化工设计第6章工艺流程设计1

化工设计

DesignofChemicalEngineering1工艺设计的内容生产方法的选择物料计算生产工艺流程设计能量计算设备设计与选择车间布置设计化工管道设计非工艺项目的设计设计说明书的编写概算的编制22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3学习目的和要求：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。4§2-1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5工艺流程设计中考虑的问题：6设计思想的基本观点

(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。(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§2-2工艺流程设计一、流程设计的任务1．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2．绘制工艺流程图10应解决的问题：(1)确定整个流程的组成。(2)确定每个过程或工序的组成。(3)确定操作条件。(4)控制方案的确定。(5)合理利用原料及能量。(6)制定三废的治理方法。(7)制定安全生产措施。11121314151617直接节流旁路调节18192021(5)确定过程的综合平衡(6)确定三废治理方法。(7)制定安全生产措施。(8)其他实际要求（清洗、冷凝水回用、副产物的利用等）。22二、工艺流程设计方法围绕工艺流程的四个重要部分：其他相关措施及设计23反应过程中涉及的问题：(1)操作方式（连续、间歇）(2)能量供给、移出方式(3)催化反应24原料预处理：预热（冷）汽化干燥粉碎筛分提纯精制混合配制压缩等25产物后处理：产物处理（分离净化）产品处理（作为下一工序原料、筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等）未反应物循环利用（返回反应过程或加工成副产物）副产物处理（设计制备、包装、贮运等）26三废处理：三废：废气废液废渣所含有害物质在排放前应该达到排放标准；尽量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，不允许投产。相关政策法规27其他相关措施及设计：确定公用工程的配套措施确定操作条件和控制方案制定切实可靠的安全生产措施保温、防腐的设计28§2-3工艺流程图工艺流程图：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，并用图形描绘出来。29工艺流程图分类：

生产工艺流程示意图（物料平衡图）生产工艺流程草图生产工艺流程图（工艺管道及仪表流程图、带控制点的工艺流程图）30工艺流程图分类：

一、生产工艺流程示意图（物料平衡图）车间（工段）：长方框、细实线流程线（带箭头）：粗实线车间名称，各车间原料、半成品和成品的名称、平衡数据和来源、去向等31生产工艺流程示意图图示32

二、工艺流程草图(方案流程图、流程示意图、流程简图)（示意性的从左至右的展开图。1.物料流程

2.图例(管线图例)

3.设备一览表（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)33

物料流程设备示意图设备只画出大致轮廓和示意结构，设备的相对位置高低不要求准确，备用设备一般省略不画。但设备一般都要编号，并集中列出设备名称。（设备绘制可参考化工部标准：“管道及仪表流程图的设备、机器图例”）（表２-１）流程管线（全部物料管线和一部分动力管线）及流向箭头文字注解①在流程图的下方或图纸的其他空白处列出各设备的编号和名称。②在管线的上方或右方用文字注明物料的名称。③在流程线的起始和终了处注明物料的名称来源及去向。34

三、工艺管道及仪表流程图(施工流程图、带控制点的工艺流程图）包括：图形、标注、图例、标题栏配有：辅助管道及仪表流程图公用系统管道及仪表流程图35（一）比例与图幅(1)比例。

一般采用1:100，如设备过小或过大，则比例相应采用1:50或1:200。实际上并不全按比例绘制，标题栏中的“比例”一栏，不予注明。(2)图幅。

一般均采用A1图幅，特别简单的可采用A2图幅，且不宜加长或加宽。工艺管道及仪表流程图绘制：

以车间(装置)或工段（工序）为主项绘制。36（二）流程图的绘制方法及阅读

掌握：设备的表示方法（画法和标注）管道的表示方法（画法和标注）常用物料代号阀门与管件的表示方法（符号）仪表控制点表示方法（符号、标注、功能仪表图例）37１.设备的表示方法(1)设备画法图形：（常用设备图例见表２-１）一般按比例用细实线（b/3）绘制，画出主要轮廓。过大或过小设备可适当缩小和放大比例。相对位置：一般也按比例绘制。尽可能地符合实际安装情况。有位差要求的设备，要注明其限定尺寸。横向距离可视情况而定。）相同系统（或设备）的处理：

