《石油化工设计手册》(修订版)共分四卷出版。第四卷“工艺和系统设计”内容有设计基础、工艺设计及计算、基础工程设计、系统设计、自动控制、工艺安全、计算机辅助设计、贮罐工艺设计等相关知识与数据，并列举相应的实际应用实例。本书以指导设计人员正确运用、选取为原则。
　　本书适合从事石油化工、食品、轻工等行业技术人员阅读参考。

“十五”国家重点图书的再次修订出版，中石化集团、清华、天大、浙大等知名学者联合编写，石油化工设计权威巨著　　《石油化工设计手册》(修订版).(卷一):石油化工基础数据　　《石油化工设计手册》(修订版).(卷二):标准·规范 　　《石油化工设计手册》(修订版).(卷三):化工单元过程（上) 　　《石油化工设计手册》(修订版).(卷三):化工单元过程(下) 　　《石油化工设计手册》(修订版).(卷四):工艺和系统设计

　　肖雪军，中石化炼化工程(集团)股份有限公司副总工程师、教授级高工，在中国石化工程建设公司（SEI）长期从事化工工程设计管理工作

第1章概述
1.1工艺专业在设计各阶段的任务
1.1.1设计前期工作阶段的任务
1.1.2工艺设计阶段
1.1.3基础工程设计阶段
1.1.4详细工程设计阶段
1.1.5试车及考核阶段的任务
1.2工艺系统专业在设计各阶段的任务
1.2.1概述
1.2.2在设计各阶段的任务
1.3设计岗位的职责和任务
1.3.1设计岗位的职责及权限
1.3.2设计岗位的任务
1.4 装置运行的组织和保障体系
1.4.1 生产的组织机构
1.4.2生产过程的管理

第2章设计基础
2.1概述
2.2 工厂选址
2.2.1 厂址选择
2.2.2 厂址选择的工作阶段
2.3自然条件
2.3.1一般现场数据
2.3.2气象数据
2.4装置能力
2.5操作制度
2.6设计工况
2.7装置操作弹性
2.8设计规范和标准
2.8.1第一种规范分类方法
2.8.2第二种规范分类方法
2.9原料规格
2.9.1原料组成
2.9.2原料规格
2.10产品、副产品及化学品规格
2.10.1产品规格
2.10.2副产品及化学品规格
2.11公用工程条件
2.11.1蒸汽系统
2.11.2水系统
2.11.3供电及电信系统
2.11.4燃料系统
2.11.5供氧系统
2.12三废排放要求及处理原则
2.12.1废气
2.12.2废水
2.12.3废液
2.12.4废渣
2.13界区条件
2.13.1界区处的原料设计条件
2.13.2界区处的产品设计条件
2.13.3界区处的副产品及化学品设计条件
2.14工艺设计基础

第3章工艺设计及计算
3.1工艺包设计
3.1.1概述
3.1.2工艺的主要内容
3.1.3工艺流程说明
3.1.4工艺流程图(PFD)
3.1.5物料和热量衡算
3.1.6工艺设备数据表
3.1.7工艺设备表
3.1.8原料、催化剂、化学品消耗量及消耗定额和产品、副产品产量
3.1.9原料、催化剂、化学品和产品、副产品规格
3.1.10公用物料消耗定额及消耗量
3.1.11公用物料规格
3.1.12分析化验要求
3.1.13生产装置界区条件表
3.1.14三废排放及建议的处理措施
3.1.15安全分析
3.1.16建议的设备平面布置图
3.1.17工艺手册操作指南
3.2工艺包设计的工作程序
3.2.1工艺包设计阶段的主要工作程序
3.2.2工艺专业完成设计条件的步骤
3.2.3工艺包阶段工艺专业的条件关系
3.3工艺设计的原则和方法
3.3.1工艺路线的选择
3.3.2工艺流程方案的优化
3.3.3反应流程的优化
3.3.4精馏流程的优化
3.3.5 蒸发系统
3.3.6工艺设备的选择
3.3.7设备材质的选择
3.3.8压力容器的设计分类及工艺设备的特殊制造要求
3.3.9 工艺流程控制方案的设计
3.4过程能量综合
3.4.1概述
3.4.2夹点分析法
3.4.3分析方法
3.4.4三环节能量综合策略方法及应用
3.4.5全局能量综合优化
参考文献

