化工生产公用工程

前言

本教材是在2015年出版的《化工生产公用工程》基础上修订的第二版教材。修订过程中，遵循了《国家职业教育改革实施方案》对高职教材提出的新要求，并融合了2019年*新颁布的高等职业教育《应用化工技术专业教学标准》相关内容。

第二版教材体现《国家职业教育改革实施方案》所倡导的“工作手册式”“工作过程导向”“项目驱动”等先进高职教育教学改革特点；在内容上对接“化工总控工”职业技能四级证书要求；在编排上尽量做到简明扼要、重点突出。以工业案例为项目，通过“项目导言”阐述公用工程在化工生产中的作用；以项目运行所必需的供水、供冷、供热、供气和供电公用工程为子项目，据此提出“工作任务”；通过学习“技术理论及知识”为完成任务准备知识，在此基础上进行“任务实施及技术评估”；完成项目过程中未涉及的理论知识和操作技能，在“技术应用及知识拓展”部分进行补充。为便于教学和学生对所学内容掌握理解，每个项目设立了学习目标，配有相应的习题与思考题。这些修订之处能够更好地达成化工生产一线技术技能型人才的培养目标。

第二版教材内容仅涉及化工生产必需的供水、供冷、供热、供气、供电五个基本的公用工程。涉及的重要理论知识、设备工作原理等较难理解的内容，以微课、动画、视频等多种形式表现，扫描二维码即可学习直观生动的知识和技能，不仅实现了教材形式的创新，使教材更加情景化、动态化和形象化，也更符合高职学生的学习规律，有利于高职学生对知识和技能的掌握与迁移。

本教材由常州工程职业技术学院刘承先、樊亚娟任主编，新阳科技集团苏胜平工程师任副主编。刘承先负责项目一供水技术方案之供水系统、水源、供水管网、循环冷却水系统、冷却塔部分及附录的编写和全书的统稿工作；樊亚娟负责项目一供水技术方案之纯水系统部分和全书富媒体资源制作、整理；苏胜平负责企业岗位任职要求、岗位职业能力的调研和编制。项目二供冷技术方案由常州工程职业技术学院傅璞编写；项目三供热技术方案由河南应用技术职业学院赵扬编写；项目四供气技术方案由苏州健雄职业技术学院顾晓吴编写；项目五供电技术方案由常州工程职业技术学院徐进编写。华润化学材料科技股份有限公司生产总监杨明担任本书的主审，并提出了许多宝贵的修改意见。

本书在编写过程中，还得到了化学工业出版社及有关单位领导和老师的大力支持与帮助，参考借鉴了大量国内各类院校的相关教材、文献资料，参考文献名录列于书后。在此谨向上述各位领导、专家及参考文献作者表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者

2020年12月

版前言

一座化工厂实际上是各种不同装置的集合，生产装置如同化工厂的大脑和心脏，而公用设施则围绕着大脑的思索和心脏的跳动而运行，因此，公用设施是化工厂的重要组成部分，公用设施必须与主要生产装置相适应。化工厂公用工程，或与主要生产装置分开自成系统，如循环冷却水系统、热工系统、仪表空压系统、冷冻供应系统等；或与生产装置融为一体，如设备的配电系统、测量与控制系统、通风系统等。无论与生产装置融为一体还是自成体系，它们与主装置共同构成一座完整的工厂，没有完整配套公用工程的化工厂是运转不起来的，除非在其附近具有能提供相应公用工程的设施。

广义上，化工厂公用工程是指除主要生产装置以外的公用工程装置，包括热电站、变配电所、净水站、循环水、空分装置、仪表空压站、制冷装置、消防站、气体防护站等。本教材内容为公用设施提供的化工生产必需的供水、供冷、供热、供气、供电五个方面的公用工程。

本教材旨在介绍今后从事化工生产运行的高职化工技术类专业学生所需要了解的水、冷、热、气、电等公用工程知识，培养学生对于这些公用工程能否满足生产要求的判断能力，并对水、冷、热、气、电等公用工程岗位提出要求；培养与化工生产配套的公用工程岗位人员工作交流的综合工作能力。

为便于教学和学生对所学内容的掌握理解，在每章前设立了学习目标，章后列出习题与思考题。以“能”做什么、“会”做什么明确学生的能力目标；以“掌握”“理解”“了解”三个层次明确学生的知识目标，力求强调学生能力、知识、素质培养的有机统一。

整套教材中，除特别指明以外，计量单位统一使用我国的法定计量单位。物理量符号的使用是以在GB 3100～3102—93规定的基础上，尊重习惯表示方法为原则，并在每模块开始前列有“主要符号意义说明”以供查询。设备与材料的规格、型号尽可能采用标准，以利于实际应用。

