化工工艺施工图设计技术专题

化工工艺施工图设计技术专题 1 概述化工装置设计的特性1.1 介质特性腐蚀性易爆、易燃毒性及污染环境高温、低温真空、高压 介质流体分类1毒性介质毒性程度参照职业性接触毒物危害程度分级的规定分为四级，其最高容许浓度分别为：级（极度危害）小于等于0.1mg/m3，GB50316中A1类级（高度危害）0.11.0mg/m3，GB50316中A2类级（中度危害）1.010mg/m3，GB50316中A2类级（轻度危害）大于10mg/m3。GB50316中A2类毒性危害程度分级依据指标分 级（极度危害）（高度危害）（中度危害）（轻度危害）急性毒性吸入LC50, mg/m3经皮LC50, mg/kg经口LC50, mg/kg200100252001002520005005002000025005000急性中毒发病状况生产中易发生中毒， 后果严重生产中可发生中毒， 愈后良好偶可发生中毒迄今未见急性中毒， 但有急性影响慢性中毒患病情况患病率高( 5%)患病率较高(5%)或症状发生率高(20%)偶有中毒病例发生或症状发生率较高（I10%)无慢性中毒而有慢性影响慢性中毒后果脱离接触后，继续进展或不能治愈脱离接触后，可基本治愈脱离接触后，可恢复，不致严重后果脱离接触后，自行恢复， 无不良后果致癌性人体致癌物可疑人体致癌物实验动物致癌物无致癌性最高容许浓度mg/m30.10.11.0102可燃易燃性 可燃气体的火灾危险性分类见下表。可燃气体的火灾危险性分类类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲0.1MPa的烃类液体及其他类似烃类B可燃液体甲A类以外，闪点45至120 3耐腐蚀性等级分类酸、碱、尿素、NH3、氢、氧、氯离子、硫化氢汽、CO2汽等在不同温度不同浓度下的腐蚀性。耐腐蚀等级分类分类年腐蚀率充分耐腐蚀材料0.05 mm /年（可充分利用）耐腐蚀材料0.050.1mm/年（可使用）尚耐腐蚀材料0.10.5mm/年（可加大腐蚀裕度）不耐腐蚀材料0.5mm/年（不能用）4. GB 50316-2000工业金属管道设计规范中对流体的分类A1类流体 category A1 fluid 在本规范内系指剧毒流体，在输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中，被人吸入或与人体接触时，能造成严重中毒，脱离接触后，不能治愈。相当于现行国家标准职业性接触毒物危害程度分级GB 5044中级（极度危害）的毒物。A2类流体 category A1 fluid 在本规范内系指有毒流体，接触此类流体后，会有不同程度的中毒，脱离接触后可治愈。相当于职业性接触毒物危害程度分级GB 5044中级及以下（高度、中度、轻度危害）的毒物。B类流体 category B fluid 在本规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体，这些流体能点燃并在空气中连续燃烧。D类流体 category D fluid 指不可燃、无毒、设计压力小于或等于1.0MPa和设计温度介于-20186之间的流体。C类流体 category C fluid系指不包括D类流体的不可燃、无毒的流体。1.2 生产特性 要求连续稳定（大型装置一、二年才停车检修），开停车耗时、化钱。1.3 设计特性 要求物料与热量的基本平衡 工艺流程复杂，控制要求很高 各专业、各设计环节都涉及安全因素内容 设备和管道材料种类多、针对性强1.4众多的标准和规范2 化工厂建设及化工设计的程序规范的项目建设程序需通过项目建议、可行性研究、初步设计直至施工图设计等几个阶段。2.1 项目建议书项目建议书是基本建设程序中最初阶段的工作，是对建设项目的轮廓设想和立项的先导，是为建设项目得以立项而提出的建议。文件内容包括市场初步分析、原材料供应、产品规模、初步厂址、预计投资和效益等内容。其重点是论述项目建设的必要性。2.2 可行性研究报告可行性研究PFD、UFD 方案论证、化工过程的组织、合成与控制，物料平衡、热量平衡。上级部门批准项目建议书、设计单位与建设单位签订委托合同后，便可以进行该建设项目的可行性研究。在可行性研究报告中，对建设项目的产品品种、工艺路线、生产方法、建设规模市场分析并结合厂址总图布置、交通、水电汽供应、环境保护、安全卫生等进行技术、经济的先进性和合理性的全面分析论证，通过多方案比较，提出评价意见。此后还需编制单项工程估算及全厂总投资估算。对投资进行分析，拟定资金筹措方式，进行财务及国民经济评价，提出评价结论。最终将完成的可行性研究报告提交上级主管部门，由上级部门主管人员并邀请相关部门及专家对其进行评估，提出评估意见，最终由上级主管部门对该项目可行性研究报告作出批复。其重点是评价项目建设的可行性。