第二章工艺流程设计上课

1、化工设计电子课件化工设计化工设计第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计Chart 2 Process flow design工艺流程设计工艺流程设计在确定工艺路线基础上，使操作过程和选用设备型在确定工艺路线基础上，使操作过程和选用设备型式式具体化具体化的过程。的过程。工艺流程设计成果工艺流程设计成果工艺流程设计图。工艺流程设计图。工艺流程工艺流程也称也称加工流程加工流程或或生产过程生产过程，是按原材料投入到成品生产，是按原材料投入到成品生产顺序，连续地通过设备或管道进行的加工过程顺序，连续地通过设备或管道进行的加工过程化工设计电子课件工艺流程设计的重要性：工艺流程设计的重要性：p 工艺流程设计

2、是化工工艺设计的核心。工艺流程设计是化工工艺设计的核心。p 工艺流程设计和车间布置设计决定整个装置的基本面貌；工艺流程设计和车间布置设计决定整个装置的基本面貌；p 工艺流程设计与设备的设计选型与布置，工艺计算和管路设计密工艺流程设计与设备的设计选型与布置，工艺计算和管路设计密切相关。切相关。 工艺流程设计的过程：工艺流程设计的过程：q 工艺流程设计开始于工艺流程设计开始于可行性研究可行性研究，完善于完善于初步设计、扩大初步设初步设计、扩大初步设计和施工图计和施工图设计各个阶段。设计各个阶段。q 工艺流程设计贯穿于整个设计过程中，是由浅入深、由定性而定工艺流程设计贯穿于整个设计过程中，是由浅入深

3、、由定性而定量逐步分阶段地进行的。量逐步分阶段地进行的。化工设计电子课件实验室与工业化制混酸对比化工设计电子课件2.1 生产方法和工艺流程的确定生产方法和工艺流程的确定2.2 工艺流程设计工艺流程设计2.3 工艺流程图工艺流程图2.4 典型设计的自控流程典型设计的自控流程2.5 工艺流程图计算机绘制软件工艺流程图计算机绘制软件化工设计电子课件2.1 生产方法和工艺流程的确定生产方法和工艺流程的确定工艺路线工艺路线通常指生产方法通常指生产方法. 可以用不同原料、不同生产方法，不同工艺流程生产同一产品。可以用不同原料、不同生产方法，不同工艺流程生产同一产品。 化工设计中遇到的大多数是化工设计中遇到

4、的大多数是已有工艺路线的工艺流程设计已有工艺路线的工艺流程设计一、工艺路线论证的原则一、工艺路线论证的原则1. 先进性先进性 指指技术上先进技术上先进和和经济上合理经济上合理可行，具体包括基建投资、产品成可行，具体包括基建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择物料损耗小、循物料损耗小、循环量少，能耗少和回收利用好的生产方法。环量少，能耗少和回收利用好的生产方法。2. 可靠性可靠性 指所选择的指所选择的生产方法生产方法和和工艺流程是否成熟可靠工艺流程是否成熟可靠。对于尚在。对于尚在试验阶试验阶段段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。的

5、新技术、新工艺、新设备应慎重对待。化工设计电子课件3. 结合国情结合国情中国是发展中国家中国是发展中国家在工厂设计时不仅要在工厂设计时不仅要从技术观点考虑，从技术观点考虑，也应也应结合中国具体国情：结合中国具体国情：(1) 中国人的中国人的消费水平消费水平及各种及各种化工产品的消费趋势化工产品的消费趋势；(2) 中国化工中国化工机械设备及电气仪表的制造能力机械设备及电气仪表的制造能力；(3) 中国化工生产所用的原材料设备所用中国化工生产所用的原材料设备所用金属材料供应情况金属材料供应情况；(4) 中国中国环境保护的有关规定环境保护的有关规定和和三废排放三废排放情况；情况；(5) 劳动就业与化工

6、劳动就业与化工生产自动化生产自动化关系；关系；(6) 资金筹措与外汇贮备情况。资金筹措与外汇贮备情况。在生产方法和工艺流程论证中需在生产方法和工艺流程论证中需全面衡量，综合考虑全面衡量，综合考虑三项原则。三项原则。 化工设计电子课件二、工艺路线确定的步骤二、工艺路线确定的步骤1. 搜集资料，调查研究搜集资料，调查研究搜集搜集国内外同类生产厂国内外同类生产厂的相关资料：的相关资料：工艺路线的特点、投资情况、生产运营情况；工艺路线的特点、投资情况、生产运营情况；设备制造的设备制造的难易程度及维修保养难易程度及维修保养要求；要求；原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理；原材料和公用工程单耗、产品质

7、量、三废治理；安全和劳动保护措施等。安全和劳动保护措施等。2. 原料路线的选择原料路线的选择 根据当地根据当地资源情况资源情况，原料的，原料的运输情况运输情况，不同原料引发出来的反，不同原料引发出来的反应条件、转化率；不同原料应条件、转化率；不同原料主、副反应的产品是否满足需要主、副反应的产品是否满足需要等决定等决定原料路线。原料路线。化工设计电子课件4. 全面对比全面对比 几种工艺路线在国内外的几种工艺路线在国内外的采用情况及发展趋势采用情况及发展趋势； 产品的产品的质量情况质量情况； 生产能力及产品规格；生产能力及产品规格； 原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况； 建设费用及产品成本

8、；建设费用及产品成本； 三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况； 其他特殊情况。其他特殊情况。3. 落实设备落实设备 设备类型设备类型国内已有定型产品国内已有定型产品需进口设备需进口设备需重新设计制造需重新设计制造设计制造单位设计制造单位技术力量技术力量加工条件加工条件材料供应材料供应设计、制造进度设计、制造进度化工设计电子课件2.2 工艺流程设计工艺流程设计一、工艺流程设计的任务一、工艺流程设计的任务q 确定生产流程中各生产过程的确定生产流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式具体内容、顺序和组合方式由原由原料制成产品料制成产品:(1) 确定整个流程的组成；确定整个流程的组成； (2)

