石油化工設(shè)計(jì)手冊·第四卷 工藝和系統(tǒng)設(shè)計(jì)（修訂版）

第1章概述
1．1工藝專業(yè)在設(shè)計(jì)各階段的任務(wù)1
1．1．1設(shè)計(jì)前期工作階段的任務(wù)1
1．1．2工藝設(shè)計(jì)階段1
1．1．3基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)階段2
1．1．4詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段2
1．1．5試車及考核階段的任務(wù)3
1．2工藝系統(tǒng)專業(yè)在設(shè)計(jì)各階段的任務(wù)3
1．2．1概述3
1．2．2在設(shè)計(jì)各階段的任務(wù)3
1．3設(shè)計(jì)崗位的職責(zé)和任務(wù)4
1．3．1設(shè)計(jì)崗位的職責(zé)及權(quán)限4
1．3．2設(shè)計(jì)崗位的任務(wù)6
1．4 裝置運(yùn)行的組織和保障體系10
1．4．1 生產(chǎn)的組織機(jī)構(gòu)10
1．4．2生產(chǎn)過程的管理11
第2章設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2．1概述14
2．2 工廠選址14
2．2．1 廠址選擇14
2．2．2 廠址選擇的工作階段17
2．3自然條件18
2．3．1一般現(xiàn)場數(shù)據(jù)18
2．3．2氣象數(shù)據(jù)20
2．4裝置能力21
2．5操作制度21
2．6設(shè)計(jì)工況21
2．7裝置操作彈性21
2．8設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)22
2．8．1第一種規(guī)范分類方法22
2．8．2第二種規(guī)范分類方法26
2．9原料規(guī)格26
2．9．1原料組成26
2．9．2原料規(guī)格26
2．10產(chǎn)品、副產(chǎn)品及化學(xué)品規(guī)格27
2．10．1產(chǎn)品規(guī)格27
2．10．2副產(chǎn)品及化學(xué)品規(guī)格27
2．11公用工程條件27
2．11．1蒸汽系統(tǒng)27
2．11．2水系統(tǒng)29
2．11．3供電及電信系統(tǒng)30
2．11．4燃料系統(tǒng)31
2．11．5供氧系統(tǒng)32
2．12三廢排放要求及處理原則32
2．12．1廢氣32
2．12．2廢水33
2．12．3廢液33
2．12．4廢渣33
2．13界區(qū)條件34
2．13．1界區(qū)處的原料設(shè)計(jì)條件34
2．13．2界區(qū)處的產(chǎn)品設(shè)計(jì)條件34
2．13．3界區(qū)處的副產(chǎn)品及化學(xué)品設(shè)計(jì)條件34
2．14工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)35
第3章工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算
3．1工藝包設(shè)計(jì)36
3．1．1概述36
3．1．2工藝的主要內(nèi)容37
3．1．3工藝流程說明42
3．1．4工藝流程圖(PFD)42
3．1．5物料和熱量衡算45
3．1．6工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表50
3．1．7工藝設(shè)備表50
3．1．8原料、催化劑、化學(xué)品消耗量及消耗定額和產(chǎn)品、副產(chǎn)品產(chǎn)量50
3．1．9原料、催化劑、化學(xué)品和產(chǎn)品、副產(chǎn)品規(guī)格63
3．1．10公用物料消耗定額及消耗量63
3．1．11公用物料規(guī)格64
3．1．12分析化驗(yàn)要求65
3．1．13生產(chǎn)裝置界區(qū)條件表65
3．1．14三廢排放及建議的處理措施65
3．1．15安全分析67
3．1．16建議的設(shè)備平面布置圖71
3．1．17工藝手冊操作指南73
3．2工藝包設(shè)計(jì)的工作程序74
3．2．1工藝包設(shè)計(jì)階段的主要工作程序74
3．2．2工藝專業(yè)完成設(shè)計(jì)條件的步驟75
3．2．3工藝包階段工藝專業(yè)的條件關(guān)系76
3．3工藝設(shè)計(jì)的原則和方法77
3．3．1工藝路線的選擇77
3．3．2工藝流程方案的優(yōu)化78
3．3．3反應(yīng)流程的優(yōu)化78
3．3．4精餾流程的優(yōu)化79
