《工艺流程设计》PPT课件

1Pharmaceutical Engineering3.1 概述概述 3.2 工艺流程设计技术工艺流程设计技术 工艺流程图工艺流程图 第第3章章 工艺流程设计工艺流程设计2Pharmaceutical Engineering工艺流程设计工艺流程设计 3.1 概述 生产工艺流程设计生产工艺流程设计试验工艺流程设计试验工艺流程设计仅有文献资仅有文献资料，尚未进料，尚未进行生产行生产技术成熟、技术成熟、大量生产大量生产3Pharmaceutical Engineering3.1.1 工艺流程设计的作用工艺流程设计的作用 3.1.2 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 3.1.3 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 3.1.4 工艺流程设计的成果工艺流程设计的成果 3.1 概述 4Pharmaceutical Engineering 工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设工艺流程设计是工程设计中最重要、最基础的设计步骤，工艺流程设计是在确定的原料路线和技术计步骤，工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的中心，路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的中心，对后续的对后续的物料衡算物料衡算、工艺设备设计工艺设备设计、车间布置设计车间布置设计和和管道布置设计管道布置设计等单项设计起着决定性的作用，并等单项设计起着决定性的作用，并与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。与车间布置设计一起决定着车间或装置的基本面貌。3.1.1 工艺流程设计的作用工艺流程设计的作用 5v确定工艺流程的组成确定工艺流程的组成v确定载能介质的技术规格和流向确定载能介质的技术规格和流向v确定操作条件和控制方法确定操作条件和控制方法v确定安全技术措施确定安全技术措施v绘制不同深度的工艺流程图绘制不同深度的工艺流程图Pharmaceutical Engineering3.1.2 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 6Pharmaceutical Engineering 工艺流程设计的任务内容：工艺流程设计的任务内容：1.确定工艺流程的组成确定工艺流程的组成确定流程中各生产过程的确定流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式具体内容、顺序和组合方式，是工艺流程设计的基本任务。是工艺流程设计的基本任务。可用设备之间的可用设备之间的位置关系位置关系和和物物料流向料流向来表示。来表示。3.1.2 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 7Pharmaceutical Engineering2.确定载能介质的技术规格和流向确定载能介质的技术规格和流向常用的载能介质：常用的载能介质：水、水蒸汽、冷水、水蒸汽、冷冻盐水、空气冻盐水、空气(真空或压缩真空或压缩)。3.确定操作条件和控制方法确定操作条件和控制方法主要工艺参数有主要工艺参数有温度、压力、浓度、温度、压力、浓度、流量、流速和流量、流速和pHpH值值等。等。3.1.2 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 8Pharmaceutical Engineering 4.确定安全技术措施确定安全技术措施设置相应的预防和应急措施，如阻设置相应的预防和应急措施，如阻火器、报警装置、爆破片、安全阀、火器、报警装置、爆破片、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、泄水安全水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。故贮槽等。3.1.2 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 9Pharmaceutical Engineering5.5.绘制不同深度的工艺流程图绘制不同深度的工艺流程图u初步设计初步设计u施工图设计施工图设计工艺流程框图工艺流程框图 工艺流程示意图工艺流程示意图 物料流程图物料流程图 带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图 施工阶段带控制点的工施工阶段带控制点的工艺流程图。艺流程图。3.1.2 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 10v工艺路线的选择工艺路线的选择v确定工艺流程的组成和顺序确定工艺流程的组成和顺序v绘制工艺流程框图绘制工艺流程框图v绘制工艺流程示意图绘制工艺流程示意图v绘制物料流程图绘制物料流程图v绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图v绘制施工阶段带控制点的工艺流程图绘制施工阶段带控制点的工艺流程图Pharmaceutical Engineering3.1.3 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 11Pharmaceutical Engineering3.1.3 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序u工艺路线的选择工艺路线的选择u确定工艺流程的组成和顺序确定工艺流程的组成和顺序工业化实施的可行工业化实施的可行性、可靠性和先进性、可靠性和先进性；关键设备和特性；关键设备和特殊工艺条件或参数殊工艺条件或参数容易实现或达到容易实现或达到明确各单元反应和单元明确各单元反应和单元操作的主要设备、操作操作的主要设备、操作条件和基本操作参数条件和基本操作参数(如如温度、压力、浓度等温度、压力、浓度等)。