9、 确定每个过程或工序确定每个过程或工序的组成；的组成；(3) 确定操作条件；确定操作条件；(4) 控制方案的确定；控制方案的确定；(5) 合理利用合理利用原料及能量；原料及能量； (6) 制定三废的治理方法。制定三废的治理方法。(7) 制定安全生产措施。制定安全生产措施。q 绘制各设计阶段的绘制各设计阶段的工艺流程图工艺流程图图解的形式表示生产过程。图解的形式表示生产过程。化工设计电子课件二、工艺流程设计方法二、工艺流程设计方法从工艺角度进行流程设计从工艺角度进行流程设计 一般工艺流程部分为四个重要部分，即：原料预处理、反应过程、一般工艺流程部分为四个重要部分，即：原料预处理、反应过程、产物的

10、后处理产物的后处理(分离纯化分离纯化)、三废处理。、三废处理。原料原料原料原料贮存贮存进料进料预处理预处理反反应应产品产品分离分离产品产品精制精制贮存贮存包装包装产品产品 工艺流程设计时须以工艺流程设计时须以反应过程为中心反应过程为中心。化工设计电子课件(1) 反应过程反应过程 反应器类型及操作方式反应器类型及操作方式 (连续、间歇连续、间歇)反应的动力学特性、物料反应的动力学特性、物料特性、工艺条件特性、工艺条件 能量供给、移出方式能量供给、移出方式反应器结构设计和辅助设施。反应器结构设计和辅助设施。 催化反应催化反应催化反应方式和催化剂的选择催化反应方式和催化剂的选择确定主反应装置，可参考

11、确定主反应装置，可参考文献、资料、中试结果或已工业化装置。文献、资料、中试结果或已工业化装置。 化工设计电子课件预热预热(冷冷)汽化汽化干燥干燥粉碎筛分粉碎筛分提纯精制提纯精制混合混合配制配制压缩等压缩等根据原料性质、处理方法不同可根据原料性质、处理方法不同可选不同的装置及输送方式。选不同的装置及输送方式。如连续催化重整装置的原料预处如连续催化重整装置的原料预处理过程：理过程：泵送、换热、加热炉加泵送、换热、加热炉加热、预加氢、预脱砷和预分馏热、预加氢、预脱砷和预分馏等。等。(3) 产物后处理产物后处理 副反应的发生副反应的发生乙烯裂解反应物乙烯裂解反应物 受反应时间或化学平衡限制，产物中存在

12、过剩组分受反应时间或化学平衡限制，产物中存在过剩组分如合成如合成NH3、尿素过程中，过量、尿素过程中，过量H2、NH3 有害杂质净化有害杂质净化合成气的脱硫、脱碳合成气的脱硫、脱碳 产物中有固体产品，也增加了后处理过程。产物中有固体产品，也增加了后处理过程。(2) 原料预处理过程原料预处理过程化工设计电子课件(4) 三废处理三废处理三废：废气、废液、废渣三废：废气、废液、废渣所含有害物质在排放前应该所含有害物质在排放前应该达到排放标准达到排放标准相关政策法规相关政策法规!尽量综合利用，变废为宝；尽量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，不允许投产。污染问题不解决，不允许投产。 (5) 其他相关措

13、施及设计其他相关措施及设计q 确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施动力电、水、蒸汽、压缩空气、冷动力电、水、蒸汽、压缩空气、冷冻、电热、氮气等。冻、电热、氮气等。q 确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案控制方案和控制仪表。控制方案和控制仪表。q 制定安全生产措施制定安全生产措施对开车、停车、长期运转及检修中，可能对开车、停车、长期运转及检修中，可能存在的不安全因素进行分析，制订切实可靠的安全措施。存在的不安全因素进行分析，制订切实可靠的安全措施。q 保温、防腐的设计保温、防腐的设计对需要保温、防腐的设备进行设计。对需要保温、防腐的设备进行设计。化工设计电子课件三、工艺流程设计的

14、基本方法三、工艺流程设计的基本方法 方案比较方案比较基本前提基本前提原始信息不变原始信息不变 温度温度压力压力流量流量流速流速判断依据判断依据产品收率产品收率原材料单耗原材料单耗能量单耗能量单耗产品成本产品成本工程投资工程投资硝化硝化分层分层混酸混酸氯苯氯苯废酸层废酸层出售出售硝基硝基物层物层送精制送精制硫酸硫酸未反应硝酸未反应硝酸硝基氯苯硝基氯苯硝化硝化分层分层混酸混酸废酸层废酸层出售出售硝基物层硝基物层送精制送精制萃取萃取分层分层氯苯氯苯混合料混合料萃取废酸层萃取废酸层图图1. 硝化硝化-分层方案分层方案图图2. 硝化硝化-分层分层-萃取方案萃取方案实例比较实例比较化工设计电子课件方案的比

15、较举例n在产品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后在产品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。定适宜的过滤流程。 n 解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。较的评判标准。化工设计电子课件溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气滤液滤液活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品过滤器过滤器溶剂溶剂去三废去三废放空放空 常压过滤方案常压过滤方案 方案一：常压过滤方案一：常压过滤 化工设计电子课件溶溶解解脱脱色色

16、釜釜水蒸气水蒸气滤液滤液溶剂溶剂去三废去三废抽滤器抽滤器活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品接真空接真空 真空抽滤方案真空抽滤方案 方案二：真空过滤方案二：真空过滤化工设计电子课件方案三：真空过滤方案三：真空过滤 冷凝冷凝溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气滤液滤液溶剂溶剂去三废去三废抽滤器抽滤器活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品冷凝器冷凝器冷却剂冷却剂接真空接真空接接收收罐罐真空抽滤真空抽滤-冷凝方案冷凝方案 化工设计电子课件方案四：加压过滤方案四：加压过滤溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气压缩空气或氮气压缩空气或氮气滤液滤液压滤器压滤器活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品溶剂溶剂去三废去三废放空放空加压过滤方案加压过

