《过程装备成套技术课程》第四章 流程设计

1、第四章 工艺流程设计及设备布置设计 工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线基础上进行的，它与工艺设计及车间布置设计紧密相关，是决定整个车间（装置）基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图 (1)工艺流程设计的原则 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。 “就地取材”，充分利用当地原料，以便获得 最佳的经济效益。 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,经济效益提高。 充分预计生产故障，以便即时处理，保证生产的稳定性。 第四章 工艺流程设

2、计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图(2)工艺流程设计应考虑的问题 从工艺和技术考虑，工艺流程设计应满足的要求如下。 尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程。 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。 维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行，多相反应尽可能增大反应物间的接触面。第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图 设备或器械的设计要考虑到流动形态对过程的影响，也要考虑到某些因素可能变化。 尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制简单、灵敏和有效。 及时采用新技术和新工艺。 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

3、，大型单系列或少系列优于小型多系列，且便于实现微机控制。第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图 从经济、管理、环保、安全考虑，工艺流程设计应满足以下要求。 选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，并便于管理和运输，同时，也要考虑到操作、安全和扩建的需要。 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。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图 现代过程工业装置的趋向是大型、高效、节能、自动化、微机控制；而一些精细产品则向小批量、多品种、高质量方向发展。选取工艺方案要掌握市场信息，并结合具体情况，因地制宜，充分利用当地资源和有利条件

4、。 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。 选用适宜的耐久抗蚀材料。第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图 工序和厂房的衔接安排要合理 创造有职业保护的安全工作环境，减轻体力劳动。 重视环境保护，搞好“三废”治理，污染处理装置应与生产同时投产。 总之，应依靠技术进步来提高生产。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.2 工艺流程图分类 工艺流程设计涉及面很广，内容往往比较复杂，从具体的设计工作进程来看，它最先开始，随着工艺及其他专业设计工作的进展，要不断做一些修改，而几乎在最后完成。它是由浅人深、由定性到定量逐步分段进行的

5、，因此在设计的不同阶段，流程图的深度也有所不同。一般可将流程图分为：工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图和管道仪表流程图。 在设计的初始阶段绘制流程草图，或叫工艺流程方块图，它是为将要进行的物料衡算、能量计算以及部分设备的工艺计算服务的，不编人设计文件。只能定性地标出物料由原料转化为产品的变化、流向以及所采用的各种工艺过程及设备。图4-1为合成氨厂变换工段工艺流程草图。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计工艺物料流程图 在物料计算完成后就开始绘制工艺物料流程图，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，为进一步设计提供依据，为日后生产操作作参

6、考。图4-2为一物料流程图的实例。4.1.2 工艺流程图分类第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图当设备设计结束，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设计文件中。 带控制点的工艺流程图由物料流程、控制点和图例三部分组成。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计41 工艺流程设计及工艺流程图图43管道仪表流程图 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的指导性文件。它是在施工图设计阶段进行的，管道仪表流程图

7、又叫施工流程图。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该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程图而不再绘制带控制点的工艺流程图。二者的称谓往往也互用。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制(1)工艺流程草图(参见图4-1) 工艺流程草图包括以下内容： 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； 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； 文字注释，如设备名称、物料名称、来自何 处、去何处等。 工艺流程草图由左至右展开

8、，设备轮廓线用细实线、物料管线用粗实线，辅助管线用中实线画出。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 在图的下方或其他显著位置，列出各设备的位号。设备位号由四个单元组成，如下所示。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 1一设备类别代号； 2一设备所在主项的编号； 3一主项内同类设备顺序号； 4一相同设备的数量尾号设备类别代号，一般取设备英文名称的第一个字母(大写)做代号。具体规定如下： 主项编号采用两位数学，从01开始，最大为99。 设备顺序号按同类设备在工艺流程中流向的先后顺序编制，采用两位数字，从01开始，最大99。第四章 工艺流程设计及

9、设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 在图的下方或其他显著位置，列出各设备的位号。设备位号由四个单元组成，如下所示。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 两台或两台以上相同设备并联时，它们的位号前三项完全相同，用不同的数量尾号予以区别。按数量和排列顺序依次以大写英文字母A、B、C作为每台设备的尾号。 同一设备在施工图设计和初步设计中位号相同。初步设计经审查批准取消的设备及其位号在施工图设计中不再出现；新增的设备则应重新编号，不准占用已取消的位号。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 (2)工艺物料流程图(参见图4-2) 工艺物料流程图一