(工艺技术方案、PFD，PID、生产规模、建厂地点及占地、总图运输、原辅材料、消耗及能耗指标，成本估算，定员及指标，设计及建设进度、公用工程UFD及辅助设计、UFD节能、环境及安全评价、投资筹资计划及技术经济) 2.3 初步设计 初步设计是根据已批准的可行性研究报告，确定全厂性的设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题，如总工艺流程、生产方法、工厂组成、总图布置、水电汽的供应方式和用量、关键设备和仪表选型、全厂贮运方案、消防、职业安全卫生、环境保护和综合利用以及车间或单项工程的工艺流程和各专业设计方案等，编制出初步设计文件与概算。 初步设计是确定建设项目的投资额、征用土地、组织主要设备及材料采购，进行施工准备、生产准备以及施工图设计的依据；亦是编制施工组织设计、签订建设总承包合同、银行贷款以及实行投资包干和控制建设工程拨款的依据。 引进的化工建设项目，在外国专利商提供的专利技术或基础设计的基础上进行工程化，完成基础工程设计，并应完成初步设计，供主管部门审查。 初步设计文件的组成除了说明书、图纸、表格外，还应该有详细的物料衡算、热量衡算以及重大的、主要的设备计算书。 初步设计完成后，由上级主管部门或其委托单位组织建厂所在地的有关部门（如环保、消防、运输、财政等）人员及专家；建设单位相应专业的各类人员进行审查，提出修改、补充、深化等意见和建议并作出审查意见。设计单位在进行施工图设计中将考虑、贯彻上述意见并完成施工图设计（详细工程设计）。2.4 若干变通的设计程序除了上述较规范的设计程序外，也有下列变通的情况和做法：1、 有的重大项目还有预可行性研究阶段。2、 初步设计前增加总体设计，重点解决好总建设规模和多种产品的合理配 合、总平面规划、总工艺流程、分装置投资和总投资以及各分包设计单位的设计界区、交接点等重要条件。3、 应建设单位要求，在初设前也可先做一个方案设计，供建设单位审查，为随后的初步设计顺利、合理地完成打下稳妥的基础。3 施工图设计程序施工图设计的主要任务及施工图设计程序3.1 施工图设计是把初步设计中确定的设计原则和设计方案，根据建筑安装工程或设备制作的需要，进一步具体化。把工程设计各个组成部分的布置和主要施工方法，以图样及文字的方式加以确定，并编制设备、材料明细表。3.2 施工图设计是为了满足建筑工程施工、设备、仪表、电气及管道等安装、 设备的制作及控制工程建设造价的要求。3.3 施工图设计可作为生产准备的依据。3.4 施工图设计程序目前本公司大多数项目仍按传统的设计模式（老体制）进行施工图设计，也增设了一些新的专业如：管道材料控制、管道力学、设备布置以及管道布置等专业，以利于设计质量的提高。整个施工图设计可分为三个主要阶段：1) 准备一次条件及开工报告2) 开展施工图设计，并适时的提出有关专业条件3) 在完成PID、设备布置图、管道布置图、管口方位图、平台梯子图基础上，继续完成管道轴侧图、设备表、管道材料表、综合材料表、管道支架一览表等，并适时提出有关二次条件以及最终就工艺专业提出的条件对其它专业的设计文件会签等。4) 最后编图纸目录、写施工图说明，设计文件经室级院级质保部门审查后入档案室归档及发送。5) 继续将保温、防腐专业条件提出。（详见施工图设计程序表）4. 施工图设计（开工报告前）的技术准备工作4.1 设计基础及设计依据的最终确定 对已批准初步设计中的设计基础、总平面布置、主要工艺流程、主要设备选型、建筑型式及规模标准予以确认，并不得随意变更。 对初步设计审查中提出的修改意见，认真修改后经室、公司级技术方案论证后确定。 对初步设计审查中提出的尚需落实、深化的技术问题需明确专人及时间予以解决。 对厂区有关地质、边界及水、电、汽、燃料等公用管道的接点条件及建厂方对化工装置中工艺、设备、自控、电气、给排水、环保等主要专业的具体技术要求要进一步讨论确定，并应形成书面的会议纪要作为开展施工图设计的依据。4.2 最终版的计算书、工艺物料流程图（PFD）和设备数据表根据最终确定的设计基础和设计依据的数据，重新整理修改计算书以及工艺物料流程图（PFD），以便确定装置管径、设备数据（特别是引进设备）等工艺参数，并要求设备供应商提供例图设备总图、重量及安装条件图以作为施工图设计依据。详见全厂物料平衡图及工艺物料流程图（PFD）4.3 专业统一规定 为了确保项目各主项施工图设计文件在图面、图签、图形、文字、线条、分层、标注等都一致；为了补充施工图统一规定的不足；也为了对公司工作手册有关技术规定的一些内容需要强调统一做法的诸方面做出规定，通常各专业还向各主项发布专业统一规定。主要内容如下： 应遵守的专业设计标准、规范和规定。.1 公司工作手册中有关专业的工程及技术规定。.2 各行业协会发布的有关设计规定。.3 防火，防爆、安全、卫生及环保方面的规定与标准。.4 管道、法兰、管件、垫片、紧固件选用标准。.5 管架设计标准。.6 装置施工及验收规范。 