化工设计流程课件

化工设计

DesignofChemicalEngineering1第三章工艺流程设计生产方法和工艺流程的选择工艺流程设计工艺流程图典型设备的自控流程2学习目的和要求：目的：本部分是化工设计最重要的基础内容之一，工艺流程反映了化工生产由原料到产品输出的过程。要求：熟悉工艺方案的选择原则及确定步骤；了解工艺流程设计的任务；掌握工艺流程图包括的内容：比例与图幅、设备的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表示方法、仪表控制点的表示方法；掌握工艺流程图的绘制方法及阅读。

3§3-1生产方法和工艺流程的选择

一、生产方法和工艺流程选择的原则1．先进性2．可靠性3．结合国情4工艺流程设计中考虑的问题：（1）中国人民的消费水平及各种化工产品的消费趋势。（2）中国化工机械设备及电气仪表的制造能力。（3）中国化工生产所用的化工原材料及设备用金属材料的供应情况。（4）中国环境保护的有关规定和化工生产中三废排放情况。安全生产。（5）劳动就业与化工生产自动化水平的关系。（6）资金筹措情况。5(1)服从国家近期和远期经济发展规划目标,执行党和国家的各种方针政策。(2)严格遵守法律、法规、标准、规范和技术规定。(3)重视国土资源的合理配置利用,资源的综合利用。(4)重视企业的经济效益的同时,还应注意社会效益。(5)重视产品的国内、国际市场的调查和预测发展趋势。设计思想的基本观点

