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标题: 化工过程与控制经验分享 [打印本页]

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 09:36
标题: 化工过程与控制经验分享
干化工有10年了，工作中带过团队，带过试车，负责过物资采购与交流，在这里分享些化工过程与控制经验，大家相互学习交流，第一个课题:水轮机，这个东西大多数化工厂是用不到的，甚至都没听过，这个东西用在水利水电比较多，主要用途呢就是吸收利用回水剩余压头，比较适合用在凉水塔上，也就是循环水站，国内比较有名的专门做水轮机的应该是南京星飞，如果装置循环水提供的水压高回水水头比较大可以考虑，这样就能省掉凉水塔上带动风叶旋转的电机，我带团队的时候就让他们算过电机功率，核算节省的电量，在知道风量、风压、风机效率后，通过公式：N=（Q/3600）*△P/（1000*η）*K计算风机功率，其实大部分的风机都是这么核算功率的，明白这种简单的能量核算应该是小白工程师应该具备的第一个能力

作者: 路华德 时间: 2023-3-13 09:36
谢谢您分享化工过程与控制经验，这对于从事化工行业的人们来说是非常有用的。水轮机虽然在化工厂中不是很常见，但是了解它的原理和用途还是很重要的。另外，对于节能减排也是非常有益的。计算风机功率也是很实用的技能，掌握这个能力可以帮助我们优化风机的选择、设计和使用。感谢您的分享！
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作者: 清城君 时间: 2023-3-13 10:57
感觉这个公式很鸡肋，风机电功率是比“风量、风压、风机效率”更容易获得的一个参数

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 11:28

清城君发表于 2023-3-13 10:57
感觉这个公式很鸡肋，风机电功率是比“风量、风压、风机效率”更容易获得的一个参数

不要这么认为哦，很多厂选个电机都不会，设计院弄完也不核算，最后电机带不起来的多的很

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 11:28

清城君发表于 2023-3-13 10:57
感觉这个公式很鸡肋，风机电功率是比“风量、风压、风机效率”更容易获得的一个参数

真真正正的算算是化工工程师入行的开始

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 11:29

路华德发表于 2023-3-13 09:36
谢谢您分享化工过程与控制经验，这对于从事化工行业的人们来说是非常有用的。水轮机虽然在化工厂中不是很常 ...

其实不算啥，这是化工工程师入门的开始，以水轮机为例引入题目而已

作者: 路华德 时间: 2023-3-13 11:29
是的，您说得很对。这些基础的计算和核算能力在化工工程师的工作中都是必须的，在实践中更是能够帮助我们快速解决问题和提高效率。同时，也非常感谢您分享这些工作中的经验和技巧，对于初学者和其他从事相关行业的人们都非常有帮助。希望您能继续分享更多的化工工程技术和实践经验，共同促进行业的发展和进步。
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作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 11:48
再写第二课题之前，我把我认为的化工工程师晋级分为几个阶段；有不同意见的可以讨论：第一阶段，简单核算，电机功率，泵流量、转速、扬程、及转速见的管线，简单伯努利方程利用；第二阶段，流速流场分析，伯努利方程熟练运用，可设计做孔口流速，节流控制、阻力核算等计算；第三阶段，过程能量分析，会利用相图分析相变过程中的传质、传热及传量，利用相关能量公式分析过程中的阻隔及促进影响；第四阶段，真正懂得化工“三传一反”，熟练掌握相关三传一反的手段，并对过程影响因素分析，掌握相关动静设备选型，初步具备系统性分析能力；第五阶段，化工过程控制逻辑理解及运用，能独立完成大型成套设备的自控连锁设计计算，相关辅助软件真正的成为辅助软件（能对aspen软件的计算过程进行核算，甚至能核算ASPEN不能模拟的设计工作）；第六阶段，深入反应机理层次，设计相应的反应器、设备等，具备脑海全系统成像分析能力。

