工艺流程设计

1、第二章第二章 车间工艺流程设计车间工艺流程设计l工艺流程设计工艺流程设计是化工设计中非常重要的环是化工设计中非常重要的环节，它通过工艺流程图的形式，形象地反节，它通过工艺流程图的形式，形象地反映了化工生产由原料进入到产品输出的过映了化工生产由原料进入到产品输出的过程，其中包括物料和能量的变化，物料的程，其中包括物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。的设备仪表。工艺流程图工艺流程图集中地概括了整集中地概括了整个生产过程的全貌个生产过程的全貌。l 工艺流程设计工艺流程设计是工艺设计的核心。在整个是工艺设计的核心。在整个设计中，设

2、备选型、工艺计算、设备布置设计中，设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定后，其他各项工作才能开展，工艺程确定后，其他各项工作才能开展，工艺流程设计涉及各个方面，而各个方面的变流程设计涉及各个方面，而各个方面的变化又反过来影响工艺流程设计，甚至使流化又反过来影响工艺流程设计，甚至使流程发生较大的变化。因此，工艺流程设计程发生较大的变化。因此，工艺流程设计动手最早动手最早，而往往又，而往往又结束最晚结束最晚。第一节 生产方法和工艺流程的选择生产同一化工产品即使采用生产同一化工产品即使采用同一原料同一原料，也可采，也可采用用不同不同

3、生产路线，生产路线，同一同一生产路线中也可以采用不生产路线中也可以采用不同的工艺流程。同的工艺流程。选择选择生产路线生产路线也就是选择也就是选择生产方法生产方法，是决定设，是决定设计计质量的关键质量的关键。如果某产品有几种不同的生产方。如果某产品有几种不同的生产方法，就应逐个进行分析研究，通过各方面比较，法，就应逐个进行分析研究，通过各方面比较，从中筛选一个最好的方法，作为下一步工艺流程从中筛选一个最好的方法，作为下一步工艺流程设计的依据设计的依据。一、生产方法和工艺流程选择的原则l1.1.先进性先进性 主要指技术上的先进和经济上的合理可行。主要指技术上的先进和经济上的合理可行。l2.2.可靠

4、性可靠性 指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。l3.3.合理性合理性 指设计应从实际出发，符合我国国情。指设计应从实际出发，符合我国国情。二、生产方法和工艺流程确定的步骤l1.搜集资料，调查研究。搜集资料，调查研究。包括技术路线特点、工包括技术路线特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等技废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等技术经济资料。术经济资料。l2.落实设备。落实设备。对各种生产方法中所用的设备，分对各种生产方法中所用的设备，分清国内已有定型产品

5、的、需要进口的及国内需重清国内已有定型产品的、需要进口的及国内需重新设计制造的三种类型，并对设计制造单位的技新设计制造的三种类型，并对设计制造单位的技术力量、加工条件、材料供应及设计、制造的进术力量、加工条件、材料供应及设计、制造的进度加以了解。度加以了解。3.全面分析对比全面分析对比几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；产品的质量情况；产品的质量情况；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；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；安全生产和劳保措施安全生产和劳

6、保措施其他特殊情况。其他特殊情况。第二节 工艺流程设计一、流程设计的任务一、流程设计的任务1.确定内容、顺序和组合；确定内容、顺序和组合；2.绘制流程图绘制流程图流程设计的步骤流程设计的步骤(1)确定整个流程的组成确定整个流程的组成(2)确定每个过程或工序的组成确定每个过程或工序的组成(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)合理利用原料及能量合理利用原料及能量(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二、工艺流程设计方法l首先要看所选定的生产方法是正在生产或曾经运首先要看所选定的生产方法是正在生产或曾经运行过的行过的成熟工艺成

7、熟工艺还是还是待开发的新工艺待开发的新工艺。前者前者是可是可以参考借鉴而需要局部改进或局部采用新技术新以参考借鉴而需要局部改进或局部采用新技术新工艺的问题。工艺的问题。后者后者须针对新开发技术，在设计上须针对新开发技术，在设计上称为概念设计。不论哪种情况一般都是将一个工称为概念设计。不论哪种情况一般都是将一个工艺流程分为四个重要部分，即艺流程分为四个重要部分，即原料预处理过程原料预处理过程、反应过程反应过程、产物的后处理产物的后处理和和三废的处理过程三废的处理过程。一。一般的工作方法如下：般的工作方法如下：1、原料预处理过程 在主反应装置已经确定之后，根据在主反应装置已经确定之后，根据反应特点

8、反应特点，必，必然对原料提出要求，如纯度、温度、压力以及加然对原料提出要求，如纯度、温度、压力以及加料方式等。这就应根据需要采取预热（冷）、汽料方式等。这就应根据需要采取预热（冷）、汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、压缩等措施。这些操作过程就需要相应的化工单压缩等措施。这些操作过程就需要相应的化工单元操作，加以元操作，加以组合组合。通常不是一台两台设备或简。通常不是一台两台设备或简单过程完成的。单过程完成的。原料预处理原料预处理的化工操作过程是根的化工操作过程是根据原料性质、处理方法而选取不同的装置及不同据原料性质、处理方法而选取不同的装置及

