化工工艺设计

学习文档 仅供参考 一位老工程师的亲身体会〔送给学习软件模拟的朋友〕

最近看了一篇比较好的文章，很有启发，希望大家在软件里埋头苦干的同时不要忘了我们的根：化工基础知识，更不要丢了我们的基本工具：手算。〔本文为转贴〕

关于流程模拟软件使用的体会！和大家分享

流程模拟软件主流的ASPEN 、HYSYS、PROII、这个几个我都在使用，在后来的逐步使用过程中，我喜欢上了HYSYS，虽然目前水平也不怎么样。我自己是做空气别离和LNG相关的，在行业厂了上班。刚刚接触的时候，开始就是想方法搞软件、找资料、很急躁，随着时间的推移，我自己深深的体会到，学习这些工具，主要还是基础知识和多动手。我刚刚算流程的时候，基础知识不是很扎实，对我后来有一段影响很大。我也想重点讲这两点。

1、基础知识：

这里的朋友，大部分和我一样，都是参加工作几年的。老工程师不多，因为老的都不上网，很多也还不会用这些软件。这里高校的朋友也最多是一些研究生，为了写写论文什么的，想学学软件，这些都不重要。我想说的是，对我们这些人来说，基础知识非常重要。这里我讲两个故事：有两个硕士、一个是浙江大学，一个是西安交大的，都是问我空分流程方面的模拟的一些问题。他们应该说是，很有学问的人，至少在基本的原理和基础知识上我认为他们比我强，但是我看了他们建立的ASPEN 计算模型后，〔他们希望我帮助看看〕，其实很多的错误都是基本的。一个是塔的理论板的数的取法，有一个问我说他的程序老是出错，我一看，原来他流程计算的时候的压缩机，膨胀机模型都没有运转。效率参数没有给。我自己呢？原来刚刚学习的时候，也是这样。后来我想了两个方法解决。一个是我自己花了1个月左右，自己手工计算了一个常规的空气别离流程。二、我把各个单元模型分开计算，如塔器和换热器、各种控制，如HYSYS里面的循环、设置，调节等控件。做了这样两件事情以后，对我以后很有帮助。特别是找问题，特别有用。

2、多动手！

说起来简单、做起来实际很难。要多算，是很需要耐心的，特别是你感觉你什么都懂了的时候。这里有很多的学习资料，对大家来说是一个好的学习的平台、但是多了，对大家也是有害的。很多年轻人，天天忙着找资料去了，评良心讲，有多少人有认真看过呢？并动手做过呢？又做了多少呢？发现了什么问题呢？我原来也自己写过一点HYSYS的资料，说白了也就是我的笔记，后来我就不写了。原因是我自己没有时间，去写这个，很累人。我的体会是，自己学要容易一些，你真的要把它写成书，或者教程，要把里面的问题说清楚，还是需要花很多时间的。这点我没有snowflutter 版主做的好。所以，我对论坛上的其他斑竹写学习文档 仅供参考 教程，还是很佩服的。多动手吧。

说了这么多，我自己都感觉好罗嗦。大家就不要见笑了。补充最后一点：对状态方程要作为重点来看。 模拟软件中的状态方程不是万能的，对实际装置的模拟还是有问题的，如果，你自己对这个没有太大的把握，最好还是多问问老工程师，或着有经验的人。对于搞化工的人来说，这一点可能体会也比较深吧。我的体会是太重要的。这么说吧。比方，用ASPENPLUS计算空分，那么O2、N2、AR的二元交互系数就需要回归，比较。在空气压力教高的时候20BAR以上，气液平衡参数就需要修正。在计算一些高压的临界点的时候，ASPEN

PLUS 计算出来的焓值点的数据，你自己都不干相信，很明显的错误。同样HYSYS也是一样，二元交互系数的修正，HYSYS计算高含H2的混合物，状态方程不一样，误差也不一样。同样的参数，我用高版本的HYSYS计算计算误差明显减小。不知道大家注意到没有，HYSYS2004以后的版本对，H2在状态方程选项中，都有一个选框，是对H2临界温度和压力的修正。这两天，我在复算一个高含H2的混合物，HYSYS2006的计算结果，明显改善。误差减小。这里需要说明的是，所谓的误差减小是针对我很国外来的工艺参数比照而言。

希望，这些话，对论坛的朋友有一些其实，当你自己认为自己什么都懂的时候，其实你不懂的还有很多，当你觉得你自己有很多还不懂的时候，其实你已经懂了很多了。

这段时间我在论坛上看见一些网友对工程设计很迷茫，我想结合我的体会和对该专业的认识谈谈自己的看法。

工艺设计其实涵盖了很多内容，是整个工程设计的龙头。如果你是项目经理，拿到一个项目后，物料衡算，热量衡算，时间平衡等是必须清楚的。尤其的热量衡算〔也包括反应热的计算〕，如果反应热不会计算，那是很可怕的；其次，要懂控制方案，是比值控制、串级控制还是前馈控制等要很清楚；再者，要懂设备，懂设备选型、材质，加工特点，动设备，静设备；你还要懂土建，不懂土建的项目经理是不称职的；在强电方面你还要有所了解。