3．3．5 蒸發(fā)系統(tǒng)80
3．3．6工藝設(shè)備的選擇80
3．3．7設(shè)備材質(zhì)的選擇86
3．3．8壓力容器的設(shè)計(jì)分類及工藝設(shè)備的特殊制造要求86
3．3．9 工藝流程控制方案的設(shè)計(jì)87
3．4過程能量綜合94
3．4．1概述94
3．4．2夾點(diǎn)分析法96
3．4．3分析方法112
3．4．4三環(huán)節(jié)能量綜合策略方法及應(yīng)用123
3．4．5全局能量綜合優(yōu)化148
參考文獻(xiàn)155
第4章基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)
4．1概述157
4．2工藝管道及儀表流程圖(PID)159
4．2．1基本內(nèi)容159
4．2．2工藝管道及儀表流程圖(PID)
的設(shè)計(jì)過程162
4．2．3PID設(shè)計(jì)所需資料166
4．2．4PID的圖面布置和制圖要求166
4．2．5典型設(shè)備的PID設(shè)計(jì)170
4．2．6PID校核提綱194
4．3公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖(UID)196
4．3．1基本內(nèi)容196
4．3．2圖例196
4．4工藝流程說明198
4．5原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、燃料、催化劑、化學(xué)品及公用物料的技術(shù)規(guī)格198
4．5．1設(shè)計(jì)需知198
4．5．2基本內(nèi)容198
4．6原料、催化劑、化學(xué)品、公用物料消耗定額及消耗量和產(chǎn)品、副產(chǎn)品產(chǎn)量表201
4．6．1設(shè)計(jì)需知201
4．7管道標(biāo)志203
4．7．1需要編號的管道范圍203
4．7．2管道標(biāo)注方法203
4．7．3管道號的編制203
4．8管道表205
4．8．1管道表填寫內(nèi)容205
4．8．2管道表填寫說明205
4．8．3管道表的出版與修訂206
4．9生產(chǎn)裝置界區(qū)條件表206
4．10平面布置圖208
4．10．1裝置布置設(shè)計(jì)的一般要求209
4．10．2管廊和主要設(shè)備的布置211
4．11工藝設(shè)備表219
4．11．1容器類設(shè)備219
4．11．2換熱器類設(shè)備219
4．11．3工業(yè)爐類設(shè)備220
4．11．4泵類設(shè)備220
4．11．5壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)類設(shè)備220
4．11．6機(jī)械類設(shè)備220
4．11．7其他類設(shè)備220
4．12工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表284
4．13勞動安全衛(wèi)生284
4．13．1建設(shè)依據(jù)和設(shè)計(jì)依據(jù)284
4．13．2工程概述284
4．13．3生產(chǎn)過程中職業(yè)危險(xiǎn)、危害因素分析284
4．13．4設(shè)計(jì)采用的主要安全衛(wèi)生防范措施284
4．13．5預(yù)期效果與評價285
4．13．6勞動安全衛(wèi)生預(yù)評價結(jié)論285
4．13．7專用投資概算285
4．13．8存在問題與建議285
4．13．9附圖285
4．14人員編制285
4．15工藝系統(tǒng)及其他專業(yè)的條件關(guān)系285
4．15．1工藝系統(tǒng)在各個設(shè)計(jì)階段的條件關(guān)系286
4．15．2工藝系統(tǒng)和儀表專業(yè)之間的條件關(guān)系290
第5章系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5．1概述294
5．2設(shè)計(jì)壓力的確定294
5．2．1術(shù)語294
5．2．2系統(tǒng)分析295
5．2．3設(shè)備設(shè)計(jì)壓力的確定原則296
5．2．4管道設(shè)計(jì)壓力的確定原則296
5．3設(shè)計(jì)溫度的確定298
5．3．1設(shè)備設(shè)計(jì)溫度的確定298
5．3．2管道設(shè)計(jì)溫度的確定298
5．4管道水力學(xué)的設(shè)計(jì)299
5．4．1管道水力學(xué)設(shè)計(jì)步驟299
5．4．2初選管徑的計(jì)算300
5．4．3摩擦壓力降的計(jì)算303