确定各设备之间的确定各设备之间的连接顺序以及载能连接顺序以及载能介质的技术规格和介质的技术规格和流向流向12Pharmaceutical Engineeringu绘制工艺流程框图绘制工艺流程框图方框、文字和箭头方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的路线和等形式定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程框图。顺序，绘制出工艺流程框图。图例、箭头和必要的文字说明图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路定性表示出由原料变成产品的路线和顺序。线和顺序。u绘制工艺流程示意图绘制工艺流程示意图3.1.3 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 13Pharmaceutical Engineeringu 绘制物料流程图绘制物料流程图 物料衡算和能量衡算物料衡算和能量衡算物料流程图物料流程图u 绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图 设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计初步设计阶段带控制点的工艺流程图初步设计阶段带控制点的工艺流程图设备一览表设备一览表 3.1.3 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 14Pharmaceutical Engineeringu 绘制施工阶段带控制点的工艺流程图绘制施工阶段带控制点的工艺流程图 对工艺流程图中所选用的设备、管道、阀门、仪表等对工艺流程图中所选用的设备、管道、阀门、仪表等作必要的作必要的修改、完善和进一步的说明修改、完善和进一步的说明。在此基础上，。在此基础上，可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。3.1.3 工艺流程设计的基本程序工艺流程设计的基本程序 15Pharmaceutical Engineering初步设计阶段的主要成果是初步设计阶段的主要成果是初步设计阶初步设计阶段带控制点的工艺流程图段带控制点的工艺流程图；施工图设计阶段的主要成果是施工图设计阶段的主要成果是施工阶段施工阶段带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图。3.1.4 工艺流程设计的成果工艺流程设计的成果 16Pharmaceutical Engineering3.2.1 工艺流程设计中的方案比较工艺流程设计中的方案比较 3.2.2 完善工艺流程完善工艺流程 3.2.3 工艺流程设计中应考虑的技术问题工艺流程设计中应考虑的技术问题 3.2 工艺流程设计技术工艺流程设计技术17Pharmaceutical Engineering 在进行方案比较时首先应明确评判标准。许在进行方案比较时首先应明确评判标准。许多多技术经济指标技术经济指标，如产物收率、原料单耗、能，如产物收率、原料单耗、能量单耗、产品成本、设备投资、操作费用等均量单耗、产品成本、设备投资、操作费用等均可作为方案比较的评判标准。此外，环保、安可作为方案比较的评判标准。此外，环保、安全、占地面积等也是方案比较时应考虑的重要全、占地面积等也是方案比较时应考虑的重要因素。因素。例例3-1、例例3-2、例例3-3、例例3-4 3.2.1 工艺流程设计中的方案比较工艺流程设计中的方案比较 18Pharmaceutical Engineering 实例实例3-1 在药品在药品精制精制中，粗品常先用溶剂中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程过滤流程。解：首先选定解：首先选定过滤速度过滤速度和和溶剂收率溶剂收率为方为方案比较的评判标准。案比较的评判标准。19Pharmaceutical Engineering溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气滤滤液液活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品过过滤滤器器溶溶剂剂去去三三废废放放空空图图3-1 常压过滤方案常压过滤方案 采用常压过滤方案采用常压过滤方案虽可滤除活性炭等虽可滤除活性炭等固体杂质，但过滤固体杂质，但过滤速度较慢速度较慢Scheme I：常压过滤常压过滤 20Pharmaceutical Engineering溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气滤滤液液溶溶剂剂去去三三废废抽抽滤滤器器活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品接接真真空空 图图3-2 真空抽滤方案真空抽滤方案 Scheme II：真空抽滤真空抽滤采用真空抽滤采用真空抽滤 方式，过滤速度明显加快，方式，过滤速度明显加快，从而克服了方案从而克服了方案I过滤速度较过滤速度较慢的缺陷，但由于出口未设慢的缺陷，但由于出口未设置冷凝器，因而易造成大置冷凝器，因而易造成大 量量低沸点溶剂的挥发损失低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降使溶剂的收率下降21Pharmaceutical EngineeringScheme III：真空抽滤真空抽滤 冷凝冷凝溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气滤滤液液溶溶剂剂去去三三废废抽抽滤滤器器活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品冷冷凝凝器器冷冷却却剂剂接接真真空空接接收收罐罐图图3-3 真空抽滤真空抽滤-冷凝方案冷凝方案 在出口设置了冷在出口设置了冷凝器，以回收低凝器，以回收低沸点溶剂，从而沸点溶剂，从而减少了溶剂的挥减少了溶剂的挥发损失，提高了发损失，提高了溶剂的收率溶剂的收率22Pharmaceutical EngineeringScheme IV：加压过滤：加压过滤溶溶解解脱脱色色釜釜水水蒸蒸气气压压缩缩空空气气或或氮氮气气滤滤液液压压滤滤器器活活性性炭炭溶溶剂剂粗粗品品溶溶剂剂去去三三废废放放空空图图3-4 加压过滤方案加压过滤方案 在压滤器上部通入在压滤器上部通入压缩空气或氮气，压缩空气或氮气，即采用加压过滤方即采用加压过滤方式，过滤速度快，式，过滤速度快，且溶剂的挥发损失且溶剂的挥发损失 很少很少23Pharmaceutical Engineering 实例实例3-2 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：混酸的组成为：HNO3 47%、H2SO4 49%、H2O 4%；氯苯与混酸中氯苯与混酸中HNO3的摩尔比为的摩尔比为1：；反应开始温度为：；反应开始温度为4055oC，并逐渐升温至，并逐渐升温至80oC；硝化时间为；硝化时间为2h；硝化；硝化废酸中含硝酸小于废酸中含硝酸小于1.6%，含混合硝基氯苯为获得混，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的合硝基氯苯量的1%。