高分子工程设计-第2章-工艺流程设计

工艺流程设计是高分子工程设计中非常重要的环节，它通过工艺流程图的形式，形象地反映了聚合物合成生产装置由原料进入到产品输出的整个生产过程(物料和能量变化;物料流向;产品生产所经历的工艺过程及使用的设备仪表)。工艺流程设计是整个设计的核心,设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系(只有确定工艺流程后才能展开其它作，它涉及各个方面，各方面的变化又影响工艺流程设计)。本章主要介绍工艺路线的选择、工艺流程设计、工艺参数的选择、典型设备的自控流程和工艺流程图绘制五个内容。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology§2.1工艺路线的选择2.1.1高分子合成工艺路线

工艺路线也就是生产方法（productiontechnique）,是指使用何种原料、根据何种原理、选择何种实施方法、通过何种操作过程实现从原料变为产品的方法(引进国外技术新建工厂;大型生产装置的扩建;选用国内开发成功的技术建厂;国内成熟工艺技术的扩建、搬迁或改变生产技术路线),无论是何种类型均具有多样性。原料不同

例如:生产尼龙6可用己内酰胺()开环聚合或ω-氨基己酸(NH2(CH2)5COOH)缩聚；PET可先用对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇(EG)酯交换反应或对苯二甲酸（PTA）和EG直接酯化得对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）,然后进行缩聚。聚合机理不同

聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合，表2-1为这两种反应机理的比较。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

表2-1两种聚合机理的比较

有时,同一单体可由不同聚合机理进行聚合,如己内酰胺以碱作催化剂时属阴离子开环聚合,用水或酸作催化剂时属逐步聚合。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

实施方法不同

同一个反应体系可采用不同的工业实施方法。常见的聚合工业实施方法比较见表2-2。

表2-2常见聚合工业实施方法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology操作过程不同

同一个反应体系可采用不同的操作过程。常见的操作过程比较见表2-3。

表2-3常见的操作过程

选择生产方法是决定设计质量的关键一步，如果产品只有一种生产方法，无须选择；如果产品有几种生产方法，就需逐个进行分析研究、比较、筛选，作为工艺流程设计的依据。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

工业生产过程控制目标参数有产品的性能、质量、生产的安全性、可靠性、经济效益等,这些目标参数通常也是比较、选择、确定高分子合成工艺路线的依据或原则。2.1.2高分子合成工艺路线选择原则满足产品的性能指标要求

不同的聚合工艺路线生产出的产品质量不同,产品性能也有很大的差异。选择工艺路线时,必须首先考虑该工艺路线生产出的产品性能能否满足设计任务书中产品质量要求。例如:1.在工业生产中,要得到高粘度PET,为什么用PTA而不用DMT为原料制备?2.LDPE和HDPE分子链结构、性能和用途有什么不同?3.对于自由基聚合而言,四种常见实施方法生产的聚合物性能有什么区别,生产工艺有什么不同?高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

生产上的可靠性

指所选择的工艺路线是否成熟可靠,投料生产后达到预期目标的把握程度有多大。技术上的先进性

应充分利用先进技术、工艺、设备,提高整套生产装置的技术水平和经济效益。

经济上的合理性

选定适当的经济指标(如投资建设费、生产操作费、投资能力、投资回收期、市场需求等)进行综合比较以求最低成本和最大经济效益。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

生产装置大型化

生产规模越大,投资费用占产品成本比例越低,而且大规模连续化工业生产装置还具有占地面积少、布局紧凑、节约能源、劳动生产率高、操作过程及产品质量稳定、便于计算机系统控制和管理等优点。清洁生产、注重可持续发展

工业生产中,”清洁生产”技术关键是从生产的源头控制污染物的产生并全程控制污染。(减少污染来源;再循环利用;后处理;排放)符合国情

消费水平及消费趋势;化工机械设备及电器仪表的制造能力;化工原料及设备用金属材料的供应情况;环境保护的有关规定和化工生产中三废排放情况;劳动就业与化工生产自动化水平的关系;资金筹措和外汇储备情况。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.1.3高分子合成工艺路线选择主要步骤收集资料、调查研究

