工厂设计复习资料1

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资源描述

以下材料仅供参考第一章绪论1、工厂设计课程的主要内容①、化工厂设计及化工工艺设计;②、化工技术经济分析与评价;③、计算机辅助化工设计。2、化学工业发展阶段:①、古代化学工业:从数千年前人类阳光晒盐、地下卤水煮盐开始,萌发了古老的化学工业。②、近代化学工业:从18世纪中叶,欧洲造纸、玻璃、肥皂的大规模生产开始,表明近代化学工业的形成。③、现代化学工业:上世纪40年代开始,随着合成橡胶、石油炼制、合成纤维工业的迅速发展,随着化工单元操作理论的日益成熟,在科学技术和生产规模二个层面上,揭示现代化学工业开始形成。3、化工过程设计的目标:确定最佳流程及最佳操作条件,达到最优投入产出比。在定量计算的基础上,结合专家的经验,考虑安全、健康、环保的因素,确定出一个综合的设计方案。4、化工过程设计的内容:其基本核心内容是化工工艺设计,其附带内容是针对化工工艺设计,对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。5、化工过程设计发展方向(1)复杂大型化工厂的设计(2)柔性化工厂的设计(3)自主创新设计(4)与国际工程设计的接轨我国化工设计院,原来的专业部门进行了相应的改革调整。PID(ProcessInstrumentDiagram)带控制点的工艺仪表管道流程图PFD(ProcessFlowsheetDiagram)过程物料流程图UID(UtilityInstrumentDiagram)公用工程仪表管道流程图UFD(UtilityFlowsheetDiagram)公用工程物料流程图6、计算机辅助化工过程设计的优势(优点):①、设计工作效率高②、规范性好③、设计水平高(可进行优化设计)7、计算机辅助化工过程设计软件系统的发展方向(趋势):(1)、单元操作模块的种类数;(2)、物性数据库的大小及数据的估算方法;(3)、能处理的流股数量和组份数量;(4)、计算技术方法(求解方法);(5)、能处理的流股相态(气、液、固、胶体、电解质等);(6)、软件系统的人性化界面及开放程度;(7)、流程图形输入及识别技术。8、化学工业绿色化的含义:以“减量化、再利用、资源化”为基本原则,具体体现在:(1)、减少化工过程的能耗、物耗;(2)、减少有害物质的使用或生成;(3)、减少废弃物,并使废弃物在系统类在利用;(4)、尽量将排放的废弃物转化为可用的再生资源;(5)、尽量延长产品的生命周期。*9、伦理学理念体现在:(1)、自觉维护化工过程的安全;(2)、自觉保护环境的意识;(3)、自觉节约资源的意识;(4)、对业主、化工厂操作人员、同事负责的精神。*10、责任关怀制度的含义:(1)、提高对安全、健康、环保、资源的认知和行动;(2)、充分报道成绩、行动计划,但不回避缺陷;(3)、与公众沟通,并倾听意见的日常化。等等。第二章概述1、基建:基本建设的简称,一个项目从设想到建成投产的过程。2、项目建议书:将收集到的有关项目的资料(信息)整理成文,由某地区、部门、企业向其上级主管部门提出的申请项目投资立项的文件。3、项目建议书应该包括的主要内容(1)、项目的背景、意义;(2)、产品价格和市场需求预测分析;(3)、产品方案和建设规模;(4)、工艺技术路线和技术来源;(5)、原料、燃料、动力、水的供应、运输,产品运输等;(6)、厂址选择和厂址条件;(7)、环保方案;(8)、消防及安全措施;(9)、工厂定员及人力资源来源;(10)、投资估算、资金筹措方案;(11)、基建及投资规划;(12)、经济效益初步分析与评价;(13)、结论及建议4、项目建议书的实质:想投资该项目的主体,将它前期收集的所有资料(信息),经过加工(初步定量计算、并结合专家经验)处理,按以上主要章节整理成一本文件。其目的就是要打动上级决策者,让决策人下决心上该项目。5、可行性研究的定义:根据国家、地区、行业、部门的经济整体规划或布局,对拟建项目的技术、经济和工程、安全、环保等问题进行详细的研究与分析。就该项目是否该建、是否缓建、如何建提出建议,为投资决策提供更可靠的依据。