化工设计Word格式文档下载.docx
- 文档编号:18077968
- 上传时间:2022-12-13
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:79.89KB
化工设计Word格式文档下载.docx
《化工设计Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工设计Word格式文档下载.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(3)产品方案和拟建规模(产品型号、年产量);
(4)工艺技术方案(原料路线、生产方法和技术来源);
(5)资源、主要原材料、燃料和动力的供应;
(6)建厂条件和厂址初步方案(已具备条件等);
(7)环境保护(“三废”处理及排放量等);
(8)工厂组织和劳动定员估算;
(9)项目实施规划设想(进度:
一期完成还是分二期、三期工程等)(10)投资估算和资金筹措设想(资金来源,应有自筹资金等)(11)经济效益和社会效益的初步估计。
2、可行性研究
项目建议书批准后,既要对项目进行可行性研究,也就是对化工建设项目的技术、工程和经济进行深入细致的调查研究,对方案实施的可能性及潜在的效果进行分析、论证和评价,为投资决策提供依据。
其主要内容:
(1)总论:
包括项目名称,进行项目实施的单位,技术负责人,可行性研究的依据和主要内容及论据,评价的结果、存在的问题和建议,附主要技术经济指标表。
(2)需求预测(国内外市场情况及走势);
(3)产品方案及生产规模;
(4)工艺技术方案(工艺技术方案的选择,物料平衡和消耗定额,主要设备的选择等)[国内外生产技术、设备的比较];
(5)原材料、燃料和动力的供应情况(6)建厂条件和建厂方案;
(7)公用工程和辅助设施方案(总图运输、给排水、供电及电讯、供热、贮运、土建、人防、生活福利等);
(8)环境保护及安全、工业卫生(“三废”处理、排放量等);
(9)工厂组织、劳动定员和人员培训(工厂人员定编表、培训计划表)(10)项目实施计划(主办单位、协作单位分工、进度表等);
(11)投资估算和资金筹措(投资总额及来源);
(12)经济评价及社会效益评价(年利税等);
(13)结论(综合评价和研究报告的内容)。
第四节计划任务书(设计任务书)
在可行性研究基础上,按照上级审定的建设方案,落实各项建设条件和协作条件,审核技术经济指标,比较和确定厂址,落实资金,再编写计划任务书,作为整个设计工作的依据,其主要内容如下:
1、建设目的和依据;
2、建设规模、产品方案、生产方法或工艺原则(主要产品的产量和品种等);
3、矿产资源、水文地质资料、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件(如矿产储量多少、可用多少年等);
4、建设地点和占地面积;
5、环境保护、“三废”治理的要求;
6、防空、防震等要求;
7、建设工期(是否分期,规模及建设进度);
8、投资控制数(各项工作投资额,如:
设备、安装、土建、设计等);
9、劳动定员控制数(各工段人员情况);
10.要求达到的经济效益(年利税多少、投资偿还期)。
设计人员接到任务书后要认真仔细地研究其内容,正确理解任务书的要求,设计过程中按任务书内容和要求做。
四、工艺设计主要包括哪几个方面的内容?
1.1设计准备1.2方案设计1.3化工计算1.4车间布置1.5化工管路设计1.6提供设计条件
第二章
一、化工厂址选择应考虑的主要因素是什么?
