工艺流程-工艺流程图设计的基本步骤(ppt 47页)

Chemical Process Design Institute of Chemical Engineering Process Diagram 工艺流程图设计的基本步骤 1. 作工艺流程草图或示意图（方框图） 2. 作工艺物料流程图（物料衡算图） PFD 3. 作带控制点的工艺流程图 PID Introduction to Chemical Process Design “Got a few problems going from lab-scale up to full-scale commercial” Equipment Description C-101 Feed Air Compressor E-101 Reactor Preheater E-102 Condenser E-103 Reboiler E-104 Condenser E-105 Reboiler E-106 Condenser P-101A/B Water Pump P-102A/B Reflux Pump P-103A/B Reflux Pump R-101 Packed Bed Reactor T-101 Acrolein Absorber T-102 Water Distillation Tower T-103 Propylene Distillation Tower T-104 Acrolein Distillation Tower V-101 Reflux Vessel V-102 Reflux Vessel V-103 Reflux Vessel Propylene (Stream 2), steam (Stream 4),and compressed air (Stream 6) are mixed and heated to 150 C. The resultant stream (Stream 8) is sent to a catalytic packed bed reactor where propylene and oxygen react to form acrolein. The reactor effluent is quickly quenched to 50 C with deionized water (Stream 13) to avoid further homogeneous oxidation reactions. Stream 12 is then sent to an absorber, T-101, where it is scrubbed with water and acrolein is recovered in the bottoms (Stream 15). The off gas, Stream 14, is sent to an incinerator for combustion. Stream 15 is then distilled in T-102 to separate acrolein and propylene from water and acrylic acid. The bottoms (Stream16) consisting of wastewater and acrylic acid are sent to waste treatment. The distillate (Stream 17) is sent to T-103 where propylene is separated from acrolein and the remaining water in the system. The distillate from T-103, contains 98.4% propylene. The possibility of recycling this stream can be investigated. The bottoms (Stream 19) is then sent to T-104 where acrolein is separated from water. Stream 21 is sent to waste treatment, and the distillate (Stream 20) consists of 98% pure acrolein. 初步设计 （ Preliminary Design） 施工图设计 Detailed Design M01 V02 V03 P01 P02 P03 R01 R02 E01 V02 P01 M01 V03 P02 R01 E01 P03 R02 环己酮肟中间槽 环己酮肟进料泵 混合器 环己酮肟溶解槽 循环泵 反应器 冷却器 循环泵 熟化反应器 V02 P01 M01 V03 P02 R01 E01 P03 R02 环己酮肟中间槽 环己酮肟进料泵 混合器 环己酮肟溶解槽 循环泵 反应器 冷却器 循环泵 熟化反应器 正己烷 蒸汽 P-03 FIC LIC TIC FIC P-01 P-02 CW E01 R02 R01 V03 V02 CWR 07 06 01 02 05 03 04 M01 07 正己烷 正己烷 蒸汽 环己酮肟 酸团 R03 阀 组 第五章第五章 化工工艺流程设计 5.1 概 述 5.2 工艺方案流程图 5.3 物料流程图 5.4 带控制点的工艺流程图 第五章 化工工艺流程设计 n 一 . 工艺流程设计的目的和任务 n 目的：用图解形式来表达整个生产工艺过程 n 任务： （ 1） 确定生产工艺流程中各个过程的 具体内容、顺序和组织形式。 n （ 2） 绘制工艺流程图。 5.1 概 述 工艺流程图是用来表达化工生产工艺流程的设计文件 工艺流程图 方案流程图 物料流程图 施工流程图 （带控制点的工艺流程图） 这几种图由于要求不同，其内容和表达的重点也不一致， 但彼此之间却有着密切的联系。 在工艺路线选定后，进行概念性 设计时完成，不编入设计文件 在初步设计阶段，完成物料衡算 时绘制 在方案流程图的基础上绘制的内 容较为详细的一种工艺流程图 作用：表达物料从原料到成品或半成品的工艺过程，及所使 用的设备和机器。用于设计开始时的工艺方案的讨论，也可 作为施工流程图的设计基础。 内容： 设备 用示意图表示生产过程中所使用的机器、设备； 用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。 