化工工藝流程設計課件

1、第7章 化工工藝流程設計化工過程開發(fā)與設計工藝流程設計的分類7.2工藝流程設計7.3概 述7.1第7章 化工工藝流程設計計算機輔助流程設計7.47.1 概述 工藝流程設計是在生產(chǎn)方法確定后進行的工作。工藝流程設計與依此而確定的車間布置是決定整個車間（裝置）基本面貌的關鍵性步驟，對設備設計和管道設計等單項設計也起著決定性的作用。 工藝流程設計的任務包括兩部分：1.確定以下各項內(nèi)容2.在工藝流程設計的不同階段，繪制不同的工藝流程圖。7.2 工藝流程設計的分類 工藝流程設計涉及面很廣，內(nèi)容往往比較復雜，在設計的不同階段，流程圖的深度也有所不同。 工藝流程設計的各個階段的設計成果都是用各種工藝流程圖和

2、表格表達出來的，按照設計階段的不同，先后有方框流程圖、工藝流程草（簡）圖、工藝物料流程圖、帶控制點工藝流程圖和管道儀表流程圖等種類。7.3 工藝流程設計12工藝流程設計原則與方法工藝流程圖的繪制7.3.1 工藝流程設計原則與方法1工藝流程設計的原則2.工藝流程設計應考慮的問題（1）技術的成熟程度（2）及時采用新技術和新工藝，但要注意技術的可靠性（3）流程的可操作性、可控制性（4）投資和操作費用（5）安全（6）環(huán)境和生態(tài)7.3.1 工藝流程設計原則與方法3.工藝流程設計方法（1）以反應過程為中心（2）考慮原料預處理過程（3）產(chǎn)物的后處理過程（4）產(chǎn)品的后處理7.3.1 工藝流程設計原則與方法（5

3、）未反應原料的循環(huán)或利用以及副產(chǎn)物的處理（6）確定“三廢”排出物的處理措施（7）確定公用工程的配套措施（8）確定操作條件和控制方案（9）制定切實可靠的安全生產(chǎn)措施（10）保溫、防腐的設計7.3.2 工藝流程圖的繪制1方框流程圖工藝流程示意圖也稱方框流程圖，通常是用來向決策機構、高級管理部門提供該工藝過程的快速說明，如可行性研究報告中所提供的就是流程示意圖。圖7.1 三聚氰胺生產(chǎn)的方框流程圖7.3.2 工藝流程圖的繪制2工藝流程草圖（簡圖）（1）工藝流程草圖的內(nèi)容（2）工藝流程草圖的繪制與標注3工藝物料流程圖（1）工藝物料流程圖的內(nèi)容（2）工藝物料流程圖的繪制7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.2

4、 合成氨廠變換工段工藝流程草圖7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.3 某車間的物料流程圖7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.4 設備位號的標法7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-1 設備分類代號設備類別代號設備類別代號塔T火炬、 煙囪S泵P容器（槽、罐）V壓縮機、風機C起重運輸設備L換熱器E計量設備W反應器R其他機械M工業(yè)爐F其他設備X7.3.2 工藝流程圖的繪制4管道儀表流程圖（1）管道儀表流程圖的內(nèi)容（2）配管（3）儀表與儀表配管（4）管道儀表流程圖的繪制7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.5 工藝管道儀表流程圖7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.7 隔熱層、伴熱管標注方法圖7.6 總流程圖中局部系

5、統(tǒng)表示方法7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-2 工藝流程圖中圖線的畫法類 別圖線寬度/mm0.91.20.50.70.150.3帶控制點工藝流程圖主物料管道輔助物料管道其他輔助物料管道系統(tǒng)圖輔助物料管道總管支管其他7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.9 管道標注圖7.8 進出流程的物流表示法7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-3 常見物料代號物料名稱代號物料名稱代號物料名稱代號物料名稱代號工藝空氣PA高壓蒸汽HS鍋爐給水BW儀表空氣LA工藝氣體PG高壓過熱蒸汽HUS循環(huán)冷卻水上水CWS排液、排水DR氣液兩相工藝物料PGL低壓蒸汽LS 循環(huán)冷卻水回水CWR冷凍劑R 氣固兩相工藝物料PGS低壓過熱蒸汽