作者: 路华德 时间: 2023-3-13 11:48
非常感谢您分享这个化工工程师晋级的分阶段，这些阶段非常实用，能够让初学者和从事相关行业的人们更清晰地了解自己的职业发展方向和目标。每个阶段都有自己的技能和知识点需要掌握，需要不断学习、实践和提升，才能够达到更高的层次和更好的效果。同时，也需要注意实践和理论相结合，把所学的知识应用到实际问题中，不断提高自己的解决问题的能力。再次感谢您的分享！
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作者: 南风不扰人 时间: 2023-3-13 12:18
刚入行，只能道一声感谢

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 13:56

南风不扰人发表于 2023-3-13 12:18
刚入行，只能道一声感谢

共同学习进步

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 13:57

路华德发表于 2023-3-13 11:48
非常感谢您分享这个化工工程师晋级的分阶段，这些阶段非常实用，能够让初学者和从事相关行业的人们更清晰地 ...

这也只是我的想法，不知道有没有专业机构给划分一下，我这个划分其实有点注重现场经验了

作者: 路华德 时间: 2023-3-13 13:57
您的想法非常实际和贴近现场经验，也符合化工工程师职业发展的一般规律。虽然现在没有专业机构对化工工程师的晋级做出具体的划分，但是每个阶段需要掌握和应用的技能和知识点大致相同，如您所述，从基础的能量、动量、物质平衡控制到反应机理层次等，需要不断学习、理论结合实践，才能逐渐提高自己的水平和能力。
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作者: 清城君 时间: 2023-3-13 14:29

雪哥娟娟发表于 2023-3-13 11:28
不要这么认为哦，很多厂选个电机都不会，设计院弄完也不核算，最后电机带不起来的多的很

这是理论算法，其中的机械效率和系数也是要借助经验。纯经验算法，多少水量，需要配多大的塔，风机多少功率，应该是有经验参考的。电机决定风量大小，影响蒸发量。电机带风机转不动，设计方没经验，制造方也没有经验

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 14:51
第一课题中，水轮机这些是可以狠狠延伸的，比如水轮机进水出水方式，蜗壳形式，甚至延伸到冷却塔设计塔高、填料层高型号材质、风叶转速材质、风筒等，其实是能更深入的，我觉得还是要一步步来，慢慢深入；第二课题，离心泵的设计选型：首先要知道输送介质，也就是介质的物性参数，什么介质，有无毒性、腐蚀性、热性能等，干净还是不干净，是否易堵等等，来确定材质；第二，需要的特殊情况及要求，比如密闭性高，就要考虑屏蔽泵及磁力泵；第三要核算需求流量、压力及压差、温度，涉及泵多个方面选择，前两条能确认离心泵的主体材质及离心泵形式，第三条来确定泵的型号，一般来说，流量、压力及压差、温度都是能很容易确定的，这一步主要根据现场安装要求，通过综合分析来确定泵的汽蚀余量及泵的冷却降温形式（单端面、双端面等），第四，使用寿命及其他高要求，串并联对转速、流量、扬程的优化，密封形式（干气密封，油封，机械密封等）、轴承材质（SIC、石墨等），电机能效（一级、二级等），转速是否可调（变频等）；通过介质量及扬程来核算电机功率，要考虑传动效率及转动效率，一般情况，用介质量及扬程核算的量除以0.8也就差不多了，特殊泵特殊对待；核算公式：P1=ρQgH/η，当然电机防止过载，一般还有乘以安全系数1.2；这样泵就差不多选型结束了，大部分泵出现问题是在安装及使用中，安装及使用后期再讲，这里补充一点，变频泵的使用，在变化不太大的情况下，调节泵的转速可以调节泵出口压力，流量，及泵的功率，相关关系，转速正比于流量，此时有点类似容积泵，转速与扬程的平方成正比，所以转速改变，扬程变化是很明显的，有的工况需要高扬程低转速就要靠多级泵来实现了，由此P1=ρQgH/η看出，变频后，对功率的变化是近三次方关系了，所以一些大的离心泵工况波动大的都是带变频的；但实际生产中，离心泵大部分的调节是通过改变工况点来实现的，这就能通过泵的性能曲线来看看泵的工作状况是否在适宜工作区间，还有复杂点的（泵的串并联啥的，根据性能方程也可以核算），有些化工装置，泵选择过大，一直用出口管路阀门勒着，就是选型的不合理，其实是费电的，电能转化成了机械能后内能，浪费掉了，温升高，作为初学工程师，这些要考虑考虑