6(6)化工厂设计要符合经济规模,而不是规模经济。(7)设计者应是先进技术的组织者和推广。(8)采用的技术装备应尽量提高国产化率。(9)尽量降低原材料、燃料消耗,降低能耗,减少人员,降低产品成本,提高劳动生产率。(10)工厂设计要设法减少投资。(11)搞好工厂环境保护,保持生态环境良好,重视劳动保护和安全卫生。(12)便于实现工厂现代化经营管理。7二、生产方法和工艺流程确定的步骤1．搜集资料，调查研究（技术路线特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等）2．落实设备（分为三种类型：国内已有定型产品；需要进口；国内需重新设计制造）3.全面对比8全面分析对比的主要内容：①几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；②产品的质量情况；③生产能力及产品规格；④原材料、能量消耗情况；⑤建设费用及产品成本；⑥三废的产生及治理情况；⑦其他特殊情况。9§3-2工艺流程设计一、流程设计的任务确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式10应解决决的问问题：：(1)确确定整整个流流程的的组成成。(2)确确定每每个过过程或或工序序的组组成。。(3)确确定操操作条条件。。(4)控控制方方案的的确定定。(5)合合理利利用原原料及及能量量。(6)制制定三三废的的治理理方法法。(7)制制定安安全生生产措措施。。11二、工工艺流流程设设计方方法其他相相关措措施及及设计计围绕工工艺流流程的的四个个重要要部分分：12反应过过程中中涉及及的问问题：：(1)操作作方式式（连连续、、间歇歇）(2)能量量供给给、移移出方方式(3)是否否催化化反应应13原料预预处理理：预热（（冷））汽化干燥粉碎筛筛分提纯精精制混合配制压缩等等14产物后后处理理：产物处处理（（分离离净化化）产品处处理（（作为为下一一工序序原料料、筛选、、包装装、灌灌装、、计量量、贮贮存、、输送送等））未反应应物循循环利利用（（返回回反应应过程程或加加工成成副产产物））副产物物处理理（设设计制制备、、包装装、贮贮运等等）15三废处处理：：三废：：废气废液废渣所含有有害物物质在在排放放前应应该达达到排排放标标准；；尽量量综合合利用用，变变废为为宝；；污染染问题题不解解决，，不允允许投投产。。相关政政策法法规16其他相相关措措施及及设计计：确定公公用工工程的的配套套措施施确定操操作条条件和和控制制方案案制定切切实可可靠的的安全全生产产措施施保温、、防腐腐的设设计17例2-1用混酸酸硝化化氯苯苯制备备混合合硝基基氯苯苯。已知原原始数数据：：混酸酸的组组成（（摩尔尔分数数，下下同））为HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯苯苯与混混酸中中HNO3的摩尔尔配比比为1：1：1；硝化化温度度80℃；硝硝化时时间3h；硝化化废酸酸中含含硝酸酸＜1.6%，含混混合硝硝基氯氯苯为为获得得混合合硝基基氯苯苯量的的1%。试用““方案案比较较”的的方法法，确确定最最适宜宜的硝硝化及及其后后处理理工艺艺流程程。18§3-3工艺流流程图图工艺流流程图图：把各个个生产产单元元按照照一定定的目目的要要求，，有机机地组组合在在一起起，形形成一一个完完整的的生产产工艺艺过程程，并并用图图形描描绘出出来。。19工艺流流程图图分类类：一、全全厂总总工艺艺流程程图或或物料料平衡衡图车间（（工段段）：：长方方框、、细实实线流程线线（带带箭头头）：：粗实实线车间名名称，，各车车间原原料、、半成成品和和成品品的名名称、、平衡衡数据据和来来源、、去向向等20二、工工艺流流程草草图(方案流流程图图、流流程示示意图图、流流程简简图)（示意意性的的从左左至右右的展展开图图。1.物料流流程2.图例(管线图图例)3.设备一一览表表（只包包括序序号、、位号号、设设备名名称和和备注注））(有时可可省略略设备备一览览表和和图框框)21物料流流程设备示示意图图设备只只画出出大致致轮廓廓和示示意结结构，，设备备的相相对位位置高高低不不要求求准确确，备备用设设备一一般省省略不不画。。但设备备一般般都要要编号号，并并集中中列出出设备备名称称。（设备备绘制制可参参考化化工部部标准准：““管道道及仪仪表流流程图图的设设备、、机器器图例例”））（表表２-１）流程管管线（（全部部物料料管线线和一一部分分动力力管线线）及及流向向箭头头文字注注解①在流流程图图的下下方或或图纸纸的其其他空空白处处列出出各设设备的的编号号和名名称。。②在管管线的的上方方或右右方用用文字字注明明物料料的名名称。。③在流流程线线的起起始和和终了了处注注明物物料的的名称称来源源及去去向。。22三、工工艺管管道及及仪表表流程程图(施工流流程图图、带带控制制点的的工艺艺流程程图））包括：：图形形、标标注、、图例例、标标题栏栏配有：：辅助管管道及及仪表表流程程图公用系系统管管道及及仪表表流程程图23（一））比例例与图图幅(1)比例。。大致按按1:100或1:200的比例例绘制制，也也有用用1:50的比例例。实际上上并不不全按按比例例绘制制，标标题栏栏中的的“比比例””一栏栏，不不予注注明。。(2)图幅。。一般均均采用用A1图幅，，特别别简单单的可可采用用A2图幅，，且不不宜加加长或或加宽宽。