過程裝備成套技術(第三版)（簡體書）

本課程內容包括工藝開發、項目可行性研究、環境評價、過程工業生產裝置的系統設計、機器設備選型、單參數自控設計、壓力管道設計、絕熱、防腐蝕、安裝、試車等生產裝置建設有關領域的基礎知識。
新版教材對管道設計部分進行了全面修訂。引入壓力管道的概念，將壓力管道的基礎知識、材料選擇、零部件、強度計算、柔性分析、結構設計、振動等各項內容全部按*規範、標準進行了改編，與工程實踐完全一致。
本書的編寫宗旨是宣揚知識集成，靈活運用，密切結合工程實踐的理念。新版中增加了綜合自檢習題，供讀者自我檢測對知識掌握的程度和綜合運用所學專業知識解決工程實際問題的能力。綜合自檢習題是根據多年考試、考核的題目整理改編成的，具有很強的可行性和很高的可信度。
本書可供過程裝備與控制工程專業、過程工業工藝類專業本、專科學生作為選修課教材，也可供各行業從事過程工業生產技術管理工作的技術人員參考。

廖傳華，男，湖北洪湖人。浙江大學化工過程機械專業碩士，南京工業大學化學工程專業博士，教授。
主要從事本科生《過程裝備成套技術》、課程設計、畢業設計等環節的教學工作，編寫教材2部。2005年獲江蘇省普通高校優教學成果一等獎。
主要從事以下方向的研究工作：
（ 1 ）高濃度難降解有機廢水深度治理與資源化利用：採用超臨界水氧化技術對高濃度難降解工業廢水和有機污泥進行深度治理，不僅滿足達標排放，還能實現能源的綜合利用。已發表論文10多篇，出版專著4部，申報發明專利15項（獲授權3項）。研究成分果於2011年和2013年分別獲中國石油和化學工業聯合會技術發明三等獎和二等獎各一項。
（ 2 ）天然產物有效成分的高效提取：採用超臨界萃取技術對天然產物中的有效成份進行高效提取，既提高有效成分的提取率，又降低產物中的化學溶劑殘留。已發表論文20多篇，出版專著5部，獲授權發明專利1項。
（ 3 ）超細粉體的製備：採用超臨界膨脹法製備超細粉體。已發表論文多篇，出版專著1部，獲授權發明專利1項。
（ 4 ）熱力乾燥：主要從事噴霧乾燥、噴霧造粒、半幹法噴霧煙氣脫硫等方面的研究工作，已發表論文10多篇，獲授權專利1項。現為中國化工學會化學工程專業委員會乾燥專業組理事、中國通用機械乾燥協會技術委員會委員、中國通用機械乾燥協會標準化委員會委員。
（ 5 ）可再生能源與低碳技術研究：主要從事中硬質秸稈的氣化、生物質超臨界水部分氧化制甲烷、中高溫太陽能熱利用、城市型風機等方面的研究工作，已發表論文10餘篇，出版專著1部，申請發明專利8項。
（ 6 ）工業節水減排技術：針對高耗水行業，採用夾點技術，在對用水節點進行分析的基礎上，進行工藝流程的優化與新型設備的開發，通過循環用水和廢水處理再生回用而實現節約用水。研究成果獲2011年江蘇省水利科技成果二等獎。出版專著《工業節水案例與技術集成》獲中國石油和化學工業優圖書二等獎。

