过程装备成套技术设计指南

1工艺设计

1.1 甲醇制氢概述

1.1.1 氢气的用途

1.1.2 制氢工艺路线的评判与选择

1.1.3分离方法的选择

1.2 甲醇制氢工艺设计

1.2.1 甲醇制氢工艺流程

1.2.2 甲醇制氢物料衡算

1.2.3 热量衡算

1.3设备设计条件图

参考文献

2过程设备常用零部件

2.1 筒体

2.1.1 钢制焊接压力容器的筒体

2.1.2钢管做简体

2.2封头

2.2.1椭圆形封头

2.2.2 60°与90°折边锥形封头

2.3压力容器法兰

2.3.1 法兰、垫片、螺柱、螺母材料

2.3.2 甲、乙型法兰的最大允许工作压力

2.3.3 长颈法兰的最大允许工作压力

2.3.4 密封面代号

2.3.5 甲型平焊法兰

2.3.6 乙型平焊法兰

2.3.7长颈对焊法兰

2.3.8 压力容器法兰用的垫片

2.4 人孔

2.4.1 适用范围

2.4.2 常压人孔

2.4.3 回转盖带颈平焊法兰人孔

2.4.4 回转盖带颈对焊法兰人孔

2.5设备支座

2.5.1 鞍式支座

2.5.2腿式支座

2.5.3支承式支座

2.5.4 耳式支座

3设备设计计算和选型（1）——塔设备

3.1塔设备的选型

3.2填料塔设计举例

3.2.1填料塔工艺计算

3.2.2填料塔结构设计

3.3塔设备设计常见错误

3.3.1 化工设计与计算方面主要错误

3.3.2 结构设计与计算方面主要错误

3.3.3 强度设计与稳定性校核主要错误

3.3.4有关附件设计主要错误

参考文献

4设备设计计算和选型（2）——换热设备

4.1 管壳式换热器设计程序

4.2管壳式换热器设计举例

4.3换热设备设计中应注意的问题

参考文献

5设备设计计算和选型（3）——反应设备

5.1 反应器计算基本方程式

5.1.1 反应动力学方程式

5.1.2物料衡算式

5.1.3热量衡算式

5.2管式反应器的设计与选型

5.2.1 管式反应器计算基础方程式

5.2.2 液相管式反应器设计计算

5.2.3 气相管式反应器设计计算

5.2.4 管式反应器的计算机模拟

5.2.5反应器型式和操作方式评选

5.3 管式反应器设计举例

5.3.1 液相管式反应器的设计举例

5.3.2 气相管式反应器的设计举例

5.4 立式搅拌反应釜的选用

5.4.1 立式搅拌反应釜结构型式

5.4.2 立式搅拌反应釜选型步骤

参考文献

6机器选型

6.1 活塞式压缩机

6.1.1 活塞式压缩机的结构型式

6.1.2 活塞式压缩机常用型号

6.1.3 其他类型容积式压缩机

6.1.4 选择压缩机的注意事项

6.2透平式压缩机和风机

6.2.1透平式压缩机和鼓风机

6.2.2透平式通风机

6.3离心泵选型

6.3.1 离心泵的分类及型号

6.3.2 离心泵选型原则及举例

6.4其他类型的泵

6.4.1 旋涡泵

6.4.2 往复泵及计量泵选型

6.4.3 螺杆泵

6.4.4齿轮泵

6.4.5液环泵

6.5 电动机选型

6.5.1 异步交流电动机

6.5.2 同步交流电动机和直流电动机

参考文献

7过程装置的系统设计

7.1 厂址的选择与总图设计

7.1.1 厂址选择

7.1.2总图设计

7.2 管道及仪表流程图设计

7.2.1 管道及仪表流程图的图面布置和表示方法

7.2.2 管道及仪表流程图的安全性分析

7.3 设备布置设计方法及设备布置图

7.3.1 设备布置设计方法

7.3.2设备布置图的绘制

参考文献

8 自控设计

8.1 控制部分施工图设计主要流程

8.2设计依据

8.2.1 温度仪表

8.2.2 压力仪表

8.2.3 液位仪表

8.2.4 流量仪表

8.2.5 调节阀的选择

8.2.6控制室仪表

8.3 设计示例

8.3.1例题简介

8.3.2 施工图文件的组成和用途

参考文献

9管道设计

9.1管道设计概述

9.1.1 压力管道及压力管道设计资格

9.1.2 管道设计一般程序和主要内容

9.2管子选型

9.2.1 选择材料

9.2.2 管子的规格尺寸

9.3管件选型

9.4 阀门选型

9.4.1 阀门型号编制方法

9.4.2本系统阀门选用

9.4.3 常用阀门型号和主要结构尺寸

9.5法兰选型

9.5.1 管道法兰类型及其代号和标准号

9.5.2 管道法兰的密封面型式

9.5.3 管道法兰的连接尺寸

9.5.4 法兰、垫片、紧固件的配合使用

9.6管道布置图

9.6.1 分区索引图

9.6.2管道布置设计

9.6.3 管道布置图绘制方法及须注意的问题

9.7 管道空视图绘制及应注意的问题

9.7.1 管道空视图示例

9.7.2 绘制管道空视图应注意的问题

9.7.3 管道图上管件阀门的画法

9.8管道设计技术文件

9.8.1管道设计说明

9.8.2 图纸目录

9.8.3管道安装材料汇总表

参考文献

10管道支座设计和管道应力分析

