化工设计实训指导书

第1章 化工设计概论 1
　1.1 绪言 1
　1.2 化工设计规范、标准简介 5
　1.3 我国化工设计的质量保证体系及安全监察 5

第2章 化工设计基础 8
　2.1 化工设计的分类 8
　　2.1.1 根据建设项目性质对化工设计进行分类 8
　　2.1.2 按项目开发过程对化工设计进行分类 9
　　2.1.3 根据设计范围对化工设计进行分类 13
　2.2 化工厂初步设计阶段的工作程序 13
　2.3 车间设计工作程序及内容 14
　2.4 国际通用设计程序及内容 16
　　2.4.1 工艺设计阶段 17
　　2.4.2 基础工程设计阶段 18
　　2.4.3 详细工程设计阶段 19
　　2.4.4 工程设计步骤 19
　　2.4.5 相应文件要达到的目标 20
　2.5 我国石油化工装置设计程序及内容 20
　2.6 化工设计的流程 21
　2.7 设计文件的组成 23
　　2.7.1 初步设计文件 24
　　2.7.2 施工图设计文件 24
　2.8 设计文件的说明 24
　2.9 设计图样的说明 25
　2.10 化工设计图样的基本画法 26
　　2.10.1 化工设备图的基本内容 27
　　2.10.2 化工设备图的视图特点 27
　　2.10.3 化工设备视图的表达特点 28
　　2.10.4 化工设备图简化画法 29
　　2.10.5 化工设备图中焊缝的表示 32
　　2.10.6 化工设备图的绘制步骤及有关要求 35

第3章 工艺设计 36
　3.1 物料衡算与能量衡算 36
　　3.1.1 物料衡算 37
　　3.1.2 能量衡算 41
　3.2 化工设备选用概述 44
　3.3 化工设备选型和工艺计算 45
　　3.3.1 泵的设计与选型 47
　　3.3.2 气体输送及压缩设备的设计与选型 55
　　3.3.3 换热器的设计与选型 60
　　3.3.4 贮罐容器的设计与选型 66
　　3.3.5 塔设备的设计与选型 70
　　3.3.6 反应器的设计与选型 71
　　3.3.7 液固分离设备的选型 78
　　3.3.8 干燥设备的设计与选型 83
　　3.3.9 其他设备和机械的选型 89

第4章 结构强度设计 91
　4.1 化工设备的结构特点及选材 91
　　4.1.1 压力容器结构特点 91
　　4.1.2 压力容器选材 92
　4.2 筒体、封头及其连接 102
　　4.2.1 筒体 102
　　4.2.2 封头 104
　4.3 化工设备零部件设计 110
　　4.3.1 法兰 110
　　4.3.2 容器支座 124
　　4.3.3 手孔、人孔和视镜 133
　　4.3.4 接口管及凸缘 136
　　4.3.5 开孔补强 137
　4.4 焊接结构 141
　　4.4.1 焊接结构的设计原则 141
　　4.4.2 焊接材料及接头 142
　　4.4.3 焊接接头坡口形式和尺寸选择 147
　　4.4.4 坡口和边缘的加工方法及基本技术数据 148
　4.5 安全阀与爆破片 150
　　4.5.1 安全阀 151
　　4.5.2 爆破片 152

第5章 压力容器常规设计 156
　5.1 概述 156
　5.2 压力容器常规设计基础 157
　　5.2.1 设计压力、设计温度和设计载荷 157
　　5.2.2 许用应力与安全系数 161
　　5.2.3 压力容器壁厚 164
　　5.2.4 压力试验与气密性试验 167
　5.3 压力容器典型壳体强度计算 170

第6章 压力容器分析设计 171
　6.1 定义 171
　6.2 JB 4732—1995的适用范围 171
　6.3 分析设计的基本步骤 172
　6.4 GB 150与JB 4732的对比 172
　6.5 压力容器分析设计实例—膨胀节强度分析 173