根据建设项目的产品方案及生产规模，全面搜集国内外同类型生产厂的有关资料，包括技术路线及特点、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。

具体而言:

国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程;原料来源及产品应用情况;试验研究报告;安全技术及劳动保护措施;综合利用及三废处理;生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度;设备的大型化及制造、运输情况;基本建设投资、产品成本、占地面积;水、电、气、燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应;厂址、地质、水文、气象等资料;车间（装置）环境与周围的情况高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology分析与比较

全面分析对比的内容很多，主要有：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。得出不同工艺路线各项经济技术指标的比较结果,掌握不同工艺路线的特点。

筛选与确定

将不同工艺路线的对比分析结果与本项目设计任务书相结合,根据建厂实际条件提出一个或几个工艺路线方案,然后汇集相关专业专家及上级领导进行综合论证与评定,确定最终工艺路线。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology§2.2工艺流程设计

工艺流程是指在整个生产过程中各种物料在各个工序及各个设备之间的流动过程及变化情况,或是指整个生产过程中各个工序和各个设备的任务以及它们之间的相互联系。工艺流程设计是继工艺路线选定之后,同车间布置设计决定整个车间（装置）基本面貌的关键步骤，对设备设计和管路设计等单项设计也起着决定性作用,是将所选定工艺路线具体化的过程,是整个设计工作的核心,最终均以工艺流程图形式体现。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.2.1工艺流程设计的主要原则实现设计任务的基本要求实现工艺路线的基本要求资源的合理利用

满足开、停车的需要

满足安全生产及处理意外事故的需要

满足”三废”处理的需要

适当留有发展余地高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.2.2工艺流程设计的主要任务及步骤①确定流程各生产过程的具体内容、顺序和组合方式②

绘制工艺流程图主要任务主要步骤①选定主工艺流程,画出工艺流程方案图②选择工艺参数以图解形式表示生产过程(包括物料经过各个单元操作过程流向及物料和能量变化情况，所涉及的化工过程和设备及其化工管道流程和计量控制流程)

高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology③确定控制方案④画出工艺流程草图⑤

配合物料衡算,画出物料流程图(PFD)⑥进行其它项目的设计(化工计算、设备机械设计、车间布置设计和管道设计等)⑦

画出工艺管道及仪表流程图(PID)⑧

“三废”处理及其它辅助设计工艺流程的设计高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.2.3主工艺流程的确定

主工艺流程特指由原料变为产品这股物流和与之直接相关的物流在整个生产装置中流动过程及变化情况①确定整个生产装置由几条生产线组成②确定整个过程由哪些工序组成确定主工艺流程的主要内容③确定各个工序由哪些设备组成④确定各生产线、各工序间的交叉点⑤

确定各设备的操作条件⑥确定控制方案⑦对”三废”处理过程及其它辅助过程提出工艺设计要求高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

首先根据反应过程的特点、产品性能要求、物料特性、选定的基本工艺条件来选定反应器的型式和数量,确定反应器之间的连接方式,然后以反应器为中心提出向外展开设计的条件和要求。②原料的预处理过程

实际生产中,一般根据需要采取预热（冷）、汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、压缩等化工单元操作对原料进行预处理。通常,原料预处理的化工操作过程是根据原料性质、处理方法而选取不同的装置及不同的输送方式，从而可能设计出不同的流程。①以反应过程为中心确定主工艺流程的工作方法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology③

产物后处理过程

根据从反应工序流出物料的组成和性质以及设计任务对产品性能质量指标要求,对产物进行副产物处理、未反应物分离与回收、溶剂或分散介质分离与回收以及产物聚集态处理等,对应用于产物净化、分离设备类型、连接方式及操作仍然是整个工艺流程设计关键④产品后处理过程

聚合反应后的最终产品在出厂前一般必须经过检验、计量、包装、储存、运输等过程,这些过程一般比较简单或有成套定型设备可供参考选择,一般不是本设计的重点。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

工艺流程设计是一个由核心到一般、由局部到整体的设计过程。在工艺流程设计过程中,还应以满足生产任务、能源综合利用、环保要求及经济效益为目标函数,对整个工艺流程设计进行全面地、系统地优化组合与设计。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology工艺配方

