1、 化工工艺系统设计 主讲：徐谋源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。研究对象及主要解决的问题工作重点主要发表资料 /成品 责任化工工艺
2、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.公用工程平衡图和标对系统的安全性和可操作性负责2 工艺系统设计的内容和深度2.1 管道及仪表流程图（ PID)n 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
3、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。2.2 公用工程管道及仪表流程图 (UID)n 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
4、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。3.1.1 经济管径n 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
5、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。n 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n 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。n 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。
