过程装备成套技术04章

1、1第四章第四章 工艺流程设计及工艺流程设计及 设备布置设计设备布置设计教学重点：教学重点： 三种工艺流程图的绘制三种工艺流程图的绘制教学难点：教学难点： PIDPID图图24.1 工艺流程设计及工艺流程图工艺流程设计及工艺流程图4.1.1 工艺流程设计工艺流程设计一、设计原则一、设计原则1、先进性、先进性尽可能采用先进设备、先进生产方法及尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果，以保证产品质量成熟的科学技术成果，以保证产品质量32、经济性、经济性“就地取材就地取材”，充分利用当地原料，以便获，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效益；得最佳的经济效益；采用高效率的设备，降低原材料消

2、耗及水电采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽消耗以使产品的成本降低，经济效益高。汽消耗以使产品的成本降低，经济效益高。43、可靠性、可靠性充分预计生产的故障，以便即时处理，充分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产的稳定性。保证生产的稳定性。5二、设计中应考虑的重点问题二、设计中应考虑的重点问题1、工艺技术方面、工艺技术方面连续性：连续性：在连续和半连续、间歇性生产工艺中，在连续和半连续、间歇性生产工艺中，优选连续型生产工艺。优选连续型生产工艺。反应时间：反应时间：反应物在设备中的停留时间既要使反应物在设备中的停留时间既要使之反应完全又要尽可能的短。之反应完全又要尽可能的短。反应条件：反应

3、条件：维持各个反应在最适宜的工艺条件维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行，不同性质的反应或需要不同条件的分下进行，不同性质的反应或需要不同条件的分阶段的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中阶段的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中进行。不能在同一设备中进行多种条件要求不进行。不能在同一设备中进行多种条件要求不同的反应。同的反应。6流动形态：流动形态：设备的设计要考虑到流动形态对过设备的设计要考虑到流动形态对过程的影响。举例：搅拌器）。程的影响。举例：搅拌器）。操作控制：操作控制：尽可能使操作和控制简单、灵敏和尽可能使操作和控制简单、灵敏和有效。有效。创新性：创新性：及时采用新技术和新工艺。及时采用

4、新技术和新工艺。规模：规模：为易于控制和保证产品质量一致，在技为易于控制和保证产品质量一致，在技术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系列或少系列优于小型多系列，见便于实现微机列或少系列优于小型多系列，见便于实现微机控制。控制。72、其它方面（、其它方面（经济、管理、环保、安全经济、管理、环保、安全）选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，同时也考虑扩建的需要。同时也考虑扩建的需要。工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规模的交通运输系统。模的交通运输系统。充分利用当地资

5、源和有利条件。充分利用当地资源和有利条件。用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作，用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作，例如利用地形或重力进料以减少输送机械。例如利用地形或重力进料以减少输送机械。选用适宜的耐久抗蚀材料。选用适宜的耐久抗蚀材料。各分厂厂房的衔接安排要合理。各分厂厂房的衔接安排要合理。创造有职业保护的安全工作环境减轻体力劳创造有职业保护的安全工作环境减轻体力劳动。动。重视环境保护，搞好重视环境保护，搞好“三废三废”治理。治理。 84.1.2 工艺流程图工艺流程图工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后完成，是由浅入深、由定性到定量逐步

6、分段进完成，是由浅入深、由定性到定量逐步分段进行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。9工艺流程草图工艺流程草图：主要用于物料衡算、能量衡算以及部分设：主要用于物料衡算、能量衡算以及部分设备的工艺计算，不编入设计文件。只定性标出物料从原料备的工艺计算，不编入设计文件。只定性标出物料从原料转化为产品的过程。转化为产品的过程。10物料流程图物料流程图：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设衡

7、算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设计提供依据，为日后生产操作作参考。计提供依据，为日后生产操作作参考。11带控制点的工艺流程图：带控制点的工艺流程图：当设备设计结束，控制方案也确当设备设计结束，控制方案也确定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。在车间布定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。在车间布置设计时，还会对流程图作一些修改。最后得到的正式带置设计时，还会对流程图作一些修改。最后得到的正式带控制点的工艺流程图。作为设计成果编入初步设计阶段的控制点的工艺流程图。作为设计成果编入初步设计阶段的设计文件中。带控制点的工艺流程因由物料流程、控制点设计文件中。带控制点的工艺流程

8、因由物料流程、控制点和图例三部分组成。和图例三部分组成。管道仪表流程图：管道仪表流程图：管道仪表流程图是设备布置设计和管道管道仪表流程图是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件。的指导性文件。它是在施工它是在施工 阶段进行的，管道仪表流程图阶段进行的，管道仪表流程图又叫施工流程图。又叫施工流程图。它与初设阶段的带控制点的工艺流程图它与初设阶段的带控制点的工艺流程图的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接