引发剂或催化剂与单体的比例、共聚时各单体的投料比例、溶液聚合时单体的浓度、悬浮或乳液聚合时分散介质与单体的比例、分散稳定剂或乳化剂与单体的比例等。§2.3工艺参数的选择2.3.1工艺参数

工艺参数是指物料状态及物料变化程度的参数。控制物料进入设备的状态及在设备中的变化程度,既是生产装置能否正常运转的关键,也是生产装置设计的依据。配比、组成、浓度、温度、压力、转化率和体积等化学反应、温度变化、相态变化、浓度组成变化、质量变化、流量变化、动能变化、位能变化和静压能变化等。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology反应控制条件反应终点产品指标加料方式、操作过程等

反应过程工艺参数的确定依据2.3.2反应过程工艺参数的确定反应温度及变化、反应压力及变化、反应时间或停留时间、物料流量等。单体转化率、相对分子量及其分布、共聚组成及分布、颗粒大小及其分布等。①基础物性数据②物料衡算结果③

基础动力学模型(微观动力学模型)④混合、流动模型、传质、传热模型⑤

反应器操作方程高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

反应过程工艺参数的选择原则①预期的产品质量指标②预期的产量③经济效益④生产过程的安全性、稳定性、生产过程是否容易操作、容易控制

假设反应在小试装置中的变化规律与大规模工业化规律相似,可在小试装置上模拟工业装置进行小试实验,研究反应规律,确定反应工艺参数,然后将该工艺过程在工业装置上实施。

反应过程工艺参数的确定方法①相似模拟法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology②逐级经验放大法

小试结果通常不能完全模拟大规模工业生产的实际情况,为了将小试科研成果开发设计成工业生产装置,一般是建设一系列中间规模的实验装置(中试装置),将小试结果逐级放大到中试装置上进行实验,研究生产规模变化对反应过程的影响以确定实际工业生产的工艺参数。

首先建立一个能够反映实际生产过程的综合数学模型,然后通过计算机上求解该数学模型,模拟实际生产过程,如图2-1所示。③

数学模拟法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-1数学模拟过程

计算机模拟理论研究放大设计生产控制反应机理热模数据冷模数据微观动力学模型反应器传递模型流动、传递理论综合数学模型高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnologya)将反应器中发生的变化分解为化学反应过程与物理过程;b)模仿工业装置的反应过程,建立小试装置(热模实验装置),研究化学反应规律,建立微观反应动力学模型,根据热模实验数据确定微观反应动力学模型中的参数;c)模仿工业装置的流动及传递过程,建立冷模实验装置,在没有化学反应的条件下研究反应器中物料的流动、混合、传热、传质规律,建立传递模型,通过冷模实验数据确定传递模型中的参数;d)通过物料及能量衡算将传递模型与反应动力学模型结合起来,同反应器操作方程建立数学模型;⑤通过计算机上求解该数学模型,模拟实际生产过程,确定最佳工艺参数。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

综合数学模型用于大规模工业装置设计之前要经过一步或几步中试规模实验,检验综合数学模型的可靠性，并进一步修正综合数学模型,从而确保工程设计的可靠性。确定工艺参数的关键是所建立的数学模型能否很好地、全面地反映生产过程的本质。④改进数学模拟法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology§2.4典型设备的控制方案

聚合反应生产过程中,除了使用一些典型设备如泵、换热器、蒸馏塔、干燥设备等外,还有一个核心设备为反应器。这些设备的控制方案是实现预定工艺过程及工艺参数的重要保证,特别是反应器的控制方案会随反应体系特性和操作条件不同而不同。2.4.1泵的控制

离心泵.swf

当流体输送设备是离心泵时,管路中的流体流量通常采用直接流量调节和旁路流量调节两种调节方式,此外还有分支流动控制方案,如图2-2所示。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-2离心泵流量调节(a)直接流量调节(b)旁路流量调节(c)泵的分支流动控制方案高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology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，通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流程,而不能采用直接流量调节，如图2-3所示。真空泵

