《注册化工工程师考前辅导:化工工艺系统设计》
化工工艺系统设计是化工工程中的核心环节,它涉及到化学反应、传热、传质等多个方面,是确保化工厂安全、高效运行的关键。设计人员需具备扎实的化工基本理论知识,掌握化工工艺系统设计方法和技能,熟悉相关专业知识,了解国家标准规范,并拥有丰富的工程实践经验。
在化工工艺专业中,工作重点在于化学反应、传热和传质的研究,包括物料平衡计算、热量平衡计算、设备计算以及工艺流程设计等。工艺流程图(PFD)和工艺设备数据表是这一阶段的主要成果,它们反映了工艺设计流程和设备设计的初步构想。
工艺系统专业则更侧重于流体力学、安全和可操作性。这包括管道流体力学计算、泵的选择、管道附件计算以及安全可操作性研究。例如,管道和仪表流程图(PID)是设计过程中的重要文档,它随设计阶段深入而不断完善,反映了工艺、自控、设备等多专业设计信息的整合。
化工管道设计遵循经济性、压力降要求、工艺控制要求和限制管壁磨损的原则。经济管径的选择需在建设投资和操作费用之间找到最佳平衡,通常参考常用流速范围和压力降控制表。压力降计算通常基于阀门全开状态,以保证工艺需求。工艺控制要求调节阀压降约占总压力降的30%,以保证良好的流量控制。同时,为了防止管壁磨损,对于腐蚀介质或含有腐蚀性固体颗粒的流体,需要限制流速,如氯气最大流速不超过25m/s,浓硫酸则限制在1.2m/s。
此外,设计时还需考虑管道的材料选择,确保其耐腐蚀性。软金属管、含有腐蚀性固体颗粒的工艺介质,以及高湍流的管道都可能导致管壁磨损,需要采取限制流速或特殊防护措施,以延长管道寿命。
总之,化工工艺系统设计是一门涉及多学科知识的复杂工程,设计师需要综合运用化学、物理、机械、流体力学等多个领域的知识,确保化工生产的经济性、安全性和可操作性。在实际工作中,设计师不仅要具备扎实的专业基础,还需要灵活应对各种工况,以实现最优的设计方案。