工艺流程设计2

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。11二、工艺流程设计方法其他相关措施及设计围绕工艺流程的四个重要部分：12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)是否催化反应13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

14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）15三废处理：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16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17例2-1用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知原始数据：混酸的组成（摩尔分数，下同）为HNO347%、H2SO449%、H2O4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔配比为1：1：1；硝化温度80℃；硝化时间3h；硝化废酸中含硝酸＜1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。试用“方案比较”的方法，确定最适宜的硝化及其后处理工艺流程。18§3-3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。19工艺流程图分类：

一、全厂总工艺流程图或物料平衡图车间（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20二、工艺法流程草图(方案流程逗图、流程提示意图、令流程简图)（示意亮性的从害左至右高的展开毯图。1.物料流程2.图例(管线图园例)3.设备一中览表（只包至括序号算、位号蜜、设备年名称和贿备注凉）(有时可臂省略设号备一览饶表和图泳框)21物料流程设备示距意图设备只股画出大柏致轮廓昼和示意居结构，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。22三、工象艺管道家及仪表熊流程图(施工流程届图、带控群制点的工资艺流程图歇）包括：嘱图形、触标注、帝图例、筹标题栏配有：辅助管娃道及仪欲表流程胶图公用系亭统管道萍及仪表马流程图23（一）北比例与额图幅(1)比例。大致按1:1畅00或1:20李0的比例冻绘制，风也有用1:50的比例。实际上并秤不全按比击例绘制，端标题栏中所的“比例证”一栏，糠不予注明糟。(2)图幅。一般均配采用A1图幅，努特别简累单的可某采用A2图幅，梯且不宜丛加长或违加宽。工艺管棍道及仪衫表流程音图绘制等：以车间(装置)或工段临（工序忽）为主碑项绘制24（二）职流程图具的绘制冒方法及乘阅读掌握：设备的苦表示方敢法（画箱法和标牺注）管道的魔表示方复法（画阀法和标顽注）常用物两料代号阀门与管批件的表示隔方法（符余号）仪表控制翠点表示方炼法（符号渐、标注、围功能仪表绒图例）25１.设备的表直示方法(1)设备画姻法图形：妥（常用乏设备图翻例见表辅２-１）一般按比例用冠细实线（b/3）绘制诵，画出阅主要轮神廓。过大或剩过小设绘备可适料当缩小相对位置：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。26(２)设备标动注标注的抗内容：什设备位阀号及名破称。位号在访车间内纪不能重敲复；施工图设厦计与初步充设计设备零编号、设格备名称一立致。标注的方除式：设备的位超号、名称丢一般标注找在相应设袄备的图形装上方或下劲方，即在城图纸的上顿端及下端她两处，各烟设备在横间向之间的则标注方式惭应基本排某成一行。27２.管道的表竖示方法(1)管道的画斧法管道画法茅的原则规滴定可参阅占国家标准乔和化工行钢业有关规众定。线形规定交叉与转郊弯（尽量两避免交叉与，交叉时挂断开线粗梳的５倍间糟隙；尽量犁水平或垂秤直。）放气（管虚道上边）既、排液（阴管道下边热）、液封接（按实际河比例长度睁表示）：范画全来向和穷去向（与其他源流程连接吩；与其他即主项连接不３０＊６酱矩形框）28(２)管道的标高注横向管残线标注悦在管线缴的上方拍，竖向渴管线则诵标注在移管线的独左方；标注内摆容：管串道号、孝管径和驰管道等际级。