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1．1 工艺专业在设计各阶段的任务1

第1章 概述1

1．1．1 设计前期工作阶段的任务2

1．1．2 工程设计阶段的任务2

1．1．3 工艺设计阶段2

1．1．4 基础工程设计阶段3

1．1．5 详细工程设计阶段4

1．1．6 试车及考核阶段的任务4

1．1．7 项目竣工验收阶段的任务4

1．2 工艺系统专业在设计各阶段的任务4

1．2．1 设计前期工作阶段的任务5

1．2．2 工程设计阶段的任务5

1．2．3 详细工程设计阶段5

1．3 设计岗位的职责和任务6

1．3．1．1 校核人6

1．3．1 设计岗位的职责及权限6

1．2．6 其它任务6

1．2．5 试车考核阶段的任务6

1．2．4 施工安装阶段的任务6

1．3．1．2 审核人7

1．3．1．3 审定人7

1．3．1．4 校审步骤7

1．3．1．5 审核步骤7

1．3．1．6 审定步骤8

1．3．2 设计岗位的任务8

1．3．2．1 校审类别和组织分工8

1．3．2．2 设计条件的校审8

1．3．2．3 设计文件（包括成品、中间文件）的校审9

1．3．2．4 设计文件的审核内容9

1．3．2．5 校审意见处理10

1．3．2．6 设计文件签署10

1．3．2．7 大、小项目的划分10

1．3．2．9 设计文件的具体签署11

1．3．2．8 设计经理的签署11

第2章 设计基础13

2．1 概述13

2．2 自然条件13

2．2．1 一般现场数据14

2．2．2 气象数据15

2．3 装置能力16

2．7 设计规范和标准17

2．7．1 第一种规范分类方法17

2．5 设计工况17

2．6 负荷波动范围17

2．4 操作制度17

2．7．2 第二种规范分类方法22

2．8 原料规格22

2．8．1 原料组成22

2．8．2 原料规格22

2．9．2 副产品及化学品规格23

2．9 产品、副产品及化学品规格23

2．9．1 产品规格23

2．10 公用工程条件24

2．10．1 蒸汽系统24

2．10．2 水系统25

2．10．3 供电及电信系统26

2．10．4 燃料系统27

2．10．5 供气系统28

2．11 三废排放要求及处理原则28

2．11．1 废气28

2．11．2 废水29

2．11．3 废液29

2．11．4 废渣30

2．12 界区条件30

2．12．1 界区处的原料设计条件30

2．12．2 界区处的产品设计条件30

2．12．3 界区处的副产品及化学品设计条件30

2．13 工艺设计基础31

第3章 工艺设计及计算32

3．1 工艺包的设计内容32

3．1．1 概述32

3．1．2 工艺包设计的内容32

3．1．3 工艺流程说明33

3．1．4 工艺流程图（PFD）33

3．1．4．1 PFD图的设计内容34

3．1．4．2 单元设备的典型设计35

3．1．4．3 PFD图的图面布置和制图要求36

3．1．5 物料和热量衡算37

3．1．5．1 物料衡算的含义及作用37

3．1．5．2 物料衡算的分类、方法及步骤37

3．1．5．3 能量衡算的作用、方法及步骤42

3．1．5．4 物料衡算和能量衡算热力学方法的选择43

3．1．7 工艺设备表50

3．1．6 工艺设备数据表50

3．1．8 原料、催化剂、化学品消耗量及消耗定额和产品、副产品产量62

3．1．9原料、催化剂、化学品和产品、副产品规格63

3．1．10 公用物料消耗定额及消耗量64

3．1．11 公用物料规格64

3．1．12 分析化验要求65

3．1．13 生活装置界区条件表65

3．1．14 三废排放及建议的处理措施65

3．1．15 安全分析68

3．1．16 建议的设备平面布置图70

3．1．17 操作指南72

3．2 工艺包设计的工作程序73

3．2．1 工艺包设计阶段的主要工作程序73

3．2．2 工艺专业完成设计条件的步骤74

3．2．3 工艺包阶段工艺专业的条件关系76