试通过方案比较，确定适宜的。试通过方案比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程硝化及后处理工艺流程。解：首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸解：首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准。24Pharmaceutical EngineeringScheme I：硝化硝化分离分离 配配酸酸釜釜冷冷却却水水水水连连续续分分离离器器粗粗硝硝基基物物去去精精制制硫硫酸酸氯氯苯苯硝硝化化釜釜冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽硝硝酸酸分分离离废废酸酸出出售售硝化硝化-分离方案分离方案 25Pharmaceutical EngineeringScheme II：硝化硝化分离分离萃取萃取配配酸酸釜釜冷冷却却水水水水连连续续分分离离器器粗粗硝硝基基物物去去精精制制硫硫酸酸氯氯苯苯萃萃取取罐罐硝硝化化釜釜冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽硝硝酸酸萃萃取取废废酸酸出出售售硝化硝化-分离分离-萃取方案萃取方案 26Pharmaceutical EngineeringScheme III：硝化硝化分离分离萃取萃取浓缩浓缩 配配酸酸釜釜冷却水冷却水回收硫酸回收硫酸冷却水冷却水冷凝器冷凝器接真空接真空水蒸汽水蒸汽浓浓缩缩釜釜接接收收罐罐补充硫酸补充硫酸去水处理去水处理连连续续分分离离器器粗硝基物去精制粗硝基物去精制氯苯氯苯萃萃取取罐罐硝硝化化釜釜冷却水冷却水水蒸汽水蒸汽硝酸硝酸回收氯苯回收氯苯硝化硝化-分离分离-萃取萃取-浓缩方案浓缩方案 27Pharmaceutical Engineering 例例3-3 在加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制在加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制备硝基苯。已知混酸组成为：备硝基苯。已知混酸组成为：HNO3 5%、H2SO4 65%、H2O 30%；苯与混酸中；苯与混酸中HNO3的摩尔比为的摩尔比为1：；反应压：；反应压力为，反应温度为力为，反应温度为130oC；反应后的硝化液进入连续分；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为120oC；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段。工段。试以单位能耗为评判标准，确定适宜的工艺流试以单位能耗为评判标准，确定适宜的工艺流程程。解：以解：以单位能耗单位能耗为方案比较的评判标准，确定适宜为方案比较的评判标准，确定适宜的工艺流程。的工艺流程。28Pharmaceutical Engineering配配酸酸釜釜冷却水冷却水循环废酸循环废酸酸性硝基苯酸性硝基苯连连续续分分离离器器硝硝化化釜釜苯苯 粗硝基苯粗硝基苯去精制工段去精制工段去水处理去水处理中中和和器器稀碱、水稀碱、水冷却水冷却水冷却水冷却水冷凝器冷凝器水蒸汽水蒸汽浓浓缩缩罐罐接接收收罐罐废废酸酸罐罐中中间间罐罐硝酸、硫酸硝酸、硫酸循环酸罐循环酸罐泵泵回收苯回收苯Scheme I：间接水冷：间接水冷-常压浓缩常压浓缩间接水冷间接水冷-常压浓缩方案常压浓缩方案 29Pharmaceutical EngineeringScheme II：原料预热：原料预热-闪蒸浓缩闪蒸浓缩配配酸酸釜釜冷却水冷却水硝酸、硫酸硝酸、硫酸循环废酸循环废酸原料苯原料苯换热器换热器酸性硝基苯酸性硝基苯连连续续分分离离器器硝硝化化釜釜热苯热苯去水处理去水处理中中和和器器稀碱、水稀碱、水冷却水冷却水冷却水冷却水冷凝器冷凝器接真空接真空水蒸汽水蒸汽闪闪蒸蒸罐罐接接收收罐罐废废酸酸罐罐循环酸罐循环酸罐中中间间罐罐泵泵 粗硝基苯粗硝基苯去精制工段去精制工段回收苯回收苯原料预热原料预热-闪蒸浓缩方案闪蒸浓缩方案 30Pharmaceutical Engineering 例例3-4 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为为 已知反应在间歇釜已知反应在间歇釜(磺化釜磺化釜)中进行，磺化反应速度与甲苯浓中进行，磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方成反比。为保持较高的反度成正比，与硫酸含水量的平方成反比。为保持较高的反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措施应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措施将磺化生成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较，确定将磺化生成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较，确定适宜的适宜的脱水工艺流程脱水工艺流程。解：磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲解：磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲苯能否及时返回磺化釜可作为方案比较的评判标准。苯能否及时返回磺化釜可作为方案比较的评判标准。