17、滤方案 化工设计电子课件溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气滤液滤液活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品过滤器过滤器溶剂溶剂去三废去三废放空放空 常压过滤方案常压过滤方案 采用常压过滤方采用常压过滤方案虽可滤除活性炭等案虽可滤除活性炭等固体杂质，但过滤速固体杂质，但过滤速度较慢，因而不宜采度较慢，因而不宜采用。用。 方案一：常压过滤方案一：常压过滤 化工设计电子课件溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气滤液滤液溶剂溶剂去三废去三废抽滤器抽滤器活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品接真空接真空 真空抽滤方案真空抽滤方案 方案二：真空过滤方案二：真空过滤 该方案采用真空抽滤该方案采用真空抽滤方式，过滤速度明显加快，从方式，过

18、滤速度明显加快，从而克服了方案而克服了方案I过滤速度较慢的过滤速度较慢的缺陷，但由于出口未设置冷凝缺陷，但由于出口未设置冷凝器，因而易造成大器，因而易造成大量低沸点溶剂的挥发损失，使量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降，故该方案不溶剂的收率下降，故该方案不太合理太合理。化工设计电子课件方案三：真空过滤方案三：真空过滤 冷凝冷凝溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气滤液滤液溶剂溶剂去三废去三废抽滤器抽滤器活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品冷凝器冷凝器冷却剂冷却剂接真空接真空接接收收罐罐真空抽滤真空抽滤-冷凝方案冷凝方案 同方案同方案II相比，相比，该方案在出口设置该方案在出口设置了冷凝器，以回收了冷凝器

19、，以回收低沸点溶剂，从而低沸点溶剂，从而减少了溶剂的挥发减少了溶剂的挥发损失，提高了溶剂损失，提高了溶剂的收率，因而较为的收率，因而较为合理。合理。 化工设计电子课件方案四：加压过滤方案四：加压过滤溶溶解解脱脱色色釜釜水蒸气水蒸气压缩空气或氮气压缩空气或氮气滤液滤液压滤器压滤器活性炭活性炭溶剂溶剂粗品粗品溶剂溶剂去三废去三废放空放空加压过滤方案加压过滤方案 该方案是该方案是在压滤器上部通入压在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即采缩空气或氮气，即采用加压过滤方式，过用加压过滤方式，过滤速度快，且滤速度快，且溶剂的挥发损失溶剂的挥发损失很少，因而最为很少，因而最为合理。合理。化工设计电子课件2.3

20、工艺流程图工艺流程图一、一、流程图流程图的分类和用途的分类和用途1. 方框流程图方框流程图（block flowsheet） 根据选定工艺路线，对工艺流程进行根据选定工艺路线，对工艺流程进行概念性设计时概念性设计时完成的流程图，完成的流程图，不编入设计文件，多用于不编入设计文件，多用于项目建议书、可行性研究报告项目建议书、可行性研究报告等。等。 一般用一般用方框、文字方框、文字表示一个单元，用表示一个单元，用箭头表示物流方向箭头表示物流方向，表示化学，表示化学加工过程的轮廓。加工过程的轮廓。工艺流程图工艺流程图把各个生产单元按照把各个生产单元按照一定的目的要求一定的目的要求，有机地组合，有机地

21、组合在一起，形成一个在一起，形成一个完整的生产工艺过程完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，并用图形描绘出来不同设计阶段流程图的不同设计阶段流程图的内容、重点和深度内容、重点和深度也有所不同。也有所不同。工艺流程框图的画法n采用由左至右或从上到下展开式。采用由左至右或从上到下展开式。n在绘图技术上，不要求精工细作，要少花时在绘图技术上，不要求精工细作，要少花时间。间。n但是在考虑技术路线问题上，则不能马虎，但是在考虑技术路线问题上，则不能马虎，要多花时间，多加研究。要多花时间，多加研究。酰化酰化醋酐醋酐水杨酸水杨酸结晶结晶离心脱水离心脱水气流干燥气流干燥旋风分离旋风分离过筛过筛包装包装阿司匹林

22、阿司匹林母液母液蒸汽、水蒸汽、水冷冻盐水冷冻盐水水水图图3-23-2 阿司匹林的生产工艺流程框图阿司匹林的生产工艺流程框图 化工设计电子课件定性定性标出由原料转化成产品的标出由原料转化成产品的变化、流向变化、流向以及所采用的各以及所采用的各种化工单元及设备，供设计开始时种化工单元及设备，供设计开始时工艺方案讨论工艺方案讨论。2. 工艺流程草图工艺流程草图（simplified flowsheet）设计初始阶段用来表达整个设计初始阶段用来表达整个工厂或车间生产流程工厂或车间生产流程的图样的图样不编入设计文件。不编入设计文件。化工设计电子课件 化工设计电子课件化工设计化工设计2.3 工艺流程图工艺

23、流程图第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计 化工设计电子课件3. 工艺物料流程图工艺物料流程图（process flowsheet）PFD完成物料衡算和热量衡算后，以完成物料衡算和热量衡算后，以图形与表格的形式图形与表格的形式反映物反映物料衡算和热量衡算的结果，即绘制工艺物料流程图料衡算和热量衡算的结果，即绘制工艺物料流程图工艺物料流程图工艺物料流程图列入初步设计阶段的设计文件列入初步设计阶段的设计文件，为设计审，为设计审查提供资料。也作为生产操作和技术改造的参考资料查提供资料。也作为生产操作和技术改造的参考资料设计档案资料设计档案资料。化工设计电子课件工艺物料流程图中：工艺物料流程图中：p