3．3 过程能量综合设计77

3．3．1 概述77

3．3．2．1 换热网络合成的夹点技术（Pinch Technology）80

3．3．2夹点分析法及其在过程能量综合中的应用80

3．3．2．2 过程系统能量集成的夹点分析法88

3．3．2．3 夹点分析法的优缺点评述93

3．3．3 ？分析及其在过程能量综合中的应用94

3．3．3．1 过程能量综合的理论基础94

3．3．3．2 过程？分析和用能的本质97

3．3．3．3 ？经济学101

3．3．4 三环节能量综合策略方法及其应用105

3．3．4．1 过程系统的能量结构105

3．3．4．2 基于能量结构的过程系统的能量分析和？经济分析107

3．3．4．3 子系统？经济优化设计109

3．3．4．4 能量回收子系统优化设计118

3．3．4．5 全局能量综合优化的策略方法127

3．3．4．6 换热网络结构调优-复合措施129

3．3．4．7 改进措施的？经济评价调优131

3．3．5 企业和工厂的能量系统优化设计133

3．3．5．1 工厂内装置（工段）间热联合134

3．3．5．2 低温热利用-辅助单元用能的全局分配135

3．3．5．3 燕汽动力系统的能量综合优化设计136

参考文献139

第4章 基础工程设计142

4．1 概述142

4．2 工艺管道及仪表流程图（PID图）142

4．2．1 基本内容142

4．2．1．1 设备142

4．2．1．2 配管143

4．2．1．3 仪表与仪表配管144

4．2．2 工艺管道及仪表流程图（PID）的设计过程145

4．2．2．1 初步条件版（零版）145

4．2．2．2 内部审核版（1版）146

4．2．2．3 供建设单位批准版（2版）147

4．2．2．4 设计版（3版）148

4．2．2．5 施工版（4版）148

4．2．2．6 竣工版（5版）148

4．2．3 PID图设计所需资料149

4．2．4 PID图的图面布置和制图要求152

4．2．5 典型设备的PID图设计153

4．2．5．1 泵的设计154

4．2．5．2 容器的设计157

4．2．5．3 塔的设计159

4．2．5．4 贮罐的设计160

4．2．5．5 换热器的设计166

4．2．5．6 冷箱的设计166

4．2．5．7 压缩机的设计169

4．2．5．8 干燥器、反应器的设计172

4．2．5．9 过滤器的设计175

4．2．5．10 隔热的设计175

4．2．6 PID图校核提纲177

4．3．2 图例179

4．3．1 基本内容179

4．3 公用系统管道及仪表流程图（UID图）179

4．4 工艺流程说明181

4．5 原料、产品、副产品、燃料、催化剂、化学品及公用物料的技术规格181

4．5．1 设计需知181

4．5．2 基本内容181

4．6 原料、催化剂、化学品、公用物料消耗定额及消耗量和产品、副产品产量表184

4．6．1 设计需知184

4．7 管道标志186

4．7．1 需要编号的管道范围186

4．7．2 管道标注方法186

4．7．3 管道号的编制186

4．8 管道表188

4．8．1 管道表填写内容188

4．8．2 管道表填写说明189

4．8．3 管道表的出版与修订189

4．9．1 管道仪表流程图安全性的初步分析190

4．9 装置安全分析190

4．9．2 管道仪表流程图安全性的详细分析192

4．9．3 PID图的安全分析提纲196

4．10 生产装置界区条件表199

4．11 平面布置图201

4．11．1 装置布置设计的一般要求201

4．11．1．1 工艺要求201

4．11．1．2 安全和环保要求201

4．11．1．5 管道的热（冷）应力要求202

4．11．1．6 经济合理要求202

4．11．1．3 操作要求202

4．11．1．4 设备的安装和维修要求202

4．11．1．7 用户要求203

4．11．1．8 外观要求203

4．11．2 管廊和主要设备的布置203

4．11．2．1 管廊的布置203