真空泵可采用吸入支路调节和吸入管阻力调节的方案,见图2-4。图2-3旁路调节图2-4真空泵流量调节(a)真空管吸入支路调节(b)真空管吸入管阻力调节高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.4.2换热器的控制（动画）

列管式换热器化工生产中应用最广泛的传热设备,其主要控制参数是物料出口温度,一般采用载热体流量的调节来控制,此外还可调节传热面积(仅适用于蒸汽冷凝换热器)和分流调节来控制,如图2-5所示。图2-5换热器控制方案(a)换热介质流量调节方案(b)传热面积调节方案(c)分流调节方案高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.4.3反应器的控制

反应温度的控制

反应温度的控制主要是通过与外界进行热量交换来实现的,不同的聚合反应器中,聚合反应机理不同、操作方式不同、温度控制要求不同、传热介质、传热方向及控制特点不同。⑴常见的传热方式及传热介质①电加热

安全、无污染、控制过程简单,但费用较高。②冷却及加热介质

表2-4和2-5分别为常见冷却介质及使用温度范围和常见加热介质及使用温度范围。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology表2-4常见冷却介质及使用温度围表2-5常见加热介质及使用温度范围高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology⑵

典型反应温度控制方案①电加热控制

通过调节加热电压改变加热功率来控制反应温度,一般用于实验室装置或小规模工业装置。②一次循环控制

通过调节传热介质的流量来控制反应器内的温度,这种控制方式比较简单灵活适用于反应器连续操作时的温度控制,如图2-6所示。传热介质可以为液相(流动方向一般为下进上出)也可为气相(流动方向一般为上进下出)。图2-6一次循环控制高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology③二次循环控制

通过调节一次循环(大循环)传热介质的流量来改变二次循环(小循环)中传热介质的温度,从而控制反应器内温度,如图2-7所示。图2-7二次循环控制高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology④反应液外循环控制

将反应器中的物料导出,在外置换热热交换后再送回反应器中,如图2-8所示。这种控制方式加热、撤热迅速、物料温度改变较快,由于在换热器中物料温度变化5～10℃且无搅拌,因此此控制方式不适宜对温度控制严格的反应体系和高粘流体、悬浮聚合及乳液聚合。图2-8反应液外循环控制高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology⑤汽化冷凝控制

单体、溶剂、分散介质等小分子化合物汽化后从反应器上部进入一个冷凝器,在冷凝器中冷凝后又回到反应器中,如图2-9所示。这种控制方式是靠小分子化合物汽化带走大量的热,撤热迅速适合连锁聚合反应。图2-9汽化冷凝控制高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology⑥分程控制

当一个控制点的参数变化范围比较大时,不同范围需用不同的方法调节,通常根据控制器输出值的范围分别控制两个或两个以上的调节阀,这种控制方式常用于间歇操作过程,图2-10为氯乙烯悬浮聚合间歇操作温度控制方案示意图。图2-10氯乙烯悬浮聚合间歇操作温度控制方案示意图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

反应压力的控制

聚合反应器中的压力控制随着反应体系性质的变化差别很大,对应的压力控制方案也不同。

①正压控制

通过调节上升气体的流量来控制,适合于一般的溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合,如图2-11(a)所示。②负压控制

通过调节真空泵抽气量控制反应器内真空度,如图2-11(b)所示通过关闭缓冲罐上放空阀门控制反应器压力,如图2-11(c)所示图2-11(d)为间歇缩聚时反应器压力控制方案。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-11常见聚合反应压力控制方案示意图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

反应器液位的控制

反应器间歇操作时,反应器中的液位是通过每批加料量来决定的,一种是进料时打开进料泵,物料到达预定的液位时关闭进料泵,如图2-12(a)所示。另一种是通过简单的溢流装置控制每批进料量相同,如图2-12(b)所示。

反应器连续操作时,反应器中的液位高度是一个重要的控制参数,它与物料流量共同决定物料在反应器中的有效反应体积,从而确定物料在反应器中的平均停留时间,一种是出料流量一定,调节进料管路上的阀门,调节进料流量来控制反应器中液位高度,如图2-12(C)所示一种是进料流量一定,调节出料管路上的阀门,调节出料流量来控制反应器中液位高度,如图2-12(d)所示。另一种是通过调节容积泵的流量来控制反应器中的液位高度,如图2-12(e)所示高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-12常见聚合反应器液位控制方案示意图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