29３.阀门与怕管件的轻表示方获法在管道嫌上需要茎用细实霞线画出雅全部阀且门和部叫分管件屡（如视蓬镜、阻己火器、豪异径接萌头、盲静板、下转水漏斗浙等）的惜符号。表２-６表２-７30４.仪表控制擦点的表示蜂方法工艺生背产流程畅中的仪饼表及控丙制点应腐该在有糠关管道贤上，并鹿大致按瞒安装位晋置用代泳号、符办号给以藏表示。图形符号物（表２-８至表昆２-１３）字母代侦号（表使２-１４）数字编场号31§２-４偿典型区设备的自胁控流程化工仪表展和自动化冈课程详细队介绍了自吊控的仪表腥仪器和方份法手段，捆这里仅简闲单介绍。化工自尚动化控组制包括类温度，混压力，择液压，款流量，烟PH值碰§控制意，用例锅说明。32精馏塔效如图：33控制方州案可以蹦有所不够同，自衡控设计由时应注鼓意：1）被谊测物料细的性质政，是否胞有腐蚀呆性。2）控茅制指标榆的调节卸范围。3）测控晴仪表的安欣装位置，誓安装在管骡道和设备易上的仪表僵不相同。4）测控士仪表的连叛接位置。34§3-5化工管干道设计1化工管道眼设计的原泛则化工装屯置的工黎艺管道至设计应眯在满足献工艺要伍求和安杀全生产障的前提绍下，求迷得最经喇济的管匠径。要剑求工艺柔系统专贝业根据示流体力该学知识郊，从生希产装置哗的不同另工艺要芹求进行哑管道工给艺设计蕉，并符旧合有关懒介质安淹全设计吊规定。星在管道劣工艺设惩计时，躺一般应联考虑以车下原则捆。35·经济管径管径选择海方法对化偏工装置的蜂经济效果必十分重要破，一个化倚工装置的石管道投资小往往占整探个装置投练资的10%〜浓20%，如果任羞意放大管想径，不仅岭增大了管灿壁厚度和角管子重量恰，还增大脸了相应的炭阀门和关奖键的尺寸效，增加了左保温材料来的用量以涌及管子支踩吊架的荷缩慧重。因此兴在计算管堪径时应尽陆量选用较瞒高的流速狠，以减小岗管径。但给是，随着宽流速的增幻玉大，管内俗摩擦阻力惨也加大，厘增加压缩垒机和泵的叉功率消耗拔和操作费邻用。因此息，需在建页设投资和鞭操作费用步之间寻找烈最佳结合藏点，即成谋本最低，馆来求得经鸟济管径。36在初选余管径时盏，由于禁条件所沟限，还岔无法从交建设投烤资和操垒作费用掌两者中沿寻找最径佳结合冈点的角准度来求钻得经济度管径，馅但可以演采用查傻取常用脖流速范罩围和管定道压力傅降控制父表的方枯法，这判样计算否得到的览管径比面较接近料经济管临径。·压力降要荡求一般情泻况下，仰管道是跳按阀门校全开情臭况下计仅算压力羡降的，暂否则流树量将难魄以满足狗工艺需烦要。一般对嘉于允许液压力降坛较小的长流体，悟流量小尼的流体稍、粘度沸较大的态流体则论应选取腥较低的荐流速。炭反之，愈则应选五取较高抱的流速靠。37·工艺控售制要求在一般背情况下秘，调节搁阀压降渗应占整粪个控制钥系统总固压力降险的30%左右，这拦样调解阀靠的开大关滚小对流量呀控制就比勉较明显，司易于调节沃。·限制管壁申磨损金属的耐铃腐蚀性能蹲，在大多钻数情况下中，主要依客靠其接触谊腐蚀介质禾表面的一址层保护膜抓，管内流捕速过高会驶损坏保护腾膜，引起豆管道冲蚀响和磨损的酱现象，最核终将缩短倦管道的预愉期使用寿泰命。因此道，在进行凶管道工艺雹计算时，维应该注意茎在下列条苗件下会使胸腐蚀速率骗加快，必闸须采取限千制流速的负措施。38（1）腐蚀介尝质会引起赵管壁脆弱奥。（2）软金推属管（凉如铅或蜘铜）（3）工艺织介质中怪存在有坡腐蚀性印的固体妹颗粒（4）带有大卵量管件的停管道将导租致高的湍下流如遇到上方述问题时侧，应采取筑限制流速夺的方法，叛建议液体唤最大的流智速为2m/s惨,部分腐唇蚀介质就的最大壤流速见献下表：39介质名称最大流速m·sֿ¹氯气25.0二氧化硫气20.0氨气p≤0.7MPa20.20.7MPa<P≤2.1MPa8.0浓硫酸1.2碱液1.2盐水和弱碱液1.8酚水0.9液氨1.5液氯1.5403.1宁.5满足介质常安全输送京的规定特殊介乌质的流睬速还应齿符合相最应的标胶准，例资如：氧气流速薪应符合（GB5吴003套0-1挂991活)氧气站设计规范氢气流速活应符合（GB5森077乔-19烦93)氢气站掀设计规忧范乙炔流速沫应符合（GB50语031-山1991售)乙炔站设猎计规范部分流航体最大桐流速可覆参见下闲表：41介质最大流速m/s乙烯气P≤22MPa≤30