《化工生产公用工程》共五章。章～第四节由常州工程职业技术学院刘承先和承德石油高等专科学校丁玉兴编写，第五节的离子交换树脂脱盐技术、反渗透脱盐技术由常州工程职业技术学院李雪莲编写，第五节的电渗析脱盐技术和超滤技术由常州工程职业技术学院姜春扬编写；第二章由常州工程职业技术学院傅璞编写；第三章由河南应用技术职业学院赵扬编写；第四章由苏州健雄职业技术学院顾晓吴编写；第五章由常州工程职业技术学院徐进编写。

本书由刘承先任主编，丁玉兴任副主编。常州新阳科技集团总工程师孙斌担任本书的主审，并提出许多宝贵的修改意见。

本书在编写过程中，还得到了化学工业出版社及有关单位领导和老师的大力支持与帮助，参考借鉴了大量国内各类院校的相关教材和文献资料，参考文献名录列于书后。在此谨向上述各位领导、专家及参考文献作者表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，加之时间仓促，不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者

2015.5

本教材以工业案例为项目，通过“项目导言”阐述公用工程在化工生产中的作用，以项目运行所必需的供水、供冷、供热、供气、供电五项公用工程为子项目，通过“工作任务”“技术理论及知识”“任务实施及技术评估”“技术应用及知识拓展”阐述化工生产对相应公用工程的要求，并对供应系统、关键设备、影响因素、运行操作等方面作了介绍，从而让高职化工技术类学生掌握其对应的生产岗位所需要具备的水、冷、热、气、电等公用工程知识，培养其与公用工程岗位人员工作交流的综合工作能力。每个项目都设立了学习目标，项目结尾处列出习题与思考题。以“能”做什么、“会”做什么明确学生的能力目标；以“掌握”“理解”“了解”三个层次明确学生的知识目标，力求强调学生能力、知识、素质培养的有机统一。

本教材适用于化工技术、生物与化工技术、制药技术、环保及其相关专业的高职课程，也可用作其他各类化工及制药技术类职业学院参考教材和职工培训教材，也可供从事化工生产管理、调度岗位的技术人员参考阅读。

刘承先，常州工程职业技术学院，教授，常州大学有机化工专业毕业后，在常州市化工中等专业学校任化工工艺专业教师；在常州化工设计任化工工艺工程师10年，负责化工工艺设计工作；在常州工程职业技术学院任化工专业教师，担任专业课程教学，同时任学校应用化工技术专业带头人，负责应用化工技术专业和专业课程的改革建设，负责化工实训设施的建设，国内首先将验证性实验设施创新建设操作性实训设施。应用化工技术专业先后评为江苏省特色专业、江苏省品牌专业。