4．11．2．4 塔的布置205

4．11．2．2 加热炉的布置205

4．11．2．3 压缩机的布置205

4．11．2．5 反应器的布置206

4．11．2．6 换热器的布置208

4．11．2．7 容器的布置210

4．11．2．8 泵的布置211

4．12 工艺设备表211

4．12．1 容器类设备211

4．12．2 换热器类设备211

4．12．3 工业炉类设备212

4．12．4 泵类设备212

4．12．5 压缩机、风机类设备212

4．12．6 机械类设备212

4．12．7 其它类设备212

4．12 工艺设备数据表212

4．14．3 生产过程中职业危险、危害因素分析276

4．14．2 工程概述276

4．14．4 设计采用的主要安全卫生防范措施276

4．14 劳动安全卫生276

4．14．1 建设依据和设计依据276

4．14．5 预期效果与评价277

4．14．6 劳动安全卫生预评价结论277

4．14．7 专用投资概算277

4．14．8 存在问题与建议277

4．14．9 附图277

4．15 人员编制277

4．16 工艺系统及其它专业的条件关系277

4．16．1 工艺系统在各个设计阶段的条件关系277

4．16．1．1 与项目经理或设计经理的条件关系277

4．16．1．2 与其它专业的条件关系278

4．16．2 工艺系统和仪表专业之间的条件关系282

5．2 设计压力的确定285

5．2．1 术语285

5．1 概述285

第5章 系统设计285

5．2．2 系统分析286

5．2．3 设备设计压力的确定原则287

5．2．4 管道设计压力的确定原则288

5．3 设计温度的确定289

5．3．1 设备设计温度的确定289

5．4．1 管道水力学设计步骤290

5．4 管道水力学的设计290

5．3．2 管道设计温度的确定290

5．4．2 初选管径的计算291

5．4．3 摩擦压力降的计算296

5．4．3．1 雷诺数的计算296

5．4．3．2 摩擦系数的计算296

5．4．4 管网压力降的计算310

5．4．5 单相流（不可压缩流体）的管道压力降计算311

5．4．5．1 圆形截面管311

5．4．5．2 非圆形截面管320

5．4．5．4 螺旋管321

5．4．5．3 冷却水管321

5．4．5．5 计算实例323

5．4．6 单相流（可压缩流体）的管道压力降计算327

5．4．6．1 计算方法327

5．4．6．2 管道压力降计算329

5．4．6．3 计算步骤及例题333

5．4．6．4 管道计算表337

5．4．7 气-液两相流（非闪蒸型）的管道压力降计算339

5．4．7．1 流型判断341

5．4．7．2 压力降计算342

5．4．7．3 管道计算表352

5．4．8 气-液两相流（闪蒸型）的管道压力降计算354

5．4．8．1 计算方法一的公式354

5．4．8．2 计算方法一的计算步骤355

5．4．8．3 计算方法二的公式356

5．4．8．4 计算方法二的计算步骤357

5．4．8．5 计算实例357

5．4．8．6 管道计算表361

5．4．9 气-固两相流的管道压力降计算362

5．4．9．1 概述362

5．4．9．2 稀相动压气力输送管压力降计算364

5．4．9．3 密相动压气力输送管压力降计算370

5．4．9．4 密相静压气力输送管压力降计算370

5．4．9．5 分流管压力降的计算371

5．4．9．6 肘形管压力降的计算371

5．4．9．9 计算实例372

5．4．9．8 功率计算372

5．4．9．7 排料压力降的计算372

5．4．9．10 管道计算表378

5．4．10 真空系统的管道压力降计算381

5．4．10．1 一般计算381

5．4．10．2 压力降计算385

5．4．10．3 计算步骤及例题387

5．4．10．4 管道计算表390

5．5 安全阀的选择与应用403

5．5．1 概述403

5．5．2 设置安全阀的场合404