第7章 压力容器的监造、检验与验收 192
　7.1 压力容器的监造 192
　7.2 压力容器的检验与验收 194
　　7.2.1 检验技术管理 194
　　7.2.2 产品质量检验 195
　7.3 无损检测 197
　　7.3.1 无损检测的特点 197
　　7.3.2 无损检测分类 198
　　7.3.3 无损检测方法的选择 199
　　7.3.4 无损检测比例 200
　　7.3.5 焊缝无损检测符号 201
　　7.3.6 无损检测通用标准 202
　7.4 容器的压力试验 202
　　7.4.1 压力试验准备和要求 202
　　7.4.2 水压试验 203
　　7.4.3 气压试验 205
　　7.4.4 气密性试验 205
　　7.4.5 压力试验的安全技术规定 205
　7.5 板壳式换热器制造过程质量验收检验大纲 206
　　7.5.1 总则 206
　　7.5.2 原材料 207
　　7.5.3 焊接 207
　　7.5.4 无损检验 208
　　7.5.5 尺寸检查 209
　　7.5.6 热处理及试板 209
　　7.5.7 压力试验及包装发运 210
　　7.5.8 其他要求 210

第8章 化工设备控制 211
　8.1 概述 211
　8.2 换热器控制 214
　　8.2.1 换热器的自动控制 214
　　8.2.2 蒸汽加热器的自动控制 216
　　8.2.3 冷却器的自动控制 217
　8.3 精馏塔控制 218
　　8.3.1 精馏塔的控制目标 218
　　8.3.2 精馏塔的干扰因素 219
　　8.3.3 精馏塔生产过程质量指标的选择 220
　　8.3.4 精馏塔生产过程的自动控制整体方案 224
　8.4 反应器控制 226
　　8.4.1 化学反应器的控制要求 226
　　8.4.2 化学反应器的自动控制 227
　8.5 泵类控制 231
　　8.5.1 离心泵的流量控制 231
　　8.5.2 往复泵运行过程的自动控制 233
　8.6 压缩机控制 234
　　8.6.1 往复式压缩机的自动控制 234
　　8.6.2 离心式压缩机的自动控制 235

第9章 化工设备安装工程预算 240
　9.1 基础知识 240
　　9.1.1 石油化工工业设备及投资 240
　　9.1.2 工程预算定额及费用定额 244
　　9.1.3 石油化工设备制作与安装工程施工图预（结）算书的组成及编制 245
　　9.1.4 施工图预（结）算书的审核 247
　9.2 化工机械设备安装工程施工图预（结）算书的编制 248
　　9.2.1 风机 248
　　9.2.2 泵 252
　　9.2.3 气体压缩机 262
　　9.2.4 石油化工工业专用机械设备 272
　9.3 化工静置设备制作及安装工程施工图预（结）算书的编制 285
　　9.3.1 容器 285
　　9.3.2 分离器 286
　　9.3.3 反应器 290
　　9.3.4 热交换器 295
　　9.3.5 塔器 298
　　9.3.6 橇块 304

第10章 车间布置设计 306
　10.1 概述 306
　10.2 车间设备布置设计 309
　　10.2.1 化工车间布置的依据 309
　　10.2.2 车间布置的原则 310
　　10.2.3 车间布置设计的内容 310
　　10.2.4 车间布置设计的程序 311
　10.3 典型设备的布置方案 311
　　10.3.1 反应器的布置 311
　　10.3.2 塔的布置 314
　　10.3.3 容器的布置 315

第11章 管道布置设计 316
　11.1 概述 316
　　11.1.1 化工车间管道布置设计的内容 316
　　11.1.2 化工车间管道布置设计的要求 317
　11.2 管架和管道的安装布置 319
　　11.2.1 管道在管架上的平面布置原则 320
　　11.2.2 管道和管架的立面布置原则 320
　11.3 典型设备的管道布置 321
　　11.3.1 容器的管道布置 321
　　11.3.2 换热器的管道布置 323
　　11.3.3 塔的管道布置 325

第12章 化工设计的辅助要求 329
　12.1 公用工程 329
　　12.1.1 给排水 329
　　12.1.2 供电 331
　　12.1.3 供热及冷冻工程 333
　　12.1.4 采暖通风及空气调节 337
　　12.1.5 土建设计 339
　　12.1.6 自动控制 341
　12.2 安全与环境保护 342
　　12.2.1 燃烧爆炸及防火防爆 342
　　12.2.2 防雷设计 346
　　12.2.3 环境污染及其治理 347

第13章 化工设备管理 349
　13.1 设备管理的基本内容 350
　13.2 设备管理标准化 352
　13.3 我国的设备管理制度 356

附录 359
附录1 物料衡算计算举例 359
　附录2 热量衡算计算举例 362
　附录3 压力容器常规设计举例 363
　附录4 压力容器分析设计举例 378

参考文献 408