过程装备成套技术（第三版）

　　本课程内容包括工艺开发、项目可行性研究、环境评价、过程工业生产装置的系统设计、机器设备选型、单参数自控设计、压力管道设计、绝热、防腐蚀、安装、试车等生产装置建设有关领域的基础知识。　新版教材对管道设计部分进行了全面修订。引入压力管道的概念，将压力管道的基础知识、材料选择、零部件、强度计算、柔性分析、结构设计、振动等各项内容全部按*规范、标准进行了改编，与工程实践完全一致。　本书的编写宗旨是宣扬知识集成，灵活运用，密切结合工程实践的理念。新版中增加了综合自检习题，供读者自我检测对知识掌握的程度和综合运用所学专业知识解决工程实际问题的能力。综合自检习题是根据多年考试、考核的题目整理改编成的，具有很强的可行性和很高的可信度。　本书可供过程装备与控制工程专业、过程工业工艺类专业本、专科学生作为选修课教材，也可供各行业从事过程工业生产技术管理工作的技术人员参考。

　　廖传华，男，湖北洪湖人。浙江大学化工过程机械专业硕士，南京工业大学化学工程专业博士，教授。 主要从事本科生《过程装备成套技术》、课程设计、毕业设计等环节的教学工作，编写教材2部。2005年获江苏省普通高校优教学成果一等奖。 主要从事以下方向的研究工作： （ 1 ）高浓度难降解有机废水深度治理与资源化利用：采用超临界水氧化技术对高浓度难降解工业废水和有机污泥进行深度治理，不仅满足达标排放，还能实现能源的综合利用。已发表论文10多篇，出版专著4部，申报发明专利15项（获授权3项）。研究成分果于2011年和2013年分别获中国石油和化学工业联合会技术发明三等奖和二等奖各一项。 （ 2 ）天然产物有效成分的高效提取：采用超临界萃取技术对天然产物中的有效成份进行高效提取，既提高有效成分的提取率，又降低产物中的化学溶剂残留。已发表论文20多篇，出版专著5部，获授权发明专利1项。 （ 3 ）超细粉体的制备：采用超临界膨胀法制备超细粉体。已发表论文多篇，出版专著1部，获授权发明专利1项。 （ 4 ）热力干燥：主要从事喷雾干燥、喷雾造粒、半干法喷雾烟气脱硫等方面的研究工作，已发表论文10多篇，获授权专利1项。现为中国化工学会化学工程专业委员会干燥专业组理事、中国通用机械干燥协会技术委员会委员、中国通用机械干燥协会标准化委员会委员。 （ 5 ）可再生能源与低碳技术研究：主要从事中硬质秸秆的气化、生物质超临界水部分氧化制甲烷、中高温太阳能热利用、城市型风机等方面的研究工作，已发表论文10余篇，出版专著1部，申请发明专利8项。 （ 6 ）工业节水减排技术：针对高耗水行业，采用夹点技术，在对用水节点进行分析的基础上，进行工艺流程的优化与新型设备的开发，通过循环用水和废水处理再生回用而实现节约用水。研究成果获2011年江苏省水利科技成果二等奖。出版专著《工业节水案例与技术集成》获中国石油和化学工业优图书二等奖。

1绪论
1.1工业过程与过程工业1
1.1.1工业过程1
1.1.2过程工业1
1.1.3过程工业的特点2
1.2典型成套装备示例2
1.3过程装备成套技术的主要任务和基本要求6

2项目可行性研究与评价
2.1项目审核、审批程序与要求8
2.2可行性研究报告9
2.2.1可行性研究的依据和基本要求9
2.2.2可行性研究报告内容10
2.3工艺路线的选择12
2.4经济评价14
2.4.1财务评价15
2.4.2国民经济评价16
2.4.3不确定性分析与经济风险分析18
2.4.4方案经济比选20
2.5节能评估21
2.5.1节能评估类型与方法21
2.5.2节能评估要求22
2.5.3节能评估报告内容23
2.6环境影响评价24
2.6.1环境影响因素与评价方法24
2.6.2环境影响评价程序与要求25
2.6.3环境影响评价报告26
2.7水土保持方案27
2.7.1水土保持方案编制要求28
2.7.2水土保持方案报告28
2.8安全评价29
2.8.1安全评价的分类30
2.8.2安全评价的基本程序与方法30
2.8.3安全评价报告31
2.9职业病危害评价33
2.9.1职业有害因素及职业病危害评价分类33
2.9.2职业病危害评价方法与程序34
2.9.3职业病危害评价报告内容36
学习要点37
参考文献38

3工艺流程设计
3.1工艺设计的内容及设计文件39
3.1.1工艺设计的内容和程序39
3.1.2初步设计的设计文件39
3.1.3施工图设计的设计文件42
3.2工艺设计中的全局性问题43
3.2.1厂址的选择与总图布置43
3.2.2安全防火与环境保护43
3.2.3公用工程44
3.2.4自动控制45
3.2.5土建设计45
3.3工艺流程设计及工艺流程图45
3.3.1工艺流程设计45
3.3.2工艺流程图46
3.3.3工艺流程图的绘制47
3.4设备布置图55
学习要求60
参考文献60