1、选厂址主要条件(所考虑的主要因素)
(1)节约用地,考虑发展(注:
地不能征多,但也应留有发展佘地);
(2)利用城镇设施,节约投资(电、蒸汽、燃料等靠近电厂或水水电站,靠近燃料供应点,水靠近江、河、湖等);
(3)满足环境卫生及交通运输要求(能妥善处理“三废”,优先使用水路、铁路运输,适当增加公路运输);
(4)不旱不涝,地质可靠;
(5)少挖少填,有利于协作等,还要与城市规划协调。
具体选址时,由于产品特点及规模的不同,所考虑的主要因素也不同,有的取决于市场因素(该地或使用这种产品量占全国2/3以上)、有的取决于动力因素(尽量靠近热电厂)、有的取决于原料来源(原料储量大,尽量靠近该地点)。
因此,应抓住主要因素,结合其它因素综合考虑厂址的选择。
二、在化工厂总平面布置设计时,对于生产车间、辅助生产车间、行政办公楼、住宅及道路等有何具体要求。
1、关于生产车间的布置
生产车间的位置应按工艺过程的顺序进行布置,生产线路尽可能做到直线而无返回流动,但并不要求所有车间在一条直线上,应考虑辅助车间的配置距离及管理上的方便。
一般功能、工艺相似的车间、工段尽可能布置在一起(便于集中管理),车间之间的管道尽可能沿道路的铺设。
生产有害气体或粉尘车间要放置在下风或平行风侧。
2、关于辅助车间的布置
辅助车间包括:
锅炉房、配电房、水泵站、机修车间、中心试验室、仪表修理车间及仓库等。
(1)锅炉房尽可能布置在用蒸汽较多的地方(可成减少热损失,缩短管路),其附近不得有易燃、易爆的车间或仓库,应放置在下风位置;
(2)配电间应配置在用电大户附近,并置于上风位置;
(3)机修车间应放在与各生产车间联系方便而安全的位置上;
(4)中心试验室和仪表修理间应置于清洁卫生、噪音少、灰尘少的上冈位置;
(5)仓库设在与生产车间联系方便,并靠近运输干线的位置上。
3、关于行政管理部门及住宅区的位置
行政管理部门包括:
工厂各部门的管理机构、会议室、饭厅、礼堂、托儿所、医务所等,应建在工厂外,最好位于工厂的上风位置。
居民住宅应在厂区外面,并在上风位置。
4、关于厂内道路
厂内人行道,一般为1.8~2.0米宽(上、下班通过人数而定);
厂内公路宽度不应小于5米,能允许两辆大卡车面对面通过,同时应考虑输送路线的循环性,避免交通阻塞。
总图的布置,还应考虑美化环境,改善劳动条件等,如植树、种花、种草以净化空气。
三、对已选定的二、三个厂址方案中如何进行分析比较,优选出一个合理的方案。
方案比较
对已选定的二、三个厂址方案进行技术经济比较,应根据工厂主要要求,抓住几个主要因素(即市场、动力、原料来源等主要因素),对其优缺点进行分析比较。
第三章
一、在进行化工工艺设计时,主要从哪几个方面来论证一条工艺路线的可行性。
工艺路线的选择就是选择生产方法,应符合技术上先进、经济上合理的要求。
一种产品往往有几种不同的生产方法生产,要对其逐个研究分析,进行多方面的比较,要做定性分析,也要做定量分析,找到一个相对优良的方法。
二、化工工艺流程图设计分哪三步进行?
这三种图在工艺流程设计中起到什么作用?
(1)生产工艺流程草图
只是定性地标出由原料转变为产品的路线,以及采用的各种化工过程及设备。
(2)物料流程图
是在完成了物料衡算和能量衡算基础上来绘制的,是用图形和表格相结合来反映设计计算某些结果的图样,是设计带控制点的工艺流程图的依据。
(3)带控制点的工艺流程图
是在物料流程图的基础上绘制的,设备计算结束、控制方案确定以后,即可着手绘制。
绘制过程中如某些设备的位置、形式和主要尺寸不当时,对流程图应做部分修改,得到正式带控制点的工艺流程图,编入设计阶段文件。
三、化工工艺流程设计的任务是什么?
生产工艺路线确定之后,即可进行流程设计,其主要任务:
(1)确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式,以达到加工原料制出产品的目的;
(2)绘制工艺流程图,就是与图解的形式表示物料所经过的工艺过程及设备、物料组成和能量所发生的变化及流向。
四、简述绘制化工工艺流程图的步骤,图中的主要设备、主要物料管线和辅助物料管线等线条如何表达?
工艺流程图的绘制
工作顺序:
先绘流程草图,再根据草图进行物料、能量衡算,然后绘制物料流程图,在设备设计计算后,绘制带控制点的工艺流程图。
②设备的表示方法
a)化工设备按比例用细实线(b/3)绘制,要显示出外形轮廓特征图;
b)设备的高低和楼面高低的相对位置,一般也按比例绘制,低于地平面的应画在地平线以下;
c)工艺流程中一般应绘出全部工艺设备及附件,两套以上相同设备只绘一套,其余的用又点划线绘成矩形框表示,在框内注明设备位号、名称,并要绘出与其相连的一段支管。
③管道的表示方法:
流程图中应画出所有工艺物料和辅助物料的管道。
a)图线规定:
工艺物料管道用粗实线绘制,辅助物料管线用中实线绘制,仪表管线用细实线或细虚线绘制;
b)管线应横平坚直,尽量避免穿过设备或管道交叉,管道转弯应画成直角;
c)管道上的取样口、放空口、排液管、液封管等均应全部画出;
d)每段管道上需相应标出管号:
•如:
S-ф57×
3.5
•S:
介质代号,表示水,可查,57×
3.5管径和壁厚(mm)
第四章
1、物料衡算的作用是什么?