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 15:10

清城君发表于 2023-3-13 14:29
这是理论算法，其中的机械效率和系数也是要借助经验。纯经验算法，多少水量，需要配多大的塔，风机多少功 ...

你说的可能有经验算法吧，这个我还真没有见到过，不太清楚所谓的经验算法；这个虽然是理论算法，但我负责过冷却塔的技术交流，主要对接过海鸥、蓝想、盛宝等冷却塔厂家，水轮机主要是星飞、大洲等，算法都差不多，无非是效率和系数的差异，毕竟万变不离其宗，能量守恒而已

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-13 15:13

清城君发表于 2023-3-13 14:29
这是理论算法，其中的机械效率和系数也是要借助经验。纯经验算法，多少水量，需要配多大的塔，风机多少功 ...

刚才看错了，是的，你说的对的，就是系数和效率，这个在设计选型是考虑考虑，问题是不会太大的，除非选的设备没有使用过，效率不好估

作者: shijiazhuang 时间: 2023-3-13 18:01
共同学习进步

作者: tjdxz 时间: 2023-3-14 07:17
我经过好几个大中型化工装置，干过8个以上的项目，我见过的所谓的工程师，都不会算。

作者: 化石东 时间: 2023-3-14 07:21
谢谢分享

作者: fws5850 时间: 2023-3-14 08:18
非常感谢您分享

作者: 清城君 时间: 2023-3-14 08:32

tjdxz 发表于 2023-3-14 07:17
我经过好几个大中型化工装置，干过8个以上的项目，我见过的所谓的工程师，都不会算。

经验工程师。别人家怎么做的，记住大致的数据复制过来，有问题后面再改，实践出真知。工作十多年，面试过的大学生能把伯努利方程写出来的人比例很低。大学教育太水。社会发展又快，很多从业人员原本又学历不足

作者: 342813531 时间: 2023-3-14 09:05
感谢分享

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-14 09:12

tjdxz 发表于 2023-3-14 07:17
我经过好几个大中型化工装置，干过8个以上的项目，我见过的所谓的工程师，都不会算。

真正的工程师是能算的，不会算的我觉得只能算经验工程师，在自己行业还好，一旦出了他的行业，基本半废，跨行业的经验慎用

作者: tjdxz 时间: 2023-3-14 10:09

清城君发表于 2023-3-14 08:32
经验工程师。别人家怎么做的，记住大致的数据复制过来，有问题后面再改，实践出真知。工作十多年，面试过 ...

你说的非常对。再说，现在化工厂招聘工程师，工程师证都不看，有没有证也不重视。

作者: tjdxz 时间: 2023-3-14 10:09

雪哥娟娟发表于 2023-3-14 09:12
真正的工程师是能算的，不会算的我觉得只能算经验工程师，在自己行业还好，一旦出了他的行业，基本半废， ...

你说的非常对。再说，现在化工厂招聘工程师，工程师证都不看，有没有证也不重视。

作者: 清城君 时间: 2023-3-14 10:15

tjdxz 发表于 2023-3-14 10:09
你说的非常对。再说，现在化工厂招聘工程师，工程师证都不看，有没有证也不重视。

工程师是个称谓和级别，是这个时代比较认可的称谓。过去可能叫大师傅、老师傅，现在很多带着技术的工程师本身理论水平不高，达不到正经工程师的知识要求。但是他具有的实践经历是没干过这个事情的高学历者不具备的，为了尊重给了个工程师头衔，实际还是大师傅