第4章基础工程设计
4.1概述
4.2工艺管道及仪表流程图(PID)
4.2.1基本内容
4.2.2工艺管道及仪表流程图(PID)
的设计过程
4.2.3PID设计所需资料
4.2.4PID的图面布置和制图要求
4.2.5典型设备的PID设计
4.2.6PID校核提纲
4.3公用系统管道及仪表流程图(UID)
4.3.1基本内容
4.3.2图例
4.4工艺流程说明
4.5原料、产品、副产品、燃料、催化剂、化学品及公用物料的技术规格
4.5.1设计需知
4.5.2基本内容
4.6原料、催化剂、化学品、公用物料消耗定额及消耗量和产品、副产品产量表
4.6.1设计需知
4.7管道标志
4.7.1需要编号的管道范围
4.7.2管道标注方法
4.7.3管道号的编制
4.8管道表
4.8.1管道表填写内容
4.8.2管道表填写说明
4.8.3管道表的出版与修订
4.9生产装置界区条件表
4.10平面布置图
4.10.1装置布置设计的一般要求
4.10.2管廊和主要设备的布置
4.11工艺设备表
4.11.1容器类设备
4.11.2换热器类设备
4.11.3工业炉类设备
4.11.4泵类设备
4.11.5压缩机、风机类设备
4.11.6机械类设备
4.11.7其他类设备
4.12工艺设备数据表
4.13劳动安全卫生
4.13.1建设依据和设计依据
4.13.2工程概述
4.13.3生产过程中职业危险、危害因素分析
4.13.4设计采用的主要安全卫生防范措施
4.13.5预期效果与评价
4.13.6劳动安全卫生预评价结论
4.13.7专用投资概算
4.13.8存在问题与建议
4.13.9附图
4.14人员编制
4.15工艺系统及其他专业的条件关系
4.15.1工艺系统在各个设计阶段的条件关系
4.15.2工艺系统和仪表专业之间的条件关系

