(shè)備布置優(yōu)先考慮露天布置。缺點(diǎn)：操作條件差，自控要求高，受大氣影響等。如大型貯罐、精餾塔、吸取塔、涼水塔、噴淋式冷卻器等設(shè)備如往復(fù)泵、空壓機(jī)、冷凍機(jī)等機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備以及結(jié)晶器、釜式反響器等易受氣溫影響的設(shè)備。②室內(nèi)布置。優(yōu)點(diǎn)：氣候影響小，勞動(dòng)條件好，適應(yīng)于小型化工裝置、間歇操作、操作頻繁、在氣溫較低的地區(qū)或有特別要求的設(shè)備。缺點(diǎn)：建筑造價(jià)較高。如往復(fù)泵、空壓機(jī)、冷凍機(jī)等機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備以及結(jié)晶器、釜式反響器等易受氣溫影響的設(shè)備。3．確定廠房布置和設(shè)備布置方案45．繪制車間設(shè)備布置圖。)集中式布置)分散式布置。留意：盡可能承受露天化布置〔節(jié)約基建投資，加快基建進(jìn)度，降低防火防爆等級(jí)，安全，易改擴(kuò)建等〕〔1〕節(jié)約大量建筑面積〔2〕節(jié)約土建施工工程量，加快基建進(jìn)度〔3〕將具有火災(zāi)及爆炸危急的設(shè)備露天化，降低廠房的〔4〕有利于化工生產(chǎn)的防火防爆和防毒〔5〕廠房的擴(kuò)建和改建具有較大的的靈敏性。以下幾種情形，可適當(dāng)考慮使設(shè)備露天布置：生產(chǎn)中不需要常常看管的設(shè)備、關(guān)心設(shè)備、對(duì)氣候影響較小的設(shè)備，如吸取塔、氣柜、不動(dòng)液體儲(chǔ)罐、大型儲(chǔ)罐、高位水槽等等。需要大氣來(lái)調(diào)整溫度、濕度的設(shè)備，如涼水塔、冷卻塔等等。(3)不需要人工操作，高度自動(dòng)化的設(shè)備(4)氣候溫順，無(wú)酷暑或嚴(yán)寒的地區(qū)。車間整體平面設(shè)計(jì)方案：(1)直通〔I型〕管廊長(zhǎng)條布置；(2)L形、T形管廊布置;(3)簡(jiǎn)潔車間平面布置?！矊挾取晨v向定位軸線間的尺寸?！查L(zhǎng)度〕車間布置還要考慮廠房安全出入口，一般不應(yīng)少于兩個(gè)?？蚣芑虼u混多層廠房，多用5m、6m，最低≮4.5m，每層盡量一樣。有爆炸危急車間宜承受單層，在廠房?jī)?nèi)可設(shè)置多層操作臺(tái)；如必需設(shè)在多層廠房?jī)?nèi)，應(yīng)布置在廠房頂層。如整個(gè)廠房均有爆炸危急，則在每層樓板上設(shè)置確定面積的泄爆孔或泄壓面積。設(shè)備布置應(yīng)最大限度承受室內(nèi)露天聯(lián)合布置:溫度不允許有顯著變化的設(shè)備應(yīng)布置在室內(nèi)——如反響罐、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備、裝有周密度極高儀表的設(shè)備等。不常常操作或用自動(dòng)化儀表把握的設(shè)備都可布置在室外——如塔、冷凝器、液體原料貯罐、成品貯罐、氣柜等。(3)需大氣調(diào)整溫度、濕度的設(shè)備應(yīng)露天布置或半露天布置——如涼水塔、空氣冷卻器等；(4)有火災(zāi)及爆炸危急的設(shè)備，承受露天布置可降低廠房的耐火等級(jí)。車間布置設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸和設(shè)備之間的安全距離工程尺寸/m泵與泵的間距不小于0.7泵列與泵列間的距離不小于2.0泵與墻之間的凈距不小于1.2工程尺寸/m泵與泵的間距不小于0.7泵列與泵列間的距離不小于2.0泵與墻之間的凈距不小于1.2塔與塔的距離1.0~2.0貯槽與貯槽間的距離不小于0.4～0.6換熱器與換熱器間的距離不小于1.0腐蝕性管道敷設(shè)在〔 〕層：主物料管道敷設(shè)在〔 車間應(yīng)比地面高出15mm第九章 設(shè)計(jì)概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)容、目的、區(qū)分。設(shè)備布置圖〔1〕一組視圖〔2〕尺寸和標(biāo)注〔3〕安裝方位標(biāo)〔4〕附注說(shuō)明〔5〕修改欄及標(biāo)題欄〔一般承受A1圖紙，繪1:100〕作業(yè)：1.設(shè)計(jì)繪制以98%硫酸為原料，稀釋生產(chǎn)2023kg/a，30%硫酸的車間設(shè)備布置圖。第七章管道設(shè)計(jì)與布置〔1〕焊接〔〕螺紋連接〔〕法蘭連接〔〕卡箍連接〔〕承插連接常見(jiàn)的管道防腐措施有：管道內(nèi)的襯里防腐、電化學(xué)防腐、使用防腐劑防腐等。管道外多以涂層防腐，以防環(huán)境介質(zhì)的影響。在這些防腐措施中，管道外涂層防腐使用最廣泛，而在涂層防腐中使用最多的是涂料防腐，其主要優(yōu)點(diǎn)是：防腐效果好、施工簡(jiǎn)便、費(fèi)用較低。常用管道涂色標(biāo)志：水〔綠色/r/