化工工厂设计课件3317

化工工厂设计课件33172024/3/25化工工厂设计课件3317第三节

工艺流程图一、工艺流程图概述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，即是工艺流程图。化工工艺图中，属于工艺流程图性质的图样有若干种，它们都用来表达工艺生产流程。由于它们的要求各不相同，所以在内容、重点和深度方面也不一致，但这些图样之间是有密切联系的。工艺流程图一般有如下几种。化工工厂设计课件33171．全厂总工艺流程图或物料平衡图总工艺流程图是为总说明部分提供的全厂流程图样。对综合性化工厂则称全厂物料平衡图。图上各车间（工段）用细实线画成长方框来示意。流程线只画出主要物料，用粗实线表示。流程方向用箭头画在流程线上。图上还注明了车间名称，各车间原料、半成品和成品的名称、平衡数据和来源、去向等。化工工厂设计课件33172．物料流程图物料流程图是在全厂总工艺流程图基础上，分别表达各车间内部工艺物料流程的图样。在流程上标注出各物料的组分、流量以及设备特性数据等。化工工厂设计课件33173．工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图是以物料流程图为依据，内容较为详细的一种工艺流程图。在管线和设备上画出配置的某些阀门、管件、自控仪表等的有关符号。化工工厂设计课件3317二、工艺流程草图工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。化工工厂设计课件3317当生产方法确定以后，就可以开始设计绘制流程草图。因为它只是为将要进行的物料衡算和部分设备计算和能量衡算服务的，并不编入设计文件中，所以绘制时不需在绘图技术上多花费时间，而要把主要精力用于工艺技术问题上。在绘制流程草图时尚未进行定量计算，因而它只是定性地标出由原料转化成产品的变化，流向顺序以及生产中采用的各种化工单元及设备。生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表等三个部分组成。化工工厂设计课件33171．物料流程（1）设备示意图。图中的设备只画出大致轮廓和示意结构，甚至画一个方框代替也可以。设备的相对位置高低也不要求准确，备用设备在流程草图中一般省略不画。但设备一般都要编号，并在图纸空白处按编号顺序集中列出设备名称。流程简单、设备较少的流程草图中的设备也可以不编号，而将设备名称直接注写在设备图形上。化工工厂设计课件3317

方框流程图是在工艺路线选择确定之后，工艺流程进行概念性设计时完成的一种流程图，它的编制，没有严格明确的规则，也不编入设计文件，通常是给投资者阅读的。对于设计工作来说，该图为化工计算提供一个可资计算的概念。因此，不论方框图的格式如何，简化程度如何，它必须说明已经方案设计的一个既定工艺流程所包含的每个主要工艺步骤。化工工厂设计课件3317实际上，这种方框图太简单，并不能用来指导化工计算，还必须进一步深化，将其中的一些方框进一步用若干方框详细表述，如：化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317(2)流程管线及流向箭头。流程草图中应画出全部物料管线和一部分动力管线（如水、蒸汽、压缩空气和真空等）。物料管线用粗实线画出，动力管线用中粗实线画出。在管线上用箭头表示物料的流向。化工工厂设计课件3317(3)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。化工工厂设计课件33172．图例