6、LUS脫鹽水DNW放空氣VT工藝液體PL中壓蒸汽MS飲用水DW真空排放氣VE7.3.2 工藝流程圖的繪制續(xù)上表物料名稱代號物料名稱代號物料名稱代號物料名稱代號液固兩相工藝物料PLS中壓過熱蒸汽MUS原水、新鮮水RW潤滑油LO 工藝固體PS蒸汽冷凝水SC軟 水SW原料油RO工藝水PW伴熱蒸TS 生產(chǎn)廢水WW燃料油FO空 氣AR燃料氣FG熱水上水HWS密封油SO壓縮空氣CA天然氣NG熱水回水HWR圖7.10 管道等級標注方法7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-4 隔熱及隔聲代號及其表示的功能類型代號功能類型備注H保溫采用保溫材料C保冷采用保冷材料P人身防護采用保溫材料D防結露采用保冷材料E電伴熱采用

7、電熱帶和保溫材料S蒸汽伴熱采用蒸汽伴管和保溫材料W熱水伴熱采用熱水伴管和保溫材料O熱油伴熱采用熱油伴管和保溫材料J夾套伴熱采用夾套管和保溫材料N隔聲采用隔聲材料7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.11 帶各類閥體的管道標注方法7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7.12 儀表位號圖形符號的畫法 圖7.13 儀表位號標注方法 7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-5 流量檢測儀表和檢出元件的圖形符號序號名稱圖形符號備注序號名稱圖形符號備注1孔板4轉子流量計圓圈內(nèi)應標注儀表位號2文丘里管及噴嘴5其他嵌在管道中的檢測儀表圓圈內(nèi)應標注儀表位號3無孔板取壓接頭6熱電偶7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-6 儀表安裝位

8、置的圖形符號序號安裝位置圖形符號備注序號安裝位置圖形符號備注1就地安裝儀表3就地儀表盤面安裝儀表嵌在管道中4集中儀表盤后安裝儀表2集中儀表盤安裝儀表5就地安裝儀表盤后安裝儀表7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-7 表示被測變量和儀表功能的字母代號字母首 位 字 母后 繼 字 母 功 能字母首 位 字 母后 繼 字 母功 能被測變量修飾詞被測變量修飾詞A分 析報 警N供選用供選用B噴射火焰供選用O供選用節(jié)流孔C電導率控 制P壓力或真空試驗點（接頭）D密 度差Q數(shù)量或件數(shù)積分、積算積分、積算E電壓檢出元件R放射性累 計記錄或打印F流 量比（分數(shù)）S速度或頻率安 全開關或聯(lián)鎖7.3.2 工藝流程圖的繪

9、制續(xù)上表字母首 位 字 母后 繼 字 母 功 能字母首 位 字 母后 繼 字 母功 能被測變量修飾詞被測變量修飾詞G尺 度玻 璃T溫 度傳達（變送）H手動（人工接觸）U多變量多功能I電 流指 示V粘度閥、擋板J功率掃描W重量或力套管K時間或時間程序自動、手動操作器X未分類未分類L物 位指示燈Y供選用計算器M水分或濕度Z位置驅動、執(zhí)行的執(zhí)行器7.3.2 工藝流程圖的繪制表7-8 常用執(zhí)行機構組合圖形符號序號形式圖形符號備注序號形式圖形符號備注1通用執(zhí)行機構不區(qū)別執(zhí)行機構6電磁執(zhí)行機構2帶彈簧的氣動薄膜執(zhí)行機構7執(zhí)行機構與手輪組合（頂部或側邊安裝）3無彈簧的氣動薄膜執(zhí)行機構8帶能源轉換的閥門定位器