5．4．4管網(wǎng)壓力降的計(jì)算318
5．4．5單相流(不可壓縮流體)的管道壓力降計(jì)算319
5．4．6單相流(可壓縮流體)的管道壓力降計(jì)算335
5．4．7氣?液兩相流(非閃蒸型)的管道壓力降計(jì)算346
5．4．8氣?液兩相流(閃蒸型)的管道壓力降計(jì)算361
5．4．9氣?固兩相流的管道壓力降計(jì)算368
5．4．10真空系統(tǒng)的管道壓力降計(jì)算385
5．4．11漿液流的管道壓力降計(jì)算396
5．4．12計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用407
5．5安全閥的選擇與應(yīng)用407
5．5．1概述407
5．5．2設(shè)置安全閥的場合408
5．5．3安全閥的結(jié)構(gòu)形式及分類409
5．5．4安全閥的選擇411
5．5．5安全閥的定壓、積聚壓力和背壓的確定416
5．5．6安全閥需要排放量的計(jì)算419
5．5．7安全閥泄放能力的計(jì)算424
5．5．9安全閥的安裝434
5．5．10安全閥的泄漏試驗(yàn)440
5．5．11故障原因分析及處置441
5．6疏水器的計(jì)算和選型442
5．6．1疏水器的設(shè)置442
5．6．2疏水器的種類及主要技術(shù)性能444
5．6．3疏水器的選擇449
5．6．4疏水器系統(tǒng)設(shè)計(jì)454
5．7爆破片的設(shè)計(jì)和選用458
5．7．1概述458
5．7．2有關(guān)爆破片的名詞、術(shù)語459
5．7．3爆破片設(shè)置及選用461
5．7．4爆破片的泄放量和泄放面積的計(jì)算及爆破壓力461
5．7．5爆破片的選用468
5．7．6爆破片與安全閥的組合使用470
5．7．7爆破片的安裝與維護(hù)471
5．8阻火器計(jì)算476
5．8．1概述476
5．8．2分類476
5．8．3阻火器的設(shè)置476
5．8．4阻火器的設(shè)計(jì)477
5．8．5阻火器壓力降的計(jì)算479
5．9蒸汽噴射泵的設(shè)計(jì)486
5．9．1蒸汽噴射泵的原理和計(jì)算486
5．9．2安裝與操作494
5．9．3噴射泵計(jì)算實(shí)例496
5．10呼吸閥的選用502
5．10．1呼吸閥的用途和結(jié)構(gòu)502
5．10．2呼吸閥的計(jì)算506
5．10．3呼吸閥的選用及安裝508
5．10．4呼吸閥的參數(shù)表509
5．11隔熱及伴熱設(shè)計(jì)519
5．11．1隔熱設(shè)計(jì)520
5．11．2伴熱的選用520
5．11．3蒸汽伴熱保溫計(jì)算521
5．11．4電伴熱保溫計(jì)算529
5．12管道混合器的計(jì)算與選型531
5．12．1應(yīng)用范圍531
5．12．2靜態(tài)混合器的類型532
5．12．3靜態(tài)混合器的技術(shù)參數(shù)及壓力降計(jì)算534
5．12．4主要靜態(tài)混合器參數(shù)表537
5．12．5靜態(tài)混合器的安裝538
5．12．6選型步驟及例題539
5．13氣封和液封的設(shè)計(jì)545
5．13．1氣封的作用545
5．13．2氣封的設(shè)計(jì)545
5．13．3液封的類型547
5．13．4液封的設(shè)計(jì)548
5．14管道過濾器和檢流器的設(shè)計(jì)550
5．14．1管道過濾器的分類551
5．14．2管道過濾器訂貨需知552
5．14．3管道過濾器的安裝554
5．14．4檢流器的類型554
5．14．5檢流器的設(shè)置554
5．14．6檢流器的安裝555
5．15管道限流孔板和盲板的設(shè)計(jì)563
5．15．1限流孔板的應(yīng)用563
5．15．2限流孔板選型563
5．15．3限流孔板計(jì)算方法和實(shí)例564
5．15．4限流孔板設(shè)計(jì)附圖和附表567
5．15．5盲板的設(shè)置568
5．16貯罐的選型571
5．16．1貯罐的分類及其用途571
5．16．2名詞解釋575
5．16．3貯罐選型的原則與步驟577
5．16．4貯罐容積的計(jì)算方法577
5．16．5貯罐內(nèi)件的設(shè)置原則578
5．16．6常壓罐的管口578
5．16．7帶壓罐的管口579
5．17噪聲控制的設(shè)計(jì)583
5．17．1噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)583
5．17．2噪聲控制設(shè)計(jì)原則584
5．17．3設(shè)計(jì)內(nèi)容584
5．17．4設(shè)置隔聲罩587