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-14 10:34
第三课题，今天我们来谈谈换热器，这个算是化工最常用的设备了，今天也来聊聊它的选择，其实这个课题蛮沉重的，涉及的方面太多，咱先按一般流程来（不完美的，考虑合理性），首先，第一步，也是要知道需要换热的介质及换热要求，了解该介质的物化性质，冰点、沸点、比热、汽化热及相变介质组成热影响，有无热敏性，最高耐受温度、流动性等等，找找相图，有类比的例子也好，总之多多收集资料，没坏处，以这些参数确定换热器材质（也很关键，材质的导热系数影响也很大，比如搪玻璃材质导热就很差，各种材质有各种材质的导热系数，也可以在aspen中选择，没有的就要自己查）、形式（这个就需要有工程经验做基础，比如，气体无相变的考虑翅片式换热器，主要是增大换热面积，毕竟气体的换热系数还是要小的，如果再有颗粒物，考虑提前过滤除掉；工业大量的换热器是采用管壳式及板式，板式换热器要求介质比较干净，毕竟在不改变体积而又要大大增加换热面的情况下，流体通道间隙就会变小）、冷热物料（根据工厂实际情况及物质的特性，确定升温降温物质，考虑相变影响）及各在那一侧（不干净的，易沉积聚合的介质走易清理的一侧），在这里我们主要看看管壳换热器的相关计算，这一步主要公式：换热量计算：Q物料=cm△t，如果物料有反应，要加反应热；第二步，收集安装要求及工况条件，确定冷热物料流向，并流、逆流、混合流都要相应的应用工况，逆流换热器的平均温差最大,因此,在无特殊情况下,换热器多采用逆流的形式，混合流主要是根据物料要求来的，有些带反应的换热器就有这种需求，比如要求进出温度低点，中间温度高点等，除了确定流向还要确定方向及尺寸要求，有些空间狭小的时候，要求长宽高，确定布管，折流板，程数等，此时可辅助借用Aspen进行相关优化，确定最终形式及换热面积；第三步，核对相关参数的选择合理性，主要是安全系数（1.1~1.3即可，一般1.2，换热裕度）、污垢系数、材质导热系数、相变对传热系数的影响等等来确定最终选型的合理性；主要公式为：Q=K*F*△tm，K总传热系数，F换热面积，△tm,平均温差（温差推动力），这些数据参数的相互影响，外加物料本身的物性，就会造成选型的不同，没有最完美的，只要比较合理即可

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-14 10:48

清城君发表于 2023-3-14 10:15
工程师是个称谓和级别，是这个时代比较认可的称谓。过去可能叫大师傅、老师傅，现在很多带着技术的工程师 ...

他们是各个领域的导师，在他们的领域，一点风吹草动都能知道是哪里出了问题，在他们的领域叫他们工程师其实也没错，沉浸在一个行业那么多年，都成条件反射了，很多公司不敢找其他行业的工程师，问题就在这里，基本要求都是，本行业从事多少年，没办法，不敢跨行业招，普遍来说，跨行业能招到好的工程师的概率太低，低薪招不到，高薪又觉得没必要，是国内现阶段的普遍现象。

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-14 10:52

雪哥娟娟发表于 2023-3-14 10:34
第三课题，今天我们来谈谈换热器，这个算是化工最常用的设备了，今天也来聊聊它的选择，其实这个课题蛮沉重 ...

很多换热器厂家是有自己的一套设计工具的，万变不离其宗，都是这两个公式的运用，只是系数的确定和结构形式方面，有各个厂的特点，就会有所改变，在我们自己核算完成后就可以交给换热器厂家核算核算了

