化工过程开发与设计化工工艺流程设计

第7章化工工艺流程设计化工过程开发与设计化工过程开发与设计化工工艺流程设计第1页工艺流程设计分类7.2工艺流程设计7.3概述7.1第7章化工工艺流程设计计算机辅助流程设计7.4化工过程开发与设计化工工艺流程设计第2页7.1概述工艺流程设计是在生产方法确定后进行工作。工艺流程设计与依此而确定车间布置是决定整个车间（装置）基本面貌关键性步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性作用。工艺流程设计任务包含两部分：1.确定以下各项内容2.在工艺流程设计不一样阶段，绘制不一样工艺流程图。化工过程开发与设计化工工艺流程设计第3页7.2工艺流程设计分类工艺流程设计包括面很广，内容往往比较复杂，在设计不一样阶段，流程图深度也有所不一样。工艺流程设计各个阶段设计结果都是用各种工艺流程图和表格表示出来，按照设计阶段不一样，先后有方框流程图、工艺流程草（简）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等种类。化工过程开发与设计化工工艺流程设计第4页7.3工艺流程设计12工艺流程设计标准与方法工艺流程图绘制化工过程开发与设计化工工艺流程设计第5页7.3.1工艺流程设计标准与方法1．工艺流程设计标准2.工艺流程设计应考虑问题（1）技术成熟程度（2）及时采取新技术和新工艺，但要注意技术可靠性（3）流程可操作性、可控制性（4）投资和操作费用（5）安全（6）环境和生态化工过程开发与设计化工工艺流程设计第6页7.3.1工艺流程设计标准与方法3.工艺流程设计方法（1）以反应过程为中心（2）考虑原料预处理过程（3）产物后处理过程（4）产品后处理化工过程开发与设计化工工艺流程设计第7页7.3.1工艺流程设计标准与方法（5）未反应原料循环或利用以及副产物处理（6）确定“三废”排出物处理办法（7）确定公用工程配套办法（8）确定操作条件和控制方案（9）制订切实可靠安全生产办法（10）保温、防腐设计化工过程开发与设计化工工艺流程设计第8页7.3.2工艺流程图绘制 1．方框流程图工艺流程示意图也称方框流程图，通常是用来向决议机构、高级管理部门提供该工艺过程快速说明，如可行性研究汇报中所提供就是流程示意图。图7.1三聚氰胺生产方框流程图化工过程开发与设计化工工艺流程设计第9页7.3.2工艺流程图绘制 2．工艺流程草图（简图）（1）工艺流程草图内容（2）工艺流程草图绘制与标注3．工艺物料流程图（1）工艺物料流程图内容（2）工艺物料流程图绘制化工过程开发与设计化工工艺流程设计第10页7.3.2工艺流程图绘制 图7.2合成氨厂变换工段工艺流程草图化工过程开发与设计化工工艺流程设计第11页7.3.2工艺流程图绘制 图7.3某车间物料流程图化工过程开发与设计化工工艺流程设计第12页7.3.2工艺流程图绘制 图7.4设备位号标法化工过程开发与设计化工工艺流程设计第13页7.3.2工艺流程图绘制 表7-1设备分类代号设备类别代号设备类别代号塔T火炬、烟囱S泵P容器（槽、罐）V压缩机、风机C起重运输设备L换热器E计量设备W反应器R其它机械M工业炉F其它设备X化工过程开发与设计化工工艺流程设计第14页7.3.2工艺流程图绘制 4．管道仪表流程图（1）管道仪表流程图内容（2）配管（3）仪表与仪表配管（4）管道仪表流程图绘制化工过程开发与设计化工工艺流程设计第15页7.3.2工艺流程图绘制 图7.5工艺管道仪表流程图化工过程开发与设计化工工艺流程设计第16页7.3.2工艺流程图绘制 图7.7隔热层、伴热管标注方法图7.6总流程图中局部系统表示方法化工过程开发与设计化工工艺流程设计第17页7.3.2工艺流程图绘制 表7-2工艺流程图中图线画法类