10.1管道支座设计

10.1.1 管道支吊架的设置

10.1.2水平直管道最大支架间距

10.1.3垂直管道最大支架间距

10.1.4 空间管道支架间距

10.1.5 导向支架的间距

10.2管道应力分析

……

11过程设备绝热设计

12基础设计

13工程项目的经济评价

附录 过程装备与控制工程专业综合课程设计指导书2100433B

《过程装备成套技术设计指南》既可作为选修课教材，也可作为毕业设计环节的教学参考书，还可供广大工程技术人员作为工程设计理论分析与实践的有力助手。

1 概论

1.1 过程工业与过程装备成套技术

1.1.1 过程工业

1.1.2 过程装备成套技术

1.2 典型成套装备示例

1.3 过程装备成套技术的主要任务和基本要求

学习要求

参考文献

2 工艺开发与工艺设计概述

2.1 工艺过程开发及工艺路线选择

2.1.1 工艺过程开发程序

2.1.2 工艺路线选择

2.2 工艺设计的内容及设计文件

2.2.1 工艺设计的内容和程序

2.2.2 初步设计的设计文件

2.2.3 施工图设计的设计文件

2.3 工艺设计中的全局性问题

学习要求

参考文献

3 经济分析与评价

3.1 投资估算与成本分析

3.1.1 工程项目投资估算

3.1.2 工艺装置投资估算方法

3.1.3 生产成本和费用分析

3.2 经济评价

3.2.1 财务评价

3.2.2 不确定性分析与方案比较

1绪论

1.1工业过程与过程工业1

1.1.1工业过程1

1.1.2过程工业1

1.1.3过程工业的特点2

1.2典型成套装备示例2

1.3过程装备成套技术的主要任务和基本要求6

2项目可行性研究与评价

2.1项目审核、审批程序与要求8

2.2可行性研究报告9

2.2.1可行性研究的依据和基本要求9

2.2.2可行性研究报告内容10

2.3工艺路线的选择12

2.4经济评价14

2.4.1财务评价15

2.4.2国民经济评价16

2.4.3不确定性分析与经济风险分析18

2.4.4方案经济比选20

2.5节能评估21

2.5.1节能评估类型与方法21

2.5.2节能评估要求22

2.5.3节能评估报告内容23

2.6环境影响评价24

2.6.1环境影响因素与评价方法24

2.6.2环境影响评价程序与要求25

2.6.3环境影响评价报告26

2.7水土保持方案27

2.7.1水土保持方案编制要求28

2.7.2水土保持方案报告28

2.8安全评价29

2.8.1安全评价的分类30

2.8.2安全评价的基本程序与方法30

2.8.3安全评价报告31

2.9职业病危害评价33

2.9.1职业有害因素及职业病危害评价分类33

2.9.2职业病危害评价方法与程序34

2.9.3职业病危害评价报告内容36

学习要点37

参考文献38

3工艺流程设计

3.1工艺设计的内容及设计文件39

3.1.1工艺设计的内容和程序39

3.1.2初步设计的设计文件39

3.1.3施工图设计的设计文件42

3.2工艺设计中的全局性问题43

3.2.1厂址的选择与总图布置43

3.2.2安全防火与环境保护43

3.2.3公用工程44

3.2.4自动控制45

3.2.5土建设计45

3.3工艺流程设计及工艺流程图45

3.3.1工艺流程设计45

3.3.2工艺流程图46

3.3.3工艺流程图的绘制47

3.4设备布置图55

学习要求60

参考文献60

4过程装备的设计与选型

4.1过程设备的设计与选型61

4.1.1传热设备的设计与选型61

4.1.2传质设备的设计69

4.1.3反应设备的设计72

4.1.4储运设备的设计74

4.2过程机械的选型75

4.2.1过程机械的选型原则75

4.2.2输送机械的选型76

4.2.3分离机械的选型85

4.2.4干燥机械的选型88

学习要求91

习题91

参考文献91

5过程装备的布置设计

5.1过程装备布置的一般原则93

5.2过程装备的布置设计95

5.2.1管廊的布置95

5.2.2过程设备的布置设计97

5.2.3过程机械的布置设计110

学习要求115

参考文献115

6管道系统设计

6.1过程工业管道系统的设计内容116

6.1.1过程工业管道系统设计的基本要求116

6.1.2过程工业管道设计的任务117

6.1.3过程工业管道设计的一般程序119

6.2过程工业管道系统的组成与选用120

6.2.1管子120

6.2.2管件121

6.2.3管道附件124

6.3管道布置设计133

6.3.1管廊上管道的布置设计134

6.3.2过程设备的管道布置设计135

6.3.3过程机器的管道布置设计146

6.3.4管道布置计算机辅助设计制图软件152

6.4管道布置图153

6.4.1管道布置平面图的设计153

6.4.2管道空视图156

6.5管道应力分析与补偿159

6.5.1管道应力分析159

