化工工艺系统设计讲座

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1、热烈欢迎16《化工工艺系统设计》讲座1.概述1.1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：Ø掌握化工基本理论Ø掌握化工工艺系统设计方法和技能Ø熟悉有关的国家标准规范Ø实际的工程经验1.2工程设计阶段的划分以及各阶段的主导专业Ø工艺设计→化工工艺专业为主导专业Ø基础设计→工艺系统专业为主导专业Ø详细设计→管道设计专业为主导专业1.3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

2、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.PFD2.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.公用工程平衡图和表对系统的安全性和可操作性负责162.工艺系统设计的内容和深度以及设计程序2.1工艺

3、系统设计的文件包括图纸和表格2.1.1图纸：Ø包括PID，PID按版次设计，通常PID分为七版。A版→R版→1版→1A版→2版→3版→施工版。ØA版：初版，供各专业开始基础设计用，通常工艺设计的PID可作为A版。ØR版：内审版，项目设计经理会同项目审定人、工艺系统专业召开会议，参加专业一般有工艺专业、自控、管道设计、装置布置、管道机械、管道材料、电气（电气联锁）等专业。对每一条管线，每一个控制点，控制方案进行讨论。Ø1版：用户审核版。Ø1A版：用户审核的修改版。Ø2版：基础设计成品版。设备订货应全面完成，设备制造商图纸提供，可以开展详细设计，因此2版供详细设

4、计之用，有时定型设备（如机泵订货等原因）尚不能完全提供，但设计进度有要求，2版可分为2A、2B...等版次。Ø3版：配管设计需要对PID进行调整，工艺系统专业根据配管要求，出3版图。Ø施工版：详细设计成品版，供施工用。施工版PID内容和深度以满足施工安装为目标。工艺系统设计文件一般没有文字说明，工艺系统设计过程中需要说明的内容通常注在PID的说明栏。各工程公司一般有自己的工艺系统专业设计手册，来规范本公司的工艺系统设计。2.1.2表格：Ø管道命名表（管道数据表）管道命名表通常从R版开始，A版不带管道命名表管道命名表内容通常有：161)管道说明：管道号、规格、

5、流体、管道等级2)操作温度、压力3)设计温度、压力4)试验介质和压力5)绝热（伴热）类型、厚度6)涂漆7)PID图号凡PID上有的管道，均需编入管道命名表中2.1.3设计程序A版→R版→1版→1A版→2版→3版→施工版（R版后附管道命名表）。该程序必须与管道设计专业和装置布置一一对应，详图见：中国化学工程总公司1996年出版的《工程项目综合管理系统-工程项目管理实用手册》（第三卷）插图（P-24）。163.设计方法3.1PID设计根据工艺专业PFD、工艺控制要求、工艺操作指南、仪表PCD进行安全及可操作性研究（正常操作、事故停车、各种工况），设计PID（Pi

6、ping&InstrumentationDiagram）。PID分：工艺PID，即PID公用工程PID（又称UID），即公用工程系统图3.2化工管道设计(不是配管设计)：化工管道设计的理论基础为流体力学。3.2.1系统压力降分析流体流动存在流速的限制，流速主要由压力降确定。流速过大，管径虽然较小，但压力降大，要求管道初始的压力高，选泵时泵的功率就要大，要作好系统压力降分析。因此必须掌握下列原理，并能灵活运用，解决工程中的具体问题。Ø柏努利方程见方程式8.3.1-1（P-604）Ø流体的物理特性，主要是粘度和密度Ø雷诺数Ø摩擦产生压力损失Ø摩擦系数与管道粗糙度

7、的影响Ø阀门及管件的当量长度3.2.2管道中可压缩流体的阻力计算（不包括长输管道，非牛顿流体、含固体颗粒气流输送管道）。Ø初选管径，可采用图表法计算，估算出经济流速，经济压降值。Ø最终确定管径，按式8.3.2-1校核之（P-612）。3.2.3管道中不可压缩流体的阻力计算Ø确定流动状态，计算Re（管内光滑）层流<20002000～4000可能层流也可能紊流>4000紊流20000湍流（换热器垂直管间Re>100湍流）16Ø计算管道压力降：包括直管压力降和局部阻力—当量长度法、局部阻力压力降计算。Ø实例。（见P-617）3.2.4管道、阀门噪声控制工业企业厂区

8、各类地点噪声标准见表8.3.4（P-620）。Ø管道