5．17．5消聲器選用實(shí)例592
5．18人身防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)593
5．18．1應(yīng)用范圍593
5．18．2安裝位置593
5．18．3設(shè)計(jì)要求593
5．18．4性能數(shù)據(jù)和產(chǎn)品圖示594
5．19裝置內(nèi)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)599
5．19．1輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)599
5．19．2蒸汽及冷凝水系統(tǒng)600
5．19．3冷凍鹽水系統(tǒng)601
5．19．4循環(huán)水系統(tǒng)601
5．19．5儀表空氣系統(tǒng)601
5．19．6氮?dú)?、裝置空氣系統(tǒng)601
5．19．7燃料氣系統(tǒng)601
5．19．8公用物料站的設(shè)計(jì)602
5．20取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)603
5．20．1系統(tǒng)的分類603
5．20．2各類取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)604
5．20．3取樣器的使用注意事項(xiàng)605
5．21閥門選用設(shè)計(jì)608
5．21．1閥門的選用609
5．21．2閥門和閥門組的設(shè)置610
5．22氣液分離器的計(jì)算與選用618
5．22．1氣液分離器618
5．22．2液液分離器623
5．23火炬系統(tǒng)627
5．23．1概述627
5．23．2火炬氣排放管網(wǎng)的設(shè)計(jì)631
5．23．3火炬裝置的工藝和系統(tǒng)設(shè)計(jì)及總圖布置636
5．23．4火炬的燃燒特性640
5．23．5火炬裝置主要設(shè)備的設(shè)計(jì)642
5．23．6火炬氣回收650
5．23．7火炬系統(tǒng)的本質(zhì)安全652
第6章自動控制
6．1工業(yè)自動化儀表655
6．1．1概述655
6．1．2流量測量儀表656
6．1．3壓力測量儀表665
6．1．4物位測量儀表667
6．1．5溫度測量儀表670
6．1．6過程分析儀表674
6．1．7控制室儀表677
6．1．8控制閥679
6．1．9變送器697
6．2自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)702
6．2．1簡單控制系統(tǒng)702
6．2．2復(fù)雜控制系統(tǒng)704
6．3先進(jìn)過程控制725
6．3．1概述725
6．3．2先進(jìn)過程控制及預(yù)測控制的基本原理728
6．3．3主要先進(jìn)控制工具軟件包730
6．3．4先進(jìn)過程控制應(yīng)用舉例――聚丙烯先進(jìn)過程控制736
6．4原油蒸餾過程建模與在線優(yōu)化控制749
6．4．1原油蒸餾過程工藝簡述749
6．4．2嚴(yán)格在線過程模型750
6．4．3過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型752
6．4．4原油常壓塔側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量多變量智能控制756
6．4．5原油常壓塔質(zhì)量估計(jì)中的軟測量儀表759
第7章工藝安全
7．1概述763
7．1．1術(shù)語與定義763
7．1．2設(shè)計(jì)單位的主要安全職責(zé)763
7．1．3安全設(shè)計(jì)基本程序764
7．2工藝物料危險(xiǎn)性分析764
7．2．1危險(xiǎn)化學(xué)品數(shù)據(jù)764
7．2．2火災(zāi)危險(xiǎn)性分析765
7．2．3爆炸危險(xiǎn)區(qū)劃分766
7．2．4職業(yè)性接觸毒物分級及接觸限值766
7．3工藝過程風(fēng)險(xiǎn)評估768
7．3．1主要的危險(xiǎn)化工工藝768
7．3．2過程危險(xiǎn)源分析768
7．3．3傳統(tǒng)的危險(xiǎn)源分析方法770
7．3．4各設(shè)計(jì)階段過程危險(xiǎn)源分析772
7．3．5工藝過程危險(xiǎn)分析(PHA，ProcessHazard Analysis)773
7．3．6危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP，HazardAnd Operability Study)774