图2-13为氯乙烯聚合釜的管道仪表流程

图2-13氯乙烯聚合釜的管道仪表流程高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.4.4报警、切断和连锁报警

控制参数值超出控制范围但短时间内不至于引起生产事故,且操作工人有时间采取措施解决事故的情况下采用声或光等方式报警。切断

对于不立即采取措施可能会产生安全事故的情况要设置自动切断系统。联锁

一般是指两个或多个设备按固定程序执行的控制方式。对于生产装置的开停车过程、间歇操作过程或发生意外时可部分采用这种控制方式。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology§2.5工艺流程图的绘制

化工工艺图纸大致分为工艺流程图、设备工艺条件图、车间及厂房布置图、管道布置图等,它不仅是工艺流程设计最终结果的一种表达形式,而且是非工艺专业设计、设备制造、安装、调试以及指导生产的重要依据,是设计文件的重要组成部分。图纸的基本组成2.5.1化工工艺图纸绘制的基本知识

一般工程制图纸大致由图、图例、图框、标题栏、明细表、技术说明等组成,如图2-14所示。图2-14一般图纸布局高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图纸幅面

图纸幅面应遵循国家标准《技术制图图纸幅面及格式》(GB/T14689-93)的规定,优先选用A0～A4幅面,如图2-15和表2-6所示。图2-15图纸幅面表2-6图纸幅面尺寸高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图形比例

图形比例应遵循国家标准《技术制图比例》(GB/T14690-93)的规定,在标题栏中注明,若局部放大图、剖视图、剖面图等应在视图上方标注比例如图2-16所示。文字的格式

图纸中的汉字、字母、数字的书写格式要统一、大小要适当图2-16图形比例高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology方案流程图

在方案流程图中可用方框图表示出各工序、各主要设备间的组成关系。方案流程图大致体现所选工艺过程即可,是在工艺流程设计全面展开之间绘制,它为工艺方案讨论和工艺流程设计服务。

工艺流程图是以图形、符号、代号、文字说明等表示化工设备、管道、管件及阀门、自控仪表等内容及相互关系来说明物料在化工生产装置中的流向、变化及工艺控制的示意性图纸。按设计阶段的顺序大致分为方案流程图、工艺流程草图、物料流程图、工艺流程图(PFD)、管道仪表流程图(PID)等。其中,前三个图通常不作为正式的设计文件。2.5.2非正式工艺流程图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology工艺流程草图(工艺流程示意图)

工艺流程草图定性描述主物料流经的设备及流向,由设备示意图、物料管线和文字注释组成,可简捷明了地绘制,不必画出图框、标题栏,也可没有明细表和图例等,它是在工艺流程设计不断展开过程中逐步画出的,主要是为展开化工计算服务的。①设备示意图

将主物料流程中的主要设备按物料流经顺序自左至右依次绘制。此阶段只需细实线画出设备大致的外型轮廓,不必严格按比例绘制,设备之间用物料管线连接。高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology③

文字注释

对设备进行注释,在各设备轮廓内或附近注明设备的代号及名称;对流入、流出系统中各股物料标明名称、来源或去向。图2-17为PTA直接酯化缩聚连续操作工艺流程草图;图2-18为丙烯酸反相悬浮聚合间歇操作工艺流程草图②物料管线

用带箭头的粗实线画出全部主物料管线,用带箭头的中粗实线画出重要辅助物料管线如水、水蒸气、压缩空气和真空等高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-17PTA直接酯化缩聚连续操作工艺流程草图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-18丙烯酸反相悬浮聚合间歇操作工艺流程草图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology物料流程图