9、关系，测产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关系，测量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流程而不再绘制带控制点的工艺流程图。程而不再绘制带控制点的工艺流程图。12134.1.3 工艺流程图的绘制工艺流程图的绘制 一、工艺流程草图一、工艺流程草图二、物料流程图二、物料流程图三、管道和仪表流程图三、管道和仪表流程图1415一、工艺流程草图一、工艺流程草图161、工艺流程草图包括的三部分内容、工艺流程草图包括的三部分内容设备示意图设备示意图按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以17流程管

10、线及流向箭头流程管线及流向箭头包括全部物料管线和部分辅助管线如水、汽、气等包括全部物料管线和部分辅助管线如水、汽、气等1819文字注释文字注释设备名称、物料名称、来自何处、去何处等设备名称、物料名称、来自何处、去何处等202、画法规定、画法规定按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开21线型线型22设备位号和名称设备位号和名称23设备类别设备类别代号代号塔塔T泵泵P压缩机、风机压缩机、风机C换热器换热器E反应器反应器R工业炉工业炉F火炬、烟囱火炬、烟囱S容器（槽、罐）容器（槽、罐）V起重运输设备起重运输设备L计量设备计量设备W其他机械其他机械M其

11、他设备其他设备X24空心箭头空心箭头变换工段变换工段25二、物料流程图二、物料流程图26272829303132三、管道和仪表流程图三、管道和仪表流程图33三、管道和仪表流程图三、管道和仪表流程图1、管道标注、管道标注PG1310300M1EHPW03111594.5E2 对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组合号对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组合号中的第中的第5、6两单元可省略。第两单元可省略。第4单元管道尺寸可直接填写单元管道尺寸可直接填写管子的外径管子的外径x壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详细参见细参见HG 2051936

12、和和HG 2051937以及以及HG 2051938。34PG1310300M1EHPG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）图图4-6 管道组合号管道组合号35 第第1单元为物料代号，按单元为物料代号，按HG 2051936规定填写。如规定填写。如PG、PW分别代表工艺气体和工艺水；分别代表工艺气体和工艺水；SW、HW、CW分别代表分别代表软水、回水、循环冷却水；软水、回水、循环冷却水；SC代表蒸汽冷凝水等。代表蒸汽冷凝水等。 第第2单元为主项编号，按工程规定的主项编号填写，采用单元为主

13、项编号，按工程规定的主项编号填写，采用两位数字，从两位数字，从01开始，至开始，至99为止。为止。 第第3单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序编号。采用两位数字，从流向先后为序编号。采用两位数字，从01开始，至开始，至99为止。为止。以上三个单元组成管道号以上三个单元组成管道号(管段号管段号)PG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）36 第第4单元为管道尺寸，一般标注公称通径，以单元为管道尺寸，一般标注公称通径，以mm为

14、单位，为单位，只注数字，不注单位。凡采用只注数字，不注单位。凡采用HGJ3590标准中标准中II系列外系列外径管者，只需注数字，如径管者，只需注数字，如“200”；若采用；若采用HGJ35-90中中I系系列外径管（列外径管（ISO管子），则需在数字后加管子），则需在数字后加“B”，如，如200B。PG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）37 第第5单元为管道等级。由大写英文字母单元为管道等级。由大写英文字母+阿拉伯数字阿拉伯数字+大写英大写英文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称压

15、力文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称压力(MPa)，第二位为，第二位为设计设计顺序号，用阿拉伯数字表示，由顺序号，用阿拉伯数字表示，由1开始。开始。第二位大写英文字母表示管道材料类别。第二位大写英文字母表示管道材料类别。PG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）38策策6 6单元为隔热或隔声代号单元为隔热或隔声代号392、仪表标注、仪表标注A表示人工取样点、表示人工取样点、1301为取样点编号为取样点编号(13为主项为主项编号，编号，01为取样点序号为取样点序号)。40413、其

16、它、其它42 管线的伴热管要全部绘出，隔热管道要在适当部位绘管线的伴热管要全部绘出，隔热管道要在适当部位绘出隔热图例。出隔热图例。43 同一个管道号只是管径不同时，可以只注管径，同一个管道号只是管径不同时，可以只注管径，异径管标注大端公称通径乘小端公称通径，如图异径管标注大端公称通径乘小端公称通径，如图4 47(a)7(a)、(b)(b)所示。所示。44 同一管道号而管道等级不同时，应表示出等级的分同一管道号而管道等级不同时，应表示出等级的分界线，并注出相应的管道等级。如图界线，并注出相应的管道等级。如图 4 47(c)7(c)所示。所示。在管道等级与材料选用表未实施前，暂按图在管道等级与材料