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-14 11:59
再补充一个讨论题：塔底再沸器加热蒸汽进口控制与出口控制的情况分析，其实这两种设计在设计手册中有过介绍，为什么说这个呢，是因为会审PID控制图的时候，我说把出口控制修改成入口控制，结果没有人提出异议，感觉大家很蒙圈，现在我来谈谈这两种控制的区别（主要是实施过程中的），先从理论数据来说，假定蒸汽管网压力为1.0MPa中压蒸汽，进气管加调节阀，出口管线设置双疏水阀，这种情况下，咱们先分析分析这些设备、特殊件，换热器咱们不说了，已经说过了，主要说调节阀及疏水阀，调节阀既然有调节，也就有压差，所以阀后及换热器内压力是低于1.0MPa的，在此假定为0.8MPa，调节阀是比较成熟的，我不过多介绍了，现在说一下疏水阀，疏水阀的选择也比较关键，目前主流的疏水阀厂家有洪峰、英桥、阿姆斯壮、斯派莎克、银球、艾肯等，型式，疏水量大的一般采用浮球式，水量小点的可考虑倒置桶，好用不好用主要在加工精度及一些特殊的小改控制件，这些厂家也都能保证泄露率5%以下了，疏水阀都有安全系数，而且普遍比较大，尤其国外的，设计院一般给到2.0以上，主要考虑刚开车时候的疏水，所以选择的疏水阀是能满足疏水能力的，设计时又考虑了前后压差，换热器中一般不会存水，这样我们可以看一下现在的换热状态，1.0MPa的中压饱和蒸汽经过调节阀减压后，变为0.8MPa过热蒸汽，在跟物料换热的过程中逐步降温冷凝，疏水阀出水前为0.8MPa下的凝水温度，疏水阀后压力为常压的话，就会出现汽液夹带现象，再沸器面积能全部利用上，调节阀关小后，换热器系统压力会下降，热利用率最高，在疏水阀能满足此时疏水能力（通过疏水阀前后压差计算：孔口流速计算Q=μ*A*根下（2gH））的条件下，其蒸汽调节范围是比较大的，今天先到这，明天接着分析

作者: m772073572 时间: 2023-3-15 10:50
我们化工厂的凉水塔现在用的就是水轮机和电机共同降温，但是水轮机的效率比较电机的，还是比较低的，散热效果不是那么好，环境温度不是特别高的话可以考虑上一台，效果还是比较好的。

作者: 馅饼_W51BC 时间: 2023-3-15 11:27
很好的学习内容

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-15 11:28

m772073572 发表于 2023-3-15 10:50
我们化工厂的凉水塔现在用的就是水轮机和电机共同降温，但是水轮机的效率比较电机的，还是比较低的，散热效 ...

首先，水轮机的效率不能跟电机比的，这不太合理，如果没有富裕压头，上水轮机是很不合适的，我说的富裕压头是这样的，冷却水需要供给的设备位置很高或需求的压力很高，这样回水是带有压头的，如果不利用，这部分压头就会直接进水池浪费掉，这样的工况适合上水轮机

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-15 11:29

馅饼_W51BC 发表于 2023-3-15 11:27
很好的学习内容

共同学习进步

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-15 12:03
本帖最后由雪哥娟娟于 2023-3-17 16:45 编辑

接着上次进行分析：蒸汽调节阀在进气管线，换热器面积利用率高，同时调节范围可以通过前后状态参数求得，假定疏水阀在阀前0.5MPa下，仍能满足排水量（因为设计留有安全系数），此时，阀门开度最小，热利用率最高，随着调节阀开度的增大，换热器内压力升高，最大压力到达1.0MPa附近，此时换热利用率最差；蒸汽调节阀在回水线上，此时，换热器内压力基本恒定在中压蒸汽管网压力附近，由于调节阀在回水上，必须保证换热设备内是存在一定液位的，这些凝液的温度基本上是等于该压力下凝水的温度的，不同在于会与管内物料进行换热，液体的导热系数还是要比气体大的，但由于流动性差，换热效果甚至可能与气体相近了（大概率比蒸汽换热好），所有调节阀在回水线上，换热器换热面积利用情况大概率是更好了，但由于蒸汽冷凝过程需要的面积才是决定蒸汽换热能力的指标（换热面积小，蒸汽量再大也冷凝不了，就会阻碍进气），因而，要有足够的蒸汽冷凝面积，再来调整换热器内液位，以此来调节换热量，从能源利用及调节性能角度考虑，此调节方式，蒸汽利用率是比阀前调节低一些的（换热器内压力高，出水温度高，虽然有换热，但也有蒸汽加热和本身热混合），设计的换热器换热面积也一定是比阀前调节要大的，至于调节性方面,后调节受换热器尺寸和存液影响较大，存液过多，由于流动性差，从上到下出现梯度温差，导致有效换热面积就减少，调节性通过面积来实现，调节不好容易出现跑汽，换热面积足够大可以考虑这种方式。