22MPa<P≤150MPa5~6乙炔气P≤110KPa3~4

P≤250KPa4~8

P≤2.5MPa5氢、氧气≤8乙醚、苯、二硫化碳≤1甲醇、乙醇、汽油≤3丙酮≤10在没有圈数据情悲况下，429、静夜定四无邻活，荒居千旧业贫无。。4月-2扩34月-2厉3Frid消ay,逢Apri帜l28垃,20程2310、雨中黄杜叶树，灯痒下白头人暗。。11:0长0:5011:箭00:姐5011:舌004/28项/202刷311拢:00:悦50A垮M11、以我独浪沈久，愧视君相见频恒。。4月-2模311:0抄0:5011:必00Apr-驻2328-披Apr备-2312、故人御江海别户，几度角隔山川扛。。11:0焰0:5011:傅00:偿5011:呢00Frid介ay,兽Apri帅l28终,20悉2313、乍见翻玻疑梦，相局悲各问年愚。。4月-2慈34月-2房诚311:0超0:5011:寻00:皇50Apri茶l28已,20渡2314、他乡生后白发，旧搏国见青山惩。。28械四月叛202耐311:逐00:责50苹上午11:垮00:展504月-纺2315、比不咬了得就故不比，燃得不到衫的就不枯要。。。四月2画311:仓00泼上午4月-母2311:更00Apr辉il貌28,狭20匙2316、行动出誉成果，工叨作出财富恒。。202零3/4版/28布11挪:00芒:5011:0达0:5028功Apr驰il太202迫317、做前滑，能够聚环视四宫周；做催时，你台只能或嘱者最好彻沿着以缸脚为起帆点的射姥线向前敢。。11:备00:四50窄上午11:甩00碍上午11:理00:兔504月-2昨39、没有失顾败，只有堆暂时停止醒成功！。4月-绩234月-2皂3Frid佣ay,蹦Apri磁l28亩,20晶2310、很多事悉情努力了面未必有结清果，但是光不努力却促什么改变员也没有。栏。11:洁00:阶5011:0辱0:5011:灵004/28敌/202兴311哨:00:煎50A巡寿M11、成功就超是日复一岁日那一点帽点小小努就力的积累筑。。4月-格2311:0博0:5011:凝00Apr-吹2328-搞Apr掌-2312、世间吧成事，辆不求其至绝对圆栽满，留梅一份不治足，可猾得无限窝完美。梦。11:0鼠0:5011:通00:舞5011:针00Frid拔ay,萌Apri渗l28悠,20欲2313、不知香罪积寺，数时里入云峰轮。。4月-2隔34月-2赛311:0抚0:5011:0昨0:50Apri牛l28忠,20刑2314、意志榜坚强的利人能把妖世界放身在手中爽像泥块述一样任疗意揉捏痒。28四东月20扩2311:0李0:51沸上午11:兴00:奶514月-2社315、楚塞三遇湘接，荆从门九派通势。。。四月2区311:0眠0上午4月-2燥311:主00Apr配il笔28,赌20允2316、少年十王五二十时狡，步行夺炕得胡马骑坛。。202画3/4仿/28劈燕11样:00蠢:5111:巴00:马5128A供pril雾202透317、空山吐新雨后委，天气跪晚来秋忙。。11:0国0:51调上午11:承00虹上午11:互00:绳514月-2员39、杨柳散笼和风，青煌山澹吾虑贿。。4月-沉234月-2辈3Fri弄day换,A皂pri分l2茅8,搬202零310、阅读一拴切好书如靠同和过去露最杰出的糖人谈话。11:王00:告5111:0盟0:5111:妥00