在进行物料衡算时应遵守什么原则?
•1、物料衡算的作用
•在实际生产中,物料衡算可以揭示物料的浪费和生产过程的反常现象,从而帮助找出改进措施,提高成品率及减少附产品、杂质和“三废”排放量;
还可以检验生产过程的完善程度,对化工工艺设计也有着重要指导作用,通过计算,可以定出原料及辅助材料的消耗量,制订单耗指标,还可以标出中间产品、副产品、成品的产量和“三废”排放量等,是能量衡算、设备工艺计算的基础。
•2、物料衡算的方法和步骤
•2.1物料衡算的步骤
•
(1)画出物料衡算示意流程图
•绘制此图时,应着重考虑物料的来龙去脉,每一种物料都要表示在图上,并注明每种物料的重量或体积、组成、温度和压力数据、配比及流量等,不允许有差错和遗漏,要反复核对。
如果是待求项,需用字母、符号标写清楚。
•
(2)列出化学反应式
•列出各个过程的主副化学反应式,明确反应前后的物料组成和它们之间的定量关系。
应注意:
当副反应较多时,对那些次要的,且所占比重很小的副反应可以略去不考虑;
而对那些产生有毒物或明显影响产品质量的副反应,其量虽小,却不能忽略,因为这是以后进行某些精制分离设备设计和“三废”治理设计的依据。
•(3)确定计算项目
•根据流程示意图和化学反应式,分析物料在每天一台设备中的数量、成份和品种发生了那些变化,明确已知项和待求项,寻找简捷计算法。
•(4)收集数据
•计算项目确定后,要收集的数据和资料也就明确了。
所需收集的数据包括:
生产规模、生产时间(年工作天数)、有关收率和转化率等;
原料、辅助材料、中间产品、产品的规格,有关的物理化学常数,在查找数据时,应注意数据资料的正确性,可靠性和适用范围。
•(5)选定计算基准
•应选择适当的计算基准,这样可以简化计算手续。
按不同情况可选吨、千克、米3等作为计算单位(气体均m3)。
间歇式生产一般以每批产量作为计算基准,而连续过程是以每小时产量为计算基准。
在计算中应注意单位的统一,并保持前后一致。
•(6)进行物料衡算
•根据质量守恒定理:
•ΣG入=ΣG出+ΣG损(5-1)
•该式适用于整个生产过程,也适用于任一中间过程和每一台设备。
根据上述计算式和待求项的数目列出数学关系式,当条件不够(即列关联式数目比待求项少)时,要采用试差法求解。
•(7)整理和校核计算结果
•计算时,每一步都要校核,避免大量返工,待全部计算结束后,整理结果,列成表格。
表中要列出进入和离开的物料名称、数量、成份及百分数,再全面校核一次。
•(8)绘制物料流程图
•把计算结果绘成物料流程图,它能清楚地表示出物料在流程或设备中的变化情况,该图作为设计成果,编入设计文件,其绘法见生产工艺流程设计一章。
•
2、能量衡算的作用是什么?
在进行能量衡算时应遵守什么原则?