设计中需要统一做法的内容4.4 施工图设计的一次条件 设备及机泵条件施工图开展前最早应提出的是设备条件及机泵选用条件。这是因为非标设备设计周期较长，而从订货、制造到成品运到现场周期更长。也因为化工装置设计中的其他条件如设备布置、土建、自控、电气、给排水等专业设计条件都建立在设备专业返回的设备总图及设备安装条件的基础之上。关于机泵的条件也需及早提交给供应商以便供应商返回合适的机泵数据表并提供土建厂房、设备基础、自控、电气、水汽等专业施工图设计所需的条件。所以要尽早提出设备和机泵条件。.1 塔类设备条件1）、介质条件：（1） 介质名称、组分、流量、重量、粘度、比重等。（2） 含特殊腐蚀性介质的组分及含量（如H2S,SO2,HCN,Cl-,F-等）。（3） 操作温度、操作压力。2）、通用设备条件：（1）塔径、塔高、塔裙高。（2）推荐材料。（3）接地板是否保温、保温层厚度和重量。（4）对重量大、外形高大的高塔，应该要求设备提供土建埋地脚螺栓用的底座模板规格。3）、管口条件：（包括人孔、装卸填料触媒孔）（1）管口符号、管口名称及规格、介质名称及用途（2）法兰标准、密封面型式、是否需要配对供应法兰及紧固件（3）管口位置和伸出长度。 4）、塔结构条件（1）塔板型式、泡罩型式、浮阀形式、开孔率、塔板数、板间距、检修手孔位置和规格或由工艺提出相关条工艺条件给供应商设计、制造。（2）除沫器形式、液体或气体分布器型式、位置、防冲板、防溢口、取样口（3）自控检测点位置、规格5）、特殊条件（根据塔型而有不同内容）：（1）填料层层数、每层高度、层间距。填料型式及规格、填料材料、填料堆比重。（2）触媒层层数、每层高度、层间距。触媒型式及规格、触媒型号、颗粒大小、堆比重。触媒层上下部瓷球规格及层高。（3）气体分布板、测温计接口安装位置及安装型式6）、塔顶吊装杆.2 反应器设备条件（包括脱硫槽、加氢反应槽等）1）、 介质条件（1）介质名称、组分、流量（2）操作温度、操作压力 2）、 通用条件（1）反应器直径、高度（直筒段）、裙座高（2）推荐材料、接地板、吊装杆（3）保温层厚度（4）气体进口防冲板 3）、 管口条件（1）管口符号、管口名称、规格（PN、DN）及用途（2）管口法兰标准、密封面型式、伸出长度 4）、 特殊条件（1）触媒层层数、每层高度、层间距（2）触媒型号、颗粒大小、堆比重（3）触媒层上、下部瓷球规格、层高（4） 测温计安装位置及安装型式.3 热交换器设备条件1）、热交换器的分类（1）按工艺功能分类冷却器：冷却工艺物流的设备。一般冷却剂多采用水。若冷却温度较低时，可采用氨或氟利昂为冷却剂。加热器：加热工艺物流的设备。一般多采用水蒸汽作为加热介质，当温度要求高时可采用导热油（或道生）、熔盐等作为加热介质。再沸器：用于蒸馏塔底蒸发物料的设备。其中热虹吸式再沸器被蒸发的物料依靠液位压差自然循环。动力循环式再沸器，被蒸发物流用泵进行循环。冷凝器：蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器的冷凝循环回流的设备。分凝器，用于多组分的冷凝。最终冷凝温度高于混合组分的泡点，仍有一部分组分未冷凝，以达到再一次分离的目的。另一种含有惰性气体的多组分的冷凝。排出的气体含有惰性气体和未冷凝组分。全凝器：多组分冷凝器的最终冷凝温度等于或低于混合组分的泡点，所有组分全部冷凝。为了贮存目的可将冷凝液再过冷。蒸发器：专门用于蒸发溶液中的水份或者溶剂的设备。过热器：对饱和蒸汽再加热升温使之成为过热蒸汽的设备废热锅炉：从工艺的高温物流或废气中回收其热量而发生蒸汽的设备。 换热器：两种不同温位的工艺物流相互进行显热交换能量的设备。（2）按传热方式和结构分类通过间壁传递热量式间壁式换热器的特性表分类名称特 性 一 览 表管壳式固定管板式使用广泛，已系列化；壳程不易清洗，管壳两物流温差60时应设置膨胀节，最大使用温差不应大于120浮头式壳程易清洗；管壳两物流温差120时，内垫片易渗漏填料函式优缺点同浮头式，造价高，不宜制造大直径U型管式制造、安装方便，造价较低，管程耐高压；但结构不紧凑、管子不宜更换和不宜机械清洗板式板翘式紧凑、效率高，可多股物流同时热交换，使用温度150螺旋板式制造简单、紧凑，可用于带颗粒物料，温位利用好；不易检修伞板式使用简单、紧凑、成本低、易清洗，使用压力12kgf/cm2,使用温度150波纹板式紧凑、效率高、易清洗，使用温度150，使用压力15kgf/cm2管式空冷器投资和操作费用一般较水冷式低，维修容易，但受周围空气温度影响大套管式制造方便、不易堵塞，耗金属多，使用面积不宜20m2喷淋管式制造方便，可用海水冷却，造价较套管式低，对周围环境有水雾腐蚀箱管式制造简单占地面积大，一般作为出料冷却液膜式升降膜式接触时间短、效率高，无内压降。