它是以图形及表格的形式表示整个生产工艺过程中物料的数量平衡关系、各股物料的状态参数和性能参数。它是在物料及热量衡算完成后绘制的,它也可以在工艺流程草图的基础上绘制,只需再定义一个与物料平衡表相对应的物料号。物料号放在相应的物料管线的菱形框中或物料管线的上方(左侧),物料的流量及各种参数在物料平衡表中给出。通常,在工艺流程图管线上标明物料号,用工艺流程图代替物料流程图编入设计文件。图2-19为丙烯酸反相悬浮聚合间歇操作物料平衡关系示意图,图2-20为PTA直接酯化缩聚连续操作主反应器物料平衡关系示意图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图2-19丙烯酸反相悬浮聚合间歇操作物料平衡关系示意图图2-20PTA直接酯化缩聚连续操作主反应器物料平衡关系示意图高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology2.5.3正式工艺流程图2.5.3.1工艺流程图

工艺流程图内容包括整个工艺流程、主要控制方案、操作参数和设备参数等,它是重要的设计及操作技术资料,是要编入设计文件中的,主要是在扩大初步设计阶段完成,是施工图设计阶段的主要依据,图纸主要内容有物料流程示意图、图例、注释、标题栏、设备一览表等。物料流程示意图的主要内容及画法⑴设备的画法①按主物料流经顺序自左向右依次绘制,备用设备不必画,多条相同生产线只需画一条生产线即可高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology②用细实线按比例画出各设备外型轮廓及主要内部结构特征、反应器的主要结构特征、换热器的管程及壳程的折流挡板等,泵、压缩机等设备不按比例绘制。常见设备的画法如表2-7所示。表2-7常见设备的画法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology③PFD应在设备一览表中标注出设备的外型尺寸。④

注明设备名称及位号,设备分类代号可参考表2-8,标注方法可参考图2-21。表2-8设备分类代号图2-21设备名称及位号标注方法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology⑵物料管线的表示方法①

用带流向的粗实线作为物料管线表示物流及流向。②每一物流定义一个与物料平衡表相应的物流号放在菱形框或矩形框中,也可写在物料管线的上方或左侧。对于关键的操作点还应当表示出该物流点的温度或压力。③物料管线间以及物料管线与控制仪表间的交叉需要断开绘制。如主物料管线连接、辅助物料管线断开;断开水平线或断开垂直线;物料管线连接、控制仪表连线断开等如图2-22所示。图2-22物料管线的画法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology④

工艺流程图的物料管线上要画出主要的阀门和管件,常见阀门及管件的图形符号如表2-9所示。表2-9常见阀门及管件的图形符号高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology⑤当一张图不能完全表示出整个流程时,可在适当部位断开绘制成多张工艺流程图,多张图纸中的物料管线的进出点用尖方框表示,并说明物料来或去的流程图号及来或去的设备位号,如图2-23所示。⑶

控制方案表示方法

在流程图中应表示出主要设备的控制方案。控制方案的主要内容有检测点、检测控制参数、仪表功能、调节阀门、执行机构、仪表安装位置等,它是通过仪表图形符号、调节阀门及执行机构图形符号、仪表连线等表示出来的。图2-23多张图纸中的物料管线的进出点表示方法高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology①仪表图形符号应表示出仪表安装位置、检测控制参数、仪表功能等内容,它由仪表安装位置图形符号和仪表位号组成,表2-10为常见仪表安装位置图形符号,图2-24为仪表图形符号的画法。表2-1常见仪表安装位置图形符号高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology

图2-24中,仪表符号由字母和数字组成,第一字母表示检测参数,第二及其以后字母表示该参数所需的仪表功能,如表2-11所示为常用检测控制参数代号及仪表功能代号。前两位为仪表所在工序序号,后面数字为仪表序号图2-24仪表图形符号的画法表2-11常用检测控制参数代号及仪表功能代号高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology②各种调节阀门通常需配置执行机构,一般画在物料管线上,执行机构画在阀门上。以闸阀为例的执行机构图形符号如表2-12所示。③仪表连线用于表示检测点、调节阀门及控制仪表间的相互关系。表2-12执行机构图形符号高分子工程设计DesignofPolymerEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology图例及注释

工艺图纸中所涉及大量的设备、物料管线、管件及阀门、自控仪表等图形符号等在整个工程设计中必须保持一致,还必须用图例说明各种图形符号表示的具体内容,无法用图形方式表明的设计数据及要求等可