图例中只须标出管线图例。阀门、仪表等无须标出。化工工厂设计课件33173．设备一览表

设备一览表也只包括序号、位号、设备名称和备注，有时可省略设备一览表和图框。工艺流程草图是一种示意性的从左至右的展开图。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317三、工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图又称施工流程图或带控制点的工艺流程图。与之配套的尚有辅助管道及仪表流程图、公用系统管道及仪表流程图。它是由工艺人员和自控人员合作进行绘制的，在初步设计和施工图设计中都要提供这种图样。化工工厂设计课件3317工艺管道及仪表流程图是在工艺流程草图和物料流程图的基础上绘制的，它是设备布置和管道布置设计的依据，并可供施工、安装、生产操作时参考。图2-4是施工图设计中工艺管道及仪表流程图的一个图例，从图中可以看出图样包括如下内容。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317（1）图形。将各设备的简单形状按工艺流程次序，展示在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。（2）标注。注写设备位号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸、数据等。（3）图例。代号、符号及其他标注的注明，有时还有设备位号的索引等。（4）标题栏。注写图名、图号、设计阶段等。化工工厂设计课件3317（一）比例与图幅工艺管道及仪表流程图可以车间（装置）或工段（分区或工序）为主项进行绘制，原则上一个主项绘一张图解，如图2-4所示即以一个工段为主项绘制的图样。若流程复杂，一个主项也可以分成数张（或分系统）绘制但仍算一张图样，且需使用同一个图号，但要注明各是该图号图纸总张数的第几张。必要时也可适当缩小比例进行绘制。化工工厂设计课件3317(1)比例。图上的设备图形及其高低间相对位置大致按1:100或1:200的比例进行绘制，流程简单时也有用1:50的比例。整个图形因展开等种种关系，实际上并不全按比例绘制，因此在标题栏中的“比例”一栏，不予注明。化工工厂设计课件3317(2)图幅。由于图样采用展开图形式，图形多呈长条形，因而以前的图纸幅面常采用标准幅面加长的规格。加长后的长度以方便阅读为宜。近年来，考虑到图样绘读使用和底图档案保管的方便，有关标准已有统一规定，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。化工工厂设计课件3317（二）设备的表示方法1.设备的画法（1）图形。化工设备在图上一般按比例用细实线绘制，画出能够显示形状特征的主要轮廓（如图2-4中的贮槽、塔、换热器等）；有时也画出具有工艺特征的内件示意结构，如塔板、填充物、搅拌器、加热管、冷却管、插入管等，这些可以用细虚线绘制（如图2-4中精馏塔的部分塔板、成品贮槽的插入管等）；也可以将设备画成剖视形式。化工工厂设计课件3317(3)相同系统（或设备）的处理。两个或两个以上相同的系统（或设备），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。化工工厂设计课件3317表示设备上的管口一般不予画出，若需画出则可用单线表示；而设备上的电动机等可用矩形框中注写“M"字样表示。某些图形过大或过小的设备，可适当缩小或放大比例。常用的设备，其图形画法可参见表2-1，其他设备可参照画出。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317(2）相对位置。设备间的高低和楼面高低的相对位置，一般也按比例绘制。低于地面的需相应画在地平线以下，尽可能地符合实际安装情况。对于有位差要求的设备，还要注明其限定尺寸。设备间的横向距离，则视管线绘制及图面清晰的要求而定，应避免管线过长，或过于密集而导致标注不便、图面不清晰。设备的横向顺序应与主要物料管线一致，勿使管线形成过量往返。对于设备间高低的相对位置，一般按高低相对位置画出。化工工厂设计课件3317(3）相同系统（或设备）的处理。两个或两个以上相同的系统（或设备），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。化工工厂设计课件33172.设备的标注（1）标注的内容。设备在图上应标注位号及名称。设备位号在整个车间（装置）内不得重复，施工图设计与初步设计中的编号应该一致。如果施工图设计中设备有增减，则位号应按顺序补充或取消（即保留空号）。设备的名称也应前后一致。化工工厂设计课件3317（2）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，如图2-4所示。在图纸同一高度方向出现两个设备图形时，将偏在上方的设备标注在图纸上端。若在同一高度方向出现两个以上设备图形时，则可按设备的相对位置将某些设备的标注放在另一设备标注的下方。化工工厂设计课件3317（三）管道的表示方法

图上一般应画出所有工艺物料和辅助物料（如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等）的管道。当辅助管道系统比较简单时，可将其总管绘制在流程图的上方，其支管则下引至有关设备；当辅助管道系统比较复杂时，待工艺管道布置设计完成后，另绘辅助管道及仪表流程图予以补充，此时流程图上只绘出与设备相连接位置的一段辅助管道（有时包括操作所需要的阀口等），如图2-4所示。图上各支管与总管连接的先后位置应与管道布置图一致。公用管道比较复杂的系统，通常还需另绘公用系统管道及仪表流程图。化工工厂设计课件33171．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。现就流程图上的具体画法作如下介绍。