浓缩比5括板薄膜式接触时间短，适用于高粘度、易结垢物料。浓缩比1120离心薄膜式受热时间短、清洗方便，效率高。浓缩比15其他型式板壳式结构紧凑、传热好、成本低、压降小，较难制造热管高导热性和导温性，热流密度大，制造要求高直接接触传递热量式 木质格栅 纸质油浸蜂窝式 格栅 铝质波纹板式 陶质波纹板式 填料塔式 拉西环等各种填料 湍球塔塔式 栅板式 孔板式 斜板式直接接触式 淋降板式 文丘里式喷射式 管孔喷淋式 管道内的注入式 2）、管壳式换热器条件（1）介质条件冷侧（管程或壳程）：介质名称、组分，流量，进出口温度、压力。热侧（管程或壳程）：介质名称、组分，流量，进出口温度、压力。 （2）通用条件 型式、直径、直管段管长、总长、列管规格外（厚度）换热面积、热负荷G J/h、壳程隔板间距、高度保温层厚度、鞍座位置（卧式）、支耳位置（立式） 型式分类详见附表换热器型式代号表（3）管口条件 管口符号、管口位置、管程及壳程介质进出管口规格（DN）、压力等级（PN）法兰型式、规格（PN，DN）、密封面型式、伸出长度、法兰标准号导淋及放空口、防冲板 （4）附表： 管壳式换热器形式代号表 管壳式换热器及冷却器条件表 管壳式冷凝器条件表 管壳式再沸器（蒸发器）条件表3）、螺旋板式换热器条件 （1）介质条件 冷侧：介质名称、组分、流量、进出口温度、压力热侧：介质名称、组分、流量、进出口温度、压力 （2）通用条件（需附图） 型式与规格：H螺旋通道的厚度、高度、圈数、通道长度、材料换热面积、热负荷（GJ/h）保温层厚度（3）管口条件（需附图） 管口符号、管口位置及伸长长度、管口规格（管径DN/PN）法兰压力等级、型式与规格（PN、DN），密封面型式、法兰标准号导淋与放空口、位置与规格4）、再沸器 （1）介质条件 冷侧：介质名称、组分、流量、进出口温度压力热侧：加热蒸汽的压力、流量（2）通用条将（需附图） 型式与规格：立式还是卧式，立式与列管还热器同，卧式则要提加热釜直径、切线长及总长，换热管规格与换热面积,热负荷G J/h。 保温层厚度（3）管口条件（需附图） 冷侧进出料管口，热侧蒸汽进口与冷凝液出口，再沸器、加热釜头放气管及导淋，压力温度表接管，液位计安全阀接口，亦有热工艺介质来加热或产生蒸汽的类似再沸器的设备（称低压蒸汽发生器）.4 容器类设备条件1）、容器类设备种类有：（1）贮存液体物料所用的贮槽（罐）：有立式、卧式，有的设盘管加热器或加热夹套，有的带搅拌器。（2）有一定功能的容器：如过滤器、除沫器、分离器、沉降槽、混合器、缓冲罐。（3）以混凝土为主结构设有钢盖板的大型容器类设备。2）、容器类设备的设备条件有：（1）通用条件： 介质名称，组分，浓度，密度，压力，温度，有效容积，规格尺寸，含颗粒度情况。 管口条件：管口符号、名称、位置、规格，连接法兰规格（DN，PN）型式、标准号、自控监测点接管位置、规格，人孔，备用口等。 设备材料，衬里层材料、厚度，防腐保温要求，设备支架。 （2）特别要求： 如过滤部分的开孔率、孔大小、套不锈钢钢丝网的目数、除沫器的型式、规格，搅拌器（包括电机条件），加热盘管或加热夹套条件。 对于以混凝土为主结构的容器类设备应向土建提条件（位置、尺寸、内衬及防腐要求）而钢制顶盖向设备专业，钢制顶盖与土建槽顶的安装设计由设备专业向土建专业提条件。 （3）设备条件应附简图.5 机泵条件1）、泵的类型、各类泵的特性及主要泵的适用范围：（1）泵的类型、各类泵的特性及主要泵的适用范围。泵的类型根据泵的工作原理和结构，泵的类型有如下几种：单吸泵、双吸泵 单级泵、多级泵离心泵 蜗壳式泵、分段式泵 立式泵、卧式泵 屏蔽泵、磁力驱动泵 高速泵 叶片式泵 单级泵、多级泵旋涡泵 离心旋涡泵混流泵泵轴流泵柱塞（活塞）泵、隔膜泵电动泵 计量泵往复泵 蒸汽泵容积式泵转子泵齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵 其它类型泵喷射泵、空气升液泵、电磁泵主要泵的适用范围各类泵的特性指标叶片泵容积式泵离心泵轴流泵旋涡泵往复泵转子泵操作与维修流量调节方法出口节流或改变转速出口节流或改变叶片安装角度不能用出口阀调节，只能用旁路调节同旋涡泵，另还可调节转速和行程同旋涡泵自吸作用一般没有没有部分型号有有有启动出口阀关闭出口阀全开出口阀全开维修简便麻烦简便适用范围粘度较低的各种介质特别适用于大流量，低扬程，粘度较低的介质特别适用于小流量较高压力的低粘度清洁介质适用于高压力，小流量的清洁介质（含悬浮液或要求完全无泄漏可用隔膜泵）适用于中低压力，中小流量尤其适用于粘性高的介质选用举例首先选用离心泵根据流量大小选用单吸泵双吸泵或小流量离心泵根据扬程高低，选用单级多级泵或高速离心泵大流量低扬程时选用小流量，高扬程汽蚀要求不高时，介质含气量5%，流量较小，且粘度小于37.4mm2/s时。