17、选用表未实施前，暂按图4 47(d)7(d)所示标注。所示标注。45管线、阀门、管件和管道附件要按规定管线、阀门、管件和管道附件要按规定(HG 20519(HG 2051932)32)进行绘制进行绘制464748495051 PFD是工艺原则流程图，是工艺原则流程图，PFD中包括了装中包括了装置内所有主要设备，物流介质的相态，温置内所有主要设备，物流介质的相态，温度，压力，及各物流相对应得组成百分比。度，压力，及各物流相对应得组成百分比。有些有些PFD中没有组成。中没有组成。 PID是工艺流程图，是根据是工艺流程图，是根据PFD进行详细进行详细设计的。包括了做施工图所需的所有管线设计的。包括了

18、做施工图所需的所有管线及连接，公用工程及辅助设备和管线的总及连接，公用工程及辅助设备和管线的总的流程图。的流程图。工艺流程图是用来表达化工生产工艺流程的设计文件。工艺流程图是用来表达化工生产工艺流程的设计文件。工艺流程图工艺流程图工艺方案流程图工艺方案流程图工艺物料流程图工艺物料流程图施工流程图施工流程图（带控制点工艺流程）（带控制点工艺流程）这几种图由于要求不同，其内容和表达的重点也不一这几种图由于要求不同，其内容和表达的重点也不一致，但彼此之间却有着密切的联系。致，但彼此之间却有着密切的联系。531 1 方案流程图的作用及内容方案流程图的作用及内容 作用：表达物料从原料到成品或半成品的工艺

19、过程，作用：表达物料从原料到成品或半成品的工艺过程，及所使用的设备和机器。用于设计开始时的工艺方及所使用的设备和机器。用于设计开始时的工艺方案的讨论，也可作为施工流程图的设计基础。案的讨论，也可作为施工流程图的设计基础。内容：内容：设备设备用示意图表示生产过程中所使用的机器、用示意图表示生产过程中所使用的机器、设备；用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。设备；用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。工艺流程工艺流程用工艺流程线及文字表达物料由原用工艺流程线及文字表达物料由原料到成品或半成品的工艺流程。料到成品或半成品的工艺流程。 54 55方案流程图的画法方案流程图的画法按照工艺流程的顺序，

20、把设备和工艺流程线自左至右按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右的展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。的展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。 V 0 4 0 8 A真真 空空 受受 槽槽 用粗实线来绘制用粗实线来绘制主要物料的工艺主要物料的工艺流程线，用箭头流程线，用箭头标明物料的流向，标明物料的流向，并在流程线的起并在流程线的起始和终了位置注始和终了位置注明物料的名称、明物料的名称、来源或去向。来源或去向。填料塔板式塔喷洒塔釜 式 换 热 器套 管 式 换 热 器浮 头 式 列管 换 热 器56物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相结合物料流程图是在方案流程

21、图的基础上，用图形与表格相结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。在方案流程图上增加以下内容：在方案流程图上增加以下内容：l在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数；在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数； 如：换热设备的换热面积；如：换热设备的换热面积； 塔设备的直径、高度；塔设备的直径、高度； 贮罐的容积；贮罐的容积； 机器的型号等；机器的型号等；l在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物 料变化前后其组份的名称、流量（料变化前后其组份的名称、流量（kg/h

22、）、摩尔分率（）、摩尔分率（%） 等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。l表格线和指引线都用细实线绘制。表格线和指引线都用细实线绘制。文库专用文库专用57 5859(1)了解流程概况了解流程概况 从左到右依次识读各类设备，分清动设备和静设备，从左到右依次识读各类设备，分清动设备和静设备，理解各设备的功能。要正确地理解各类设备的功能及典理解各设备的功能。要正确地理解各类设备的功能及典型工艺，应掌握这一方面的基础。型工艺，应掌握这一方面的基础。在熟悉工艺设备的基础上，根据管道中所标注的介质在熟悉工艺设备的基础上，根据管道中所标注的介质名称和

23、流向分析流程名称和流向分析流程。(2)熟悉控制方案熟悉控制方案 604.2.1 设备布置设计设备布置设计 一、设备布置的原则一、设备布置的原则1、满足工艺及流程的要求、满足工艺及流程的要求设备的平面位置和高低位置，应符合工艺流程设备的平面位置和高低位置，应符合工艺流程和工艺条件的要求，如真空、重力流、固体卸料和工艺条件的要求，如真空、重力流、固体卸料等，一律按管道及仪表流程图的要求布置设备。等，一律按管道及仪表流程图的要求布置设备。对处理腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物对处理腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物料性质紧凑布置，有时需采取设隔离墙等措施。料性质紧凑布置，有时需采取设隔离墙等措施。