24、 采用常用图例表示出采用常用图例表示出主要工艺设备及部分关键的辅助设备主要工艺设备及部分关键的辅助设备；用箭；用箭头表示物流方向，标注工艺设备位号和名称；头表示物流方向，标注工艺设备位号和名称；p 用用表格表示出各物流的表格表示出各物流的T、p、Vs、组成、组成；在有热量变化的设备旁，；在有热量变化的设备旁，标出热量计算值。标出热量计算值。p 物料表包物料表包括物料名称、质量流量、质量分数、摩尔流量和摩尔分括物料名称、质量流量、质量分数、摩尔流量和摩尔分率。有时还列出物料的某些参数如温度、压力、密度等。率。有时还列出物料的某些参数如温度、压力、密度等。化工设计电子课件冷冷却却水水冷冷却却水水接

25、接真真空空水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽序序号号 1 1序序号号 2 2序序号号 6 6序序号号 8 8序序号号1 15 5序序号号1 10 0序序号号 3 3序序号号 5 5序序号号9 9序序号号 4 4序序号号1 14 4序序号号1 11 1序序号号1 12 2序序号号1 13 3序序号号 7 7硝硝化化釜釜R1102配配酸酸釜釜R1101连连续续分分离离器器V1105冷冷凝凝器器E1101浓浓缩缩釜釜R1104接接收收罐罐V1112萃萃取取罐罐R1103氯苯硝化的物料流程图氯苯硝化的物料流程图 物料流程图化工设计电子课件序号序号物料名称物料名称流量流量/kg/kg h h-1-1H

26、NO3H2SO4H2O氯苯氯苯硝基氯苯硝基氯苯总计总计1 1补充硫酸补充硫酸 2.42.40.20.2 2.62.62 2硝酸硝酸230230 4.74.7 234.7234.73 3回收废酸回收废酸 237.6237.614.714.7 252.3252.34 4配制混酸配制混酸23023024024019.619.6 489.6489.65 5萃取氯苯萃取氯苯 403.4403.418.7422.1422.16 6硝酸损失硝酸损失2.32.3 2.32.37 7硝化液硝化液 909.4909.48 8粗硝基苯粗硝基苯 2.42.40.20.26.16.1569.3578.0578.09 9

27、分离废酸分离废酸5.25.2237.6237.682.982.9 5.7331.4331.41010氯苯氯苯 416.8416.8 416.8416.81111萃取废酸萃取废酸 237.6237.684.484.44.14.1 326.1326.11212浓缩蒸汽浓缩蒸汽 73.873.81313冷凝冷凝液液 73.873.81414废水废水 69.769.7 69.769.71515回收氯苯回收氯苯 4.14.1 4.14.1物料流量表物料流量表化工设计电子课件化工设计化工设计2.3 工艺流程图工艺流程图第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计 图2-2 M/DBT工艺物料流程图化工设计电子课

28、件4. 带控制点工艺流程图（带控制点工艺流程图（process and control flowsheet）完成完成设备设计计算，确定控制方案设备设计计算，确定控制方案，即可绘制初步设段带控制点，即可绘制初步设段带控制点工艺流程图。并作为设计成果编入初步设段的设计文件中。工艺流程图。并作为设计成果编入初步设段的设计文件中。带控制点的带控制点的工艺流程图工艺流程图初步设计阶段带控制点工艺流程图初步设计阶段带控制点工艺流程图施工设计阶段带控制点工艺流程图施工设计阶段带控制点工艺流程图也称管道及仪表流程图也称管道及仪表流程图(PID图图)在带控制点的工艺流程图中：在带控制点的工艺流程图中：(1) 用

29、图例表示出用图例表示出全部工艺设备、工艺物料管道、辅助管道全部工艺设备、工艺物料管道、辅助管道。(2) 表示出工艺物料和辅助表示出工艺物料和辅助管道的流向及工艺物料管道上的阀门管道的流向及工艺物料管道上的阀门、异、异径管等管件，不画法兰、弯头、三通等一般管件。径管等管件，不画法兰、弯头、三通等一般管件。 (3) 表示出工艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等）表示出工艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等）的的测量点自动控制方案测量点自动控制方案。 化工设计电子课件(4) 标注全部标注全部设备的位号和名称设备的位号和名称。 (5) 表示出全部管道的表示出全部管道的管道代号、

30、管径、材料、保温管道代号、管径、材料、保温等。等。5. 管道仪表流程图（管道仪表流程图（piping and instrument diagram）施工阶段施工阶段工艺流程图工艺流程图 PID图，图，PI图，图，PID图是图是以车间以车间(装置装置)或工段或工段为主项进行绘制，原则上一个车间或为主项进行绘制，原则上一个车间或工段绘一张图，如流程复杂可分成数张，但仍算一张图，使用同工段绘一张图，如流程复杂可分成数张，但仍算一张图，使用同一图号。一图号。所有工艺流程图所有工艺流程图不按精确比例绘制不按精确比例绘制，一般设备，一般设备(机器机器)图例只取相图例只取相对比例。对比例。 设备设备名称、位

31、号和参数；名称、位号和参数；接管和连接形式接管和连接形式；设备安装标高设备安装标高； 配管配管所有工艺、公用工程所有工艺、公用工程管线规格、取样点位置管线规格、取样点位置。 仪表与仪表配管仪表与仪表配管包括调节阀、旁通阀、安全阀；仪表冲洗、包括调节阀、旁通阀、安全阀；仪表冲洗、吹扫等。吹扫等。化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件6 三维流程图三维流程图n将工厂的设备、软件按其建成时的情况用等轴角测图表示，这种表达方式十分清晰，对于各个设备在空间所处的位置及它们之间的相互关系都表达的一目了然化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件二、工艺流程图绘制内容及表示方法二、工艺流程图