（1）线型规定工艺物料管道用粗实线（常用b=0.9mm左右）绘制，辅助管道用中实线(0.6mm左右）绘制，仪表管则用细虚线（0.3mm左右）或细实线绘制。有些图样上，保温、伴热等管道除了按规定线型画出外，还示意画出一小段（约10mm）保温层。有关各种常用管道的常用线型可参见图2-5。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317（2）交叉与转弯绘制管道时，应尽量注意避免穿过设备或使管道交叉，不能避免时，应将其中一根管道断开一段，断开处的间隙应为线粗的5倍左右。管道要尽量画成水平和垂直，不用斜线。若斜线不可避免时，应只画出一小段，以保持图画整齐。（3）放气、排液及液封管道上的取样口、放气口、排液管、液封管等应全部画出。放气口应画在管道的上边，排液管则绘于管道下侧，U型液封管尽可能按实际比例长度表示。化工工厂设计课件3317（4）来向和去向本流程图与其他流程图连接的物料管道（即在本图上的始端与末端）应引至近图框处。与其他主项（在不同图号的图纸上）连接者，在管道端部画一个由粗实线构成的30mm×6mm

的矩形框，如图2-6所示。框中写明连接图的图号，上方则注明物料来向或去向的设备位号或管段号。化工工厂设计课件33172．管道的标注每段管道上都标有相应的标注，一般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；若标注位置不够时，可将标注中的部分内容移至管线下方或右方。不得已时，也可用指引线引出标注。化工工厂设计课件3317标注内容应包括三个组成部分：即管道号、管径和管道等级。前两个部分为一组，其间用一短横线隔开，管道等级为另一组，组间应留适当的空隙，如图2-7所示。对于有隔热（或隔音）措施的管道，还要在管道等级之后加注隔热（或隔音）的代号，两者间也用一短横线隔开；当标注内容较多时，可以将管道号、管径和管道等级、隔热（或隔音）代号分别标注在管线的两侧。图2-7中的管径是指公称通径DN（有些标准称之为公称直径）。化工工厂设计课件3317当未采用管道等级及与之配套的材料选用表时，管道标注中的公制管需注外径×厚度；对隔热（或隔音）的管道，则将隔热（隔音）代号注在管径之后。

化工工厂设计课件3317（1）物料代号。图中“PG”系物料代号。关于物料代号，国家标准《管路系统的图形符号，管路（GB6567.2-86）》作出了规定，以介质（物料）英语名称的第一字母大写表示，如空气（a计）为“A”，蒸汽（Steam）为“S”，油（oil）为“O"，水（water）为“w";或以分子式为代号，如硫酸为“H2SO4"；或采用国际通用代号，如聚氯乙烯为“PVC”等。也可以在类别代号的右下角注以阿拉伯数字，以区别该类物料的不同状态和性质。化工系统有关部门根据化工专业特点，还作了一些具体规定，如表2-2所示。为避免与数字0的混淆，规定物料代号中的字母O应写成口。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317下列英文缩写代表的聚合物名称PPPSPEPMMAPUSBS化工工厂设计课件3317

(2)主项代号及管段序号。编号可按工艺流程顺序编写，其中前两位数字为主项代号，后两位数字则为管段序号，如“1301”即该物料管道在第13主项中的第一段。有些图样将工艺物料管道管号的前三位数字写成设备号，第四位数字才是管段号，如“5141”表示与514设备连接的第一段管道。它不按物料分别编号，因而前面无需标注物料代号。但管号与相连设备联系起来，也有便于辨认的特点。(3）管道尺寸。管道尺寸为管道公称通径的大小。

化工工厂设计课件3317(4）管道等级。图2-7中“B32L01”为管道等级代号。由有关部门按管道压力、介质腐蚀等情况，预先设计各种不同壁厚及阀门等附件的规格，作出各种等级规定。图上注出本设计确定的各管道等级代号，就便于按各等级规定进行施工。等级代号的具体规定比较繁杂，限于篇幅，这里从略，需要时可查阅有关部门的资料。

有些原有的图样并未标注管道等级代号，而注出管材代号与壁厚尺寸等，标注方式如图2-7所示：图中“B”为不锈钢管的代号等，无缝钢管则在外径尺寸前冠以“φ”符号。化工工厂设计课件3317（5）隔热及隔音代号。管道的使用温度范围及隔热（隔音）功能类型，分别以英文字母和数字（或英文字母）给以标注。例如标注代号“A9"，即表示温度在-100~2℃的碳钢或铁合金管，用保冷材料进行保冷;"EC”表示温度在94~400℃的碳钢或铁合金管，用单线蒸汽伴热。化工工厂设计课件3317(6）物料流向。一般以箭头画在管线上，如图2-4所示。但也有些图样是以较细的箭头画在有关标注之后。