10、般以车间(装置)为单位绘制，图形不一定按比例。在保证图样清晰的原则下，图纸常采用A2或A3。长边过长时，幅面允许加长，也可分张绘制。 其中常用设备的图形目前已有统一规定(见HG 2051931)。设备在图上要标注位号及名称，有时还要注明某些特性数据。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 物料经过设备产生变化时，则需标注物料变化前后各组分的名称、流量、质量分数、摩尔流量和每项的总数等，具体项目可按需要增减，其标注方式，可在流程的起始部分和物料产生变化的设备后，从流程线上用指引线引出列表表示。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 指引线及表格

11、皆用细实线绘制。若物料组分复杂，变化又多，在图形部分列表困难时，可在流程图下方，自左向右按流程顺序逐一列表表示，并编制序号，而相应的流程线上则标注其序号，以便对照。各组分的名称可以直接写明，也可写成代号。物料在流程中某些参数(如温度、压力等)可在流程线旁注出。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 (3)带控制点的工艺流程图及管道仪表流程图(图4-3) 施工图设计中的管道仪表流程图(PID)，有时也叫做带控制点的工艺流程图。初步设计和施工图设计中的这种图的绘制原则相同，只是前者设备结构形式画得比较简单，辅助管线及公用系统管线画得简单些。第四章 工艺流程设计及设备布置设

12、计4.1.3 工艺流程图的绘制管道仪表流程图的内容： 管道及仪表流程图是用图示的方法把工艺流程和所需的全部设备、机器、管道、阀门及管件和仪表表示出来。它是设计和施工的依据，也是操作运行及检修的指南。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 管道及仪表流程图分为工艺管道及仪表流程图；辅助系统管道及仪表流程图。 工艺管道及仪表流程图是以工艺管道及仪表为主体的流程图。 辅助系统包括正常生产和开、停车过程中所需用的仪表空气、工厂空气、加热用的燃料(气或油)、脱吸及置换用的惰性气体、机泵的润滑油及密封油、放空系统等。一般按介质类型分别绘制。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1

13、.3 工艺流程图的绘制 管道及仪表流程图一般以工艺装置的主项(工段或工序)为单元绘制，也可以装置为单元绘制。 管道及仪表流程图不按比例绘制。一般设备(机器)图例只取相对比例。可以相对示意出各设备位置的高低。整个图面要协调、美观。图幅一般采用A1。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 当一个流程中包括有两个或两个以上相同的系统(如聚合釜、气流干燥、后处理等)时，可以绘制出一个系统的流程图，其余系统以细双点划线的方框表示，框内注明系统名称及其编号。 图44 总流程图中局部系统表示方法 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 对于在工艺流程中局部复用

14、定型设计或者采用制造厂提供的成套设备(机组)的管道及仪表流程图时，在图上对复用部分或者成套部分以双点划线框图表示出，框内注明名称、位号或编号，填写有关图号，必要时加文字予以说明。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 工艺管道及仪表流程图中工艺物料管道用粗实线，辅助管道用中粗线，其他用细实线。在辅助系统管道及仪表流程图中的总管用粗实线，其相应支管采用中粗线，其他用细实线。 管道及仪表流程图中的设备(机器)、阀门、管件和管道附件都用细实线绘制(特殊要求者除外)。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 图中各设备、机器的位置安排要便于管道连接和标注，

15、其相互间物流关系密切者(如高位槽液体自流入贮罐，液体由泵送入塔顶等)的高低相对位置要与设备实际布置相吻合。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 一般要在两个地方标注设备位号：第一是在图的上方或下方，要求排列整齐，并尽可能正对设备，在位号线的下方标注设备名称；第二是在设备内或其近旁，此处仅注位号，不注名称。当几个设备或机器为垂直排列时，它们的位号和名称可以由上而下按顺序标注，也可水平标注，设备(机器)的位号和名称标注如图4-l或4-3所示。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 对于需隔热的设备和机器要在其相应部位画出一段隔热层图例，必要时注

16、出其隔热等级；有伴热者也要在相应部位画出一段伴热管，必要时可注出伴热类型和介质代号。如图4-5所示。 图4-5 隔热层、伴热管的标注方法 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 设备、机器自身的附属部件与工艺流程有关者，例如柱塞泵所带的缓冲罐、安全阀；列管换热器管板上的排气口；设备上的液位计等，它们不一定需要外部接管，但对生产操作和检测都是必需的，有的还要调试，因此图上应予以表示。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 工艺管道包括正常操作所用的物料管道；工艺排放系统管道；开、停车和必要的临时管道。对于每一根管道均要进行编号和标注。管道及仪表流程