CH3CH3SO3H+H2SO4+H2O110140 0C 31Pharmaceutical EngineeringScheme I：间歇脱水：间歇脱水水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水间间歇歇式式脱脱水水器器磺磺化化釜釜浓浓硫硫酸酸甲甲苯苯冷冷凝凝器器水水图图3-10 间歇脱水方案间歇脱水方案 32Pharmaceutical EngineeringScheme II：连续脱水：连续脱水水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水连连续续式式脱脱水水器器磺磺化化釜釜浓浓硫硫酸酸甲甲苯苯冷冷凝凝器器水水 图图3-11 连续脱水方案连续脱水方案 33根据单元操作或单元反应所涉及的主要设备为单位根据单元操作或单元反应所涉及的主要设备为单位标明进料和出料的名称、组成及工艺条件；标明进料和出料的名称、组成及工艺条件；根据单元操作或单元反应过程的温度、热效应等情况根据单元操作或单元反应过程的温度、热效应等情况确定传热设备和载能介质的技术规格；确定传热设备和载能介质的技术规格；根据单元操作或单元反应过程的参数显示和控制方式根据单元操作或单元反应过程的参数显示和控制方式确定仪表和自动控制方案；确定仪表和自动控制方案；根据单元操作或单元反应过程的燃烧、爆炸、毒害情况，根据单元操作或单元反应过程的燃烧、爆炸、毒害情况，确定相应的安全技术措施；确定相应的安全技术措施；根据单元操作或单元反应过程所产生的污染物根据单元操作或单元反应过程所产生的污染物确定相应的污染治理方案等等。确定相应的污染治理方案等等。以单元操作或单元反应为中心，以单元操作或单元反应为中心，完善工完善工艺流程艺流程 34Pharmaceutical Engineering 例例 工业生产中，硝化混酸的配制常工业生产中，硝化混酸的配制常在间歇搅拌釜中进行，试以在间歇搅拌釜中进行，试以搅拌釜搅拌釜为为中心，完善硝化混酸配制过程的工艺中心，完善硝化混酸配制过程的工艺流程。流程。3.2.2 完善工艺流程完善工艺流程 35Pharmaceutical Engineering图图3-12 混酸配制过程的工艺流程示意图混酸配制过程的工艺流程示意图 废酸废酸计量槽计量槽搅搅拌拌釜釜冷却水冷却水硫酸硫酸计量罐计量罐泵泵硫酸硫酸贮罐贮罐硫酸硫酸硝酸硝酸计量罐计量罐泵泵硝酸硝酸贮罐贮罐硝酸硝酸泵泵废酸废酸贮罐贮罐回收废酸回收废酸混酸混酸贮罐贮罐去硝化去硝化3.2.2 完善工艺流程完善工艺流程 36Pharmaceutical Engineering 例例 在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝在合成抗菌药诺氟沙星的生产中，以对氯硝基苯为原料制备对氟硝基苯的反应方程式为基苯为原料制备对氟硝基苯的反应方程式为 反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应拟在间歇釜式反应器中进行，试以反应器为反应器为中心中心，完善反应过程的工艺流程。，完善反应过程的工艺流程。NO2Cl +KFNO2F环丁砜170180 0C +KCl 3.2.2 完善工艺流程完善工艺流程 37Pharmaceutical Engineering 图图3-13 氟化反应过程的工艺流程示意图氟化反应过程的工艺流程示意图 氟氟化化釜釜导热油导热油环丁砜环丁砜对氯硝基苯对氯硝基苯回流冷凝器回流冷凝器冷却水冷却水氟化钾氟化钾接真空接真空去精制去精制环丁砜环丁砜去三废去三废抽滤器抽滤器3.2.2 完善工艺流程完善工艺流程 38Pharmaceutical Engineering1.生产方式的选择生产方式的选择 2.提高设备利用率提高设备利用率 3.物料的回收与套用物料的回收与套用 4.能量的回收与利用能量的回收与利用 5.安全技术措施安全技术措施 6.仪表和控制方案的选择仪表和控制方案的选择 3.2.3 工艺流程设计中应考虑的技术问题工艺流程设计中应考虑的技术问题 39Pharmaceutical Engineeringv产品的生产方式产品的生产方式 连续生产连续生产 间歇生产间歇生产 联合生产方式联合生产方式 1.生产方式的选择生产方式的选择 40Pharmaceutical Engineering 例例3-7 某产品的生产过程由磺化、冷却中和、某产品的生产过程由磺化、冷却中和、浓缩三道工序组成，磺化液和中和液均为液态，浓缩三道工序组成，磺化液和中和液均为液态，磺化釜的操作周期为磺化釜的操作周期为12h，冷却中和釜的操作周，冷却中和釜的操作周期为期为4h，浓缩釜的操作周期为，浓缩釜的操作周期为8h。试确定适宜。试确定适宜的设备配置方案。的设备配置方案。解：该产品的生产过程有多种不同的设备配解：该产品的生产过程有多种不同的设备配置方案置方案.2.提高设备利用率提高设备利用率 41设备名称设备名称磺化釜磺化釜冷却中和釜冷却中和釜浓缩釜浓缩釜操作周期操作周期/h1248方方案案I设备台数设备台数11111(1/6)1(1/3)日总操作批数日总操作批数1(2)1(6)1(3)每台设备日闲置时间每台设备日闲置时间/h12(0)20(0)16(0)日产品量量每批操作折合成的产品 为保持主要设备之间的能力平衡，提高设备利用率，设为保持主要设备之间的能力平衡，提高设备利用率，设备台数、批生产能力和操作周期之间应满足下列关系备台数、批生产能力和操作周期之间应满足下列关系 (3-1)124 操操作作周周期期设设备备台台数数日日产产品品量量能能力力以以产产品品量量计计算算的的批批生生产产42设备名称设备名称磺化釜磺化釜中和釜中和釜浓缩釜浓缩釜操作周期操作周期/h1248日操作批数日操作批数263日处理量日处理量6012080设备生产能设备生产能力力2020设备台数设备台数？设备闲置时间设备闲置时间/h000124 操操作作周周期期设设备备台台数数日日产产品品量量能能力力以以产产品品量量计计算算的的批批生生产产设备配置方案设备配置方案1/2160301143Pharmaceutical Engineeringv在工艺流程设计中，充分考虑物料的在工艺流程设计中，充分考虑物料的回收与套用回收与套用，以降低原辅材料消耗，提高产品收率，是以降低原辅材料消耗，提高产品收率，是降低降低产品产品成本的重要措施。成本的重要措施。v药物的工艺流程设计中，若能实现反应母液的循药物的工艺流程设计中，若能实现反应母液的循环套用或经适当处理后套用，则不仅能降低原辅材环套用或经适当处理后套用，则不仅能降低原辅材料消耗，提高产品收率，而且能减少环境污染。