(7）其他尺寸。工艺上对某些管道有一定的尺寸要求时，也要在图上注出，如设备间位差、液封管长度、安装坡度等。异径管（异径接头）有时需注明其两端所连接管道的公称通径。

化工工厂设计课件3317（四）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，如图2-4中所示。有关规定可参阅国家标准“管路系统的图形符号、阀门和控制元件（GB6567.4-86)”，可参阅表2-7。管件中的一般连接件，如法兰、三通、弯头、管接头等，若无特殊需要均不予画出。竖管上的阀门在图上的高低位置应大致符合实际高度。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317（五）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。根据国家标准“过程检测和控制流程图图形符号和文字代号”,化工有关部门制订了适应化工等行业的具体规定，下面作适当介绍。化工工厂设计课件3317图2-4中所表示的仪表控制点，包括图形符号、字母代号和数字编号。其中图形符号和字母代号组合起来，可以表示工业仪表所处理的被测变量和功能，或表示仪表、设备、元件、管线的名称；字母代号和阿拉伯数字编号组合起来，就组成了仪表的位号。化工工厂设计课件3317(1)图形符号①仪表（包括检测、显示、控制等）的图形符号在图上用b/3的细线圆（直径约10mm)表示；需要时允许圆圈断开。必要时，检测仪表或检出元件也可以用象形或图形符号表示。表示仪表安装位置的图形符号见表2-9。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317②执行器。执行器的图形符号由执行机构和调节机构两部分组合而成。常见的调节机构一控制阀的图形符号。

(2)字母代号。表示被测变量和仪表功能的字母代号见表2-14。化工工厂设计课件3317(3)仪表位号在检测控制系统中，一个回路中的每一个仪表（或元件）都应标注仪表位号。仪表位号由字母组合和阿拉伯数字编号组成。第一个字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能。数字编号表示仪表的顺序号。数字编号可按车间或工段进行编制。如图2-8中的P为被测变量代号，I为仪表的功能代号，8是工段号，01是序号。在管道及仪表流程图中，标注仪表位号一的方法是将字母代号填写在圆圈的上半部分，数字编号填写在圆圈的下半部分（见表2-15）。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317第四节

典型设备的自控流程本节介绍常用的化工典型设备（泵、换热器、反应釜、蒸馏塔）的自控流程。化工工厂设计课件3317一、泵1．离心泵离心泵是典型的高速旋转叶轮式液体输送机械，在泵类机械中具有很好的代表性。其特点是泵的流量与压头灵活可调、输液量稳定且适用介质范围很广。离心泵的流量调节一般是采用出口节流的方法见图2-9(a)，但也可以使用旁路调节方法，旁路调节耗费能量，但调节阀的尺寸比直接节流的小是它的优点，旁路调节见图2-9(b）。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317在离心泵设有分支路时，即一台泵要分送几支并联管路时，可采用图2-10所示的调节方案。化工工厂设计课件3317离心泵的安装与使用原则离心泵的实际安装高度必须低于该泵的最大安装高度。安装于液面以上的离心泵在启动前必须灌泵。离心泵的出口阀应处于关闭的状态下启动离心泵。离心泵在运转中应定期检查和维修，注意泵轴液体泄漏、发热等情况。化工工厂设计课件33172．容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵等）当流量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在容积式泵的出口管道上直接安装节流装置来调节流量，通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流程。图2-11是旋涡泵的流量调节流程，此流程亦适用于其他容积式泵。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件33173．真空泵真空泵可采用吸入支路调节和吸人管阻力调节的方案，见图2-12(a）和图2-12(b)．蒸汽喷射泵的真空度可以用调节蒸汽的方法来调节。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件3317二、换热器套管式换热器列管式换热器