4过程装备的设计与选型
4.1过程设备的设计与选型61
4.1.1传热设备的设计与选型61
4.1.2传质设备的设计69
4.1.3反应设备的设计72
4.1.4储运设备的设计74
4.2过程机械的选型75
4.2.1过程机械的选型原则75
4.2.2输送机械的选型76
4.2.3分离机械的选型85
4.2.4干燥机械的选型88
学习要求91
习题91
参考文献91

5过程装备的布置设计
5.1过程装备布置的一般原则93
5.2过程装备的布置设计95
5.2.1管廊的布置95
5.2.2过程设备的布置设计97
5.2.3过程机械的布置设计110
学习要求115
参考文献115

6管道系统设计
6.1过程工业管道系统的设计内容116
6.1.1过程工业管道系统设计的基本要求116
6.1.2过程工业管道设计的任务117
6.1.3过程工业管道设计的一般程序119
6.2过程工业管道系统的组成与选用120
6.2.1管子120
6.2.2管件121
6.2.3管道附件124
6.3管道布置设计133
6.3.1管廊上管道的布置设计134
6.3.2过程设备的管道布置设计135
6.3.3过程机器的管道布置设计146
6.3.4管道布置计算机辅助设计制图软件152
6.4管道布置图153
6.4.1管道布置平面图的设计153
6.4.2管道空视图156
6.5管道应力分析与补偿159
6.5.1管道应力分析159
6.5.2管道的柔性设计161
6.5.3管道热应力补偿165
6.5.4管道支吊架168
6.6管道的防振设计173
6.6.1往复式压缩机管系的振动173
6.6.2液击引起的管道振动176
6.6.3气液两相流引起的管道振动179
学习要求181
参考文献181

7过程控制工程设计
7.1过程控制系统设计183
7.1.1过程控制系统方案的确定183
7.1.2过程控制系统设计中的注意事项184
7.1.3单回路控制系统的设计原则184
7.1.4单回路控制系统设计举例186
7.1.5串级控制187
7.2自动化装置的选型189
7.2.1仪表选型189
7.2.2控制阀的选型193
7.3微机控制系统设计195
7.3.1系统分析设计196
7.3.2总体方案设计197
7.3.3硬件设计198
7.3.4软件设计198
7.3.5系统联调199
7.4DCS及FCS199
7.4.1基本概念199
7.4.2用Field Point组成的 FCS系统201
7.4.3工业自动化组态软件Lookout203
7.5先进过程控制系统介绍203
7.5.1自适应控制系统204
7.5.2预测控制系统204
7.5.3模糊控制系统204
7.5.4人工神经网络控制系统205
学习要求205
参考文献205

8绝热设计
8.1绝热结构设计207
8.1.1绝热结构的形式207
8.1.2绝热层材料的选取208
8.1.3防潮层材料的选取211
8.1.4保护层材料的选取212
8.2绝热计算212
8.2.1绝热层厚度的计算212
8.2.2经济厚度计算213
8.2.3最大允许热、冷损失下绝热层厚度计算方法215
8.3绝热工程检验与验收216
8.3.1材料的检验216
8.3.2施工过程中的检验217
8.3.3绝热工程验收及交工218
学习要求219
习题219
参考文献219

9防腐工程
9.1腐蚀的种类220
9.1.1金属材料腐蚀的分类220
9.1.2非金属材料腐蚀的分类221
9.2金属腐蚀的防护方法222
9.2.1改善腐蚀环境222
9.2.2电化学保护法223
9.2.3防腐衬里法225
9.2.4耐腐蚀材料法226
9.2.5防腐蚀覆盖层法227
9.3防腐蚀施工与检验229
9.3.1施工准备229
9.3.2施工人员责任制和安全防范制度229
9.3.3防腐蚀基体的处理与施工229
9.3.4工程验收230
学习要求231
参考文献231

10过程装备安装
10.1安装前的准备232
10.1.1基础的设计与制作232
10.1.2起吊设备的选择与就位233
10.2设备安装234
10.2.1大型重设备的运输和就位234
10.2.2过程设备的安装235
10.3机器安装237
10.3.1离心压缩机的整体安装237
10.3.2活塞式压缩机的现场组装238
10.4管道安装240
10.4.1管道的工厂预制240
10.4.2管道的安装241
10.4.3管道支架的安装242
学习要求242
习题242
参考文献242

11试车与验收
11.1试车基本规定243
11.2预试车244
11.2.1单机试车244
11.2.2工程中间交接245
11.3冷试车246
11.4热试车246
11.4.1热试车方案的内容246
11.4.2热试车条件和要求247
11.5性能考核248
11.6竣工验收248
学习要求250
参考文献250

12过程装备成套设计示例——甲醇制氢
12.1工艺路线的选择251
12.2工艺设计252
12.3工艺计算252
12.3.1物料衡算252
12.3.2热量衡算253
12.4设备设计255
12.5机器选型与管道设计255
12.5.1机器选型255
12.5.2管子选型256
12.6设计图纸259
12.7控制方案设计259
12.8经济评价259
12.8.1单元设备价格估算259
12.8.2总投资估算260
12.8.3总成本费用估算与分析261
12.8.4盈利能力分析262
12.8.5盈亏平衡分析262
12.9安全评价263
12.9.1装置中存在的潜在危险因素分析263
12.9.2应对措施263
12.10环境影响评价264
12.10.1施工期的主要环境问题及对策264
12.10.2运营期的主要环境问题及对策264
参考文献265