料消耗，提高产品收率，而且能减少环境污染。v在工艺流程设计时应充分考虑这些溶剂的回收与在工艺流程设计时应充分考虑这些溶剂的回收与套用。套用。3.物料的回收与套用物料的回收与套用 44Pharmaceutical Engineering在工艺流程设计中，充分考虑能量的回收与利在工艺流程设计中，充分考虑能量的回收与利用，以提高能量利用率，降低能量单耗，是用，以提高能量利用率，降低能量单耗，是降低降低产品成本的又一重要措施产品成本的又一重要措施借助重力减少动力输送借助重力减少动力输送回收物料的余热，以达到降低能耗和产品成本回收物料的余热，以达到降低能耗和产品成本的目的。的目的。4.能量的回收与利用能量的回收与利用 45Pharmaceutical Engineering报警装置报警装置 事故贮槽事故贮槽 安全水封、安全阀或爆破片安全水封、安全阀或爆破片 溢流管溢流管 阻火器阻火器 设置排空阀设置排空阀 接地装置接地装置 防雷装置防雷装置 5.安全技术措施安全技术措施 46Pharmaceutical Engineering 在工艺流程设计中，对需要控制的工艺参在工艺流程设计中，对需要控制的工艺参数如温度、压力、浓度、流量、流速、数如温度、压力、浓度、流量、流速、pH值、液位等，都要确定适宜的值、液位等，都要确定适宜的检测位置检测位置、检检测和显示仪表测和显示仪表以及以及控制方案控制方案。6.仪表和控制方案的选择仪表和控制方案的选择 47v3.3.1 工艺流程框图工艺流程框图v3.3.2 工艺流程示意图工艺流程示意图v3.3.3 物料流程图物料流程图v3.3.4 带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图Pharmaceutical Engineering3.3 工艺流程图工艺流程图48Pharmaceutical Engineering工艺流程图是以图解形式表示工艺流程工艺流程图是以图解形式表示工艺流程初步设计阶段需绘制初步设计阶段需绘制工艺流程框图工艺流程框图、工艺工艺流程示意图流程示意图、物料流程图物料流程图和带和带控制点的工艺控制点的工艺流程图流程图；在施工图设计阶段需绘制施工阶段带控制在施工图设计阶段需绘制施工阶段带控制点的工艺流程图点的工艺流程图。3.3 工艺流程图49Pharmaceutical Engineering 工艺流程框图是在工艺路线和生产方工艺流程框图是在工艺路线和生产方法确定之后，物料衡算开始之前表示法确定之后，物料衡算开始之前表示生产工艺过程的一种生产工艺过程的一种定性图纸定性图纸，是最，是最简单的工艺流程图，其作用是定性表简单的工艺流程图，其作用是定性表示出由原料变成产品的工艺路线和顺示出由原料变成产品的工艺路线和顺序，包括全部序，包括全部单元操作单元操作和和单元反应单元反应。3.3.1 工艺流程框图50Pharmaceutical Engineering酰化酰化醋酐醋酐水杨酸水杨酸结晶结晶离心脱水离心脱水气流干燥气流干燥旋风分离旋风分离过筛过筛包装包装阿司匹林阿司匹林母液母液蒸汽、水蒸汽、水冷冻盐水冷冻盐水水水图图3-14 阿司匹林的生产工艺流程框图阿司匹林的生产工艺流程框图 3.3.1 工艺流程框图51Pharmaceutical Engineering 在工艺流程框图的基础上，分析各过在工艺流程框图的基础上，分析各过程的主要工艺设备，在此基础上，以程的主要工艺设备，在此基础上，以图图例例、箭头箭头和和必要的文字说明必要的文字说明定性表示出定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意图。工艺流程示意图。3.3.2 工艺流程示意图工艺流程示意图52Pharmaceutical Engineering醋醋酐酐、水水杨杨酸酸母母液液贮贮槽槽离离心心机机水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水酰酰化化釜釜接接真真空空冷冷冻冻盐盐水水母母液液泵泵水水气气流流干干燥燥器器过过筛筛机机成成品品冷冷凝凝器器冷冷却却水水结结晶晶釜釜旋旋风风分分离离器器旋旋风风分分离离器器图图3-3 阿司匹林的生产工艺流程阿司匹林的生产工艺流程 3.3.2 工艺流程示意图工艺流程示意图53Pharmaceutical Engineering 当工艺流程示意图确定之后，即当工艺流程示意图确定之后，即可进行物料衡算、能量衡算和设备可进行物料衡算、能量衡算和设备的工艺计算。在此基础上，可绘制的工艺计算。在此基础上，可绘制出物料流程图。此时，设计已由定出物料流程图。此时，设计已由定性转入性转入定量定量。3.3.3 物料流程图物料流程图54Pharmaceutical Engineering冷冷却却水水冷冷却却水水接接真真空空水水蒸蒸汽汽冷冷却却水水水水蒸蒸汽汽序序号号 1 1序序号号 2 2序序号号 6 6序序号号 8 8序序号号1 15 5序序号号1 10 0序序号号 3 3序序号号 5 5序序号号 9 9序序号号 4 4序序号号1 14 4序序号号1 11 1序序号号1 12 2序序号号1 13 3序序号号 7 7硝硝化化釜釜R1102配配酸酸釜釜R1101连连续续分分离离器器V1105冷冷凝凝器器E1101浓浓缩缩釜釜R1104接接收收罐罐V1112萃萃取取罐罐R1103图图3-16 氯苯硝化的物料流程图氯苯硝化的物料流程图 3.3.3 物料流程图物料流程图55Pharmaceutical Engineering序号序号 物料名称物料名称流量流量/kg/kg h h-1-1HNO3 H2SO4 H2O 氯苯氯苯硝基氯苯硝基氯苯总计总计1 1 补充硫酸补充硫酸 2.4 2.4 0.2 0.2 2.6 2.6 2 2 硝酸硝酸230 230 4.7 4.7 234.7 234.7 3 3 回收废酸回收废酸 237.6 237.6 14.7 14.7 252.3 252.3 4 4 配制混酸配制混酸230 230 240 240 19.6 19.6 489.6 489.6 5 5 萃取氯苯萃取氯苯 403.4 403.4 18.7 422.1 422.1 6 6 硝酸损失硝酸损失2.3 2.3 2.3 2.3 7 7 硝化液硝化液 909.4 909.4 8 8 粗硝基苯粗硝基苯 2.4 2.4 0.2 0.2 6.1 6.1 569.3 578.0 578.0 9 9 分离废酸分离废酸5.2 5.2 237.6 237.6 82.9 82.9 