项目导言001

项目一供水技术方案002

学习目标002

主要符号意义说明002

工作任务003

技术理论及知识003

单元一供水系统003

一、化工厂用水及水质的要求003

二、供水方式004

三、化工厂供水系统的划分004

单元二水源005

一、水源的选择005

二、地下水取水006

三、地面水取水007

四、净水工艺010

单元三供水管网011

单元四循环冷却水系统013

一、循环冷却水系统013

二、循环冷却水系统的水平衡014

三、循环冷却水系统的布置017

四、加药设备018

单元五冷却塔019

一、冷却塔的工作原理020

二、冷却塔的分类022

三、冷却塔的结构023

四、冷却塔热力计算简介029

单元六纯水系统031

一、离子交换树脂脱盐技术032

二、反渗透脱盐技术045

三、电渗析脱盐技术050

四、超滤技术052

任务实施及技术评估054

一、循环冷却水系统方案054

二、选择纯水制备058

技术应用及知识拓展060

一、冷却塔的安装与验收060

二、冷却塔的维护管理061

三、循环冷却水系统操作与水质监控063

习题与思考题067

项目二供冷技术方案070

学习目标070

主要符号意义说明070

工作任务071

技术理论及知识071

单元一制冷概述071

一、载冷剂071

二、制冷剂072

三、制冷方法072

单元二蒸气压缩制冷循环074

一、蒸气压缩式制冷循环074

二、单级蒸气压缩式制冷机的组成和工作过程079

三、制冷系统换热设备080

四、蒸气压缩式制冷机工艺流程090

单元三吸收式制冷循环092

一、吸收式制冷的基本原理092

二、吸收式制冷机的工质094

任务实施及技术评估096

一、选择制冷机096

二、供冷系统方案098

技术应用及知识拓展102

一、深冷102

二、其他制冷形式105

习题与思考题108

项目三供热技术方案109

学习目标109

主要符号意义说明109

工作任务109

技术理论及知识109

单元一水蒸气110

一、水蒸气在化工生产中的应用110

二、水蒸气的性质及定压产生114

三、水蒸气的工程特性115

四、蒸汽发生系统构成115

单元二导热油118

一、油品的性质118

二、导热油加热系统119

三、液相加热系统运行125

四、系统清洗127

单元三熔盐加热系统128

一、熔盐128

二、熔盐炉129

三、熔盐加热系统131

四、熔盐加热系统运行131

单元四烟道加热系统132

一、烟道气加热系统132

二、焰烟高温辐射加热系统133

任务实施及技术评估134

一、选择加热介质134

二、水蒸气管道135

三、蒸汽加热系统使用注意事项146

技术应用及知识拓展148

一、蒸汽系统开车148

二、电加热系统149

习题与思考题150

项目四供气技术方案152

学习目标152

主要符号意义说明152

工作任务153

技术理论及知识153

单元一空气与仪表空气153

一、空气的性质153

二、仪表空气155

单元二仪表空气的制备157

一、仪表空压站工艺流程157

二、主要生产单元功能157

单元三氮气制备技术159

一、深冷制氮技术159

二、变压吸附制氮技术161

三、膜分离制氮技术162

任务实施及技术评估163

一、仪表空气制取技术163

二、仪表空气供气系统167

三、选择制氮装备168

技术应用及知识拓展169

一、无热再生空气干燥器运行169

二、微加热再生式空气干燥器运行170

习题与思考题171

项目五供电技术方案173

学习目标173

主要符号意义说明173

工作任务173

技术理论及知识174

单元一化工厂用电形式174

一、三相正弦交流电174

二、直流电175

单元二负荷等级及供电175

一、负荷等级175

二、负荷供电要求176

单元三供电系统177

一、供电电源177

二、供电电压179

三、工厂供电系统180

四、220V/380V低压配电系统182

五、电路保护184

单元四化工电气设备185

一、爆炸性气体环境185

二、爆炸性粉尘环境188

三、爆炸性环境的电力装置防爆要求189

四、防腐电气设备189

单元五仪表及自控系统供电190

一、负荷类别及供电要求190

二、供电电源191

三、供电系统192

任务实施及技术评估193

一、供电要求193

二、电气设备防爆要求194

技术应用及知识拓展199

一、防雷措施199

二、防静电及接地200

习题与思考题201

附录203

一、计量单位换算203

二、空气的重要物理性质（p=101.3kPa）205

三、水的重要物理性质205

四、水的饱和蒸气压（-20～75℃）207

五、饱和水蒸气表（以温度排列）208

六、水的黏度（0～100℃）209

七、流体输送用无缝钢管规格（GB/T  6183）210

八、间冷开式系统循环冷却水水质指标（摘自GB/T 50050—2017）213

九、常用循环水泵（清水泵）的规格（摘录）213

参考文献216

本教材以工业案例为项目，通过“项目导言”阐述公用工程在化工生产中的作用，以项目运行所必需的供水、供冷、供热、供气、供电五项公用工程为子项目，通过“工作任务”“技术理论及知识”“任务实施及技术评估”“技术应用及知识拓展”阐述化工生产对相应公用工程的要求，并对供应系统、关键设备、影响因素、运行操作等方面作了介绍，从而让高职化工技术类学生掌握其对应的生产岗位所需要具备的水、冷、热、气、电等公用工程知识，培养其与公用工程岗位人员工作交流的综合工作能力。每个项目都设立了学习目标，项目结尾处列出习题与思考题。以“能”做什么、“会”做什么明确学生的能力目标；以“掌握”“理解”“了解”三个层次明确学生的知识目标，力求强调学生能力、知识、素质培养的有机统一。

本教材适用于化工技术、生物与化工技术、制药技术、环保及其相关专业的高职课程，也可用作其他各类化工及制药技术类职业学院参考教材和职工培训教材，也可供从事化工生产管理、调度岗位的技术人员参考阅读。

刘承先，常州工程职业技术学院，教授，常州大学有机化工专业毕业后，在常州市化工中等专业学校任化工工艺专业教师；在常州化工设计任化工工艺工程师10年，负责化工工艺设计工作；在常州工程职业技术学院任化工专业教师，担任专业课程教学，同时任学校应用化工技术专业带头人，负责应用化工技术专业和专业课程的改革建设，负责化工实训设施的建设，国内首先将验证性实验设施创新建设操作性实训设施。应用化工技术专业先后评为江苏省特色专业、江苏省品牌专业。