17、图的管道应标注四个部分，即管道号(管段号，由三个单元组成)、管径、管道等级和隔热或隔声，总称为管道组合号。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。一般标注在管道的上方。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制管道组合号 PG1310-30 A1A-H PG 13 10 30 A1A H第 第 第 第 第 第1 2 3 4 5 6单 单 单 单 单 单元 元 元 元 元 元管道号(管段号)第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 第1单元为物料代号，按HG 2051936规定填写。如PG、PW分别

18、代表工艺气体和工艺水；SW、HW、CW分别代表软水、回水、循环冷却水；SC代表蒸汽冷凝水等。 第2单元为主项编号，按工程规定的主项编号填写，采用两位数字，从01开始，至99为止。 第3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01开始，至99为止。 以上三个单元组成管道号（管段号）。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 第4单元为管道尺寸，一般标注公称通径，以mm为单位，只注数字，不注单位。 第5单元为管道等级。由大写英文字母+阿拉伯数字+大写英文字母表示。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制第5单元 第

19、一位为公称压力(MPa) 大写英文字母表示 第二位为顺序号 用阿拉伯数字表示第三位为管道材料 大写英文字母表示 A铸铁 B碳钢 C普通低合金钢 D合金钢 E不锈钢 F有色金属第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 第6单元为各热或隔声代号，详见 HG20519.30规定。 对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组号中的第5、6两单元可省略。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 每根管道都要以箭头表示出其物料流向(箭头画在管线上)。图上的管道与其他图纸有关时，一般将其端点绘制在图的左方或右方，以空心箭头标出物流方向(入或出)，注明管道编号

20、或来去设备、机器位号、主项号或装置号(或名称)及其所在的管道及仪表流程图图号。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 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4-7(a)、(b)所示。 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4-7(c)所示。图4-7 管道标注方法第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 绘出和标注全部与工艺有关的检测仪表、调节控制系统、分析取样点和取样阀(组)。其符号、代号和表示方法要符合自控专业规定，被测变量和仪表功能的字母代号见表4-1。第四章

21、 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制表41 被测变量和仪表功能的字母代号 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 调节控制系统按其具体组成形式(单阀、四阀等)将所包括的管道、阀门、管件、管道附件一一画出，对其调节控制的项目、功能、位置分别注出，其编号由仪表专业确定。调节阀自身的特征也要注明，例如传动形式：气动、电动或液动；气开或气闭；有无手动控制机构；阀本体或阀组是否有排放阀和其他特征等等。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 分析取样点在选定的位置(设备管口或管道)标注和编号，其取样阀(组)、取样冷却器也要绘制和标注或加文

22、字注明。如下图所示。 其中A表示人工取样点，1301为取样点编号(13为主项编号，01为取样点序号)。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.1.3 工艺流程图的绘制 辅助系统管道仪表流程图一般以装置(或主项)为单元，按介质类型不同进行绘制。流程简单时各类介质的管道仪表流程图可以绘制在一张图上。如果流程复杂、介质种类多，则应分开绘制。各种介质的管道仪表流程图无论是单张或多张绘制，一定要便于识别和区分。 水电解制氢干燥一体化装置流程图第四章 工艺流程设计及设备布置设计 4.2 设备布置设计及设备布置图 影响设备布置的因素很多，在设备布置前，必须充分掌握有关工艺流程与规划设计资料，有关规范标准及生

23、产、安全、卫生等资料，全面考虑，仔细推敲，求得最佳设备布置方案。 设备布置设计是以工艺为主导，并在其他专业密切配合下汇总完成的。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4.2.1设备布置设计(1) 设备布置的原则 满足工艺及流程的要求。 在设备布置时，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。 符合经济原则。 在符合工艺要求的前提下应以经济合理为主，注意整齐美观。 符合安全生产要求。 防火间距应符合现行的有关防火规范的要求。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图 便于安装和维修。 设备要排列整齐，避免过挤过松，要充分考虑

24、工人的操作和交通便利。 有良好的操作条件。 主要考虑通风、采光、安全以及卫生和劳保等条件。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图 (2)设备布置设计的步骤 根据工艺的要求与土建设计部门共同拟订各车间的结构形式、柱距、跨度、层高间数等初步方案，并画成1：50或1：100比例的车间建筑平面图。 将确定的设备按其数量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬纸块或用木块、纸板、聚苯乙烯块做成模型(一般为1：50或1：100)并标明设备的名称。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图 (2)设备布置设计的步骤 将这些设备的硬纸块或模型按工艺流程布置在