5.7 331.4 331.4 10 10 氯苯氯苯 416.8 416.8 416.8 416.8 11 11 萃取废酸萃取废酸 237.6 237.6 84.4 84.4 4.1 4.1 326.1 326.1 12 12 浓缩蒸汽浓缩蒸汽 73.8 73.8 13 13 冷凝冷凝液液 73.8 73.8 14 14 废水废水 69.7 69.7 69.7 69.7 15 15 回收氯苯回收氯苯 4.1 4.1 4.1 4.1 3.3.3 物料流程图物料流程图NoImage56Pharmaceutical EngineeringV 1 1 0 1 硫硫 酸酸组组 成成重重量量%H2S O4 H2O2.40.29 2.3 7.7合合 计计2.61 0 0.0V 1 1 0 2 硝硝 酸酸组组 成成重重量量%H N O3 H2O2 3 0.0 4.79 8 2合合 计计2 3 4.71 0 0V 1 1 0 8 氯氯 苯苯组组 成成重重量量%C B4 1 2.71 0 0V 1 1 0 3 萃萃取取氯氯苯苯组组 成成重重量量%N C B C B 1 8.74 0 3.4 4.49 5.6合合 计计4 2 2.11 0 0.0V 1 1 1 0 回回收收废废酸酸组组 成成重重量量%H2S O4 H2O2 3 7.6 1 4.79 4.2 5.8合合 计计2 5 2.31 0 0.0V 1 1 1 1 回回收收氯氯苯苯组组 成成重重量量%C B4.11 0 0R 1 1 0 1 混混酸酸配配制制组组 成成重重量量%H N O3H2S O4 H2O2 3 0.02 4 0.0 1 9.64 74 9 4合合 计计4 8 9.61 0 0V 1 1 0 5 分分 离离硝硝基基物物层层 废废酸酸层层5 7 8.03 3 1.4合合 计计9 0 9.4R 1 1 0 3 萃萃取取分分离离萃萃取取物物料料7 4 8.2R 1 1 0 4 减减压压浓浓缩缩浓浓缩缩物物料料3 2 6.1R 1 1 0 2 硝硝化化反反应应反反应应物物料料9 1 1.7V 1 1 0 4 吸吸 收收组组 成成重重量量%H N O32.31 0 0V 1 1 0 6 粗粗硝硝基基物物组组 成成重重量量%N C B C BH2S O4 H2O5 6 9.3 6.1 2.4 0.29 8.4 9 1.0 6 0.4 2 0.0 3合合 计计E 1 1 0 1 浓浓缩缩蒸蒸汽汽组组 成成重重量量%H2O C B6 9.7 4.19 4.4 5.6V 1 1 0 7 分分离离废废酸酸组组 成成重重量量%H N O3H2S O4 H2O N C B 5.22 3 7.6 8 2.9 5.7 1.5 77 1.7 02 5.0 1 1.7 2合合 计计V 1 1 0 9 萃萃取取废废酸酸组组 成成重重量量%H2S O4 H2O C B2 3 7.6 8 4.4 4.17 2.8 62 5.8 8 1.2 6合合 计计3 3 1.41 0 0.0 05 7 8.01 0 0.0 03 2 6.11 0 0.0 0合合 计计7 3.81 0 0.0V 1 1 1 3 废废 水水组组 成成重重量量%H2O6 9.71 0 0V 1 1 1 2 接接 收收 罐罐冷冷凝凝液液7 3.8CB氯苯；氯苯；NCB硝基氯苯；基准：硝基氯苯；基准：kg h-1 图图3-17 用框图绘制的氯苯硝化的物料流程图用框图绘制的氯苯硝化的物料流程图 57Pharmaceutical Engineering(1)基本要求基本要求(2)图面要求图面要求(3)绘制方法绘制方法(4)常见单元设备的自控流程常见单元设备的自控流程(5)带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图 3.3.4 带控制点的工艺流程图58Pharmaceutical Engineeringv表示出生产过程中的全部表示出生产过程中的全部工艺设备工艺设备。v表示出生产过程中的全部表示出生产过程中的全部工艺物料工艺物料和和载能载能介质介质的名称、技术规格及流向。的名称、技术规格及流向。v表示出全部表示出全部物料管道物料管道和各种和各种辅助管道辅助管道(如水、如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道)的的代号、材质、管径及保温情况。代号、材质、管径及保温情况。(1)基本要求基本要求 59Pharmaceutical Engineeringv表示出生产过程中的全部表示出生产过程中的全部工艺阀门工艺阀门以及阻火以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件附件v表示出生产过程中的全部表示出生产过程中的全部仪表仪表和和控制方案控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。和控制回路等。(1)基本要求基本要求 60PL-T120110-50-L1BPL-V120101-32-L1BVG-V120102-32-L1BBD-V120103-32-L1BPL-V120104-50-L1BPL-V120205-50-L1BVG-V120206-32-L1BLS-E120109-40-L1BPL-V120207-50-L1B32 50SCLSSC-E120108-20-L1B32 50PI204PI201PI207LGLGTI202LI206PG-E120213-200-L1BPG-T120112-200-L1BC CW WCW-E120217-50-L1BCW-E120216-50-L1BC CW WPI210TI212PL-E120214-32-L1BPL-T120111-32-L1BPL-E120218-32-L1BPL-V120319-32-L1BVE-V120321-32-L1BPL-V120322-32-L1BLGVG-V120320-32-L1BVE-E120215-32-L1BV1201P1201P1202T1201E1201V1202E1202V1203V1204V1205V1206VG-V120423-32-L1BVG-V120527-32-L1BVG-V120631-32-L1BPL-V120424-32-L1BPL-V120528-32-L1BPL-V120632-32-L1BVE-V120425-32-L1BVE-V120529-32-L1BVE-V120633-32-L1BPL-V120426-32-L1BPL-V120530-32-L1BPL-V120634-32-L1BV1207VG-V120735-32-L1BVE-V120736-32-L1BVE-V120737-50-L1BBD-V120738-32-L1BMVG-P120339-50-L1BP1203自自V