别图线宽度/mm0.9～1.20.5～0.70.15～0.3带控制点工艺流程图主物料管道辅助物料管道其它辅助物料管道系统图辅助物料管道总管支管其它化工过程开发与设计化工工艺流程设计第18页7.3.2工艺流程图绘制 图7.9管道标注图7.8进出流程物流表示法化工过程开发与设计化工工艺流程设计第19页7.3.2工艺流程图绘制 表7-3常见物料代号物料名称代号物料名称代号物料名称代号物料名称代号工艺空气PA高压蒸汽HS锅炉给水BW仪表空气LA工艺气体PG高压过热蒸汽HUS循环冷却水上水CWS排液、排水DR气液两相工艺物料PGL低压蒸汽LS循环冷却水回水CWR冷冻剂R气固两相工艺物料PGS低压过热蒸汽LUS脱盐水DNW放空气VT工艺液体PL中压蒸汽MS饮用水DW真空排放气VE化工过程开发与设计化工工艺流程设计第20页7.3.2工艺流程图绘制 续上表物料名称代号物料名称代号物料名称代号物料名称代号液固两相工艺物料PLS中压过热蒸汽MUS原水、新鲜水RW润滑油LO工艺固体PS蒸汽冷凝水SC软

水SW原料油RO工艺水PW伴热蒸TS生产废水WW燃料油FO空

气AR燃料气FG热水上水HWS密封油SO压缩空气CA天然气NG热水回水HWR图7.10管道等级标注方法化工过程开发与设计化工工艺流程设计第21页7.3.2工艺流程图绘制 表7-4隔热及隔声代号及其表示功效类型代号功效类型备注H保温采取保温材料C保冷采取保冷材料P人身防护采取保温材料D防结露采取保冷材料E电伴热采取电热带和保温材料S蒸汽伴热采取蒸汽伴管和保温材料W热水伴热采取热水伴管和保温材料O热油伴热采取热油伴管和保温材料J夹套伴热采取夹套管和保温材料N隔声采取隔声材料化工过程开发与设计化工工艺流程设计第22页7.3.2工艺流程图绘制 图7.11带各类阀体管道标注方法化工过程开发与设计化工工艺流程设计第23页7.3.2工艺流程图绘制 图7.12仪表位号图形符号画法图7.13仪表位号标注方法化工过程开发与设计化工工艺流程设计第24页7.3.2工艺流程图绘制 表7-5流量检测仪表和检出元件图形符号序号名称图形符号备注序号名称图形符号备注1孔板4转子流量计圆圈内应标注仪表位号2文丘里管及喷嘴5其它嵌在管道中检测仪表圆圈内应标注仪表位号3无孔板取压接头6热电偶化工过程开发与设计化工工艺流程设计第25页7.3.2工艺流程图绘制 表7-6仪表安装位置图形符号序号安装位置图形符号备注序号安装位置图形符号备注1就地安装仪表3就地仪表盘面安装仪表嵌在管道中4集中仪表盘后安装仪表2集中仪表盘安装仪表5就地安装仪表盘后安装仪表化工过程开发与设计化工工艺流程设计第26页7.3.2工艺流程图绘制 表7-7表示被测变量和仪表功效字母代号字母首位字母后继字