32、绘制内容及表示方法以以PID图为例图为例1. PID图的组成图的组成 (1) 设备图形及管线、管件设备图形及管线、管件：将各设备按工艺流程顺序，表示在同一：将各设备按工艺流程顺序，表示在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。 (2) 标注：标注：设备位号、名称，管道号、管径及管道等级，管段编号，设备位号、名称，管道号、管径及管道等级，管段编号，仪表控制点图形符号、字母代号、仪表位号，必要尺寸、数据等。仪表控制点图形符号、字母代号、仪表位号，必要尺寸、数据等。 (3) 图例：图例：对流程图中所采用的代号、符号及其他

33、标注的说明，有时对流程图中所采用的代号、符号及其他标注的说明，有时还有设备位号的索引等。还有设备位号的索引等。 (4) 标题栏：标题栏：注写图名、图号、设计项目、设计阶段等。注写图名、图号、设计项目、设计阶段等。 化工设计电子课件（1 1）比例）比例nPIDPID图图不按比例绘制不按比例绘制，一般，一般设备（机器）图例只取相对比例设备（机器）图例只取相对比例。允许实。允许实际尺寸相对过大的设备（机器）比例际尺寸相对过大的设备（机器）比例适当缩小适当缩小，实际尺寸过小的设备，实际尺寸过小的设备（机器）比例可（机器）比例可适当放大适当放大。可以。可以相对示意出各设备位置的高低相对示意出各设备位置的

34、高低。整个。整个图面要协调、美观。图面要协调、美观。（2 2）图幅）图幅 n采用采用A0A0图幅，横幅绘制，数量不限，流程简单者可用图幅，横幅绘制，数量不限，流程简单者可用A1A1。（3）图线和字体）图线和字体 PID图中图中工艺物料管道用工艺物料管道用粗实线粗实线，辅助管道用辅助管道用中粗中粗线线，其它用其它用细实线细实线。图中的图中的设备（机器）用中线条，阀门、管件和管道附件都用细实线绘设备（机器）用中线条，阀门、管件和管道附件都用细实线绘制。制。粗实线粗实线:0.60.9mm；中粗线：；中粗线：0.30.5mm;细实线细实线: 0.150.25mm图面上书写的字体应为图面上书写的字体应为

35、长仿宋体长仿宋体或者（至少）写成或者（至少）写成正楷体（正楷体（签名除签名除外），并要外），并要以国家正式公布的简化字为标准，不准任意简化、杜撰以国家正式公布的简化字为标准，不准任意简化、杜撰。文字书写必须做到字体端正、笔划清楚，排列整齐，间隔均匀，粗细文字书写必须做到字体端正、笔划清楚，排列整齐，间隔均匀，粗细均匀。均匀。化工设计电子课件2. 设备的表示方法设备的表示方法(1) 设备的画法设备的画法图例：图例：参照附录参照附录1，按比例用按比例用中线条中线条绘制。绘制。相对位置：设备间高低和楼面高低相对位置，一般相对位置：设备间高低和楼面高低相对位置，一般按实际比例绘制按实际比例绘制。相同系

36、统相同系统(或设备或设备)的处理：两个或两个以上相同的系统的处理：两个或两个以上相同的系统(或设备或设备)，一，一般般应全部画出应全部画出。 化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件对需要隔热的设备（机器）要在其相应部位对需要隔热的设备（机器）要在其相应部位画出一段画出一段隔热层隔热层图例，图例，必要时注出其隔热等级必要时注出其隔热等级有伴热者要在相应部位画出有伴热者要在相应部位画出一段一段伴热管伴热管，必要时可注出伴热类型和，必要时可注出伴热类型和介质代号介质代号地下或半地下设备（机器）在图上要表示出一段

37、地下或半地下设备（机器）在图上要表示出一段相关的地面相关的地面设备（机器）的设备（机器）的支承和底（裙）座可不表示支承和底（裙）座可不表示化工设计电子课件(2) 设备的标注设备的标注标注的内容：设备在图上应标注位号及名称。标注的内容：设备在图上应标注位号及名称。标注的方式：设备位号、名称一般标注在相应设备图形上方或下方。标注的方式：设备位号、名称一般标注在相应设备图形上方或下方。 T- A 设备位号线（中实线）设备位号线（中实线）相同设备尾号相同设备尾号设备顺序号设备顺序号主项代号主项代号设备分类设备分类化工设计电子课件序号序号设备名称设备名称代号代号序号序号设备名称设备名称代号代号1塔塔T7

38、火炬、烟囱火炬、烟囱S2泵泵P8换热器换热器E3压缩机、鼓风机压缩机、鼓风机C9起重机起重机L4反应器反应器R10搅拌器搅拌器M5容器容器(储槽、储罐储槽、储罐)V11称量设备称量设备W6工业炉工业炉F12其他设备其他设备X常用设备代号常用设备代号化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件3. 管道的画法及标注管道的画法及标注一般应画出一般应画出全部工艺管道全部工艺管道 与工艺有关的一段辅助管道与工艺有关的一段辅助管道。主工艺物料管道用主工艺物料管道用粗实线粗实线，辅助管线用，辅助管线用中实线中实线，仪表及信号传输管，仪表及信号传输管线用线用细线条绘制细线条绘制。常用管道图例见常用管道图

39、例见p35表表2-3。管道的交叉与转弯管道的交叉与转弯放气、排液、液封放气、排液、液封管道图纸连接：管道图纸连接：一般将其端点引至图的左方或右方，以空心箭头标一般将其端点引至图的左方或右方，以空心箭头标出物流方向。出物流方向。化工设计电子课件管道及仪表流程图中管道、管件阀门及管道附件图例管道及仪表流程图中管道、管件阀门及管道附件图例 HG 20519-2009化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件(2) 管道的标注管道的标注一般横向管道标注在一般横向管道标注在管道上方管道上方，竖向管道（直管）标注在，竖向管道（直管）标注在管道左边管道左边。分段注明管道号（管段号）、管径、管道等级及隔