第5章系统设计
5.1概述
5.2设计压力的确定
5.2.1术语
5.2.2系统分析
5.2.3设备设计压力的确定原则
5.2.4管道设计压力的确定原则
5.3设计温度的确定
5.3.1设备设计温度的确定
5.3.2管道设计温度的确定
5.4管道水力学的设计
5.4.1管道水力学设计步骤
5.4.2初选管径的计算
5.4.3摩擦压力降的计算
5.4.4管网压力降的计算
5.4.5单相流(不可压缩流体)的管道压力降计算
5.4.6单相流(可压缩流体)的管道压力降计算
5.4.7气液两相流(非闪蒸型)的管道压力降计算
5.4.8气液两相流(闪蒸型)的管道压力降计算
5.4.9气固两相流的管道压力降计算
5.4.10真空系统的管道压力降计算
5.4.11浆液流的管道压力降计算
5.4.12计算机软件的应用
5.5安全阀的选择与应用
5.5.1概述
5.5.2设置安全阀的场合
5.5.3安全阀的结构形式及分类
5.5.4安全阀的选择
5.5.5安全阀的定压、积聚压力和背压的确定
5.5.6安全阀需要排放量的计算
5.5.7安全阀泄放能力的计算
5.5.9安全阀的安装
5.5.10安全阀的泄漏试验
5.5.11故障原因分析及处置
5.6疏水器的计算和选型
5.6.1疏水器的设置
5.6.2疏水器的种类及主要技术性能
5.6.3疏水器的选择
5.6.4疏水器系统设计
5.7爆破片的设计和选用
5.7.1概述
5.7.2有关爆破片的名词、术语
5.7.3爆破片设置及选用
5.7.4爆破片的泄放量和泄放面积的计算及爆破压力
5.7.5爆破片的选用
5.7.6爆破片与安全阀的组合使用
5.7.7爆破片的安装与维护
5.8阻火器计算
5.8.1概述
5.8.2分类
5.8.3阻火器的设置
5.8.4阻火器的设计
5.8.5阻火器压力降的计算
5.9蒸汽喷射泵的设计
5.9.1蒸汽喷射泵的原理和计算
5.9.2安装与操作
5.9.3喷射泵计算实例
5.10呼吸阀的选用
5.10.1呼吸阀的用途和结构
5.10.2呼吸阀的计算
5.10.3呼吸阀的选用及安装
5.10.4呼吸阀的参数表
5.11隔热及伴热设计
5.11.1隔热设计
5.11.2伴热的选用
5.11.3蒸汽伴热保温计算
5.11.4电伴热保温计算
5.12管道混合器的计算与选型
5.12.1应用范围
5.12.2静态混合器的类型
5.12.3静态混合器的技术参数及压力降计算
5.12.4主要静态混合器参数表
5.12.5静态混合器的安装
5.12.6选型步骤及例题
5.13气封和液封的设计
5.13.1气封的作用
5.13.2气封的设计
5.13.3液封的类型
5.13.4液封的设计
5.14管道过滤器和检流器的设计
5.14.1管道过滤器的分类
5.14.2管道过滤器订货需知
5.14.3管道过滤器的安装
5.14.4检流器的类型
5.14.5检流器的设置
5.14.6检流器的安装
5.15管道限流孔板和盲板的设计
5.15.1限流孔板的应用
5.15.2限流孔板选型
5.15.3限流孔板计算方法和实例
5.15.4限流孔板设计附图和附表
5.15.5盲板的设置
5.16贮罐的选型
5.16.1贮罐的分类及其用途
5.16.2名词解释
5.16.3贮罐选型的原则与步骤
5.16.4贮罐容积的计算方法
5.16.5贮罐内件的设置原则
5.16.6常压罐的管口
5.16.7带压罐的管口
5.17噪声控制的设计
5.17.1噪声控制标准
5.17.2噪声控制设计原则
5.17.3设计内容
5.17.4设置隔声罩
5.17.5消声器选用实例
5.18人身防护系统的设计
5.18.1应用范围
5.18.2安装位置
5.18.3设计要求
5.18.4性能数据和产品图示
5.19装置内辅助系统的设计
5.19.1辅助系统的设计
5.19.2蒸汽及冷凝水系统
5.19.3冷冻盐水系统
5.19.4循环水系统
5.19.5仪表空气系统
5.19.6氮气、装置空气系统
5.19.7燃料气系统
5.19.8公用物料站的设计
5.20取样系统的设计
5.20.1系统的分类
5.20.2各类取样系统的设计
5.20.3取样器的使用注意事项
5.21阀门选用设计
5.21.1阀门的选用
5.21.2阀门和阀门组的设置
5.22气液分离器的计算与选用
5.22.1气液分离器
5.22.2液液分离器
……
第6章  自动控制
第7章  工艺安全
第8章  计算机辅助设计
第9章  贮罐工艺设计

