化工設(shè)計第6章工藝流程設(shè)計1

化工設(shè)計

DesignofChemicalEngineering1工藝設(shè)計的內(nèi)容生產(chǎn)方法的選擇物料計算生產(chǎn)工藝流程設(shè)計能量計算設(shè)備設(shè)計與選擇車間布置設(shè)計化工管道設(shè)計非工藝項目的設(shè)計設(shè)計說明書的編寫概算的編制22工藝流程設(shè)計

生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇工藝流程設(shè)計工藝流程圖典型設(shè)備的自控流程3學(xué)習(xí)目的和要求：本部分是化工設(shè)計最重要的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，工藝流程反映了化工生產(chǎn)由原料到產(chǎn)品輸出的過程。要求：熟悉工藝方案的選擇原則及確定步驟；了解工藝流程設(shè)計的任務(wù)；掌握工藝流程圖包括的內(nèi)容：比例與圖幅、設(shè)備的表示方法、管道的表示方法、閥門與管件的表示方法、儀表控制點的表示方法；掌握工藝流程圖的繪制方法及閱讀。4§2-1生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則1．先進性2．可靠性3．結(jié)合國情5工藝流程設(shè)計中考慮的問題：6設(shè)計思想的基本觀點

(1)服從國家近期和遠期經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃目標,執(zhí)行黨和國家的各種方針政策。(2)嚴格遵守法律、法規(guī)、標準、規(guī)范和技術(shù)規(guī)定。(3)重視國土資源的合理配置利用,資源的綜合利用。(4)重視企業(yè)的經(jīng)濟效益的同時,還應(yīng)注意社會效益。(5)重視產(chǎn)品的國內(nèi)、國際市場的調(diào)查和預(yù)測發(fā)展趨勢。(6)化工廠設(shè)計要符合經(jīng)濟規(guī)模,而不是規(guī)模經(jīng)濟。(7)設(shè)計者應(yīng)是先進技術(shù)的組織者和推廣。(8)采用的技術(shù)裝備應(yīng)盡量提高國產(chǎn)化率。(9)盡量降低原材料、燃料消耗,降低能耗,減少人員,降低產(chǎn)品成本,提高勞動生產(chǎn)率。(10)工廠設(shè)計要設(shè)法減少投資。(11)搞好工廠環(huán)境保護,保持生態(tài)環(huán)境良好,重視勞動保護和安全衛(wèi)生。(12)便于實現(xiàn)工廠現(xiàn)代化經(jīng)營管理。7二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟1．搜集資料，調(diào)查研究（技術(shù)路線特點、工藝參數(shù)、原材料和公用工程單耗、產(chǎn)品質(zhì)量、三廢治理以及各種技術(shù)路線的發(fā)展情況與動向等）2．落實設(shè)備（分為三種類型：國內(nèi)已有定型產(chǎn)品；需要進口；國內(nèi)需重新設(shè)計制造）3.全面對比8全面分析對比的主要內(nèi)容：①幾種技術(shù)路線在國內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢；②產(chǎn)品的質(zhì)量情況；③生產(chǎn)能力及產(chǎn)品規(guī)格；④原材料、能量消耗情況；⑤建設(shè)費用及產(chǎn)品成本；⑥三廢的產(chǎn)生及治理情況；⑦其他特殊情況。9§2-2工藝流程設(shè)計一、流程設(shè)計的任務(wù)1．確定生產(chǎn)流程中各個生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式2．繪制工藝流程圖10應(yīng)解決的問題：(1)確定整個流程的組成。(2)確定每個過程或工序的組成。(3)確定操作條件。(4)控制方案的確定。(5)合理利用原料及能量。(6)制定三廢的治理方法。(7)制定安全生產(chǎn)措施。11121314151617直接節(jié)流旁路調(diào)節(jié)18192021(5)確定過程的綜合平衡(6)確定三廢治理方法。(7)制定安全生產(chǎn)措施。(8)其他實際要求（清洗、冷凝水回用、副產(chǎn)物的利用等）。22二、工藝流程設(shè)計方法圍繞工藝流程的四個重要部分：其他相關(guān)措施及設(shè)計23反應(yīng)過程中涉及的問題：(1)操作方式（連續(xù)、間歇）(2)能量供給、移出方式(3)催化反應(yīng)24原料預(yù)處理：預(yù)熱（冷）汽化干燥粉碎篩分提純精制混合配制壓縮等25產(chǎn)物后處理：產(chǎn)物處理（分離凈化）產(chǎn)品處理（作為下一工序原料、篩選、包裝、灌裝、計量、貯存、輸送等）未反應(yīng)物循環(huán)利用（返回反應(yīng)過程或加工成副產(chǎn)物）副產(chǎn)物處理（設(shè)計制備、包裝、貯運等）26三廢處理：三廢：廢氣廢液廢渣所含有害物質(zhì)在排放前應(yīng)該達到排放標準；盡量綜合利用，變廢為寶；污染問題不解決，不允許投產(chǎn)。相關(guān)政策法規(guī)27其他相關(guān)措施及設(shè)計：確定公用工程的配套措施確定操作條件和控制方案制定切實可靠的安全生產(chǎn)措施保溫、防腐的設(shè)計28§2-3工藝流程圖工藝流程圖：把各個生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來。29工藝流程圖分類：