40、热分段注明管道号（管段号）、管径、管道等级及隔热管道号和管径为一组，用一短横线隔开；管道等级和隔热为另一组管道号和管径为一组，用一短横线隔开；管道等级和隔热为另一组 ，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。 管道代号管道代号 管道号：物料代号管道号：物料代号+主项代号主项代号+管道分段顺序号（管段顺序号）管道分段顺序号（管段顺序号）主项代号主项代号工段或工序代号，用一位或两位数字表示。工段或工序代号，用一位或两位数字表示。管道分段顺序号管道分段顺序号按工艺流程顺序用两位数字按工艺流程顺序用两位数字01，02等编号。等编号。 化工设计电子课件物料代号一般以物料

41、的物料代号一般以物料的英文名称的首字母英文名称的首字母大写表示。大写表示。PA工艺空气工艺空气PG工艺气体工艺气体PGL气液两相流工艺物料气液两相流工艺物料PGS气固两相流工艺物料气固两相流工艺物料PL工艺液体工艺液体PLS液固两相流工艺物料液固两相流工艺物料PS工艺固体工艺固体PW工艺水工艺水 管径管径 管径一般标注管径一般标注公称直径公称直径，公制管以，公制管以mm单位，只标数字单位，只标数字，DN25，标注标注25；英制管以英寸为单位，需标注英寸符号，如；英制管以英寸为单位，需标注英寸符号，如1/2 、4 等。等。 化工设计电子课件 管道等级：管道等级：三个参数组成三个参数组成阿拉伯数字

42、由阿拉伯数字由1开始开始化工设计电子课件 隔热或隔声代号隔热或隔声代号按隔热及隔声功能类型的不同，以大写英文字按隔热及隔声功能类型的不同，以大写英文字母作为代号，见下表：母作为代号，见下表：化工设计电子课件4. 管件和阀门的图形符号管件和阀门的图形符号 竖管上的阀门在图上的高低位置应大致符合实际高度。竖管上的阀门在图上的高低位置应大致符合实际高度。 p38表表2-8#阀门的图例尺寸阀门的图例尺寸一般为长一般为长6mm,宽宽3mm或长或长8mm,宽宽4mm化工设计电子课件5. 仪表控制点仪表控制点在相应管道在相应管道大致安装位置大致安装位置标注仪表及控制点。标注仪表及控制点。 仪表控制点标注包括

43、仪表控制点标注包括图形符号、文字代号两图形符号、文字代号两部分。部分。 (1) 图形符号图形符号仪表的图形符号为直径约仪表的图形符号为直径约10mm的细线圆；的细线圆；图例见图例见p46表表2-11所示。所示。 (2) 字母代号字母代号表示被测变量和仪表功能表示被测变量和仪表功能 p44表表2-9化工设计电子课件字字母母第一字母第一字母后继字母后继字母字字母母第一字母第一字母后继字母后继字母被测变量或被测变量或初始变量初始变量修饰修饰词词功能功能被测变量或被测变量或初始变量初始变量修饰词修饰词功能功能ABCDEFGHIJKLM分析分析喷嘴火焰喷嘴火焰电导率电导率密度密度电压电压流量流量尺度尺度

44、手动手动电流电流功率功率时间或时间程序时间或时间程序物位物位水分或湿度水分或湿度差比差比扫描扫描报警报警供选用供选用控制控制检出元件检出元件玻璃玻璃指示指示自动自动.手动操作手动操作指示灯指示灯NOPQRSTUVWXYZ供选用供选用供选用供选用压力或真空压力或真空数量或件数数量或件数发射性发射性速度或频率速度或频率温度温度多变量多变量粘度粘度质量或力质量或力未分类未分类供选用供选用位置位置积分积分.积算积算安全安全供选用供选用节流孔节流孔试验点试验点积分、积算积分、积算记录或打印记录或打印开关或联锁开关或联锁传达（变送）传达（变送）多功能多功能阀、挡板阀、挡板套管套管未分类未分类计算器计算器驱

45、动器、执行器驱动器、执行器被测变量和仪表功能的字母代号被测变量和仪表功能的字母代号化工设计电子课件(3) 仪表位号仪表位号 仪表位号的方法是将字母代号填写在圆圈上半部分，数字编号填写仪表位号的方法是将字母代号填写在圆圈上半部分，数字编号填写在圆圈下半部分。在圆圈下半部分。第一个字母表示第一个字母表示被测变量被测变量，后继字母表示，后继字母表示仪表的功能；仪表的功能；数字编号表数字编号表示示仪表的顺序号仪表的顺序号，可按车间或工段进行编号。，可按车间或工段进行编号。 化工设计电子课件P RC3 01PRC 301 PI603化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件6. 首页图首页图每个单

46、独装置（装置包括若干个工序）每个单独装置（装置包括若干个工序） 编制一份首页图，适用于该编制一份首页图，适用于该装置的工艺管道仪表流程图和辅助物料、公用物料管道仪表流程图。装置的工艺管道仪表流程图和辅助物料、公用物料管道仪表流程图。 p47图图2-7化工设计电子课件中药提取工艺流程化工设计电子课件2.4 典型设备的自控流程典型设备的自控流程2.4.1 2.4.1 化工工艺流程的经验设计化工工艺流程的经验设计n1 容器容器（1 1）接口）接口 设备与管线、管线与管线连接设备与管线、管线与管线连接 管接头：用于管接头：用于3838以下的管线以下的管线 法兰法兰: : 任何尺寸的管线任何尺寸的管线#