小流量高扬程汽蚀要求高时，允许流量有脉动者。介质粘度大（大于6501000mm2/s,时）2）、泵的选用条件（1）工艺条件输送介质的物理化学性能。介质名称，组分，毒性，腐蚀性。介质颗粒含量及颗粒大小，是否结晶。介质的密度，粘度。输送介质的操作条件及参数a）要求泵连续或间歇操作。b）要求泵的流量：正常流量:物料衡算得出的流量m3/h 额定流量（最大流量）：为正常流量x(1.11.15) m3/h c）要求泵的扬程：计算扬程：工艺装置所需的扬程值（m液柱）额定扬程：装置所需最大扬程x(1.051.10) m液柱 d）泵的进口压力（Ps）和出口压力（Pd）进出口压力的大小影响到壳体的耐压及轴封的要求。e）泵的进口介质温度一般应给出正常，最低和最高温度，此值会影响到泵的净正吸入压头（NPSHa）及泵材料的选用。f) 装置的有效汽蚀余量（净正吸入压头）NPSHa现场条件a）室内或室外，采暖不采暖。b）爆炸危险区域的划分等级。c）操作环境中沙尘及水分对泵电机，密封等级的要求d）环境温度，相对温度，大气压力，大气腐蚀状况等3）、泵的选用步骤（1）确定泵的类型泵的类型应根据装置的工艺参数，输送介质的物理和化学性质，操作周期和泵的结构等同类合理选择。离心泵具有有结构简单，输液无脉动，流量调节简单等优点，因此应尽可能用离心泵。各类泵适用参数范围列表如下：序号泵的类型适用参数备注Qm3/hH(m)粘度（MPa.s.）含气v%ns1离心泵1.6-3000010-260065052旋涡泵0.4-108-15037.45%3轴流泵20300混流泵同4往复泵0-6000.2-100MPa650-1000粘度特别大用高粘度往复泵及转子泵5转子泵1-6000.2-60MPa650-10006容积泵5%说明1.Ns：比转数，Ns3.65.n.Q1/2 .H3/4 式中：n:转数r/min Q:流量m3/h H扬程m有计量要求时，选用计量泵（2）选定离心泵后，可进一步考虑如下项目： 根据介质特性决定选哪种特性泵，如清水泵，耐腐蚀泵，化工流程泵，油泵，如介质为剧毒，贵重或有放射性等不允许泄漏物质时，应考虑选用无泄漏泵（如屏蔽泵，磁力泵）如介质为液化烃等易挥发液体应选择低汽蚀余量泵。根据现场安装条件选择卧式泵，立式泵（包括液下泵，管道泵，深井泵）。根据流量大小选用单吸泵，双吸泵或小流量离心泵。根据扬程高低，选用单级泵，多级泵或高速离心泵等。（3）通过泵系列型谱图查出最终选用泵的型号 泵的极限工作范围泵的极限工作范围，如图所示，曲线1表示标准叶轮直径D2下的H-Q曲线2表示最小叶轮直径Dzmin下的H-Q曲线，曲线3表示最小连续流量Qmin的相似抛物线，曲线6表示由最大极限流量Qmax的相似抛物线；将四条曲线所包围的区域EFGH称为泵的极限工作范围，泵可以在极限工作范围内连续运行。a) 最小连续流量Qmin最小连续稳定流量Q1min取最小连续稳定流量Q1min与最小连续热控流量Q2min中的大值。当轴功率100KW时，最小连续流量可按泵最佳效率点流量Qn的20%-30%估算。当轴功率100KW时，其中：最小连续稳定流量Q1min是指泵在不超过标准规定的噪声和振动限度下能够正常工作的最小流量，一般应由泵厂通过试验测定并提供给用户。最小连续热控流量Q2min是指泵能够连续而不致被泵输送液体的温升所损失的最小流量。最小连续热控流量Q2min按下式确定：Q2min=1000Pamin/(1000Ct+Hming)，（m3/s） 式中： Pamin：Q2min下泵的轴功率，KW；Hmin：Q2min下泵的扬程，m；C：比热容，KJ/(Kg.),清水的C4.18KJ /(Kg.)；g：9.81m2/s.显然Q2min需通过试算才能确定，为方便估算，Q2min可近似按下式确定：Q2min=1000Pa/(1000Ct+Hsg)式中：Pa：泵额定点的轴功率，KW；Hs：泵关死点的扬程，m.b）最大极限流量Qmax:随着泵的流量增加，泵的NPSHr增加，出现汽蚀现象的可能性也随即增加，同时因轴功率上升很快，泵还有过载的可能，因此一般不允许泵在最佳效率点流量的125%-135%以上操作，要求泵的最大极限流量为Qmax(125%-135%)泵的最佳工作范围 泵的最佳工作范围如图中ABCD所围成的扇形阴影区域即为离心泵的最佳工况范围，泵在ABCD区域内的任意一点工作均认为是最合适的。图中A、B两点为标准叶轮直径D2max下，HQ曲线1上比最佳工况点N效率max低（我国通常取3%-8%）的等效率工况点，过A、B两点可以作出两条等效率切割抛物线4、5，并交最小叶轮直径D2min下HQ曲线于D、C两点。系列型谱将每种系列泵的最佳工作范围绘于一张坐标图上称为型谱。为了使图形协调，高扬程和大流量时的工作范围不致过大，通常采用对数坐标表示，一般每种系列泵有一个型谱。每列型谱既便于用户选泵又便于计划部门向泵制造厂提出开发新产品的方向。