V1 11 10 02 2V1201氯化液贮槽P1201加料泵V1202蒸馏罐E1201再沸器T1201精馏塔P1202循环泵E1202全凝器V1203对氯甲苯罐V1203对氯甲苯罐V12042,4二氯甲苯罐V1205中间罐V12063,4二氯甲苯罐V1207缓冲罐P1203真空泵FRC214FR213FRC208TIC215PIC220TI203PI205PI209TI211PI216LGLGLGPI217PI218PI219基本要求：基本要求：工艺设备、工艺物料、载能介质、物料管道、辅助管道工艺设备、工艺物料、载能介质、物料管道、辅助管道工艺阀门、阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器工艺阀门、阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器仪表及控制方案仪表及控制方案61Pharmaceutical Engineeringv图纸尺寸图纸尺寸 v比例比例 v图线和字体图线和字体(2)图面要求图面要求 62Pharmaceutical Engineering 1.设备设备 2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 3.自控和仪表自控和仪表(3)绘制方法绘制方法 63Pharmaceutical Engineeringv常用设备的代号和图例。常用设备的代号和图例。1.设备设备 646566Pharmaceutical Engineeringv为使图形简单明了，设备上的管道为使图形简单明了，设备上的管道接头、支脚、接头、支脚、支架、基础、平台支架、基础、平台等一般不需表示。等一般不需表示。v在流程图中，当有多台相同的设备在流程图中，当有多台相同的设备并联并联时，可时，可只画只画一台一台设备，其余设备可分别用细实线方框表设备，其余设备可分别用细实线方框表示，在方框内注明设备位号，并画出通往该设备示，在方框内注明设备位号，并画出通往该设备的支管。的支管。1.设备设备 67Pharmaceutical Engineeringv在初步设计阶段的工艺流程图中，当有多台在初步设计阶段的工艺流程图中，当有多台相同的设备相同的设备串联串联或轮换使用时或轮换使用时,一般只画一般只画1台台设设备备;而在施工阶段的工艺流程图中则应根据需而在施工阶段的工艺流程图中则应根据需要画出要画出2台或台或2台以上的设备台以上的设备,以表示清楚。以表示清楚。v在带控制点的工艺流程图中要表示出在带控制点的工艺流程图中要表示出设备的设备的名称名称和和位号位号。1.设备设备 68Pharmaceutical Engineering相相同同设设备备尾尾号号RA02设设备备序序号号21工工段段或或工工序序序序号号车车间间或或装装置置序序号号设设备备分分类类代代号号图图3-18 设备位号的表示方法设备位号的表示方法 1.设备设备 69Pharmaceutical Engineering 设备位号应与设备名称一起设备位号应与设备名称一起标注标注在设备内或在设备内或附近空白处，位置力求整齐、明显，必要时还附近空白处，位置力求整齐、明显，必要时还可由设备加一引出线。设备位号和名称一般用可由设备加一引出线。设备位号和名称一般用粗实线粗实线分开，线的上面注明分开，线的上面注明设备位号设备位号，下面注，下面注明明设备名称设备名称。例如。例如 R1203A、B反应器反应器 1.设备设备 70Pharmaceutical Engineering 常见管道、管件和阀门的常见管道、管件和阀门的图例图例2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 7172Pharmaceutical Engineering 在初步设计阶段的工艺流程图中，应绘出在初步设计阶段的工艺流程图中，应绘出主要管主要管道、阀门、管件和控制点道、阀门、管件和控制点；而在施工图设计阶段的工；而在施工图设计阶段的工艺流程图中，则应绘出全部管道、阀门、管件和控制艺流程图中，则应绘出全部管道、阀门、管件和控制点。点。物料管线物料管线用粗线表示，其它管线用中粗线，控制用粗线表示，其它管线用中粗线，控制回路用细线表示。回路用细线表示。当两根无联系的管线相互当两根无联系的管线相互交叉交叉时时,可将一根画成连可将一根画成连续实线续实线,而另一根在交叉处而另一根在交叉处断开断开。线条拐弯处可画成。线条拐弯处可画成直角。直角。2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 73Pharmaceutical Engineeringl 流程图中的管道需与另一流程图中的管道相流程图中的管道需与另一流程图中的管道相连时，可在管道断开处用箭头注明至某设备或连时，可在管道断开处用箭头注明至某设备或管道的图号，即管道的图号，即 图号XXX图号XXX自设备XXX自设备XXX图图号号X XX XX X至至设设备备X XX XX X2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 74Pharmaceutical Engineering 在带控制点的工艺流程图中，应对每一根管在带控制点的工艺流程图中，应对每一根管道进行标注。道进行标注。一般情况下，管道应注明一般情况下，管道应注明介质代号介质代号、管道管道编号编号、管道尺寸管道尺寸和和管道等级管道等级，若为隔热或隔声，若为隔热或隔声管道还应增加隔热或隔声代号。管道的标注方管道还应增加隔热或隔声代号。管道的标注方法如法如 图图3-19所示。所示。2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 75Pharmaceutical EngineeringPL -R120303 -57 3.5 -E1M -H管道编号管道编号管道尺寸管道尺寸管道等级管道等级隔热或隔声代号隔热或隔声代号介质代号介质代号(a)普通管道普通管道 CWS/PL -R120303-76 4/57 3.5-E1M -H管管道道编编号号管管道道尺尺寸寸管管道道等等级级 隔隔热热或或隔隔声声代代号号套套管管介介质质/内内管管介介质质(b)套管套管 图图3-19 管道的标注方法管道的标注方法 2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 76Pharmaceutical Engineering 常见常见介质的代号介质的代号见表见表。