　　7.1概述
　　石化工程项目的工艺安全设计应依据国家安全生产有关法律法规和标准规范的要求，积极吸收国外安全设计先进理念，从设计源头上消除或削减危险源，提高本质安全设计质量，遵循合理降低风险原则，优化设计方案，采用适宜可靠的安全对策措施，将建设项目生命周期内的风险尽可能降到合理可行的最低程度。
　　7.1.1 术语与定义
　　?事故（accident）：造成死亡、职业病、伤害、财产损失或环境破坏的意外事件。
　　?事件（incident）：导致或可能导致事故的情况。与事故的区别在于，事故是已经发生了，而事件是没有发生的事故，如：未遂事故。
　　?危险源（hazard）：可能导致损害或疾病、财产损失、工作环境或这些情况组合的根源或状态。
　　?事故频率（frequency）：在一定时间内发生的事故次数。
　　?事故后果（consequence）：由意外事件导致危险因素释放而产生的恶劣影响。
　　?风险（risk）：发生特定危险情况发生的可能性和后果的组合。
　　?可容许风险（tolerable risk）：根据法律义务和方针，已降至可接受程度的风险。
　　?剩余风险（residual risk）：在实施防护措施后还存在的风险。
　　?风险降低（risk reduction）：减少风险的消极后果或降低其发生概率，也可二者兼有。
　　?风险减缓（mitigation）：对某一特定事件的消极后果进行限制。
　　?安全（safety）：免除了不可接受的损害风险的状态。
　　?本质安全 （inherent safety）：指采用无危险性物料和工艺条件来消除危险，而不是依靠控制系统、联锁、报警和工作程序来终止初始事件。
　　?防护措施（protective measures）：降低风险的方法，主要包括本质安全设计、防护装置、个人防护用品、使用和安装信息及培训等。
　　?ALARP （as low as reasonably practicable）：将风险控制在最低合理可行的范围内。
　　?化学品安全数据表（MSDS）：Material Safety Data Sheets。
　　?过程危险源分析（PHA）：Process Hazard Analysis。
　　?过程安全管理（PSM）：Process Safety Management。
　　7.1.2设计单位的主要安全职责
　　?设计单位应当在其资质规定的范围内承担相应的安全设计，并对其安全设计质量负责。
　　?承担工程设计的设计经理（负责人）、安全设计和校审人员、各设计专业主要负责人应当由取得相应执业资格的人员担任。需要注册执业的岗位应安排注册执业人员履行其职责。
　　?设计采用的涉及生命安全、危险性较大的特种设备，以及危险物品的容器、运输工具，必须按照国家有关规定，由专业单位生产，并经取得专业资质的检测、检验机构检测、检验合格，取得安全使用证或者安全标志，方可投入使用。设计单位不得推荐违反上述规定的设施、材料和设备。
　　?设计单位应严格执行国家对严重危及生产安全的工艺、设备实行淘汰的制度。在设计中不得采用国家明令淘汰、禁止使用的危及生产安全的工艺、设备。
　　?设计单位应当考虑施工安全操作和防护的需要，对涉及施工安全的重点部位和环节在设计文件中注明，并对防范生产安全事故提出指导意见。采用新结构、新材料、新工艺的建设工程和特殊结构的建设工程，设计单位应当在设计中提出保障施工作业人员安全和预防生产安全事故的措施建议。
　　7.1.3 安全设计基本程序
　　（1）安全设计策划
　　工艺安全工程师应根据项目性质、规模、合同要求和设计阶段，在项目开展初期对项目安全设计进行策划，其主要内容包括：
　　?根据合同确认的项目设计范围；
　　?确定安全设计依据，包括法律法规、标准规范等；
　　?业主对项目安全设计的要求；
　　?项目安全设计需要开展的主要工作和时间安排，包括危险源分析、安全设计审查活动等。
　　（2）过程危险源分析；
　　（3）项目安全对策措施设计；
　　（4）项目安全设计审查。
　　7.2 工艺物料危险性分析
　　7.2.1危险化学品数据
　　工艺工程师应了解工艺过程中所有物料的危险特性和相关信息，以便采取安全可靠的方式方法进行加工生产和储存。工艺物料包括原料、中间产品、最终产品、各种添加剂、催化剂等，其危险特性和相关信息主要来自化学品安全数据表（MSDS）。
　　（1）危险化学品安全数据表 （MSDS）包含的基本信息
　　1）化学产品和供应商情况
　　2）危险性识别
　　3）急救措施
　　4）事故泄漏处理
　　5）处置与储存
　　6）暴露控制与个人防护
　　7）物理化学性质
　　8）稳定性和反应活性
　　9）毒理学信息
　　10）生态学信息
　　11）处理方法
　　12）运输信息
　　13）法则规定
　　14）其他
　　（2）国家规定的十大类危险化学品
　　1）爆炸品
　　2）压缩气体、液化气体
　　3）易燃液体
　　4）易燃固体
　　5）氧化剂及氧化过氧化物
　　6）毒害品
　　7）腐蚀品
　　8）放射物品
　　9）自燃固体
　　10）其他
　　（3）危险化学品的主要特征
　　1）活性物质——不稳定物质，因存在易于释放的能源。因本身不稳定，或二种混合后爆炸。如聚合中的引发剂、催化剂、乙炔、环氧乙烷、乙烯、一氧化氮等均属分解性爆炸。
　　2）化合物分解时放出的最大分解热越大，危险性大；燃烧热与最大分解热之间的差值大，一般危险性较小；
　　7.2.2火灾危险性分析
　　（1）可燃气体火灾危险性分类
　　国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB50160第3.0.1条规定了可燃气体的火灾危险性分类（参见下表3.0.1），其举例说明详见该条文说明（表1）。

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