9、不同的输送方式，从而可能设计出不同的流程。的输送方式，从而可能设计出不同的流程。预热装置预热装置干燥装置干燥装置粉碎装置粉碎装置2、反应过程 根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、基本工艺条件来决定采用基本工艺条件来决定采用反应器类型反应器类型及决定采用及决定采用连续操作连续操作，还是，还是间歇性操作间歇性操作。另外，物料反应过。另外，物料反应过程程是否需是否需外供能量或移出热量，都要在反应装置外供能量或移出热量，都要在反应装置上增加相应的适当措施。如果反应需要在上增加相应的适当措施。如果反应需要在催化剂催化剂存在存在下进行，就须考虑催化反应的方式和催

10、化剂下进行，就须考虑催化反应的方式和催化剂的选择。一般说确定主反应过程的装置，往往都的选择。一般说确定主反应过程的装置，往往都有文献、资料可供参考，或有中试结果。现有工有文献、资料可供参考，或有中试结果。现有工业化装置可以借鉴、参考，因此并不复杂。业化装置可以借鉴、参考，因此并不复杂。反应釜反应釜3、产物的后处理(1)(1)产物的分离净化产物的分离净化 1)1)反应副产物生成反应副产物生成 2)2)未反应原料掺杂未反应原料掺杂 3)3)有害杂质停留有害杂质停留 4)4)产物复杂的聚集状态产物复杂的聚集状态(2)产品的加工产品的加工筛选、包装、灌装、计量、输送、储存等筛选、包装、灌装、计量、输送

11、、储存等烷基化烷基化苯塔苯塔乙苯塔乙苯塔乙苯脱氢乙苯脱氢乙苯塔乙苯塔苯苯.甲苯塔甲苯塔苯苯.乙苯塔乙苯塔苯苯回流回流乙苯乙苯回流回流乙烯乙烯多烷基苯多烷基苯苯苯,甲苯甲苯苯乙烯苯乙烯重物质重物质(3)未反应原料的循环与利用未反应原料的循环与利用4、其它方面的制定l(1)(1)确定确定“三废三废”排出物的处理措施排出物的处理措施l(2)(2)确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施l(3)(3)制定操作条件和制定控制方案制定操作条件和制定控制方案l(4)(4)制定切实可靠的安全生产措施制定切实可靠的安全生产措施l(5)(5)保温、防腐措施保温、防腐措施三、工艺流程设计的基本方法方案比较一个优

12、秀的工程设计只有在多种方案的比一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中才能产生。进行方案比较首先要较中才能产生。进行方案比较首先要明确判明确判据据，工程上常用的判据有产物收率、原材料，工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。素。 进行方案比较的基本进行方案比较的基本前提前提是是保持原始信息不变保持原始信息不变。这里应强调指出，过程的操作参数如温度、压力、这里应强调指出，过程的操作参数如温度、压力、流速、流量等原始信息，设计者是不能变更的。设流速、

13、流量等原始信息，设计者是不能变更的。设计者只能采用各种工程手段和方法，保证实现工艺计者只能采用各种工程手段和方法，保证实现工艺规定的操作参数。规定的操作参数。第三节 工艺流程图把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程，并组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即是用图形描绘出来，即是工艺流程图工艺流程图。 化工工艺图中，属于工艺流程图性质的图样化工工艺图中，属于工艺流程图性质的图样有若干种，它们都用来表达工艺生产流程。由于有若干种，它们都用来表达工艺生产流程。由于它们的要求各不相同，所以在内容、重点

14、和深度它们的要求各不相同，所以在内容、重点和深度方面也不一致，但这些图样之间是有方面也不一致，但这些图样之间是有密切联系密切联系的。的。一、工艺流程图的种类1 1、工艺流程草图、工艺流程草图 工艺流程草图工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，样。它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。亦是工艺流程图设计的依据。 生产工艺流程草图一般由生产工艺流程草图一般由物料流程物料流程、图例图例和和设备设备一览表一

15、览表等三个部分组成。等三个部分组成。1 1、物料流程、物料流程a.a.设备示意图设备示意图。图中的设备只画出大致轮廓和示意。图中的设备只画出大致轮廓和示意结构，甚至画一个方框代替也可以。设备的相对位结构，甚至画一个方框代替也可以。设备的相对位置高低也不要求准确，备用设备在流程草图中一般置高低也不要求准确，备用设备在流程草图中一般省略不画。但设备一般都要编号，并在图纸空白处省略不画。但设备一般都要编号，并在图纸空白处按编号顺序集中列出设备名称。按编号顺序集中列出设备名称。 流程管线及流向箭头。流程管线及流向箭头。物料管线用粗实线画物料管线用粗实线画出，动力管线用中粗实线画出。在管线上用箭出，动力

