计算机辅助化工装置选型设计

第1章基于Aspen的反应设备的工艺设计1

1.1基于RStoic模块的物料衡算和热量衡算1

1.2基于Heater模块的反应设备出口温度计算6

1.3基于Aspen EDR软件的多管式固定床催化反应设备的设计8

1.3.1初步设计8

1.3.2初步设计结果9

1.3.3校核11

1.3.4校核阶段的计算结果12

1.3.5进一步优化后的结果13

第2章基于Aspen EDR软件的列管式换热器的工艺设计15

2.1管壳式换热设备设计原则15

2.2设计参数的初步确定16

2.3初步设计过程17

2.3.1建立和保存文件17

2.3.2设置应用选项17

2.3.3输入工艺参数17

2.3.4输入物性数据17

2.3.5输入结构数据19

2.3.6运行程序19

2.3.7设计计算结果分析19

2.4校核过程21

2.4.1设置应用选项21

2.4.2结构数据标准化21

2.4.3运行程序22

2.4.4校核计算结果分析22

2.5进一步优化过程23

第3章Aspen EDR软件应用案例分析24

3.1关于换热器的型式24

3.2对于管壳式换热器25

3.3对于板翅式换热器26

3.4案例分析28

第4章HTRI软件应用案例分析43

4.1关于物性参数43

4.2关于工艺条件43

4.3关于流程43

4.4关于换热器类型44

4.5关于换热器壳程流动的调整46

4.6关于换热管振动49

4.7关于热虹吸式再沸器56

4.8关于尾气焚烧炉59

第5章基于Aspen Plus软件的板式精馏塔的工艺设计63

5.1设计条件的确定63

5.2初步计算过程64

5.2.1模型的新建64

5.2.2物料的定义64

5.2.3物性方法的选择64

5.2.4流程的建立65

5.2.5物料衡算的单位设置66

5.2.6进料条件的定义67

5.2.7塔内参数的定义67

5.2.8恒算结果68

5.3进一步优化设计69

5.4塔设备尺寸计算过程70

5.4.1定义塔内的参数70

5.4.2处理量的调整对塔径的影响70

5.4.3水力学计算结果72

5.4.4塔板结构参数72

5.4.5塔板的工艺参数73

5.5小结75

第6章基于Cup-Tower软件的板式塔水力学校核和设计76

6.1水力学校核计算过程76

6.1.1参数设置76

6.1.2校核计算结果78

6.2水力学设计计算过程81

6.2.1设计参数的定义81

6.2.2设计计算结果82

6.3小结85

第7章基于Aspen Plus软件的填料吸收塔的工艺设计86

7.1模拟所需要的参数确定86

7.2吸收过程的初步模拟86

7.2.1创建新的模拟86

7.2.2物性方法的选择89

7.2.3流程图的定义89

7.2.4流程图中物流的定义92

7.2.5吸收塔的定义94

7.2.6初步模拟结果96

7.3吸收塔内过程的进一步优化98

7.4填料吸收塔的水力学设计99

7.4.1填料的选择99

7.4.2液泛分率的选择100

7.4.3水力学计算结果101

7.4.4查看填料塔尺寸及相关参数103

第8章基于Cup-Tower软件的填料吸收塔的水力学设计104

8.1填料塔水力学设计的一般要求104

8.2输入参数的定义105

8.3计算结果106

第9章基于SW6软件的反应设备的机械校核108

9.1主体设计参数输入108

9.2筒体数据输入108

9.3管板数据输入109

9.4前端管箱数据输入110

9.5后端管箱数据输入111

9.6前端管箱法兰数据输入112

9.7筒体法兰数据输入113

9.8开孔补强数据输入115

9.9反应设备校核结果116

9.9.1前端管箱筒体计算结果116

9.9.2前端管箱封头计算结果117

9.9.3后端管箱筒体计算结果117

9.9.4后端管箱封头计算结果117

9.9.5壳程圆筒计算结果117

9.9.6开孔补强计算结果118

9.9.7延长部分兼作法兰固定式管板计算结果119

9.10反应设备的裙座设计校核数据输入119

9.10.1主体设计参数输入119

9.10.2筒体数据输入120

9.10.3附件数据输入120

9.10.4上封头数据输入120

9.10.5下封头数据输入121

9.10.6裙座数据输入121

9.11裙座校核结果123

第10章基于软件的管壳式换热设备的机械校核126

10.1新建文件的操作126

10.2主体设计参数的输入126

10.3筒体数据的输入126

10.4管板数据的输入128

10.5前端管箱数据的输入129

10.6前端管箱法兰数据输入131

10.7后端管箱数据输入132

10.8筒体法兰数据输入134

10.9开孔补强数据输入135

10.10运行136

10.11前端管箱筒体的设计计算结果137

10.12前端管箱封头的设计计算结果137

10.13后端管箱筒体的设计计算结果137

10.14后端管箱封头的设计计算结果138

10.15壳程圆筒的设计计算结果138

10.16开孔补强的设计计算结果138

10.17固定式管板的设计计算结果139

10.18管箱法兰的设计计算结果140

10.19耳式支座的选择140

10.19.1数据输入140

10.19.2计算结果141

10.19.3校核所选耳式支座141