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形框表示。框内注明设备的位号、名称，并绘出引至该套系统（或设备）的一段支管。38１.设备的表示方法(２)设备标注标注的内容：设备位号及名称。位号在车间内不能重复；施工图设计与初步设计设备编号、设备名称一致。标注的方式：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。39２.管道的表示方法(1)管道的画法管道画法的原则规定可参阅国家标准和化工行业有关规定。线形规定（图２-５）交叉与转弯（尽量避免交叉，交叉时断开线粗的５倍间隙；尽量水平或垂直。）放气（管道上边）、排液（管道下边）、液封（按实际比例长度表示）：画全来向和去向（图２-６）（与其他流程连接；与其他主项连接３０＊６矩形框）40２.管道的表示方法(２)管道的标注横向管线标注在管线的上方，竖向管线则标注在管线的左方；标注内容：管道号、管径和管道等级。

41３.阀门与管件的表示方法在管道上需要用细实线画出全部阀门和部分管件（如视镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏斗等）的符号。

表２-６表２-７42４.仪表控制点的表示方法工艺生产流程中的仪表及控制点应该在有关管道上，并大致按安装位置用代号、符号给以表示。图形符号（表２-８至表２-１３）字母代号（表２-１４）数字编号

43§２-４工艺流程设计技术当生产方法确定后，重要的任务是流程设计。在设计工艺流程时，首先需要考虑操作方式：采用连续操作或者是间歇操作。44连续操作的优点1.进行操作所需的设备紧凑，费用省，因而减低了基本建设投资、固定资产以及维修费用；2.由于操作稳定，易于自动控制，可以使操作高度机械化和自动化，降低手工劳动，提高生产能力；3.产品的质量高。45间歇操作在下列情况下适用：1.产量较小的贵重产品，该产品市场需求不稳定，或者生产该产品时，可在同一设备中进行几个生产过程者；2.由于数据不全或其它技术问题，连续操作技术尚未成熟，而间歇操作技术已经证实可靠的；3.当采用连续操作时，由于反应速度过慢以及物料在设备内停留时间过长，因而不能获得满意的产品产率和质量者。46设计流程时需要考虑的技术问题1.必须具备工业化生产的概念。2.根据生产方法，确定主要化工过程及设备（包括化学反应过程）。3.设备的相对高低位置对连续操作程度、动力消耗、厂房展开面积、劳动生产率等都有直接和间接关系。4.在设计流程时，同时应该了解设备中的压力差，从压力高的设备向压力低的设备中的自然流动，也可以是自下而上流动。5.同一化工过程可以用不同的方法和设备来完成。47实验室与工业化制混酸对比481.必须具备工业化生产的概念(1)首先要有混合器；(2)如果是简单间歇操作，要有酸计量槽，以便正确地将酸送入混合器；(3)另外在工业上，要配成一定浓度的混酸，往往不是加水调节，而是用硝化后的废酸来调节，因此为了正确地掌握废酸的加入，还需设置计量槽；(4)由车间外来的原料硫酸和硝酸还必须考虑一定的贮存量，所以需要设置硫酸贮槽和硝酸贮槽；(5)硝化后的废酸也需设置废酸贮槽；(6)考虑将硫酸、硝酸和废酸送入相应的计量槽中的方式，如果采用泵输送，还需添置送料泵；(7)最后还要设法将混酸贮存于贮槽中供硝化用。492.根据生产方法，确定主要以及辅助化工过程及设备（以蒸馏过程为例）(1)进料方式，泵送还是靠位压；(2)进料是否需要预热，涉及设置预热器问题；(3)塔底蒸馏釜的考虑；(4)塔底残液的排除与贮存问题；(5)塔顶蒸汽的冷凝及回流分布；(6)塔顶蒸汽冷凝液的冷却和贮存。503.设备的相对高低位置的设置以及经济性的考虑设计流程时，尽可能使物料借重力自上而下顺流。同时考虑车间和厂房建筑的合理性。在保证工艺流程合理的原则下，适当减少厂房的层数也是必要的。这样可以减少建筑费用。515.同一化工过程可以用不同的方法和设备来完成需要根据具体情况选择一种最理想的方法及设备。52本章总结生产工艺流程设计的任务工艺流程图的设计及绘制方法，学会流程图的绘制方法，能读懂工艺流程图设计流程时需要考虑的技术问题53复习