单程列管式换热器双程列管式换热器

工业上常用的载热体

加热剂：热水、蒸和蒸气、矿物油、联苯混合物、熔盐及烟道气冷却剂：水、空气和各种冷冻剂化工工厂设计课件3317换热器的温度控制方案（1）调节换热介质流量如图2一14(a)，用流体1的流量作调节参数来控制流体2的出口温度。这是一种应用最广的调节方案，有无相变均可使用，但流体l的流量必须是可以改变的。化工工厂设计课件3317(2）调节传热面积如图2一14(b)，适用于蒸汽冷凝换热器，调节阀装在凝液管路上。液体l的温度高于给定值时，调节阀大小使凝液积聚，有效冷凝面积减小，传热量随之减小，直至平衡为止。反之亦然。这种方案滞后大，而且还要有较大的传热面积余量。但这种方法传热量的变化比较缓和，可以防止局部过热，对热敏性介质有好处。化工工厂设计课件3317(3）分流调节如图2-14(c)，在用工艺流体作载热体回收热量时或冷却水流量不允许改变时，两个流量都不能调节。此时可利用三通阀使其中一个流体走分路，使部分流体走旁路。然后与换热器出来的部分互相混合以调节温度。三通阀可装在换热器的进口处，用分流阀；也可装在换热器的出口处，用合流阀。这个方案很迅速及时，但传热面要有余量。化工工厂设计课件3317三、反应釜

人工手动控制的间歇反应器的Pl流程比较简单。加料、反应和出料皆由人工操作控制，主要控制指标是反应温度（压力）和反应时间。自动控制的间歇反应器的PI流程要复杂得多，控制质量和劳动生产率都要高得多。图2-15为氯乙烯悬浮聚合釜（33m3）的PI流程图。进出料等操作采用自动计量（计量槽或流量计）、手动遥控进料，在进料总管中部串联一切断阀（球阀），进料完毕后关闭球阀，各管道就形成二道切断阀的密封。安全阀前不能有阀，故它装在切断阀与进口之间。化工工厂设计课件3317化工工厂设计课件33171．进出料管道

釜顶左部为各种原料及试压氮气等进料管道，水和单体自动计量手动遥控进料。在进料总管中部串联-切断阀（球阀），进料完毕后关闭球阀，各管道就形成二道切断阀的密封。安全阀前不能有阀，故它装在切断阀与进口之间。釜顶右部为聚合釜的各种气体出口的管道，在总管上亦串联有切断阀（球阀和手动遥控阀），紧急放空和单体回收皆由手动遥控。这样，主要的辅助操作皆能在控制室遥控，劳动强度低。釜顶及管道上的仪表主要为指示、记录和报警。底部出料阀为底伸式出料阀，可防止堵塞，在出料管上还设有冲洗水管，以清洗阀与出口料管。化工工厂设计课件33172．轴封系统

搅拌轴的密封是釜式反应器的关键问题之一，机械密封是可靠而先进的动密封结构，为了保障它的正常工作必须配有液封与冷却系统。它们可以按车间统一设置，但更多的是如图2-15所示的按釜独立设置。化工工厂设计课件3317密封液罐置于比机械密封高的地方，上部气相与釜顶气相连接，下部的密封液引入双端面机械密封的密封腔下部。由于密封液罐与釜顶压力平衡故在密封腔中油压比釜内压力高一段位差，达到需要的密封压力。密封液在轴封处受热后由密封腔上部回到密封液罐，形成自然对流，并利用罐壁散热。所以它兼有密封、润滑与冷却作用。化工工厂设计课件3317因为气体氯乙烯会溶解在油中，故在液封液罐中设降液板，降液板中心有一开口管插到底部，隔板上部充水，下部充油。水将油与氯乙烯隔离，同时将压力传递给油，由水的液面变化（液面指示与报警）可测知油的泄漏与损耗情况并及时补充。为此相应的有加油、加水、放水、氮气等管道及压力仪表。密封液罐旁为搅拌电机的运转电流的指示、记录和过载报警回路。化工工厂设计课件33173．温度控制间歇反应的温度控制是分阶段周期性变化的，热负荷也随着反应时间而变化，这都造成温度控制的困难。为此，设置了热水升温、工业水或冷冻水冷却共三套系统。反应物料通过釜壁和内冷管（挡板冷却器）与循环水进行热交换。由循环泵打出的循环水先进8根并联的内冷管，然后进人夹套，出夹套后与补充的冷（热）水一起再回到循环泵，进行恒定大流量循环。化工工厂设计