6.5.2管道的柔性设计161

6.5.3管道热应力补偿165

6.5.4管道支吊架168

6.6管道的防振设计173

6.6.1往复式压缩机管系的振动173

6.6.2液击引起的管道振动176

6.6.3气液两相流引起的管道振动179

学习要求181

参考文献181

7过程控制工程设计

7.1过程控制系统设计183

7.1.1过程控制系统方案的确定183

7.1.2过程控制系统设计中的注意事项184

7.1.3单回路控制系统的设计原则184

7.1.4单回路控制系统设计举例186

7.1.5串级控制187

7.2自动化装置的选型189

7.2.1仪表选型189

7.2.2控制阀的选型193

7.3微机控制系统设计195

7.3.1系统分析设计196

7.3.2总体方案设计197

7.3.3硬件设计198

7.3.4软件设计198

7.3.5系统联调199

7.4DCS及FCS199

7.4.1基本概念199

7.4.2用Field Point组成的 FCS系统201

7.4.3工业自动化组态软件Lookout203

7.5先进过程控制系统介绍203

7.5.1自适应控制系统204

7.5.2预测控制系统204

7.5.3模糊控制系统204

7.5.4人工神经网络控制系统205

学习要求205

参考文献205

8绝热设计

8.1绝热结构设计207

8.1.1绝热结构的形式207

8.1.2绝热层材料的选取208

8.1.3防潮层材料的选取211

8.1.4保护层材料的选取212

8.2绝热计算212

8.2.1绝热层厚度的计算212

8.2.2经济厚度计算213

8.2.3最大允许热、冷损失下绝热层厚度计算方法215

8.3绝热工程检验与验收216

8.3.1材料的检验216

8.3.2施工过程中的检验217

8.3.3绝热工程验收及交工218

学习要求219

习题219

参考文献219

9防腐工程

9.1腐蚀的种类220

9.1.1金属材料腐蚀的分类220

9.1.2非金属材料腐蚀的分类221

9.2金属腐蚀的防护方法222

9.2.1改善腐蚀环境222

9.2.2电化学保护法223

9.2.3防腐衬里法225

9.2.4耐腐蚀材料法226

9.2.5防腐蚀覆盖层法227

9.3防腐蚀施工与检验229

9.3.1施工准备229

9.3.2施工人员责任制和安全防范制度229

9.3.3防腐蚀基体的处理与施工229

9.3.4工程验收230

学习要求231

参考文献231

10过程装备安装

10.1安装前的准备232

10.1.1基础的设计与制作232

10.1.2起吊设备的选择与就位233

10.2设备安装234

10.2.1大型重设备的运输和就位234

10.2.2过程设备的安装235

10.3机器安装237

10.3.1离心压缩机的整体安装237

10.3.2活塞式压缩机的现场组装238

10.4管道安装240

10.4.1管道的工厂预制240

10.4.2管道的安装241

10.4.3管道支架的安装242

学习要求242

习题242

参考文献242

11试车与验收

11.1试车基本规定243

11.2预试车244

11.2.1单机试车244

11.2.2工程中间交接245

11.3冷试车246

11.4热试车246

11.4.1热试车方案的内容246

11.4.2热试车条件和要求247

11.5性能考核248

11.6竣工验收248

学习要求250

参考文献250

12过程装备成套设计示例——甲醇制氢

12.1工艺路线的选择251

12.2工艺设计252

12.3工艺计算252

12.3.1物料衡算252

12.3.2热量衡算253

12.4设备设计255

12.5机器选型与管道设计255

12.5.1机器选型255

12.5.2管子选型256

12.6设计图纸259

12.7控制方案设计259

12.8经济评价259

12.8.1单元设备价格估算259

12.8.2总投资估算260

12.8.3总成本费用估算与分析261

12.8.4盈利能力分析262

12.8.5盈亏平衡分析262

12.9安全评价263

12.9.1装置中存在的潜在危险因素分析263

12.9.2应对措施263

12.10环境影响评价264

12.10.1施工期的主要环境问题及对策264

12.10.2运营期的主要环境问题及对策264

参考文献2652100433B

本教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，编写宗旨是宣扬知识集成，灵活运用，密切结合工程实践的理念。新版中增加了综合自检习题，供读者自我检测对知识掌握的程度和综合运用所学专业知识解决工程实际问题的能力。综合自检习题是根据多年考试、考核的题目整理改编成的，具有很强的可行性和很高的可信度。2100433B