工艺管管道及及仪表表流程程图绘绘制：：以车间间(装置)或工段段（工工序））为主主项绘绘制24（二））流程程图的的绘制制方法法及阅阅读掌握：：设备的的表示示方法法（画画法和和标注注）管道的的表示示方法法（画画法和和标注注）常用物物料代代号阀门与与管件件的表表示方方法（（符号号）仪表控控制点点表示示方法法（符符号、、标注注、功功能仪仪表图图例））25１.设备的的表示示方法法(1)设备画画法图形：：（常常用设设备图图例见见表２２-１）一般按比例例用细细实线线（b/3）绘制制，画画出主主要轮轮廓。。过大或或过小小设备备可适适当缩缩小和和放大大比例例。相对位位置：：一般也也按比比例绘绘制。。尽可可能地地符合合实际际安装装情况况。有有位差差要求求的设设备，，要注注明其其限定定尺寸寸。横横向距距离可可视情情况而而定。。）相同系系统（（或设设备））的处处理：：一般应应全部部画出出。只画出出一套套时，，被省省略部部分的的系统统，则则需用用细双双点划划线绘绘出矩矩形框框表示示。框框内注注明设设备的的位号号、名名称，，并绘绘出引引至该该套系系统（（或设设备））的一一段支支管。。26(２)设备备标标注注标注注的的内内容容：：设设备备位位号号及及名名称称。。位号号在在车车间间内内不不能能重重复复；；施工工图图设设计计与与初初步步设设计计设设备备编编号号、、设设备备名名称称一一致致。。标注注的的方方式式：：设备备的的位位号号、、名名称称一一般般标标注注在在相相应应设设备备的的图图形形上上方方或或下下方方，，即即在在图图纸纸的的上上端端及及下下端端两两处处，，各各设设备备在在横横向向之之间间的的标标注注方方式式应应基基本本排排成成一一行行。。27２.管道道的的表表示示方方法法(1)管道道的的画画法法管道道画画法法的的原原则则规规定定可可参参阅阅国国家家标标准准和和化化工工行行业业有有关关规规定定。。线形规定定交叉与转转弯（尽尽量避免免交叉，，交叉时时断开线线粗的５５倍间隙隙；尽量量水平或或垂直。。）放气（管管道上边边）、排排液（管管道下边边）、液液封（按按实际比比例长度度表示））：画全全来向和去去向（与其他他流程连连接；与与其他主主项连接接３０＊＊６矩形形框）28(２)管道的标标注横向管线线标注在在管线的的上方，，竖向管管线则标标注在管管线的左左方；标注内容容：管道道号、管管径和管管道等级级。29３.阀门与管管件的表表示方法法在管道上上需要用用细实线线画出全全部阀门门和部分分管件（（如视镜镜、阻火火器、异异径接头头、盲板板、下水水漏斗等等）的符符号。表２-６表２-７30４.仪表控制制点的表表示方法法工艺生产产流程中中的仪表表及控制制点应该该在有关关管道上上，并大大致按安安装位置置用代号号、符号号给以表表示。图形符号号（表２２-８至表２２-１３）字母代号号（表２２-１４）数字编号号31§２-４４典典型设备备的自控控流程化工仪表表和自动动化课程程详细介介绍了自自控的仪仪表仪器器和方法法手段，，这里仅仅简单介介绍。化工自动动化控制制包括温温度，压压力，液液压，流流量，PH值§§控制，，用例说说明。32精馏塔如如图：33控制方案案可以有有所不同同，自控控设计时时应注意意：1）被测测物料的的性质，，是否有有腐蚀性性。2）控制制指标的的调节范范围。3）测控控仪表的的安装位位置，安安装在管管道和设设备上的的仪表不不相同。。4）测控控仪表的的连接位位置。34§3-5化工管道道设计1化工管道道设计的的原则化工装置置的工艺艺管道设设计应在在满足工工艺要求求和安全全生产的的前提下下，求得得最经济济的管径径。要求求工艺系系统专业业根据流流体力学学知识，，从生产产装置的的不同工工艺要求求进行管管道工艺艺设计，，并符合合有关介介质安全全设计规规定。在在管道工工艺设计计时，一一般应考考虑以下下原则。。35·经济管径径管径选择择方法对对化工装装置的经经济效果果十分重重要，一一个化工工装置的的管道投投资往往往占整个个装置投投资的10%〜〜20%，如果任任意放大大管径，，不仅增增大了管管壁厚度度和管子子重量，，还增大大了相应应的阀门门和关键键的尺寸寸，增加加了保温温材料的的用量以以及管子子支吊架架的荷重重。因此此在计算算管径时时应尽量量选用较较高的流流速，以以减小管管径。但但是，随随着流速速的增大大，管内内摩擦阻阻力也加加大，增增加压缩缩机和泵泵的功率率消耗和和操作费费用。因因此，需需在建设设投资和和操作费费用之间间寻找最最佳结合合点，即即成本最最低，来来求得经经济管径径。36在初选管管径时，，由于条条件所限限，还无无法从建建设投资资和操作作费用两两者中寻寻找最佳佳结合点点的角度度来求得得经济管管径，但但可以采采用查取取常用流流速范围围和管道道压力降降控制表表的方法法，这样样计算得得到的管管径比较较接近经经济管径径。·压力降要要求一般情况况下，管管道是按按阀门全全开情况况下计算算压力降降的，否否则流量量将难以以满足工工艺需要要。一般对于于允许压压力降较较小的流流体，流流量小的的流体、、粘度较较大的流流体则应应选取较较低的流流速。反反之，则则应选取取较高的的流速。。37·工艺控制制要求在一般情情况下，，调节阀阀压降应应占整个个控制系系统总压压力降的的30%左右，这这样调解解阀的开开大关小小对流量量控制就就比较明明显，易易于调节节。·限制管壁壁磨损金属的耐耐腐蚀性性能，在在大多数数情况下下，主要要依靠其其接触腐腐蚀介质质表面的的一层保保护膜，，管内流流速过高高会损坏坏保护膜膜，引起起管道冲冲蚀和磨磨损的现现象，最最终将缩缩短管道道的预期期使用寿寿命。因因此，在在进行管管道工艺艺计算时时，应该该注意在在下列条条件下会会使腐蚀蚀速率加加快，必必须采取取限制流流速的措措施。38（1）腐蚀介介质会引引起管壁壁脆弱。。（2）软金属属管（如如铅或铜铜）（3）工艺介介质中存存