生產(chǎn)工藝流程示意圖（物料平衡圖）生產(chǎn)工藝流程草圖生產(chǎn)工藝流程圖（工藝管道及儀表流程圖、帶控制點的工藝流程圖）30工藝流程圖分類：

一、生產(chǎn)工藝流程示意圖（物料平衡圖）車間（工段）：長方框、細實線流程線（帶箭頭）：粗實線車間名稱，各車間原料、半成品和成品的名稱、平衡數(shù)據(jù)和來源、去向等31生產(chǎn)工藝流程示意圖圖示32

二、工藝流程草圖(方案流程圖、流程示意圖、流程簡圖)（示意性的從左至右的展開圖。1.物料流程

2.圖例(管線圖例)

3.設(shè)備一覽表（只包括序號、位號、設(shè)備名稱和備注）(有時可省略設(shè)備一覽表和圖框)33

物料流程設(shè)備示意圖設(shè)備只畫出大致輪廓和示意結(jié)構(gòu)，設(shè)備的相對位置高低不要求準確，備用設(shè)備一般省略不畫。但設(shè)備一般都要編號，并集中列出設(shè)備名稱。（設(shè)備繪制可參考化工部標準：“管道及儀表流程圖的設(shè)備、機器圖例”）（表２-１）流程管線（全部物料管線和一部分動力管線）及流向箭頭文字注解①在流程圖的下方或圖紙的其他空白處列出各設(shè)備的編號和名稱。②在管線的上方或右方用文字注明物料的名稱。③在流程線的起始和終了處注明物料的名稱來源及去向。34

三、工藝管道及儀表流程圖(施工流程圖、帶控制點的工藝流程圖）包括：圖形、標注、圖例、標題欄配有：輔助管道及儀表流程圖公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖35（一）比例與圖幅(1)比例。

一般采用1:100，如設(shè)備過小或過大，則比例相應(yīng)采用1:50或1:200。實際上并不全按比例繪制，標題欄中的“比例”一欄，不予注明。(2)圖幅。

一般均采用A1圖幅，特別簡單的可采用A2圖幅，且不宜加長或加寬。工藝管道及儀表流程圖繪制：

以車間(裝置)或工段（工序）為主項繪制。36（二）流程圖的繪制方法及閱讀

掌握：設(shè)備的表示方法（畫法和標注）管道的表示方法（畫法和標注）常用物料代號閥門與管件的表示方法（符號）儀表控制點表示方法（符號、標注、功能儀表圖例）37１.設(shè)備的表示方法(1)設(shè)備畫法圖形：（常用設(shè)備圖例見表２-１）一般按比例用細實線（b/3）繪制，畫出主要輪廓。過大或過小設(shè)備可適當縮小和放大比例。相對位置：一般也按比例繪制。盡可能地符合實際安裝情況。有位差要求的設(shè)備，要注明其限定尺寸。橫向距離可視情況而定。）相同系統(tǒng)（或設(shè)備）的處理：

一般應(yīng)全部畫出。只畫出一套時，被省略部分的系統(tǒng)，則需用細雙點劃線繪出矩形框表示?？騼?nèi)注明設(shè)備的位號、名稱，并繪出引至該套系統(tǒng)（或設(shè)備）的一段支管。38１.設(shè)備的表示方法(２)設(shè)備標注標注的內(nèi)容：設(shè)備位號及名稱。位號在車間內(nèi)不能重復(fù)；施工圖設(shè)計與初步設(shè)計設(shè)備編號、設(shè)備名稱一致。標注的方式：設(shè)備的位號、名稱一般標注在相應(yīng)設(shè)備的圖形上方或下方，即在圖紙的上端及下端兩處，各設(shè)備在橫向之間的標注方式應(yīng)基本排成一行。39２.管道的表示方法(1)管道的畫法管道畫法的原則規(guī)定可參閱國家標準和化工行業(yè)有關(guān)規(guī)定。線形規(guī)定（圖２-５）交叉與轉(zhuǎn)彎（盡量避免交叉，交叉時斷開線粗的５倍間隙；盡量水平或垂直。）放氣（管道上邊）、排液（管道下邊）、液封（按實際比例長度表示）：畫全來向和去向（圖２-６）（與其他流程連接；與其他主項連接３０＊６矩形框）40２.管道的表示方法(２)管道的標注橫向管線標注在管線的上方，豎向管線則標注在管線的左方；標注內(nèi)容：管道號、管徑和管道等級。