47、容器的容器的物料进口处不一定设切断阀物料进口处不一定设切断阀#容器相接的容器相接的空气、蒸汽、水等公用工程管线空气、蒸汽、水等公用工程管线在靠近设在靠近设备处应设备处应设切断阀切断阀，并在切断阀，并在切断阀前设止回阀前设止回阀# 输送高黏度液体时输送高黏度液体时管线要向容器倾斜管线要向容器倾斜含含空气、惰性气体空气、惰性气体及少量水蒸汽及少量水蒸汽的放空管线应在容器顶部的放空管线应在容器顶部非致命气体非致命气体( (如热气体如热气体) )的放空管线应延伸到室外的放空管线应延伸到室外, ,其终点其终点应超过附近建筑物高度应超过附近建筑物高度危险性气体危险性气体, ,应引到应引到火炬或收集系统火炬

48、或收集系统进一步处理进一步处理放空管的顶端要采用放空管的顶端要采用防雨弯头防雨弯头或或防雨帽防雨帽等等, ,见图见图放空管直径放空管直径物料进口管最大直径物料进口管最大直径(2)(2)放空放空密闭容器密闭容器通常情况通常情况下应设放空管线下应设放空管线放空管的形式(3)(3)溢流管溢流管& &处理液体处理液体开口容器开口容器或或低压容器低压容器需配置一个溢流接口需配置一个溢流接口& &溢流接口管的溢流接口管的最高位置必须低于容器顶部最高位置必须低于容器顶部 & &对封闭、有盖容器或微负压容器，其溢流管须对封闭、有盖容器或微负压容器，其溢流管须装装

49、液相型管密封装置液相型管密封装置(4)(4)放净放净大多数大多数容器、型管底部应设放净阀容器、型管底部应设放净阀，供放净用。放净管，供放净用。放净管道的去处应注明。道的去处应注明。（5 5）下降腿（插入管）下降腿（插入管）容器设置下降腿的主要作用：容器设置下降腿的主要作用：减少液体进入容器产生减少液体进入容器产生气泡气泡可燃液体，减少可燃液体，减少静电静电的产生的产生有利于反应液体有利于反应液体充分混合充分混合真空系统保持一定真空系统保持一定液封高度液封高度，防止空气进入防止空气进入（）折角管进料管（）折角管进料管可以折角管代替下降腿，可以折角管代替下降腿，减少减少静电效应静电效应。（7 7）

50、传热）传热设施设施夹套：夹套：是比较简单的一种容器换热设施。是比较简单的一种容器换热设施。 夹套中可以夹套中可以用水（冷却）水蒸气（加热），用水（冷却）水蒸气（加热），两者可以两者可以交替使用。但交替使用。但公用工程公用工程的管道上必须设置的管道上必须设置放空口和放放空口和放净阀净阀。内部盘管：内部盘管：一般用于带有搅拌容器的内部以便改善一般用于带有搅拌容器的内部以便改善热传递。可以单独使用，也可以作为夹套的补充。要热传递。可以单独使用，也可以作为夹套的补充。要注意直径的选择，与搅拌浆之间有足够的回流空间。注意直径的选择，与搅拌浆之间有足够的回流空间。伴热设施：伴热设施：为了为了保持储罐的温度

51、或防止冻结，保持储罐的温度或防止冻结，需要需要储罐伴热。储罐伴热。可以用可以用电热带缠绕电热带缠绕在容器上的方式在容器上的方式；也可也可以以蒸汽管缠绕伴热。蒸汽管缠绕伴热。2 2 换热器换热器(1)(1)介质走向介质走向: :一般情况一般情况: :冷物料冷物料: :下进上出下进上出 蒸汽蒸汽从上部进从上部进, ,冷凝水从下部排出冷凝水从下部排出, ,排出口设置排出口设置疏水阀疏水阀 易结垢和有腐蚀性易结垢和有腐蚀性的介质走管程的介质走管程 温度高或压力高温度高或压力高的介质走管程的介质走管程 制冷剂或低温冷媒制冷剂或低温冷媒走管程走管程 如有如有悬浮固体悬浮固体, ,则物流从顶部进入向下流动则

52、物流从顶部进入向下流动, ,以防固体以防固体积累积累(2)(2)放空放空: :液体液体T T升高，使溶解的气体逸出，升高，使溶解的气体逸出，P P增大，增大，K K传传下降，下降，液体应低点进入高点离开。且壳程最高点处设置液体应低点进入高点离开。且壳程最高点处设置放空系统放空系统。 若换热器阀门关闭后，因热膨胀或液体蒸发而压力若换热器阀门关闭后，因热膨胀或液体蒸发而压力增高的部位设增高的部位设安全阀安全阀。(3)(3)冲溅防护：冲溅防护：为了保护管子和内部构件，为了保护管子和内部构件，防止进入壳体的高速流体的防止进入壳体的高速流体的冲蚀磨损冲蚀磨损，在进口处设置冲溅防护装置，如安装，在进口处设

53、置冲溅防护装置，如安装挡板或挡板或扩充管扩充管等。等。3 泵和压缩机(1)(1)离心泵离心泵入口、出口均需设置切断阀；入口、出口均需设置切断阀；一般不能自吸一般不能自吸启动前必须启动前必须灌泵灌泵，吸入端安装单向阀吸入端安装单向阀泵泵出口出口安装止回安装止回阀阀，以防止泵，以防止泵未启动时物流的倒流未启动时物流的倒流。为了防止杂物进入泵体损坏叶轮，为了防止杂物进入泵体损坏叶轮，应泵入口处设置应泵入口处设置过滤器过滤器，安装在泵，安装在泵吸吸入口和入口切断阀之间。入口和入口切断阀之间。止回阀上方应装一个止回阀上方应装一个泄压阀泄压阀以便于止回阀拆卸前的泄压。为以便于止回阀拆卸前的泄压。为了节省安