6、计划任务书(设计计划任务书)定义:由上级主管部门对拟建项目的地点、规模、投资、建设期、劳动定员等问题,下达的“规定性”文件。它和可行性研究报告一起,共同作为项目的设计依据。7、化工项目设计的“三段设计(设计的三个阶段)”:初步设计(基础设计),扩初设计(扩大的初步设计),施工图设计(施工设计)8、工艺包的定义:工艺包是一个专用的技术名词,特指某个化工产品生产技术方面的全部技术文件的总和。9、化工工艺设计的内容与步骤10、内循环优化:在流程结构不变的前提下,通过修改、调整流程内部的部分设备参数和操作参数,来对流程进行优化设计。11、外循环优化:在内循环优化不能满足优化目标的情况下,重新做流程组织,对流程结构进行改头换面的大变动,而达到对流程进行优化设计的目的。12、设计、技术经济分析、计算机辅助化工设计三者之间的关系:(1)、设计出一个或几个较优的流程是设计的最终目的;(2)、技术经济分析是判断流程优劣的依据(标准);(3)、计算机辅助化工设计是设计的有力手段。13、厂址选择是在基建的投资决策阶段必须解决的重要问题,由工艺系统专业部的总图专业牵头完成。是项目建议书、可行性研究报告中必不可少的内容。*14、化工厂厂址选址的几个基本原则1)应符合国家、地区、行业、部门发展大局的需要;2)应选在原料、燃料、动力充足,运输方便,产品销售便利的地区。并在公用工程、生活设施有良好基础的地区;3)化工厂厂址附件应该有良好、充足的水源;(化工类企业对水有强烈的需求依赖)4)应该注意节约用地及占地种类,并考虑工厂发展的需要;5)应考虑附近居民的安全与健康,厂址的气候及防灾害能力。6)避免建在国家或地区的水利、历史、自然、文化等各类保护区。此外,厂址地方的投资及税收政策、人力资源及成本、管理是否方便、协作关系等社会因素也应综合考虑。15、厂址选择的基本方法:方案比较法,评分优选法,最小运输费用法16、总图布置的定义:在全面掌握工厂工艺概况的前提下,结合厂区的各种内、外部条件,对化工厂的所有车间在厂址范围内进行合理的布局,以期获得安全、经济的人流及物流流动路线。17、化工厂总图布置的几条基本原则1、应尽量考虑生产工艺流程的要求,避免物流交叉,缩短物流路线。并尽量减少人流和物流的交叉。2、对公用工程有大需求的车间,应考虑其与外界的联系,并尽量靠近其供应源。同时遵守“负荷集中”原则。3、厂区内与外界有大运输量的车间应尽量布置在厂区外缘。4、厂区内同类型或相似类型的车间应尽量集中布置。(“同类集中”原则)5、厂区布置应考虑防火、防爆及卫生健康的要求。6、工厂布置应考虑工厂、车间发展的需要。第三章物料衡算与热量衡算*计算题:自由度的判断与计算分析(见书例3.7,例3.8,例3.16)物料衡算的见书例题1,2,3,4,5,61、物料衡算(MaterialBalance),简称“MB”热量衡算(HeatBalance),简称“HB”能量衡算(EnergyBalance),简称“EB”物料衡算与能量衡算的联立计算(CombinedBalance),简称“CB”化工流程(过程)中MB、HB、EB三者之间的关系(1)MB与HB之间的关系MB有可能能单独(不依赖HB而独立)求解;HB一般不能单独求解;(间壁式换热器除外)当MB不能独立求解时,它就必须与HB联合起来,求解CB。(2)EB与HB之间的关系流程压力水平不高,而且压力变化也不大,系统能量只考虑其热焓,而忽略其动能、势能等机械能,在这种情况下:EBHB(3)在HB计算中,压力对焓值的影响热焓是状态函数,严格而言,它同时与温度和压力有关。但温度对焓值的影响更加显著。在压力水平不高且压力变化不大的化工流程中,一般认为焓值只是温度的函数,以简化计算。2、MB、HB衡算计算的任务:就是解MB、HB、其它方程组成的方程(组),求解出衡算范围内未知的流股变量和设备单元变量。3、化工流程的操作状态及其对应的衡算计算基准(1)、连续生产流程(稳态流程)特点:参数是位置的函数,而不随时间而变。适用情况:产量大,物系稳定性较好。衡算计算基准:时间基准(/s,/h,/d)(2)、间歇生产流程(动态流程、批处理过程)特点:参数不仅是位置的函数,也是时间的函数。