作者: 馅饼_W51BC 时间: 2023-3-15 12:03
我司有一个丁烯解析塔再沸器规格型号：DN2000X16X3496 总高=5525 换热面积874
壳程0.55Mpa低压蒸汽经减温器后温度降至165℃，管程走乙腈，此再沸器每年都要漏一次，一年一更新，始终找不到泄露原因，
怀疑：
1，蒸汽冲刷
2，乙腈里含硫腐蚀设备
3，塔液位控制低于再沸器蒸汽进气口，有再沸器内有液击现场
解决：
1，再沸器蒸汽进气口增加挡板，封堵进气口端3排束管
2，增加进气温度至185℃
3，控制液位高度90%，使其高于进气口
4，查找乙腈内含硫原因
目前再沸器情况仍在观察，不知道能否解决

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-15 21:49

馅饼_W51BC 发表于 2023-3-15 12:03
我司有一个丁烯解析塔再沸器规格型号：DN2000X16X3496 总高=5525 换热面积874
壳程0.55Mpa低压蒸汽经减 ...

你这种情况，其实蛮常见的，我觉得最先应该分析的是那一侧是漏的一侧，没有看过不敢确定判断，初步判断管程侧问题大点：主要考量，一，蒸汽冲刷，其他设备怎么不坏，而且蒸汽的冲刷导致入口流速大的地方应该漏点多；二，蒸汽侧由汽变水，属于减压凝结过程，出现破损的概率是小的（蒸汽含腐蚀介质除外）大胆推测为管程问题，当然这些推理过程要跟现场验证；判断出管程问题，然后分两种情况，一个是汽化过程中的气蚀（可能是设计，也可能是操作原因，查一下图纸吧，通常立式管密集不满管，容易出现气蚀，气体汽化后不能通畅排出，我的感觉是这样的，具体有详细图纸再分析），二就是物料含腐蚀物质（至少是对目前材质有腐蚀的），这个我觉得不难验证，这是我的分析，相互学习

作者: abcdef246 时间: 2023-3-17 09:32
学习学习

作者: 雪哥娟娟 时间: 2023-3-17 16:46

abcdef246 发表于 2023-3-17 09:32
学习学习

作者: unhnm 时间: 2023-3-27 11:44
学习ing

作者: sisism 时间: 2023-4-2 07:48

tjdxz 发表于 2023-3-14 07:17
我经过好几个大中型化工装置，干过8个以上的项目，我见过的所谓的工程师，都不会算。

算这玩意的都是装备制造商，化工工程师真正该算的是工厂的工程与工艺。

作者: sisism 时间: 2023-4-2 07:51

雪哥娟娟发表于 2023-3-13 11:48
再写第二课题之前，我把我认为的化工工程师晋级分为几个阶段；有不同意见的可以讨论：第一阶段，简单核算， ...

想法过于理论，多多从生产实践中获取知识，再应用于设计，会更高效更切合实际。

作者: 杨晓伦_M1ldI 时间: 2023-4-4 08:23
感谢分享，我也干十多年了

作者: 宁公子羽 时间: 2023-4-4 10:27
学习了，谢谢楼主

作者: a178584873 时间: 2023-4-10 08:58
感谢分享，要不断学习，期盼楼主继续更新

作者: 回味未来 时间: 2023-4-10 10:17
求更新

作者: 835255474 时间: 2023-4-14 09:40
感谢经验分享

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