5．5．3 安全阀的结构形式及分类405

5．5．4 安全阀的选择407

5．5．5 安全阀的定压、积聚压力和背压的确定412

5．5．6 低压安全阀413

5．5．7 安全阀需要排放量的计算418

5．5．8 安全阀泄放能力的计算424

5．5．9 安全阀计算实例427

5．5．10 安全阀的安装437

5．5．11 安全阀的泄漏试验443

5．6 疏水器的计算和选型444

5．6．1 疏水器的设置444

5．6．2 疏水器的种类及主要技术性能446

5．6．2．1 热动力型疏水器446

5．6．2．2 热静力型疏水器（恒温型）446

5．6．2．3 机械型疏水器447

5．6．2．4 其它类型疏水器449

5．6．3．2 疏水器选型要点451

5．6．3 疏水器的选择451

5．6．3．1 疏水器的选型原则451

5．6．3．3 确定疏水器的规格452

5．6．4 疏水器系统设计456

5．6．4．1 疏水器的入口管456

5．6．4．2 疏水器的出口管457

5．6．4．3 疏水器的配置459

5．7 爆破片的设计和选用461

5．7．1 概述461

5．7．1．1 适用范围461

5．7．1．2 相关标准461

5．7．2 有关爆破片的名词、术语461

5．7．3 爆破片设置及选用463

5．7．3．1 爆破片的分类463

5．7．3．2 爆破片的设置463

5．7．4．1 泄放量的计算464

5．7．4 爆破片的泄放量和泄放面积的计算及爆破压力464

5．7．4．2 泄放面积的计算465

5．7．4．3 爆破片额定泄放量的核算466

5．7．4．4 爆破片的设计爆破压力和标定爆破压力467

5．7．4．5 设计计算举例469

5．7．5 爆破片的选用471

5．7．5．1 爆破片形式的确定471

5．7．5．2 爆破片材料的选择471

5．7．5．3 爆破片选用程序472

5．7．6 爆破片与安全阀的组合使用472

5．7．6．1 爆破片安装在安全阀的入口472

5．7．6．2 爆破片安装在安全阀的出口472

5．7．7．1 爆破片的安装473

5．7．7．2 爆破片与夹持器的标志473

5．7．7．3 爆破片的维护473

5．7．7 爆破片的安装与维护473

5．7．6．3 爆破片与安全阀的并联使用473

附录474

5．8 阻火器计算478

5．8．1 概述478

5．8．2 分类478

5．8．3 阻火器的设置478

5．8．4．1 阻火器设计与火焰速度的关系479

5．8．4 阻火器的设计479

5．8．4．2 阻火器阻火层的设计480

5．8．5 阻火器压力降的计算481

附录485

5．9 蒸汽喷射泵的设计488

5．9．1 蒸汽喷射泵的原理和计算488

5．9．1．1 工作蒸汽消耗量计算489

5．9．1．2 喷射泵几何尺寸计算490

5．9．1．7 级间压力分配计算方法492

5．9．1．5 末级排放压力的确定492

5．9．1．6 级间吸入压力和排出压力的确定492

5．9．1．4 压缩比与分级492

5．9．1．3 工作蒸汽要求492

5．9．1．8 计算举例493

5．9．1．9 级间压降影响493

5．9．1．10 抽出气体的当量空气量493

5．9．1．11 抽气量的确定495

5．9．2 安装与操作496

5．9．2．1 蒸汽喷射泵的布置与安装496

5．9．2．2 蒸汽喷射泵的开、停车497

5．9．3 喷射泵计算实例498

5．10 呼吸阀的选用504

5．10．1 呼吸阀的用途和结构504

5．10．2 呼吸阀的计算506

5．10．3 呼吸阀的选用及安装508

5．10．4 呼吸阀的参数表509

附录513

5．11 隔热及伴热设计519

5．11．1 隔热设计520

5．11．2 伴热的选用520

5．11．3 蒸汽伴热保温计算521

5．11．4 电伴热保温计算529

5．12 管道混合器的计算与选型531

5．12．1 应用范围531

5．12．2 静态混合器的类型532

