化工设计第6章工艺流程设计1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,化工设计（,2005-2006,学年,),Design of Chemical Engineering,化工设计,化工与生物技术学院,化工设计,Design of Chemical Engineering,1,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,2,2,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 ：,几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；,产品的质量情况；,生产能力及产品规格；,原材料、能量消耗情况；,建设费用及产品成本；,三废的产生及治理情况；,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。,11,12,13,14,15,16,17,直接节流,旁路调节,18,19,20,21,(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,-,）,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,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。,在管线的上方或右方用文字注明物料的名称。,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）,37,.,设备的表示方法,(1),设备画法,图形：（常用设备图例见表,-,）,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。,38,.,设备的表示方法,(,),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。,39,.,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,-,）,交叉与转弯（尽量避免交叉，交叉时断开线粗的倍间隙；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,-,）,（与其他流程连接；与其他主项连接矩形框）,40,.,管道的表示方法,(,),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。,41,.,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,-,表,-,42,.,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,-,至表,-,）,字母代号（表,-,）,数字编号,43,- 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,48,1. 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。,49,2.,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。,50,3.,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。,51,5.,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,复习思考题,生产方法和工艺流程的选择原则,工艺流程设计的任务,工艺流程图图样种类,带控制点的工艺流程图中设备、管道及管件、仪表控制点的标注,54,作业：,1,、图例表示：,阻火器,三通阀,2,、解释管道标注,A 0902-50,3,、解释设备标注,T-101,4,、解释：,PG 0701-50,5,、执行器的图形符号由,、,两部分组合而成。,55,