41３.閥門與管件的表示方法在管道上需要用細實線畫出全部閥門和部分管件（如視鏡、阻火器、異徑接頭、盲板、下水漏斗等）的符號。

表２-６表２-７42４.儀表控制點的表示方法工藝生產(chǎn)流程中的儀表及控制點應(yīng)該在有關(guān)管道上，并大致按安裝位置用代號、符號給以表示。圖形符號（表２-８至表２-１３）字母代號（表２-１４）數(shù)字編號

43§２-４工藝流程設(shè)計技術(shù)當生產(chǎn)方法確定后，重要的任務(wù)是流程設(shè)計。在設(shè)計工藝流程時，首先需要考慮操作方式：采用連續(xù)操作或者是間歇操作。44連續(xù)操作的優(yōu)點1.進行操作所需的設(shè)備緊湊，費用省，因而減低了基本建設(shè)投資、固定資產(chǎn)以及維修費用；2.由于操作穩(wěn)定，易于自動控制，可以使操作高度機械化和自動化，降低手工勞動，提高生產(chǎn)能力；3.產(chǎn)品的質(zhì)量高。45間歇操作在下列情況下適用：1.產(chǎn)量較小的貴重產(chǎn)品，該產(chǎn)品市場需求不穩(wěn)定，或者生產(chǎn)該產(chǎn)品時，可在同一設(shè)備中進行幾個生產(chǎn)過程者；2.由于數(shù)據(jù)不全或其它技術(shù)問題，連續(xù)操作技術(shù)尚未成熟，而間歇操作技術(shù)已經(jīng)證實可靠的；3.當采用連續(xù)操作時，由于反應(yīng)速度過慢以及物料在設(shè)備內(nèi)停留時間過長，因而不能獲得滿意的產(chǎn)品產(chǎn)率和質(zhì)量者。46設(shè)計流程時需要考慮的技術(shù)問題1.必須具備工業(yè)化生產(chǎn)的概念。2.根據(jù)生產(chǎn)方法，確定主要化工過程及設(shè)備（包括化學(xué)反應(yīng)過程）。3.設(shè)備的相對高低位置對連續(xù)操作程度、動力消耗、廠房展開面積、勞動生產(chǎn)率等都有直接和間接關(guān)系。4.在設(shè)計流程時，同時應(yīng)該了解設(shè)備中的壓力差，從壓力高的設(shè)備向壓力低的設(shè)備中的自然流動，也可以是自下而上流動。5.同一化工過程可以用不同的方法和設(shè)備來完成。47實驗室與工業(yè)化制混酸對比481.必須具備工業(yè)化生產(chǎn)的概念(1)首先要有混合器；(2)如果是簡單間歇操作，要有酸計量槽，以便正確地將酸送入混合器；(3)另外在工業(yè)上，要配成一定濃度的混酸，往往不是加水調(diào)節(jié)，而是用硝化后的廢酸來調(diào)節(jié)，因此為了正確地掌握廢酸的加入，還需設(shè)置計量槽；(4)由車間外來的原料硫酸和硝酸還必須考慮一定的貯存量，所以需要設(shè)置硫酸貯槽和硝酸貯槽；(5)硝化后的廢酸也需設(shè)置廢酸貯槽；(6)考慮將硫酸、硝酸和廢酸送入相應(yīng)的計量槽中的方式，如果采用泵輸送，還需添置送料泵；(7)最后還要設(shè)法將混酸貯存于貯槽中供硝化用。492.根據(jù)生產(chǎn)方法，確定主要以及輔助化工過程及設(shè)備（以蒸餾過程為例）(1)進料方式，泵送還是靠位壓；(2)進料是否需要預(yù)熱，涉及設(shè)置預(yù)熱器問題；(3)塔底蒸餾釜的考慮；(4)塔底殘液的排除與貯存問題；(5)塔頂蒸汽的冷凝及回流分布；(6)塔頂蒸汽冷凝液的冷卻和貯存。503.設(shè)備的相對高低位置的設(shè)置以及經(jīng)濟性的考慮設(shè)計流程時，盡可能使物料借重力自上而下順流。同時考慮車間和廠房建筑的合理性。在保證工藝流程合理的原則下，適當減少廠房的層數(shù)也是必要的。這樣可以減少建筑費用。515.同一化工過程可以用不同的方法和設(shè)備來完成需要根據(jù)具體情況選擇一種最理想的方法及設(shè)備。52本章總結(jié)生產(chǎn)工藝流程設(shè)計的任務(wù)工藝流程圖的設(shè)計及繪制方法，學(xué)會流程圖的繪制方法，能讀懂工藝流程圖設(shè)計流程時需要考慮的技術(shù)問題53復(fù)習(xí)