适用情况:产量小,物系稳定性较差,需要切开批次的过程。衡算计算基准:/批(/Batch)(3)、半间歇半连续生产流程特点:间歇操作和连续操作同时出现在一个流程内。适用情况:物料流在流程内流量变化大;流程内有些物质稳定性好,有些物质稳定性较差。4、化工流程的自由度≡流程变量总数-衡算方程数-已知变量数-已知其它关系式数5、分流器的自由度分析有特殊性分流器的特点:①、其所有流股的组成相同;②、无反应,各流股只是流量不相同分流器的作用:将一个流股拆分为几个组成相同、流量不同的分流股,分拆开的流股,一部分回流(recycle),一部分防空(purge)。分流器单元的MB方程数的特殊性:无论分流器牵涉到多少种组份,其独立MB方程只有1个。6、一个流程是弹性设计,必需同时满足以下二个条件:(1)、流程过程自由度必需是+1;(2)、流程的已知流股变量全部是强度性质(没有一个流量变量已知)。7、计算基础的挑选原则:(1)、放在自由度最小的单元上;(2)、附带再考虑计算基准对相邻单元的影响。*8、“变量置换”的概念:如果一个流程中只有一个流股的流量已知,而且流程过程自由度为0,那么,可以将这个唯一已知的流股流量先假设为未知,使整个设计条件变成弹性设计,再通过选择弹性设计MB的计算基准,假设另外一个流股的流量已知,而达到简化MB计算的目的。9、变量置换的目的。变量置换后,MB计算变成了一个每步都能完全求解顺序序列,大大简化了计算。第四章流程组织(过程合成)1、化工流程包括:原料预处理阶段,反应合成阶段,产物分离阶段。2、专用地址:确定性的设计条件与限制3、流程组织专用地址分配的含义:在流程组织大框架已经确定的情况下,对有关流股的走向、流股之间的配比(流量调配),以及操作单元的拆分、合并等问题进行综合的考虑。*4、流程组织的基本原则(1)重视过程开发实验结果(根本出发点)(2)尽量确保工程中运用的工艺技术和设备的成熟性(3)要考虑工程放大的影响(4)组织流程时,应考虑流程的可操作性,尽量增大流程(尤其是关键设备)的操作弹性(5)重视流程的运行安全问题(6)从经济角度,节省流程的固定投资,减少流程的操作费用(7)重视副产品回收,同步考虑环保因素5、分离技术的选择基本原则:(1)以待处理物系的各组份的性质为根本出发点,来挑选分离技术(2)充分考虑分离过程的投资、成本等经济因素(3)根据待处理物系的处理量和分离纯度要求,来挑选合适的分离技术(4)尽量采用技术、设备上成熟的分离技术,避免工程风险6、分离顺序选择(确定)的基本原则:(1)根据待处理物系的性质,一般是容易分离的组份,可考虑先分离(2)相分离可考虑优先进行(3)含量较多的组份可考虑优先分离(4)高附加值的产物组份可考虑优先分离(5)稳定性较差、有毒、有腐蚀、有放射性的组份可考虑优先分离第五章换热网络*计算题、窄点运算(参考例4.12)第六章管道布置设计*管道布置走向和控制方案说明1、化工车间管道布置设计的任务(1)确定设备的管口方位和接口位置。(2)确定管道的安装连接和铺设、支承方式。(3)确定各管段(包括管道、管件、阀门及控制仪表)在空间的位置。(4)画出管道布置图,表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置,作为管道安装的依据。(5)编制管道综合材料表,包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。2、化工车间管道布置设计的要求(1)符合生产工艺流程和生产管理的要求;(2)便于操作管理,并能保证安全生产;(3)便于管道的安装和维护;(4)整齐美观,节约材料和投资。3、化工车间管道布置设计考虑因素:(1)物料因素①输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处;应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置;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