下图为IH型化工泵的型谱图。根据要求的Q、H从上表选出IH型泵中所合适的具体泵系列号。再查样本中该系列泵的各种参数及安装条件。（4）装置有效净正吸入压头（NPSHa）的计算及对选用泵需要净正吸入压头（NPSHr）是否満足要求（泵运行时不发生汽蚀）的校核。NPSHa为距泵汽蚀前尚有的正压头。有效净正吸入压头（NPSHa）的计算（举例）吸入侧（进口侧）排出侧（出口侧）1容器中操作压力（绝压）P119.32m液柱1排出侧容器压力（绝压）P238.64m液柱2贮槽最低液位到泵中心H10.5m液柱2容器最高液位到泵中心H211m液柱小计19.82m液柱(垂直距离)3吸入管总压力降（绝压）P10.56m液柱小计49.64m液柱4最小有效吸入压头（绝压）19.26m液柱3出口管路压力降（绝压）P211.90m液柱（P1H1-P1）其中调节阀压降6.44m液柱5工作温度下汽化压力（绝压）VP14.65m液柱孔板0.26m液柱6装置汽蚀余量（NPSHa）阀门及管件5.2m液柱(有效净正吸入压头)14.61m液柱4泵出口最大压力（绝压）61.54m液柱7 泵进口最大压力8Kgf/cm25泵计算所需扬程P2H2P2-19.2642.28m液柱（考虑泵壳体强度）6设计选用扬程60.63m液柱注P11.5/0.792=19.32m液柱P23/0.792=38.64 m液柱进泵的有效净正吸入压力（NPSHa）至少应大于泵所需的净正吸入压头米。（5）泵的许用温升t的校核为了防止由于泵输送液体的温度引起液体蒸汽压上升而可能造成的汽蚀，需要对泵的许用温升t进行校核。当NPSHa远大于NPSHr时，泵的许用温升t由泵的材料，介质特性及密封情况等综合确定。当NPSHa和NPSHr较接近或当输送易汽化介质（如液态烃）时，泵的许用温升t由汽蚀条件确定，小流量汽蚀条件下的饱和蒸汽压Pv按下式确定：PV=PV+NPSHag Pa式中PV-吸入温度Ts下的饱和蒸汽压，PaNPSHa-装置汽蚀余量，m; -液体密度，Kg/m3; g-9.81m2/s.按PV值，查有关图表，得出PV压力下该液体对应的饱和温度下Tv泵的许用温升t按下式确定: t=T V-Ts 式中，Ts-泵的吸入温度，。在一般估算中，泵的许用温升t可按以下经验确定，清水泵（如IS泵，S，Sh泵）t15-20;锅炉给水泵；t8-10液态烃t1;塑料泵t10。4）、压缩机、鼓风机选用条件（1)介质条件：介质名称，组份，分子量，温度，腐蚀性因素。（2)工作条件：压缩机、鼓风机型式，进出口压力，温度，流量（3)驱动条件：电机或透平进透平蒸汽条件：压力，过热度，抽汽压力，凝汽式时冷却水压力及温度 土建条件土建条件是在完成设备布置及设备专业返回了设备总图、机泵设备供应商提供了初步规格单后进行的。.1 厂房及设备基础、外形尺寸、位置、标高条件厂房的型式主要有混合结构、框架结构、排架结构及钢结构等型式。土建位置条件以设备布置图为蓝本，标注出下列内容：1）、轴线及轴线间距2）、层数及楼层标高3）、设备基础直径或外形尺寸及标高（以室内地平为0.00或EL100.00的相对标高），动设备按制造厂提供的基础条件。4）、大于DN250管道穿楼的预留孔、设备吊装孔。穿楼板的设备安装孔。5）、建筑门窗 梯子、平台位置及尺寸等 6）、地面坡度、地坑、地沟管沟的位置、尺寸。泵区、罐区的围堰要求。基础表面、墙面、地面建筑要求以及基础的防腐要求。7）、落地的钢平台及梯子的位置、尺寸、标高条件。8）、为满足设备吊装或安装要求而设置的吊车轨道，活动梁及后砌墙，预埋吊钩等内容。9）、北向为0的方向标志。.2 设备基础、楼板及钢平台的荷重条件1）、设备空重（净重）2）、设备充水重或充满物料重这是因为考虑到水压试验时对基础的荷重，但不应包括填料、催化剂、触媒筐等。3）、高塔设备及烟囱、排气筒等 提供塔径塔高，以便土建计算风压对基础的要求。4）、动设备荷重按制造厂或样本提供的荷重，并增加动载荷因素（1.25）5）、楼板及钢平台（落地的）荷重（1）一般操作区域：200250Kg/m2（2）一般检修区域：250300Kg/m2（3）大机泵检修区域：按照放最大零部件重量500Kg/m2（4）堆放触媒、化学品、金属或陶瓷填料：根据物料的堆比重6）、保温材料重7）、其他外加荷重：如管道、管架等（估重）（1）管道载荷一次条件限于1吨及以上的荷重二次条件为200Kg以上，一吨以下的荷重200Kg以下荷重均包括在楼面设计的平均荷载内。（2）管件阀门等集中载荷（3）风载荷，地震载荷等由土建专业考虑.3 设备吊装要求的土建条件1）、设备穿楼板孔除了设备外径外，还要考虑管口、吊耳也能穿过楼板预留孔，且设备穿楼孔四周沿边应有H5080m/m的堰（起挡水作用）2）、靠边梁布置的高塔，可请土建设计活动边梁（钢梁），等高塔安装就位后，再安装活动边梁将框架封闭。