16、管线用中粗实线画出。在管线上用箭头表示物料的流向。头表示物料的流向。c. c. 文字注解。文字注解。2 2、图例、图例图例中图例中只须标出管线图例只须标出管线图例。阀门、仪表等无须标出。阀门、仪表等无须标出。3 3、设备一览表、设备一览表 设备一览表也只包括序号、位号、设备名称和设备一览表也只包括序号、位号、设备名称和备注，有时可省略设备一览表和图框。工艺流程草备注，有时可省略设备一览表和图框。工艺流程草图是一种示意性的从左至右的展开图。图是一种示意性的从左至右的展开图。2、工艺物料流程图、工艺物料流程图l工艺物料流程图是在物料衡算和热量衡算完成工艺物料流程图是在物料衡算和热量衡算完成后绘制的

17、，以图形和表格相结合的形式来反映物后绘制的，以图形和表格相结合的形式来反映物料衡算和能量衡算的结果，是初步设计阶段的设料衡算和能量衡算的结果，是初步设计阶段的设计成品。其中，计成品。其中，设备外形不必精确设备外形不必精确。工艺物料流程图工艺物料流程图物料表物料表 设备一览表设备一览表标注内容标注内容图形图形3、带控制点的工艺流程图、带控制点的工艺流程图l带控制点的工艺流程图应画出所有工艺设备、带控制点的工艺流程图应画出所有工艺设备、工艺物料管线、辅助物料管线、主要阀门以及工工艺物料管线、辅助物料管线、主要阀门以及工艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组成、艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组

18、成、浓度等）的测量点，并表示出自动控制的方案。浓度等）的测量点，并表示出自动控制的方案。带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图=工艺流程草图工艺流程草图+阀门阀门+控制测量点控制测量点4 4、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图又称工艺管道及仪表流程图又称施工流程图施工流程图。与之。与之配套的尚有辅助管道及仪表流程图、公用系统管配套的尚有辅助管道及仪表流程图、公用系统管道及仪表流程图。它是由工艺人员和自控人员合道及仪表流程图。它是由工艺人员和自控人员合作进行绘制的，在初步设计和施工图设计中都要作进行绘制的，在初步设计和施工图设计中都要提供这种图样。提供这种图样。工艺

19、管道及仪表流程图要求画出工艺管道及仪表流程图要求画出全部全部设备、设备、全全部部物料管线和主要工程管线以及物料管线和主要工程管线以及全部全部阀门、管件，阀门、管件，标注仪表和控制器的安装位置和功能代号。标注仪表和控制器的安装位置和功能代号。管道仪表管道仪表流程图流程图标题栏标题栏注写图名、图号、设计阶注写图名、图号、设计阶段、设计单位等段、设计单位等图例图例代号、符号及其它标注的注明代号、符号及其它标注的注明标注标注注写名称、位号、编号、代注写名称、位号、编号、代号、尺寸、数据号、尺寸、数据图形图形设备的简单形状、管线、管设备的简单形状、管线、管件、阀门、仪表控制点符号件、阀门、仪表控制点符号

20、1、管道仪表流程图内容、管道仪表流程图内容二、管道仪表流程图二、管道仪表流程图2 2、设备的表示方法、设备的表示方法（1 1）设备的画法）设备的画法图形图形。化工设备在图上一般按比例用细实线（。化工设备在图上一般按比例用细实线（b/3b/3）绘制，画出能够显示形状特征的主要轮廓。绘制，画出能够显示形状特征的主要轮廓。相对位置相对位置。按比例绘制。低于地面的需相应画在地。按比例绘制。低于地面的需相应画在地平线以下，尽可能地符合实际安装情况。对于有位平线以下，尽可能地符合实际安装情况。对于有位差要求的设备，还要注明其限定尺寸。差要求的设备，还要注明其限定尺寸。相同系统（或设备）的处理相同系统（或设

21、备）的处理。两个或两个以上相同。两个或两个以上相同的系统（或设备），一般应全部画出。只画出一套的系统（或设备），一般应全部画出。只画出一套时，被省略部分的系统，则需用细双点划线绘出矩时，被省略部分的系统，则需用细双点划线绘出矩形框表示。形框表示。（2 2）设备的标注）设备的标注标注的内容标注的内容。设备在图上应标注位号及名称。设备在图上应标注位号及名称。标注的方式标注的方式。设备的位号、名称一般标注在。设备的位号、名称一般标注在相应设备的图形上方或下方，即在图纸的上端相应设备的图形上方或下方，即在图纸的上端及下端两处，各设备在横向之间的标注方式应及下端两处，各设备在横向之间的标注方式应基本排成一行。基本排成一行。3 3、管道的表示方法、管道的表示方法l（1）管道的画法）管道的画法l管道画法的原则规定可参阅国家标准和化