1緒論

1.1工業過程與過程工業1

1.1.1工業過程1

1.1.2過程工業1

1.1.3過程工業的特點2

1.2典型成套裝備示例2

1.3過程裝備成套技術的主要任務和基本要求6



2項目可行性研究與評價

2.1項目審核、審批程序與要求8

2.2可行性研究報告9

2.2.1可行性研究的依據和基本要求9

2.2.2可行性研究報告內容10

2.3工藝路線的選擇12

2.4經濟評價14

2.4.1財務評價15

2.4.2國民經濟評價16

2.4.3不確定性分析與經濟風險分析18

2.4.4方案經濟比選20

2.5節能評估21

2.5.1節能評估類型與方法21

2.5.2節能評估要求22

2.5.3節能評估報告內容23

2.6環境影響評價24

2.6.1環境影響因素與評價方法24

2.6.2環境影響評價程序與要求25

2.6.3環境影響評價報告26

2.7水土保持方案27

2.7.1水土保持方案編制要求28

2.7.2水土保持方案報告28

2.8安全評價29

2.8.1安全評價的分類30

2.8.2安全評價的基本程序與方法30

2.8.3安全評價報告31

2.9職業病危害評價33

2.9.1職業有害因素及職業病危害評價分類33

2.9.2職業病危害評價方法與程序34

2.9.3職業病危害評價報告內容36

學習要點37

參考文獻38



3工藝流程設計

3.1工藝設計的內容及設計文件39

3.1.1工藝設計的內容和程序39

3.1.2初步設計的設計文件39

3.1.3施工圖設計的設計文件42

3.2工藝設計中的全域性問題43

3.2.1廠址的選擇與總圖佈置43

3.2.2安全防火與環境保護43

3.2.3公用工程44

3.2.4自動控制45

3.2.5土建設計45

3.3工藝流程設計及工藝流程圖45

3.3.1工藝流程設計45

3.3.2工藝流程圖46

3.3.3工藝流程圖的繪製47

3.4設備佈置圖55

學習要求60

參考文獻60



4過程裝備的設計與選型

4.1過程設備的設計與選型61

4.1.1傳熱設備的設計與選型61

4.1.2傳質設備的設計69

4.1.3反應設備的設計72

4.1.4儲運設備的設計74

4.2過程機械的選型75

4.2.1過程機械的選型原則75

4.2.2輸送機械的選型76

4.2.3分離機械的選型85

4.2.4乾燥機械的選型88

學習要求91

習題91

參考文獻91



5過程裝備的佈置設計

5.1過程裝備佈置的一般原則93

5.2過程裝備的佈置設計95

5.2.1管廊的佈置95

5.2.2過程設備的佈置設計97

5.2.3過程機械的佈置設計110

學習要求115

參考文獻115



6管道系統設計

6.1過程工業管道系統的設計內容116

6.1.1過程工業管道系統設計的基本要求116

6.1.2過程工業管道設計的任務117

6.1.3過程工業管道設計的一般程序119

6.2過程工業管道系統的組成與選用120

6.2.1管子120

6.2.2管件121

6.2.3管道附件124

6.3管道佈置設計133

6.3.1管廊上管道的佈置設計134

6.3.2過程設備的管道佈置設計135

6.3.3過程機器的管道佈置設計146

6.3.4管道佈置計算機輔助設計製圖軟件152

6.4管道佈置圖153

6.4.1管道佈置平面圖的設計153

6.4.2管道空視圖156

6.5管道應力分析與補償159

6.5.1管道應力分析159

6.5.2管道的柔性設計161

6.5.3管道熱應力補償165

6.5.4管道支吊架168

6.6管道的防振設計173

6.6.1往復式壓縮機管系的振動173

6.6.2液擊引起的管道振動176

6.6.3氣液兩相流引起的管道振動179

學習要求181

參考文獻181



7過程控制工程設計

7.1過程控制系統設計183

7.1.1過程控制系統方案的確定183

7.1.2過程控制系統設計中的注意事項184

7.1.3單回路控制系統的設計原則184

7.1.4單回路控制系統設計舉例186

7.1.5串級控制187

7.2自動化裝置的選型189

7.2.1儀錶選型189

7.2.2控制閥的選型193

7.3微機控制系統設計195

7.3.1系統分析設計196

7.3.2總體方案設計197

7.3.3硬件設計198

7.3.4軟件設計198

7.3.5系統聯調199

7.4DCS及FCS199

7.4.1基本概念199

7.4.2用Field Point組成的 FCS系統201

7.4.3工業自動化組態軟件Lookout203

7.5先進過程控制系統介紹203

7.5.1自適應控制系統204

7.5.2預測控制系統204

7.5.3模糊控制系統204

7.5.4人工神經網絡控制系統205

學習要求205

參考文獻205



8絕熱設計

8.1絕熱結構設計207

8.1.1絕熱結構的形式207

8.1.2絕熱層材料的選取208

8.1.3防潮層材料的選取211

8.1.4保護層材料的選取212

8.2絕熱計算212

8.2.1絕熱層厚度的計算212

8.2.2經濟厚度計算213

8.2.3最大允許熱、冷損失下絕熱層厚度計算方法215

8.3絕熱工程檢驗與驗收216

8.3.1材料的檢驗216

8.3.2施工過程中的檢驗217

8.3.3絕熱工程驗收及交工218

學習要求219

習題219

參考文獻219



9防腐工程

9.1腐蝕的種類220

9.1.1金屬材料腐蝕的分類220

9.1.2非金屬材料腐蝕的分類221

9.2金屬腐蝕的防護方法222

9.2.1改善腐蝕環境222

9.2.2電化學保護法223

9.2.3防腐襯裡法225

9.2.4耐腐蝕材料法226

9.2.5防腐蝕覆蓋層法227

9.3防腐蝕施工與檢驗229

9.3.1施工準備229

9.3.2施工人員責任制和安全防範制度229

9.3.3防腐蝕基體的處理與施工229

9.3.4工程驗收230

學習要求231

參考文獻231



10過程裝備安裝

10.1安裝前的準備232

10.1.1基礎的設計與製作232

10.1.2起吊設備的選擇與就位233

10.2設備安裝234

10.2.1大型重設備的運輸和就位234

10.2.2過程設備的安裝235

10.3機器安裝237

10.3.1離心壓縮機的整體安裝237

10.3.2活塞式壓縮機的現場組裝238

10.4管道安裝240

10.4.1管道的工廠預製240

10.4.2管道的安裝241

10.4.3管道支架的安裝242

學習要求242

習題242

參考文獻242



11試車與驗收

11.1試車基本規定243

11.2預試車244

11.2.1單機試車244

11.2.2工程中間交接245

11.3冷試車246

11.4熱試車246

11.4.1熱試車方案的內容246

11.4.2熱試車條件和要求247

11.5性能考核248

11.6竣工驗收248

學習要求250

參考文獻250



12過程裝備成套設計示例――甲醇制氫

12.1工藝路線的選擇251

12.2工藝設計252

12.3工藝計算252

12.3.1物料衡算252

12.3.2熱量衡算253

12.4設備設計255

12.5機器選型與管道設計255

12.5.1機器選型255

12.5.2管子選型256

12.6設計圖紙259

12.7控制方案設計259

12.8經濟評價259

12.8.1單元設備價格估算259

12.8.2總投資估算260

12.8.3總成本費用估算與分析261

12.8.4盈利能力分析262

12.8.5盈虧平衡分析262

12.9安全評價263

12.9.1裝置中存在的潛在危險因素分析263

12.9.2應對措施263

12.10環境影響評價264

12.10.1施工期的主要環境問題及對策264

12.10.2運營期的主要環境問題及對策264

參考文獻265