第11章基于SW6软件的板式精馏塔的机械校核142

11.1板式塔机械设计参数的确定142

11.1.1设计压力的确定142

11.1.2设计温度的确定142

11.1.3材料选择和实验压力的确定142

11.1.4封头的确定142

11.1.5管口和人孔143

11.1.6塔顶空间高度的确定144

11.1.7塔底部空间高度的确定144

11.1.8裙座高度的确定144

11.1.9液柱静压力的确定145

11.1.10接管尺寸145

11.1.11吊柱的选取145

11.2基于SW6软件的板式塔机械强度校核146

11.2.1主体设计参数的输入146

11.2.2筒体参数的输入146

11.2.3塔板参数的输入147

11.2.4附件数据的输入147

11.2.5上封头数据的输入147

11.2.6下封头数据的输入147

11.2.7载荷数据的输入148

11.2.8裙座数据（1）的输入149

11.2.9裙座数据（2）的输入149

11.2.10裙座数据（3）的输入150

11.2.11开孔补强的数据输入151

11.3校核计算结果154

11.4小结160

第12章基于SW6软件的填料吸收塔的机械校核161

12.1主体设计参数162

12.2筒体数据163

12.3内件数据164

12.4附件数据165

12.5封头数据166

12.6载荷数据167

12.7裙座数据167

12.8开孔补强数据169

12.9容器壳体强度计算结果175

12.10上封头校核计算结果176

12.11下封头校核计算结果176

12.12裙座校核结果177

12.13开孔补强校核结果181

第13章基于SW6软件的卧式容器的机械校核183

13.1SW6的打开方式183

13.2新建文件184

13.3数据输入184

13.3.1主体设计参数输入184

13.3.2筒体数据输入185

13.3.3左封头数据输入185

13.3.4右封头数据输入185

13.3.5鞍座数据输入186

13.3.6接管数据输入187

13.4校核计算188

13.4.1计算188

13.4.2退出并保存189

13.5内压圆筒校核结果190

13.6左封头计算结果190

13.7右封头计算结果190

13.8鞍座计算结果191

13.9开孔补强计算结果192

第14章基于软件的过程设备局部结构设计193

14.1基于SW6软件的齿啮式卡箍计算193

14.2基于程序的非标准螺纹法兰设计195

14.3基于NSAS软件的压力容器开孔结构优化199

14.3.1启动过程199

14.3.2管口类型的选择199

14.3.3数据输入201

14.3.4工况设置202

14.3.5参数调整202

14.3.6计算204

14.3.7计算结果的处理208

14.3.8接管壁厚的影响209

14.3.9筒体壁厚的影响209

14.3.10焊接角度对最大应力比的影响210

14.3.11正交试验210

第15章SW6软件应用案例分析212

15.1对于一般的设备212

15.1.1腐蚀裕量212

15.1.2封头壁厚212

15.1.3焊接接头系数213

15.1.4液柱压力213

15.1.5接管实际外伸长度213

15.1.6非圆形开孔计算直径213

15.2对于管壳式换热器214

15.2.1换热管受压失稳当量214

15.2.2分程隔板槽面积214

15.3对于夹套容器215

15.3.1夹套容器两腔的压力确定216

15.3.2计算工况的处理216

15.4关于鞍座的宽度222

第16章PV Elite软件应用案例分析223

16.1关于材料的添加223

16.2关于鞍座底板厚度计算226

16.3关于换热器计算228

第17章ANSYS软件压力容器应用案例分析236

17.1关于设计过程237

17.2关于命令流文件244

17.2.1开启新的工作246

17.2.2定义参数246

17.2.3前处理246

17.2.4求解部分247

17.2.5后处理部分247

17.3关于APDL命令流文件的运行方式250

17.3.1在ANSYS环境中运行250

17.3.2间接通过VB的方式251

第18章基于软件的压力容器划类256

18.1管壳式换热设备的压力容器划类258

18.1.1介质的输入258

18.1.2压力和容积尺寸的输入258

18.1.3划类结果260

18.2板式塔的划类260

18.2.1划类前的计算260

18.2.2进行划类260

第19章基于软件的安全阀选型262

19.1基于Aspen Plus软件的安全阀选型所需参数的计算263

19.1.1动力故障工况时的物性参数263

19.1.2火灾工况时的汽化潜热263

19.1.3计算最小泄放面积所需的多个物性参数266

19.1.4塔顶回流故障时的泄放量268

19.1.5真实气体摩尔体积的求解269

19.2基于Aspen Plus软件的安全阀设计270

19.3反应设备安全阀的选型273

19.3.1确定阀门类型的数据输入273

19.3.2定径计算的数据输入274

19.3.3确定材料和规格的数据输入275

19.3.4最终参数的数据输入275

19.3.5其他内容的数据输入276

19.3.6安全阀软件的选型结果276