7．3．7量化風(fēng)險(xiǎn)評估(QRA，QuantitativeRisk Assessment)776
7．4安全設(shè)計(jì)依據(jù)及基本原則777
7．4．1安全設(shè)計(jì)依據(jù)777
7．4．2國家法律法規(guī)體系777
7．4．3國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及強(qiáng)制性條文777
7．4．4國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施要點(diǎn)778
7．4．5安全設(shè)計(jì)基本原則779
7．5工藝過程風(fēng)險(xiǎn)控制措施779
7．5．1安全對策措施與風(fēng)險(xiǎn)控制779
7．5．2安全對策措施特性及選用原則780
7．5．3安全設(shè)施定義與分類780
7．5．4工藝本質(zhì)安全設(shè)計(jì)780
7．5．5安全儀表系統(tǒng)與可燃有毒氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)781
7．5．6安全泄放裝置及系統(tǒng)783
7．5．7緊急切斷閥(EBV)784
7．5．8設(shè)備和管道材料的選用785
7．5．9應(yīng)急措施設(shè)計(jì)786
7．5．10抗爆建筑物設(shè)計(jì)786
第8章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
8．1概述788
8．2流程模擬789
8．2．1流程模擬軟件發(fā)展歷史790
8．2．2主要流程模擬軟件介紹792
8．3穩(wěn)態(tài)流程模擬794
8．3．1穩(wěn)態(tài)流程模擬系統(tǒng)的構(gòu)成794
8．3．2物性數(shù)據(jù)庫和物性計(jì)算794
8．3．3參數(shù)回歸807
8．3．４單元操作模塊808
8．3．5切割物流和收斂方法810
8．3．6流程選項(xiàng)812
8．3．7模型分析814
8．3．8功能擴(kuò)展816
8．3．9穩(wěn)態(tài)模擬示例825
8．4動態(tài)流程模擬832
8．4．1動態(tài)流程模擬的類型834
8．4．2在Aspen Plus中清理不適用的模塊834
8．4．3在Aspen Plus中完善穩(wěn)態(tài)流程模擬834
8．4．4在Aspen Plus中估算塔器尺寸834
8．4．5在Aspen Plus中輸入動態(tài)模擬所需參數(shù)835
8．4．6在Aspen Plus中運(yùn)行壓力檢查器835
8．4．7在Aspen Plus中導(dǎo)出動態(tài)流程模擬文件835
8．4．8Aspen Plus Dynamics中的流程836
8．4．9運(yùn)行動態(tài)流程模擬837
8．4．10控制方案的完善837
8．4．11控制器參數(shù)的整定839
第9章貯罐工藝設(shè)計(jì)
9．1貯罐分類841
9．1．1概述841
9．1．2分類841
9．2常用各種貯罐設(shè)計(jì)原則及計(jì)算842
9．2．1球罐842
9．2．2小型貯罐847
9．2．3低溫貯罐849
9．2．4固定頂貯罐858
9．2．5外浮頂貯罐879
9．2．6內(nèi)浮頂貯罐890
9．2．7濕式氣柜893
9．2．8干式氣柜904
9．2．9糧倉908
9．3石油化工貯罐工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算916
9．3．1石油化工產(chǎn)品貯存工藝方法916
9．3．2容量計(jì)算和基本尺寸的選擇921
9．3．3設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度的確定923
9．3．4惰性氣體量的計(jì)算926
9．3．5貯罐液體蒸發(fā)損失928
9．3．6貯罐的加熱與冷卻937
9．3．7貯罐保溫948
9．3．8鋼貯罐基礎(chǔ)的工藝要求951
9．4石油化工貯罐主要附件的選擇與計(jì)算954
9．4．1進(jìn)料管和出料管的設(shè)計(jì)954
9．4．2集水罐的設(shè)計(jì)961
9．4．3防渦流擋板961
9．4．4呼吸裝置970
9．4．5防護(hù)裝置983
9．4．6貯罐內(nèi)物料流動時的靜電及防止辦法990
9．4．7貯罐消防的工藝要求1004
9．5貯罐及管道用鋼材1007
9．5．1基本要求1007
9．5．2鋼板1007
9．5．3鋼管1013
9．5．4鍛件1015
9．5．5螺柱和螺母1015
參考文獻(xiàn)1019