3）、大机泵厂房需设起重行车，起吊重量大于机泵或最大单体重量，起吊高度要保证吊起一台机泵能跨过另一台机泵。大机泵厂房在靠近道路的边跨应设吊装孔，吊装孔上铺设活动钢格栅及护栏杆。4）、为装置设备维修或更换的方便，应在设备上方及适当位置埋设吊钩（荷重满足要求）。5）、小型机泵厂房可在机泵排列中心线上方设置单轨吊车或猫头吊（电动或手动）。6） 需后封墙的应予说明。.4 设备地脚螺栓条件1）、专业分工（1）、非定型设备地脚螺栓的型式、材料、尺寸和伸出的长度、总长应由设备专业根据设备安装要求确定，提给工艺设计人员，供土建结构专业进行设备基础设计时标明。（2）、定型设备和转动设备的地脚螺栓一般应由设备制造厂配套供应，设备地脚螺栓表中注明“配套”即可。2）、设计要求（1）大型塔类设备应采用带模板的直埋地脚螺栓，以保证在打设备土建基础的同时准确地埋设设备地脚螺栓。地脚螺栓的埋入长度宜30D。（2）其他静止设备及小型机泵地脚螺栓埋入长度为（2030）D，一般在土建基础上预留孔（80 100或80100见方），预留孔深度大于地脚螺栓埋入深度，待设备及地脚螺栓就位后，在预留孔内二次灌浆将地脚螺栓固定。（注意预留孔边距基础边尺寸应大于75m/m。）（3）提地脚螺栓土建条件时要认真与设备图及设备布置图核对设备安装的位置及标高、螺栓伸出基础面的高度及螺纹长度，确保一次成功，不能有任何差错，以免造成土建返工。（4）标准及材料地脚螺栓按GB799-1988标准直径大于M48的地脚螺栓是土建专业资料（TC60B2-82）地脚螺栓一般用Q-235A即可。（5）地脚螺栓的特殊做法对于有振动的设备和塔类，地脚螺栓应采用双螺母。设备基础安装弯钩式地脚螺栓时，地脚螺栓直径和基础预留孔尺寸如下图。将设备底板、裙座或耳架上的螺栓孔适当予以放大，待地脚螺栓穿入后，加一块垫板，将垫板焊在设备底板上，再上螺母，如下图所示。地脚螺栓长度L 螺 栓 直 径 dM10 M12M16 M20 M24M30 M36 M42 M48预 留 孔 深 度 LH16018018022024024026030032032032032040042042042044050052052054054063066068068070080084084086086010001100110011001100125014001400150016001600预留方孔8080100100120120140140180180220220螺纹长L0304050708090110120140弯钩外径D3544527078105132144166展开长度L+53L+72L+72L+110L+110L+165L+217L+217L+255在地脚螺栓上焊一个套管，将套管与地脚螺栓一起埋入基础中，套管顶部与基础顶面齐平。当设备地脚螺栓孔间与埋入基础中的地脚螺栓间距有偏差时，可将套管中的地脚螺栓位置予以调整，如下图所示，地脚螺栓向左偏移。对于受拉力不大的静设备，可将地脚螺栓焊在预埋在基础面的钢板上。地脚螺栓采用单头螺栓（GB9021988标准），端部开坡口。预埋钢板结构型式和尺寸见下图。在钢结构上的设备一般均采用普通的螺栓代替地脚螺栓，其长度按连接结构而定。有些布置在楼板上的设备，其地脚螺栓型式应与土建专业协商，采用合适的设计以确保安全。.5 管廊及其他土建条件1）、装置内的管廊需提下列内容（1）管廊跨度及跨距（2）管廊层数与标高（3）对管廊基础的荷重管廊横梁上DN300以上管道的集中载荷一般250mm的开孔属一次条件内容管径DN250mm的开孔属二次条件内容开孔的孔径：无保温的管道，不通过法兰，按管外径加40mm无保温的管道通过法兰，按法兰外径加30mm保温管道不通过法兰，按保温层外径加40mm保温管道通过法兰，按上述中大者多根管并排且相距很近，可合并成长方形大孔 自控条件的重要内容.1 自控条件的依据 自控条件的依据是已完成了自控部分的管道仪表流程图（PID） 在PID图上已用各种字母（功能标志）、符号及连线表示了工艺对自控的要求。.2 监测部分条件内容 1）、监测对象：介质的组分、物性参数、操作状态（气、汽、液）、操作条件（温度、压力）及监测参数（温度、压力、液位、流量等） 2）、监测地点：分现场、机旁、控制室、计算机中心 3）、监测目的：指示、记录、累计、控制、报警、联锁等.3 控制部分条件内容1）、控制参数：温度、压力、液位、流量、位移等2）、控制方式：调节、报警、联锁等3）、调节方案主要有:（1）定值调节 即根据工艺生产的要求，对工艺参数通过控制系统调节到给定值，稳定在给定值。该给定值可以人工给定也可以是通过计算机计算值给定。（2）串级调节串级控制系统的目的在于控制主控制变量稳定。为此，系统有两个测量变送单元。一个测量主被控变量，另一个测量副被控变量。主被控变量调节器的输出作为副调节器的给定值，对副调节器它将接受给定值与测量值两方面的变化，增强了偏离信号，加强了纠偏作用，加速了调节过程，使被控变量更稳定。