5．12．3 静态混合器的技术参数及压力降计算534

5．12．4 主要静态混合器参数表537

5．12．5 静态混合器的安装538

5．12．6 选型步骤及例题539

附录542

5．13 气封和液封的设计545

5．13．1 气封的作用545

5．13．2 气封的设计545

5．13．3 液封的类型547

5．13．4 液封的设计548

5．14 管道过滤器和检流器的设计550

5．14．1 管道过滤器的分类551

5．14．2 管道过滤器打货需知552

5．14．3 管道过滤器的安装554

5．14．4 检流器的类型554

5．14．5 检流器的设置554

5．14．6 检流器的安装555

附录555

5．15．2．1 限流孔板的分类563

5．15．2．2 限流孔板选型要点563

5．15 管道限流孔板和盲板的设计563

5．15．2 限流孔板选型563

5．15．1 限流孔板的应用563

5．15．2．3 孔数的确定564

5．15．3 限流孔板计算方法和实例564

5．15．3．1 单板孔板564

5．15．3．4 限流作用的孔板计算565

5．15．3．2 多板孔板565

5．15．3．3 气-液两相流565

5．15．3．5 计算实例566

5．15．4 限流孔板设计附图和附表568

5．15．5 盲板的设置569

5．16 贮罐的选型571

5．16．1 贮罐的分类及其用途571

5．16．2 名词解释576

5．16．3 贮罐选型的原则与步骤577

5．16．4 贮罐容积的计算方法578

5．16．5 贮罐内件的设置原则578

5．16．6 常压罐的管口579

5．16．7 带压罐的管口579

附录582

5．17 噪声控制的设计584

5．17．1 噪声控制标准584

5．17．3 设计内容585

5．17．3．1 消除管道噪声585

5．17．2 噪声控制设计原则585

5．17．3．2 放空消声的措施587

5．17．3．3 火炬消声587

5．17．3．4 排气放空噪声的计算587

5．17．4 设置隔声罩589

5．17．5 消声器选用实例593

5．18 人身防护系统的设计594

5．18．1 应用范围594

5．18．2 安装位置594

5．18．3 设计要求594

5．18．4 性能数据和产品图示595

5．19 装置内辅助系统的设计600

5．19．1 辅助系统的设计600

5．19．7 燃料气系统602

5．19．6 氮气、装置空气系统602

5．19．5 仪表空气系统602

5．19．3 冷冻盐水系统602

5．19．2 蒸汽及冷凝水系统602

5．19．4 循环水系统602

5．19．8 公用物料站的设计603

5．19．8．1 公用物料站的物料603

5．19．8．2 公用物料站的位置603

5．19．8．7 公用物料站管口的连接方式604

5．20．1 系统的分类604

5．20 取样系统的设计604

5．19．8．8 公用物料站的系统压力604

5．19．8．5 软管箱的设置604

5．19．8．6 公用物料站的防冻措施604

5．19．8．4 公用物料站的安装高度604

5．19．8．3 管道的排列次序604

5．20．2 各类取样系统的设计605

5．20．3 取样器的使用注意事项606

5．21 阀门选用设计609

5．21．1 阀门的选用610

5．21．2 阀门和阀门组的设置611

5．22 安全泄压系统的设计619

5．22．1 概述620

5．22．1．1 安全泄压系统分析的范围620

5．22．1．2 安全阀的选用620

5．22．1．3 泄压系统的分析621

5．22．2 潜在超压范围的划分622

5．22．2．1 压力容器（最大允许工作压力MAWP>105kPa（G））623

5．22．2．2 低压贮罐（最大允许工作压力MAWP<105kPa（G））625

5．22．2．3 低压浮顶罐626

5．22．2．4 吸收塔627

5．22．2．5 蒸馏系统627

5．22．2．6 壳管换热器627