25、相同比例的车间建筑平面图上，布置形式可多种多样，一般宜布置23个方案，以便加以比较。绘制成平立面草图。 安排辅助室和生活室。 车间平立面布置草图完成后，要广泛征求有关专业的意见，集思广益，作必要的调整，交建筑人员设计建筑图。 工艺设计人员在取得建筑设计图后，根据布置草图绘制成正式的设备布置图。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4.2.2 设备布置图的功能及绘制 (1)设备布置图的作用及内容 设备布置图是用来表示一个车间(一个工段或一套装置)的全部设备及设备管口方位在厂房建筑内外安装布置的详图。厂房平面图上的设备布置图称为设备平面布置图或设备布置平面图。 第四章

26、 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4.2.2 设备布置图的功能及绘制 (2)设备布置图的绘制步骤 选定绘图比例，确定图纸幅面，绘制平面图(从底层平面起逐张绘制)，画建筑定位轴线，画与设备安装布置有关的厂房建筑基本结构；画设备中心线，画设备、支架、基础、操作平台等的轮廓形状，标注尺寸；标注定位轴线、编号及设备位号、名称；必要时画分区界线，并作标注，绘制剖视图，绘制方位标；编制设备一览表，注写有关说明，填写标题栏；检查、校核，最后完成图样。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4.2.2 设备布置图的功能及绘制 (3)设备布置图的绘制 设备布置

27、图常用1：100的比例，也可用1：200或1：50的比例，视装置的设备布置疏密情况而定。图中的标高、坐标以m为单位，小数以下应取三位数至mm为止。其余的尺寸一律以mm为单位，只注数字，不注单位。图幅一般采用A1。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4.2.2 设备布置图的功能及绘制 设备的平面定位尺寸尽量以建、构筑物的轴线或管架、管廊的柱中心线为基准线进行标注。要尽量避免以区的分界线为基准线标注尺寸。也可采用坐标系进行标注定位尺寸。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求4231 换热器的布置 (

28、1)布置原则 布置时要考虑换热器抽管束或检修所需的场地(包括空间)和设施。 不应有维修困难的问题存在。 操作温度高于物料自燃点的换热器上方如无楼板或平台隔开，不应布置其他设备。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求2)布置要求 卧式换热器布置时应避免换热器中心线正对管架或框架柱子的中心线，以利换热器管程的污垢清理及更换单根管子。 立式浮头换热器布置在框架平台上时，其上方应有抽管束的空间。 立式换热器顶部如有液相中的小排气阀时，操作人员应能够接近它。如不易接近，则应设置直梯。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计第四章 工艺流程

29、设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求4232 泵的布置 泵的布置首先要考虑方便操作与检修，其次是注意整齐美观。 泵群在集中布置时，一般采用下列两种布置方式。离心泵的排出口取齐，并列布置；当泵的排出口不能取齐时，则可采用泵的一端基础取齐。 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求 在管廊下布置的泵要注意以下几点：管廊上部安装空冷器时，若泵的操作温度340，则泵出口管中心线在管廊柱中心线外侧600mm。若泵的操作温度340，则泵不应布置在管廊下面；管廊上部不安装空冷器时，泵出口管

30、中心线一般在管廊柱中心线内侧600mm，对于大的装置管廊的跨度很大时，泵出口管中心线可不受此限制；布置在管廊下的泵，其方位为泵头向管廊外侧，驱动机朝管廊下的通道侧。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求 在泵房内布置的泵要注意以下几点：如泵房靠管廊时，柱距应与管廊的柱距相同。一般为4米和6米，具体按HG20546.2之规定选择。泵房的层高由检修用起重设备所需的高度来确定，一般为45米。罐区泵房一般设在防火堤外，距外侧不小于5米。 另外，泵房的设计应符合防火、防爆、安全、卫生等有关规定，并考虑通风、采暖、采光、以及噪声控制等措施，给操作人员创造一个好的工作环境。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求4233 塔的布置 布置塔时，应以塔为中心把与塔有关的设备如中间槽、冷凝器、回流泵、进料泵等就近布置，尽量做到流程顺、管线短、占地少、操作维修方便。第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备布置图4. 2. 3 典型设备布置的原则与要求4233 塔的布置 图49 塔的维修侧与配管侧第四章 工艺流程设计及设备布置设计图4-10 成组塔与框架联合布置(立面) 第四章 工艺流程设计及设备布置设计4.2 设备布置设计及设备