在调节过程中，副参数的调节回路具有先调、快调、粗调的特点，主参数调节回路则刚好相反，具有后调、慢调、细调的特点。主副参数调节回路相互配合，与单参数回路简单的控制系统相比，大大改善了调节过程的品质。（3）比例调节在有的工艺过程中需要对参与反应的两种介质流量进行比值调节，使两种介质流量恒定在一定的比例。例如烃类转化中的烃类与蒸汽量比值调节，大型锅炉系统中燃料量与燃烧空气量比值调节。在对两种介质流量进行比值调节过程中还有的要求按先后程序来改变介质流量，如烃类转化中要求增量时先增蒸汽量，减量时先减烃类量，这样可避免因水碳比太小，导致在烃类转化触媒上产生游离碳使触媒失效。（4）分程调节在简单控制系统中，一个调节器的输出只带动一个调节器，而在分程控制系统中，一个调节器的输出去带动两个或两个以上的调节阀工作，每个调节阀仅在调节器输出的某段信号范围内动作。分程调节常用于下列场合： 工艺上要求对一个被控变量采用两种或两种以上的介质来进行控制时要求满足工艺生产不同负荷和开停车过程（低负荷）中对负荷的控制要求。 要求扩大调节比，调节范围的根据调节信号输出电流的不同区段，分别控制两个调节阀（也可以是大小不同的两个调节阀） 所以应向自控专业提出装置运行时各参数的正常值，最大值和最小值。4）、报警 当装置系统中的被监测的参数（温度、压力、液位等）超出或低于工艺要求的高限或低限时，发出声光信号提醒操作人员进行调节使装置运行参数保持在设定的正常范围。所以应向自控专业提出高限与低限的报警值。5）、联锁 当装置运行中参数超出了高限与低限的报警值而达到了高高限、低低限联锁值时，为了装置的安全，控制系统的联锁功能会动作以确保装置系统设备或生产的安全。 （1）联锁动作是通过下列方式完成的： 将遥控阀、调节阀全开或全闭 打开泄压阀 启动或停止相应的机泵，或切断进出口阀打开旁通阀使机泵在全回流状态运行。 （2）向自控自控专业提联锁部分的条件。 图中的内容包括： 联锁动作的原因侧项目及联锁值联锁动作的动作侧项目及是与门（AND）还是或门（OR）联锁系统的编号联锁动作是否要延时联锁系统的检修与复位开关.4 在线分析项目条件主要内容 1）、在线分析项目名称。2）、在线分析项目测量及监测介质的名称、组分、物性。3）、在线分析项目测量及监测内容的正常值、最大值、最小值。4）、有否根据在线分析项目的测得的数据进行生产最佳生产调节（ACS系统）。5）、在线分析仪房的有关建筑、通风、管道、仪器安装等条件，由自控专业为主导专业提出。.5 调节阀、节流装置条件内容详见附表.6 设备与管道上有关仪表的安装条件 1）、设备上自控监测点接管规格、材料、压力等级，安装状态（水平或垂直）。2）、管道上自控监 测点的管长、管道规格、材料、水平或垂直。.7 爆炸危险区类别详见(电气条件中关于爆炸危险区类别划分的内容)。.8 管道仪表流程图中自控部分的图示线条、符号及字母代号的规定（提条件用） 电气条件.1 电气条件的主要内容1）、工艺用电设备（如动设备及机泵的电机、电加热器）的动力电条件2）、装置区域厂房楼层及室外装置区照明条件 3）、仪表及操作区局部照明条件4）、易燃易爆介质的设备与管道的静电接地条件 5）、装置区域的防雷要求条件4.4.4.2 装置电气专业条件主要内容说明1）、用电负荷等级条件 电力负荷是根据其重要性和中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。原化工部根据其生产特点分为保安负荷、重要负荷、次要负荷、一般负荷。按国家标准电力负荷分级的规定 （1） 一级负荷 、中断供电将造成人身伤亡者 、中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱，需要长时间才能恢复的等。 、中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作者，如重要铁路枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆，经常用于国际活动的人员大量集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。 （2） 二级负荷 、中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打断，需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等。 、中断供电将影响重要用电单位的正常工作者，如铁路枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等人员大量集中的重要的公共场所秩序混乱者。 （3）三级负荷 不属于一级和二级负荷者。