母功

能字母首位字母后继字母功

能被测变量修饰词被测变量修饰词A分

析报

警N供选取供选取B喷射火焰供选取O供选取节流孔C电导率控

制P压力或真空试验点（接头）D密

度差Q数量或件数积分、积算积分、积算E电压检出元件R放射性累

计统计或打印F流

量比（分数）S速度或频率安

全开关或联锁化工过程开发与设计化工工艺流程设计第27页7.3.2工艺流程图绘制 续上表字母首位字母后继字

母功

能字母首位字母后继字母功

能被测变量修饰词被测变量修饰词G尺度玻

璃T温

度传达（变送）H手动（人工接触）U多变量多功效I电

流指

示V粘度阀、挡板J功率扫描W重量或力套管K时间或时间程序自动、手动操作器X未分类未分类L物

位指示灯Y供选取计算器M水分或湿度Z位置驱动、执行执行器化工过程开发与设计化工工艺流程设计第28页7.3.2工艺流程图绘制 表7-8惯用执行机构组合图形符号序号形式图形符号备注序号形式图形符号备注1通用执行机构不区分执行机构6电磁执行机构2带弹簧气动薄膜执行机构7执行机构与手轮组合（顶部或侧边安装）3无弹簧气动薄膜执行机构8带能源转换阀门定位器气动薄膜执行机构化工过程开发与设计化工工艺流程设计第29页7.3.2工艺流程图绘制 续上表序号形式图形符号备注序号形式图形符号备注4电动执行机构9带人工复位装置执行机构及带远程复位装置执行机构5活塞执行机构10带气动阀门定位器气动薄膜执行机构化工过程开发与设计化工工艺流程设计第30页7.3.2工艺流程图绘制 图7-14执行机构和阀组合图形符号示例(a)气动薄膜调整阀（能源中止时，阀开）；(b)气动薄膜调整阀（能源中止时，阀关）(c)气动活塞式调整阀；(d)气动三通调整阀；(e)气动角形调整阀；(f)电动蝶形调整阀；(g)气动薄膜调整阀（带手轮）；(h)电磁调整阀；(i)带阀门定位器气动薄膜调整阀化工过程开发与设计化工工艺流程设计第31页7.4计算机辅助流程设计12概述流程模拟软件组成34工艺流程模块计算中应注意问题工流程模拟软件应用举例化工过程开发与设计化工工艺流程设计第32页7.4.1概述(1)合成流程，得出在不一样操作条件下性能评价数据(2)工艺参数优化(3)为设计和操作分析提供定量信息(4)进行参数灵敏度分析(5)参数拟合与旧装置改造化工过程开发与设计化工工艺流程设计第33页7.4.1概述图7-15通用流程模拟系统基本结构化工过程开发与设计化工工艺流程设计第34页7.4.2流程模拟软件组成1.输入、输出模块(1)化工过程系统结构信息；(2)原料流信息，包含原料组分、组成、温度、压力、流率等，以及一些必要物性；(3)单元模块设计参数，比如换热器传热系数、精馏塔板数、回流比等；(4)计算精度；(5)其它，如费用信息、用户给定计算次序表等。(6)物性数据库化工过程开发与设计化工工艺流程设计第35页7.4.2流程模拟软件组成2.算法子程序块(1)成本估算和经济评价模块(2)单元操作模块化工过程开发与设计化工工艺流程设计第36页7.4.3工艺流程模块计算中

应注意问题1.正确模拟工艺流程2.正确选择决议变量3.正确确定决议变量数值4.逐步扩大工艺流程模块软件计箕范围化工过程开发与设计化工工艺流程设计第37页7.4.4化工流程模拟软件应用举例——氯碱工程设计中氯氢处理流程模拟开发1.工艺流程图7.16两段间接冷却流程化工过程开发与设计化工工艺流程设计第38页7.4.4化工流程模拟软件应用举例——氯碱工程设计中氯氢处理流程模拟开发2.模拟计算(1)模拟框图如图(2)热力学方法及模块选择（i=1，2，3，…）4-1）(3)模拟结果(4)计算结果分析化工过程开发与设计化工工艺流程设计第39页7.4.4化工流程模拟软件应用举例——氯碱工程设计中氯氢处理流程模拟开发图7.17

ASPENPLUS输入框图化工过程开发与设计化工工艺流程设计第40页7.4.4化工流程模拟软件应用举例——氯碱工程设计中氯氢处理流程模拟开发表7-9物热平衡比较表（与日本某厂数据比较）项目日本某厂数据ASPENPLUS模拟结果误差/%原料Cl2（kg/h）2467.52467.5Ｏ2（kg/h）