24、根据实际地形、主导风向和厂房建筑结构的特根据实际地形、主导风向和厂房建筑结构的特点，因地制宜合理布置。点，因地制宜合理布置。4.2 设备布置设计及设备布置图设备布置设计及设备布置图61为减少厂房的荷载和振动，降低造价。设备布置为减少厂房的荷载和振动，降低造价。设备布置计量设备计量设备主要设备主要设备贮槽、传动设备贮槽、传动设备(如压缩机、冷冻机、泵、离心机等如压缩机、冷冻机、泵、离心机等)高高层层中中层层底底层层622、符合经济原则、符合经济原则优先考虑露天布置或半露天布置。优先考虑露天布置或半露天布置。设备的布置在符合工艺要求的的提下应以经济合理设备的布置在符合工艺要求的的提下应以经济合理为

25、主，注意整齐美观。除有热膨胀要求的管道外，为主，注意整齐美观。除有热膨胀要求的管道外，设备布置时应考虑管道尽量短而直。设备布置时应考虑管道尽量短而直。对成排布置的塔，可设置联合平台，对并排布置的对成排布置的塔，可设置联合平台，对并排布置的换热器，靠管廊侧管程接管中心线取齐。离心泵的换热器，靠管廊侧管程接管中心线取齐。离心泵的排列应以泵出口管中心线取齐。卧式容器推荐以靠排列应以泵出口管中心线取齐。卧式容器推荐以靠管廊侧封头切线取齐。加热炉、反应器等推荐以中管廊侧封头切线取齐。加热炉、反应器等推荐以中心线取齐。心线取齐。63设备建筑物、构筑物等的防火间距应符合设备建筑物、构筑物等的防火间距应符合现

26、行的有关防火规范的要求：要注意环境保现行的有关防火规范的要求：要注意环境保护、防止污染及噪音，还应根据危险程度的护、防止污染及噪音，还应根据危险程度的划分来考虑布置设备。对加热炉、压缩机及划分来考虑布置设备。对加热炉、压缩机及控制室配电室等的位置要考虑主导风向的问控制室配电室等的位置要考虑主导风向的问题。从设备泄漏出的可燃气体或蒸汽不应吹题。从设备泄漏出的可燃气体或蒸汽不应吹向加热炉，故加热炉应位于上风向或侧风向。向加热炉，故加热炉应位于上风向或侧风向。烟囱排出的烟气不应吹向压缩机室或控制室。烟囱排出的烟气不应吹向压缩机室或控制室。配电室宜布置在可能漏出氨气场所的上风向。配电室宜布置在可能漏出

27、氨气场所的上风向。利用电能或电动机的电气设备的布置，应利用电能或电动机的电气设备的布置，应符合国家现行的符合国家现行的爆炸和火灾危险场所电力爆炸和火灾危险场所电力装置设计规定装置设计规定的要求。的要求。3、符合安全生产要求、符合安全生产要求64 设备要排列整齐，避免过挤过松，考虑操作设备要排列整齐，避免过挤过松，考虑操作通道、运输通道、检修通道。通道、运输通道、检修通道。 比如：塔和立式设备的人孔，应对着空场地比如：塔和立式设备的人孔，应对着空场地或检修通道，布置在同一方向。卧式容器的人孔或检修通道，布置在同一方向。卧式容器的人孔则应布置在一条线上。则应布置在一条线上。 4、便于安装和维修、便

28、于安装和维修65有良好的操作条件有良好的操作条件 设备应尽可能避免布置在窗前。另外还要考设备应尽可能避免布置在窗前。另外还要考虑通风。通风措施应根据生产过程中有害物质，虑通风。通风措施应根据生产过程中有害物质，易燃、易爆气体的浓度和爆炸极限及厂房的温易燃、易爆气体的浓度和爆炸极限及厂房的温度而决定。此外，还应考虑厂房的卫生和劳保度而决定。此外，还应考虑厂房的卫生和劳保条件。诸如工人洗手间、休息室、厂房通风保条件。诸如工人洗手间、休息室、厂房通风保暖，平台、楼梯位置等。暖，平台、楼梯位置等。 主要车行道路最小宽度为主要车行道路最小宽度为6m，转弯半径为，转弯半径为9m。次要车行道路最小宽度为。次要车行道路最小宽度为3.5m转弯半径