5．22．2．7 空冷器628

5．22．2．8 加热炉628

5．22．2．12 离心压缩机629

5．22．2．11 往复压缩机629

5．22．2．10 离心泵629

5．22．2．9 容积泵629

5．22．2．13 过滤器630

5．22．2．14 管段630

5．22．3 安全阀所需泄压排放量的决定630

5．22．4 泄压总管的分析630

5．22．4．1 外部火灾630

5．22．4．2 动力故障630

5．22．4．3 冷却水故障631

5．22．4．4 仪表风故障631

5．22．4．5 蒸汽故障631

5．22．4．6 燃料气故障631

5．22．5 扩散分析631

5．22．6 泄压分离罐分析631

5．23．1．2 火炬的分类和组成632

5．23．1 概述632

5．23．1．1 火炬的作用632

5．23 火炬系统632

5．22．7 火炬的辐射分析632

5．23．1．3 火炬型式的选择634

5．23．1．4 火炬气排放管网和火炬数目的确定635

5．23．1．5 设计范围和设计基本原则636

5．23．1．6 采用的主要标准规范637

5．23．2 火炬气排放管网的设计637

5．23．2．1 排放管网的组成637

5．23．2．2 设计依据及基础数据638

5．23．2．3 排放管网的系统设计638

5．23．2．4 排放管网的配管设计643

5．23．3 火炬装置的工艺和系统设计及总图布置646

5．23．3．1 火炬装置的工艺流程646

5．23．3．2 火炬装置的系统设计647

5．23．3．3 火炬的总图布置651

5．23．4．2 无烟燃烧652

5．23．4．1 火炬头火焰的燃烧特性652

5．23．4 火炬的燃烧特性652

5．23．4．3 热辐射654

5．23．4．4 噪声656

5．23．5 火炬装置主要设备的设计657

5．23．5．1 火炬头657

5．23．5．2 火炬简体663

5．23．5．3 分液罐670

5．23．5．4 水封罐673

5．23．5．6 点火设备676

5．23．5．5 气体密封676

5．23．5．7 排液泵677

5．23．5．8 低温液态烃蒸发器和冷火炬气加热678

5．23．6 火炬系统的自动控制和安全防护678

5．23．6．1 火炬系统的自动控制678

5．23．6．2 安全防护680

5．23．7 火炬气回收681

5．23．7．1 火炬气回收系统的组成和流程说明682

5．23．7．1 安全和环保措施683

第6章 自动控制685

6．1 工业自动化仪表685

6．1．1 概述685

6．1．1．1 自动化仪表的分类685

6．1．1．2 工业自动化仪表主要品质要求685

6．1．2 流量测量仪表686

6．1．2．1 流量仪表的分类686

6．1．2．2 流量仪表的选用689

6．1．3 压力测量仪表695

6．1．3．1 压力测量仪表的分类695

6．1．3．2 压力测量仪表选择695

6．1．4 物位测量仪表697

6．1．4．1 物位测量仪表分类（按测量方法分类）697

6．1．4．2 物位测量仪表的特征698

6．1．4．3 物位测量方法的选择699

6．1．5．2 温度测量方法选择700

6．1．5．1 温度仪表的分类700

6．1．5 温度测量仪表700

6．1．6 过程分析仪表704

6．1．6．1 过程分析仪表的分类704

6．1．6．2 过程分析仪表的样品预处理704

6．1．6．3 过程分析仪的选用706

6．1．7 控制室仪表707

6．1．7．1 控制室仪表的分类707

6．1．7．4 控制室仪表选择708

6．1．7．3 对控制室仪表的要求708

6．1．7．2 控制室仪表的功能708

6．1．8 控制阀709

6．1．8．1 控制阀的结构形式及分类709

6．1．8．2 控制阀选择原则726

6．1．9 变送器727

6．2 自动控制系统的设计732

6．2．1 简单控制系统732

6．2．1．1 流量控制系统732