热量计算，现在很多反应的热量很难查到资料。所以大部分要靠估算，那么如何估算呢？这需要你有扎实的基础知识，需要化工热力学和物理化学知识。你至少要知道Beson估算法。热量计算可以说十分重要，它涉及到再沸器、冷凝器和反应器的设计。还有相平衡方面的计算，在精馏计算是有些数据是需要的，尤其是计算相对挥发度。

工艺计算：工艺计算是工艺设计中不可缺少的，这也是你真功夫的时候，以为自己在实验室做的开发才是技术，工程不是技术，就是画画图，我鄙视有这种想法的人。工程是技术，而且是很关键的技术。现在的工艺计算倾向于使用软件如Aspen，ProⅡ等。我不会这学习文档 仅供参考 些软件，我主要用Excel和可以积分的计算器，现在正在学Matlab。工艺计算要合理使用一些估算和经验，这些经验值来自于工程实践，书本上是学不到的。

化工设备你要了解动设备、静设备等。因为工艺是通过设备实现的。选择合理的设备对工艺来说十分重要。对于动设备机封的选择很重要，选择何时的机封形式很重要，我想搞设备专家应该同意这种说法。

土建知识：土建是一切工程的前提，做为项目经理，应该完成该项目土建的概念设计。因为土建直接关系到你的设备布置。土建对于配管专业也很重要，尤其一些定尺的管道，有时因为一个小梁没有考虑到，不得不重新更改定尺管道的采购计划。土建中的上配筋、下配筋，C30方面的尝试项目经理是要知道的。化工土建中，预埋铁十分重要，对于安装很有用，有一个项目，预埋铁我放了近1000块，后来感觉还不够用。

强电方面：项目经理要规划强电〔母线和小电缆〕的基本走向。要知道配电柜有多大，配电室需要多大的面积。

作为工艺方面的优秀人才，要具备好的计算能力，良好的三维空间感觉和尺寸感，总图方面的大局观。

如果你是新手，首先要有扎实的基础知识，没有，那就赶快补；多去现场；多去其他厂家参观；多和同行交流；最后一点就是要刻苦，多学。成功没有捷径，其实我也是新手。

土建条件是在完成设备布置及设备专业返回了设备总图、机泵设备供给商提供了初步规格单后进行的。装置火灾危险等级分类—耐火、防火、防爆设计，定位、定形、定设计北。

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，标注出以下内容：

轴线及轴线间距

层数及楼层标高

设备基础直径或外形尺寸及标高〔以室内地平为±或的相对标高〕，动设备按制造厂提供的基础条件。

学习文档 仅供参考 DN≥250管道穿楼的预留孔、设备吊装孔，穿楼板的设备安装孔。

建筑门窗、梯子、平台位置及尺寸等

地面坡度、地坑、地沟管沟的位置、尺寸。泵区、罐区的围堰要求。基础外表、墙面、地面要求及基础防腐要求。

落地的钢平台及梯子的位置、尺寸、标高条件

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。

北向为0°的方向标志

设备基础、楼板及钢平台的荷重条件

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设备空重

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设备充水重或充满物料重，因为考虑到水压试验时对基础的荷重，但不包括填料、催化剂、触媒筐等。

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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

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动设备荷重按制造厂或样本提供的荷重，并增加动荷载因素

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楼板及钢平台的荷重：

一般操作区域：200~250kg/m3

一般检修区域：250~300 kg/m3

大机泵检修区域：按照放最大零部件重量~500 kg/m3 学习文档 仅供参考

堆放触媒、化学品、金属或陶瓷填料：根据物料的堆比重

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保温材料重

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其他外加荷重：如管道、管架等

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，一顿以下的荷重

200kg以下荷重均包括在楼面设计的平均荷载内

管件阀门等集中载荷

风载荷，地震载荷等由土建专业考虑

管道开孔条件：管径DN＞250mm的开孔属一次条件内容

管径DN≤250mm的开孔属二次条件内容

设备吊装要求的土建条件

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H=50~80m/m的堰〔起挡水作用〕

靠边梁布置的高塔，可请土建设计活动梁〔钢梁〕，等高塔安装就位后，再安装活动边梁将框架封闭。

大机泵厂房需设起重行车，起吊重量大于机泵重量，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。

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

学习文档 仅供参考 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

需后封墙的应与说明。

设备地角螺栓条件

专业分工：

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。

定型设备和转动设备的地脚螺栓一般由设备制造厂配套供给，设备地脚螺栓表中著名配套即可。

设计要求：

大型塔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的埋设设备地脚螺栓，地脚螺栓的埋入长度宜≥30D。

其他静止设备及小型机泵地脚螺栓埋入长度为〔20~30〕D，一般在土建基础上预留孔，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。

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栓长度，确保一次成功，不能又任何过失，以免造成土建返工。

标准与材料

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，地脚螺栓一般用Q235A即可。

地脚螺栓的特殊做法

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对于有振动的设备和塔类，地脚螺栓应采用双螺母