19.4精馏塔安全阀的选型276

19.5储罐安全阀的选型279

第20章基于软件的流程泵选型286

20.1介质对选型的影响286

20.2操作参数对选型的影响287

20.3换热设备液体进料泵选型288

20.4精馏塔液体进料泵选型291

20.5储罐进料泵选型294

第21章基于AutoCAD软件的过程设备绘图298

21.1图纸上表达的内容299

21.1.1总体要求299

21.1.2图纸上需要特别注意的内容300

21.1.3数据表305

21.1.4管口明细表305

21.1.5明细表305

21.1.6装配图标题栏307

21.1.7零部件标题栏308

21.2绘图环境常用的设置308

21.2.1图形单位308

21.2.2图层308

21.2.3显示线宽309

21.2.4联机的内容和触摸体验309

21.2.5选择集模式310

21.2.6样板文件311

21.3常用的命令及快捷键312

21.3.1范围缩放312

21.3.2全屏幕模式键盘和鼠标的控制312

21.3.3相对坐标314

21.3.4切换正交模式315

21.3.5波浪线315

21.3.6剖面线315

21.3.7文字316

21.3.8对象特性316

21.3.9快捷键绘图316

21.4画图比例的控制320

21.4.1图幅法320

21.4.2布局法320

21.5画图顺序320

21.6简化画法321

21.7筒体、封头的画法322

21.8接管及法兰的画法322

21.9支座的画法323

21.10管板布管图的画法324

21.11焊接符号的画法324

21.12尺寸标注325

21.12.1一般要求325

21.12.2一般尺寸标注样式的设置328

21.12.3引出水平标注样式的设置330

21.12.4角度标注样式的设置330

21.12.5尺寸公差标注样式的设置331

21.13件号和管口号的编制332

21.14技术要求的填写332

21.15表面粗糙度属性块333

21.16标高符号的画法333

21.17表格的画法333

21.17.1直接法333

21.17.2借助Excel软件的方法336

21.18特性的调整336

21.19多余设置的清理336

21.20图纸打印336

21.21基于AutoCAD二次开发的过程设备的参数化绘图337

21.21.1基于VBA337

21.21.2基于.NET342

附图348

附图1列管式反应设备的图纸348

附图2搅拌反应釜图纸350

附图3管壳式换热设备的图纸352

附图4板式精馏塔的图纸354

附图5填料吸收塔的图纸356

附图6储罐的图纸358

参考文献3602100433B

本书介绍了化工装置选型设计的基本原则和基本方法，系统地讲述了：基于Aspen Plus软件的反应设备、板式精馏塔和填料吸收塔的工艺设计；基于Aspen EDR软件的管壳式换热器的工艺设计；基于Cup-Tower软件的板式精馏塔和填料吸收塔的水力学设计和校核；基于SW6-2011软件的反应设备、列管式换热器、板式精馏塔、填料塔、储罐的机械校核；基于NSAS软件的压力容器开孔结构分析设计；基于软件的安全阀选型、压力容器划类、流程泵选型；基于AutoCAD软件的过程设备绘图。以应用案例的形式分析了以下软件：换热设备工艺设计常用的HTRI软件和Aspen EDR软件；过程设备强度计算常用的SW6软件和PV Elite软件；压力容器分析设计常用的软件ANSYS。附图包括列管移热式固定床催化反应器、搅拌反应釜、降膜式蒸发器、板式精馏塔、填料吸收塔、卧式储罐在内的过程设备的装配图图纸6张。

本书适用于化工装置选型设计人员使用，可以作为过程装备与控制工程、化学工程与工艺、能源与动力工程、机械工程等专业大学生、研究生参加全国大学生化工设计竞赛、课程设计和毕业设计的教材或参考书，也可以作为化工装置技术人员和社会其他读者继续教育的参考书 。

全书共5章,主要介绍石油化工装置中的静设备设计、机泵设计、工业炉设计、固体物料处理系统等内容。本书资料翔实,内容丰富;具有应用性强,章节分明、解释准确等特点;既可作为相关领域工程硕士实践教学用书,亦可供从事石油化工装置设备设计的工程技术人员作参考。

《石油化工装置安全泄压设施工艺设计规范》，是工业和信息化部批准2020年8月批准的行业标准。

主要内容

本规范规定了石油化工装置安全泄压设施的基本规定，设置原则和要求，定压和超压的规定，超压工况分析、泄放量和泄放面积的计算、选型等内容。

本规范适用于石油化工装置安全泄压设施的工艺设计,不适用于直接用火焰加热的动力锅炉，移动式压力容器，旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部件的受压器室的安全泄压设施的工艺设计。 2100433B

任何一个化工产品的生产，均需经过一系列的物理加工过程和化学加工过程。而化学过程的实现是本书的主要内容，本书主要介绍化工厂及车间布置设计、化学过程的物料衡算、热量衡算、化学反应器的设计计算和选型及其基本原理。重点讲解化工产品生产过程中物料衡算和热量衡算的基本原理及其计算机辅助设计，全面详细地介绍搅拌反应釜设计计算原理和选型基础及其计算机辅助设计。全书内容新颖，实例丰富，论述循序渐进，深入浅出，便于读者学习。

本书可作为化工、材料、机械、制药等专业的本科生、研究生及工程技术人员的教学用书。