若介质代号在表中没有。若介质代号在表中没有规定，则可补充，但不应与表中的代号相同。规定，则可补充，但不应与表中的代号相同。表 3-2 常见介质的代号 介质名称 代号 介质名称 代号 介质名称 代号 空气 A 中压蒸汽 MS 循环冷却水(供)CWS 放空气 VG 高压蒸汽 HS 循环冷却水(回)CWR 压缩空气 CA 蒸汽冷凝液 C 冷冻盐水(供)BS 仪表空气 IA 蒸汽冷凝水 SC 冷冻盐水(回)BR 工艺空气 PA 水 W 排污 BD 氮气 N 精制水 PW 排液、排水 DR 氧气 OX 饮用水 DW 废水 WW 工艺气体 PG 雨水 RW 生活污水 SS 工艺液体 PL 软水 SEW 化学污水 CS 蒸汽 S 锅炉给水 BW 含油污水 OS 2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 77Pharmaceutical Engineering 管道等级管道等级由管材代号、单元顺序号和公称压力等由管材代号、单元顺序号和公称压力等级代号组成，如图所示。级代号组成，如图所示。管管材材代代号号单单元元顺顺序序号号公公称称压压力力等等级级代代号号1BM图图3-20 管道等管道等 级的标注方法级的标注方法 碳钢碳钢2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 78Pharmaceutical Engineering 管道的单元顺序管道的单元顺序号用阿拉伯数字表示，由号用阿拉伯数字表示，由1开始。开始。管材代号管材代号和和管道的公称压力等级管道的公称压力等级代号均用大写英文字代号均用大写英文字母表示。母表示。表3-3 几 种 管 材 的 代 号 管 道 材 质 名 称 代 号 管 道 材 质 名 称 代 号 铸 铁 A 不 锈 钢 E 碳 钢 B 有 色 金 属 F 普 通 低 合 金 钢 C 非 金 属 G 合 金 钢 D 衬 里 及 内 防 腐 H 表 3-4 我国的管道标准压力等级代号压力等级/MPa1.01.62.54.06.410.0 16.0 20.0 22.0 25.0 32.0代号LMNPQRSTUVW2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 79Pharmaceutical Engineering 管道的隔热或隔声代号用大写英文字母表管道的隔热或隔声代号用大写英文字母表示示,如表所示。如表所示。表 3-5 管 道 的 隔 热 或 隔 声 代 号 隔 热 或 隔 声 功 能 名 称 代 号 隔 热 或 隔 声 功 能 名 称 代 号 保 温 H 蒸 汽 伴 热 S 保 冷 C 热 水 伴 热 W 人 身 防 护 P 热 油 伴 热 O 防 结 露 D 夹 套 伴 热 J 电 伴 热 E 隔 声 N 2.管道、管件和阀门管道、管件和阀门 80Pharmaceutical Engineering 在带控制点的工艺流程图中应绘出全部与工在带控制点的工艺流程图中应绘出全部与工艺过程有关的艺过程有关的检测仪表检测仪表、检测点检测点和和控制回路控制回路。控制回路中的每一个仪表或元件都要标注仪控制回路中的每一个仪表或元件都要标注仪表位号。表位号。仪表位号仪表位号的表示方法如图所示。的表示方法如图所示。仪仪表表序序号号工工段段或或工工序序序序号号仪仪表表功功能能代代号号被被测测变变量量代代号号202IT图图3-21 仪表位号仪表位号 的表示方法的表示方法3.自控和仪表自控和仪表 81Pharmaceutical Engineering 表3-6 常见被测变量和功能的代号 第一字母 后续字母 第一字母 后续字母 字母 被测变量 修饰词 功能 字母 被测变量 修饰词 功能 A 分析 报警 N 供选用 供选用 B 喷嘴火焰 供选用 O 供选用 节流孔 C 电导率 控制或调节 P 压力或真空 连接点或测试点 D 密度或比重 差 Q 数量或件数 累计、积算 累计、积算 E 电压 检出元件 R 放射性 记录或打印 F 流量 比(分数)S 速度或频率 安全 开关或联锁 G 尺度 玻璃 T 温度 传达或变送 H 手动 U 多变量 多功能 I 电流 指示 V 粘度 阀、挡板 J 功率 扫描 W 重量或力 套管 K 时间或时间程序 自动或手动操作器 X 未分类 未分类 L 物位或液位 信号 Y 供选用 计算器 M 水分或湿度 Z 位置 驱动、执行 3.自控和仪表自控和仪表 82Pharmaceutical Engineering 在带控制点的工艺流程图中，检测仪表、显示仪表在带控制点的工艺流程图中，检测仪表、显示仪表的图例均用圆圈来表示，并用圆圈中间的横线来区分的图例均用圆圈来表示，并用圆圈中间的横线来区分不同的不同的安装位置安装位置。(a)就地安装仪表 (b)嵌于管道中 (c)集中仪表盘面安装3.自控和仪表自控和仪表 83Pharmaceutical Engineering 在带控制点的工艺流程图中，仪表的位号可直接在带控制点的工艺流程图中，仪表的位号可直接填填写写在仪表图例中。在仪表图例中。图图3-233-23为管道压力为管道压力控制点控制点的示意图。管道中的压的示意图。管道中的压力变化通过变送器力变化通过变送器(图中以符号图中以符号“”表示表示)将信号送将信号送至压力计至压力计,并通过它控制调节阀的开启，以调节管道并通过它控制调节阀的开启，以调节管道内的流体压力内的流体压力,使其保持在正常的操作压力范围之内。使其保持在正常的操作压力范围之内。PI203图图3-23 管道压力管道压力 控制点示意图控制点示意图3.自控和仪表自控和仪表 84Pharmaceutical EngineeringPumpPump 85Pharmaceutical EngineeringHorizontal vessel 86Pharmaceutical EngineeringVertical Vessel 87Pharmaceutical EngineeringPipe 88Pharmaceutical EngineeringControl House 89Pharmaceutical Engineering1.流体输