54、装空间，可以在止回阀和了节省安装空间，可以在止回阀和切断阀之间装一个切断阀之间装一个泄压环泄压环。泵体和泵切断阀前后的管线应安装泵体和泵切断阀前后的管线应安装放净阀放净阀。泵出口处安装压力表。泵出口处安装压力表。有时在出口管路上安装有时在出口管路上安装循环管路循环管路，以维持泵的，以维持泵的最小流量。小流量旁通管路上不装阀门，只装最小流量。小流量旁通管路上不装阀门，只装限限流孔板流孔板。输送处于输送处于闪蒸状态液体闪蒸状态液体时为了防止蒸汽进入泵时为了防止蒸汽进入泵体发生气蚀，应设体发生气蚀，应设平衡管线平衡管线，平衡管线接入吸入，平衡管线接入吸入罐的气相段。罐的气相段。小流量旁通管线小流量旁

55、通管线平衡管线平衡管线塔是容器的一种，对容器设计的很多要求也使塔是容器的一种，对容器设计的很多要求也使用于塔设计，但也有与容器不同的要求用于塔设计，但也有与容器不同的要求（1 1）多进料口、多出料）多进料口、多出料每个进、出料口要每个进、出料口要设设阀门阀门，直接安装在管子上，直接安装在管子上，以便于调节以便于调节（2 2）塔顶流程）塔顶流程 全凝和分凝流程全凝和分凝流程 a a 塔顶产品在塔顶产品在后继加工后继加工: : 气态气态使用则采用使用则采用分凝分凝流程流程 液态液态使用采用使用采用全凝全凝流程流程 b、采用全凝器时蒸汽至少冷凝到、采用全凝器时蒸汽至少冷凝到T泡点泡点； C、分凝器在

56、理论上相当于一块理论板。、分凝器在理论上相当于一块理论板。4 4 塔塔回流流程回流流程a a、自流式回流：、自流式回流：# 冷凝器装在塔顶附近台架上，靠足够台架高度来获得冷凝器装在塔顶附近台架上，靠足够台架高度来获得 回流和采出需要的回流和采出需要的位差位差# 适合于冷凝器体积和质量不大的情况适合于冷凝器体积和质量不大的情况 # 设置设置液封管液封管以防止气相倒流以防止气相倒流# 塔顶蒸汽流出线一般不设置阀门塔顶蒸汽流出线一般不设置阀门# 为避免塔被超压损坏，塔顶为避免塔被超压损坏，塔顶常设安全阀常设安全阀b b 强制回流：强制回流：回流液用回流液用泵泵打循环打循环冷凝器固定在地面的某一冷凝器

57、固定在地面的某一高度的台架上保证冷凝器高度的台架上保证冷凝器与泵入口之间的位差足够与泵入口之间的位差足够大，以避免大，以避免汽蚀现象汽蚀现象发生发生间接加热的塔釜流程间接加热的塔釜流程介绍最常用六种间接加热流程介绍最常用六种间接加热流程（3 3）塔底流程）塔底流程加热方式加热方式a a 直接加热直接加热: :把直接蒸汽通入到塔釜液中把直接蒸汽通入到塔釜液中 仅使用于塔釜液为仅使用于塔釜液为稀水溶液稀水溶液的情况的情况b b 间接加热间接加热: :通过再沸器用蒸汽间接加热塔釜液通过再沸器用蒸汽间接加热塔釜液（a a）卧式蒸发器：）卧式蒸发器：釜液釜液: :壳程沸腾壳程沸腾 可得可得80%80%的

58、蒸发率的蒸发率 操作弹性较大操作弹性较大# 当当加压加压时釜液靠塔压时釜液靠塔压 自行排除，不需设泵自行排除，不需设泵# 减压减压时须用泵抽出，时须用泵抽出， 泵汽蚀余量的要求，泵汽蚀余量的要求， 需架高再沸器需架高再沸器（b b）夹套蒸发器：）夹套蒸发器：#用于用于F F传传较小场合较小场合或或间歇精馏间歇精馏中中#（a a）和（）和（b b）再沸器相当于）再沸器相当于 一块理论板一块理论板#物料在加热段物料在加热段停留时间较长，停留时间较长， 易结垢，易结垢， K K传传也较小，也较小，不适应于不适应于高黏度和有难溶附物高黏度和有难溶附物析出的系统析出的系统热虹吸式再沸器：热虹吸式再沸器：

59、器内器内液体部分汽化所产生的气液混合物，液体部分汽化所产生的气液混合物，其密度小于塔底的热液体，由此其密度小于塔底的热液体，由此密度差密度差产生静压差，使液体产生静压差，使液体从塔底自动流入再沸器，从塔底自动流入再沸器，再沸器内加热产生的气液混合物则再沸器内加热产生的气液混合物则返回塔内返回塔内(c)(d)(e)(c)(d)(e)热虹吸式再沸器：热虹吸式再沸器： (c)(d):(c)(d):立式热虹吸式再沸器，用立式热虹吸式再沸器，用F F不太大的场合不太大的场合(d)(d)一次过热虹吸再沸器一次过热虹吸再沸器取自液体不断更新的末层塔板取自液体不断更新的末层塔板物料在再沸器中物料在再沸器中仅过

60、并加热一次仅过并加热一次用于用于热敏或易聚合物系热敏或易聚合物系但蒸但蒸发率大于发率大于3/73/7时时不能使用这种再沸器不能使用这种再沸器(c)(c)再沸器可使釜液多次再沸器可使釜液多次循环，循环的速率取决循环，循环的速率取决 于所产生的静压差于所产生的静压差(e)(e)卧式热虹吸式再沸器卧式热虹吸式再沸器因釜液走壳程，故因釜液走壳程，故不易清理不易清理，但它有但它有F F传传大大，塔的，塔的标高小标高小等优点等优点(f)(f)强制循环式再沸器：强制循环式再沸器：用泵使液体循环，通常使液体在加压下用泵使液体循环，通常使液体在加压下再沸器内被加热，但不再沸器内被加热，但不沸腾，沸腾，然后在塔内然后在塔内闪急汽化闪急汽化以获得所需的汽化率