•1、能量衡算的作用
•通过热平衡计算,分析系统的热量利用程度,尽量做到热量利用经济合理,如发现不经济合理,要考虑改进设备或工艺,重新进行计算,直到合理为止,其主要任务:
(1)计算加热剂或冷却剂的用量,为其它工程提供设计依据(如供水、汽等);
•
(2)计算由设备传递的热量,为改进设备和设备设计提供依据;
•(3)通过计算,分析工程设计和操作中热量利用是否合理,以提高利用热量的水平。
•2、单元设备的热量计算
•原理:
能量守恒定理。
对一个设备进行热量计算,可算出设备的有效热负荷,由热负荷确定加热剂或冷却剂的用量,设备的传热面积、加热面积、干燥面积等。
•2.1热量计算的方法与步骤
•
(1)写出热量衡算式:
•∑Q入=∑Q出+∑Q损(5-2)
•展开式:
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+
•Q7+Q8(5-3)
•Q1:
物料带入设备的热量KJ
•Q2:
传热剂传给或传出设备或物料的热量(冷却=传出;
加热=传给)KJ
•Q3:
过程的热效应KJ
•Q4:
各种反应物带出的热量KJ
•Q5:
加热设备需要的热量KJ
•Q6:
由设备损失的热量KJ
•Q7:
加热物料需要的热量KJ
•Q8:
气体或蒸汽带出的热量KJ
•就一个单元设备而言,上述各项不一定都存在,要根据热量传递的实际情况列出衡算式。
•
(2)搜集数据
•物料量、工艺条件、有关物性数据(如显热、潜热、反应热等)。
•数据来源:
•设计任务书、化工工艺设计手册或其他相关手册、工具书及期刊等;
工厂生产的实际数据,中间试验的数据以及科研数据等。
•(3)选准计算基准
•一般热量衡算中,选择0℃为基准温度。
•(4)拟订计算程序:
•在计算之前,先拟好计算程序,便于计算顺利,减少差错。
•(5)各种热量计算:
•a)物料带入热量Q1和反应物(液体或固体)带出热量Q4的计算:
•Q=∑G×
C×
T(KJ)(5-4)
•G:
物料重量Kg;
•C:
物料比热KJ/kg·
℃;
•T:
物料进入或离开设备的温度℃。
•b)过程热效应Q3的计算:
•化工过程发生的热效应有化学反应热、溶解热、稀释热等。
•Q3=QP+QN(5-5)
•QP:
化学反应热KJ;
•QN:
状态热KJ;
•QP、QN可由有关手册查出,或由物化公式计算得出
•c)加热设备用热量Q5
•Q5=∑G×
(twk-twh)(KJ)(5-6)
设备重量Kg(由设备总装置
•图得知)
制造设备材料的比热KJ/kg·
℃
•(查手册)
•twk:
设备加热前的平均温度℃
•twh:
设备加热后的平均温度℃
•d)设备损失质量Q6
•Q4=FαT(TW2–T2)×
τ(KJ)(5-7)
•F:
设备散热面积m2;
•τ:
过程的连续时间(小时h)
•αT:
散热表面向周围介质的传热系
•数KJ/m2·
℃·
h
•TW2:
设备壁的表面温度℃;
•T2:
周围介质温度℃。
•当周围介质为自然对流的空气,且壁温在50~350℃之间,则:
•αT=8+0.05TW2(5-8)
•同时,Q6也可估算,按总热量的10%计算。
•e)气体或蒸汽带出热量Q7
•Q7=∑G×
C(t+r)kJ(5-9)
离开设备的气态物料量Kg;
•C:
液态物料由0℃升到蒸发温度时
•的平均比热KJ/kg·
气态物料温度℃;
•r:
蒸发潜热KJ/kg。
•若过程在装有冷凝器的密封设备中进行,因蒸汽冷凝液返回设备,所以从设备引出的热量仅为蒸发潜热即:
•Q7=∑r
•f)加热物料消耗热量Q8
•Q8=∑G×
(TK–TH)kJ(5-10)
物料比热KJ/kg·
•TK:
物料加热后的温度℃;
•TH:
物料加热前的温度℃。
•g)传热剂传入或传出热量Q2
•Q2是衡算式中的待求项,也叫有效热负荷,Q2求出后就可确定传热剂的种
•3、化工设备计算设计的主要任务是什么?
对所选择的设备有何要求?
•设备工艺设计计算:
主要任务:
•采用定型(标准)设备要选好规格和型号;
•采用非定型(非标)设备要通过计算,确定其主要尺寸,给设备设计人员提供设计条件,及编写设备一览表。
•1、选择设备的基本要求
•要全面贯彻“先进、适用、高效、安全、可靠、省材和节资”等原则。
•1.1技术经济指标要求
•化工设备的主要技术经济指标有:
单位生产能力、消耗系数、设备价格、管理费用和产品总成本。
•1.2设备结构上的要求
除满足技术经济指标外,还要满足下述各项结构要求:
(1)强度:
(2)刚度:
(3)耐久性:
(4)密封性:
(5)用材和制造:
(6)操作和检修:
(7)运输方便:
4、一反应分离系统,将150kmol/h的P2O5转化成H3PO4,每一单程有80%的P2O5被转化成H3PO4,在分离器内没有物质变化,分离后有95%的P2O5和2%H3PO4再循环,求P2O5和H3PO4的循环流率。