10、的氣動薄膜執(zhí)行機構7.3.2 工藝流程圖的繪制續(xù)上表序號形式圖形符號備注序號形式圖形符號備注4電動執(zhí)行機構9帶人工復位裝置的執(zhí)行機構及帶遠程復位裝置的執(zhí)行機構5活塞執(zhí)行機構10帶氣動閥門定位器的氣動薄膜執(zhí)行機構7.3.2 工藝流程圖的繪制圖7-14 執(zhí)行機構和閥組合圖形符號示例(a)氣動薄膜調節(jié)閥（能源中斷時，閥開）；(b) 氣動薄膜調節(jié)閥（能源中斷時，閥關）(c)氣動活塞式調節(jié)閥；(d)氣動三通調節(jié)閥；(e)氣動角形調節(jié)閥；(f)電動蝶形調節(jié)閥；(g)氣動薄膜調節(jié)閥（帶手輪）；(h)電磁調節(jié)閥；(i)帶閥門定位器的氣動薄膜調節(jié)閥7.4 計算機輔助流程設計12概 述流程模擬軟件的組成34工藝流

11、程模塊計算中應注意的問題工流程模擬軟件應用舉例7.4.1 概述(1)合成流程，得出在不同的操作條件下的性能評價數(shù)據(jù)(2)工藝參數(shù)優(yōu)化(3)為設計和操作分析提供定量的信息(4)進行參數(shù)靈敏度分析(5)參數(shù)擬合與舊裝置改造7.4.1 概述圖7-15 通用流程模擬系統(tǒng)的基本結構7.4.2 流程模擬軟件的組成1.輸入、輸出模塊 (1)化工過程系統(tǒng)的結構信息；(2)原料流的信息，包括原料的組分、組成、溫度、壓力、流率等，以及一些必要的物性；(3)單元模塊的設計參數(shù)，例如換熱器的傳熱系數(shù)、精餾塔的板數(shù)、回流比等；(4)計算精度；(5)其他，如費用的信息、用戶給定的計算次序表等。(6)物性數(shù)據(jù)庫7.4.2

12、流程模擬軟件的組成2.算法子程序塊(1)成本估算和經(jīng)濟評價模塊(2)單元操作模塊7.4.3 工藝流程模塊計算中應注意的問題1.正確模擬工藝流程2.正確選擇決策變量3.正確確定決策變量的數(shù)值4.逐步擴大工藝流程模塊軟件的計箕范圍7.4.4化工流程模擬軟件應用舉例氯堿工程設計中的氯氫處理流程模擬開發(fā)1.工藝流程圖7.16兩段間接冷卻流程7.4.4化工流程模擬軟件應用舉例氯堿工程設計中的氯氫處理流程模擬開發(fā)2.模擬計算(1)模擬框圖如圖(2)熱力學方法及模塊選擇 （i=1，2，3，） 4-1）(3)模擬結果(4)計算結果分析7.4.4化工流程模擬軟件應用舉例氯堿工程設計中的氯氫處理流程模擬開發(fā)圖7.

13、17ASPEN PLUS輸入框圖7.4.4化工流程模擬軟件應用舉例氯堿工程設計中的氯氫處理流程模擬開發(fā)表7-9物熱平衡比較表（與日本某廠數(shù)據(jù)比較）項目日本某廠數(shù)據(jù)ASPEN PLUS模擬結果誤差/%原料Cl2（kg/h）2467.52467.52（kg/h）7.97.9H2O（kg/h）416.2416.2溫度/8787壓力/kPa129.6129.6一冷器出口Cl2（kg/h）2466.32465.5450.032（kg/h）7.97.9H2O（kg/h）37.737.8830.49溫度/4040壓力/kPa128.92128.927.4.4化工流程模擬軟件應用舉例氯堿工程設計中的氯氫處理流程模擬開發(fā)續(xù)上表項目日本某廠數(shù)據(jù)ASPEN