5、将含有40%(质量百分率,下同)硫酸的废液与98%的浓硫酸混合生成90%的硫酸,产量为1000Kg/h,各液体的第2组分为水,试完成其物料衡算。
习题课1、计算实例
物料衡算时,根据工艺特点及要求,可分成多种形式,其主要有:
⑴混合和分离的物料衡算(无化学反应,仅是物理过程);
⑵具有化学反应的物料衡算(列出化学反应式,找出已知项和待求项);
⑶吸收过程的物料衡算(如H2O吸收SO3成H2SO4);
⑷带有循环的物料衡算(较复杂)。
•例1、有一股流率为50Kmol/h,含有15%CO2(摩尔百分率)、5%H2O的气流送入吸收塔,用新鲜水吸收CO2,吸收后的气体中含有1%CO2、3%H2O。
新鲜水流率是500Kmol/h,试求出口流股的组成与流率。
•解:
⑴画出简化流程图,并把物料情况注明
•⑵分析各部分组成(进、出情况)
•⑶从给出条件中得知:
•进入吸收塔的气体中含有惰性气体组分为:
•100%-15%-5%=80%
•其流率为:
•500Kmol/h×
80%=40Kmol/h
•引出气体中惰性组分:
•100%-1%-3%=96%
•其流率为40Kmol/h(因该成份进塔后无损失)
•设引出气体的流率为YKmol/h,则:
•Y×
96%=40Kmol/h
•得:
Y=41.67Kmol/h
•其中惰性气体组分40Kmol/h,CO2和H2O的流率为:
1.67Kmol/h
•CO2的流率:
41.67×
1%=0.042Kmol/h
•H2O的流率为:
•41.67×
3%=1.25Kmol/h
⑸用图表画出计算结果
•例2、有一反应/分离器系统,将100kmol/h的组分A转化为等摩尔的B,每一单程有80%的A被转化,在分离器内没有物质变化,分离后98%的A和1%的B再循环,求循环统率。
按题意画出流程图,设计循环流率:
•A组分为XA、B组分为XB:
•
(1)围绕流程作A组分的衡算得:
•(100+XA)×
(1-80%)×
98%=XA
进反应器的A组分量;
未转化的A组分;
分离后的循环量
•解得:
XA=24.38kmol/h
•
(2)作B组分的衡算:
•[(100+XA)×
80%+XB]×
1%=XB
A等摩尔转化成B,若不是等摩尔应乘系数(由方程式确定)
XB=1.01kmol/h
•习题课2:
10kg水从25℃升到120℃时,计算所需热量。
•用比热法计算:
•a)求出10kg水从25℃到100℃的显热(水的比值);
•b)以水的气化热求10kg水汽化的潜热;
•c)求出100℃水蒸汽升华到120℃的显热(水蒸汽的比热);
•d)三项相加,即为所求热量。
•用焓值计算法:
a)选定0℃,水的焓值为0
•b)查25℃,1大气压下,水的焓值H1和120℃、1.2大气压下,水蒸汽的焓值H2;
•c)所需热量Q=10×
(H2-H1)。
•(3)计算结果是否正确适用,关键在于计算数据的正确性和可靠性,故要细心查找,广泛收集筛选。
习题课3:
年产720吨醋酸丁酯车间,计算所需反应器的体积。
已知:
(1)反应物料的配比:
醋酸1kg,丁醇4.972kg;
(2)醋酸转化率为50%;
(3)反应时间为34.5分钟;
(4)生产辅助时间30分钟;
(5)反应物料的密度不变,为0.75kg/L。
•计算如下:
•
(1)小时产量:
设年工作300天,三班制生产,则每小时产量为:
•(720×
1000)/(300×
24)=100kg
•
(2)每批生产时间:
•t+t′=34.5+30=60.5分=1.08h
•(3)每批生产醋酸丁酯的量:
•100×
1.08=108kg/批
•(4)醋酸和丁酯每批地加料量:
设分别为X、Ykg,
•列反应式:
•CH3COOH+C4H9OH—>
CH3COOC4H9+H2O
•6074116
•XY108
X=60×
108/116=55.9kg
•Y=(74×
108)/116=68.9kg
•因酸的转化率为50%,故实际应加醋酸:
•55.9/50%=111.8kg
•丁醇实际加入量为:
111.8×
4.972=555.9kg
•则每批加料量为:
111.8+555.9=667.7kg
•(5)反应釜混合物的体积:
•667.7÷
0.75=890升(0.89m³
)
•(6)反应器体积:
取φ=0.75,则
•V=0.89÷
0.75=1.19m³
•体积适当放大5%~10%,1.31m³
•(7)查产品目录,选用1500升带搅拌器的反应釜一台即可。
第五章
1、简述车间布置的任务。
(1)厂房的平面布置满足应力要求,建筑物模数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)