工艺流程 用工艺流程线及文字表达物料由原料到成品 或半成品的工艺流程。 5.2 方案流程图 5.2.1 方案流程图的作用及内容 5.2 方案流程图 设备设备 设备位号设备位号 工艺流程工艺流程 线线 用文字表明用文字表明 流程情况流程情况 某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图 5.2 方案流程图 5.2.2 方案流程图的画法 按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右地展开画 在一个平面上，并加以必要的标注和说明。 设备画法 设备位号及名称的注写 工艺流程线的画法 用细实线画出设 备的大概轮廓和 示意图，一般不 按比例，但应保 持它们的相对大 小。 V 0 4 0 8 A 真 空 受 槽 车间或工段号 设备分类号设备分类号 设备序号设备序号 相同设备的序号相同设备的序号 设备名称设备名称 用粗实线来绘制主 要物料的工艺流程 线，用箭头标明物 料的流向，并在流 程线的起始和终了 位置注明物料的名 称、来源或去向。 a）管道相连 b） 管道交叉 5.3 物料流程图 物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相结 合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。 在方案流程图上增加以下内容： 在设备位号及名称的下方加注 设备特性数据或参数 。 如：换热设备的换热面积； 塔设备的直径、高度； 贮罐的容积； 机器的型号等。 在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明 物料变化前后其组分的名称、流量（ kg/h）、摩尔分数（ %） 等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。 表格线和指引线都用细实线绘制。 5.3 物料流程图（ PFD） 物料变化前后物料变化前后 设备特性数据设备特性数据 或参数或参数 5.4 带控制点的工艺流程图 施工流程图的内容： u设备示意图：带接管口的设备示意图，注写设备位号及名 称； u管道流程线：带阀门等管件和仪表控制点（测温、测压、测 流量及分析点等）的管道流程线，注写管道代号； u对阀门等管件和仪表控制点的图例符号的说明； u标题栏。 u带控制点的工艺流程图也称施工流程图，是在方案流程图的 基础上绘制的内容较为详尽的一种工艺流程图。 u是设计、绘制设备布置图和管道布置图的基础，又是施工安 装和生产操作时的主要参考依据。 u在施工流程图中应把生产中涉及的所有设备、管道、阀门 以及各种仪表控制点等都画出。 设备示意图设备示意图 管道流程线管道流程线 设备位号设备位号 管道代号管道代号 阀门阀门 仪表仪表 5.4 带控制点的工艺流程图 5.4.1 设备的画法与标注 l在施工流程图中，设备的画法与方案流程图基本相同。 l与方案流程图不同的是：对于两个或两个以上的相同设 备一般应全部画出。 l施工流程图中每个工艺设备都应编写设备位号并注写设备 名称。与方案流程图中的设备位号应该保持一致。 l当一个系统中包括两个或两个以上完全相同的局部系统 时，可以只画出一个系统的流程，其他系统用双点画线的 方框表示，在框内注明系统名称及其编号。 5.4 带控制点的工艺流程图 细实线 0.15 0.3 mm 中粗 线 0.5 0.7 mm 粗 实线 0.9 1.2 mm 喷 淋管伴 热 （冷）管道 同心异 径管 管 线宽 度与其相接 的新管 线宽 度相同原有管 线 柔性管气 动 信号 线 翅片管电动 信号 线 仪 表管道 管道隔 热层 引 线 、 设备 、 管件、 阀门 、 仪 表等 图 例 夹 套管其他物料管道 电 伴 热 管道主要物料管道 名称图 例名称 图 例 5.4.2 管道流程线的画法及标注 5.4 带控制点的工艺流程图 管道流程线要用水平和垂直线表示，注意避免穿过设备或 使管道交叉，在不可避免时，则将其中一管道断开一段，管 道转弯处一般画成直角。 (a) 管道相连 (b) 管道交叉 管道流程线上应用箭头表示物料的流向。 图中的管道与其他图纸有关时，应将其端点绘制在图的左 方或右方，并用空心箭头标出物料的流向（进或出），在空 心箭头内注明与其相关图纸的图号或序号，在其上方注明来 或去的设备位号或管道号或仪表位号。 进 出 5.4 带控制点的工艺流程图 施工流程图中的每条管道都要标注 管道代号 。 l横向管道的管道代号注写在管道线的上方 ; l竖向管道则注写在管道线左侧，字头向左。 工段号按工程规工段号按工程规 定填写，采用两定填写，采用两 位数字，从位数字，从 01开开 始，至始，至 99为止为止 管段序号 工段号 物料代号 VE 04 0132 5.5 B 管路外径 壁厚 管道材料代号 管段序号采用两 位数字，从 01开 始，至 99为止， 相同类别的物料 在同一主项内以 流向先后为序， 顺序编号 隔热或隔音的功能 管路的使用温度范围 管道等级代号 CW040132 5.5A1AC 6 管道尺寸一般 标注公称通径， 以 mm为单位， 注数字，不注 单位 5.4 带控制点的工艺流程图 5.4.3 阀门等管件的画法与标注 l 管道上的管道附件有阀门、管接头、异径管接头、弯头、三通、四通、管道上的管道附件有阀门、管接头、异径管接头、弯头、三通、四通、 法兰、盲板等。法兰、盲板等。 这些管件可以使管道改换方向、变化口径，可以连通和分这些管件可以使管道改换方向、变化口径，可以连通和分 流以及调节和切换管道中的流体。流以及调节和切换管道中的流体。 截止阀截止阀 闸阀闸阀 球阀球阀 直流截止阀直流截止阀 螺纹管帽螺纹管帽 管端盲板管端盲板 管帽管帽 法兰连接法兰连接 管端法兰管端法兰 (盖盖 ) 鹤管鹤管 三通截止阀三通截止阀 三通球阀三通球阀 四通球阀四通球阀 四通旋塞阀四通旋塞阀 5.4 带控制点的工艺流程图 5.4.3 阀门等管件的画法与标注 l在施工流程图中，管道附件用细实线按规定的符号在相应 处画出。阀门图形符号尺寸一般为长为 6 mm，宽为 3 mm或长 为 8 mm，宽为 4 mm。 l为了安装和检修等目的所加的法兰、螺纹连接件等也应在 施工流程图中画出。 l管道上的阀门、管件要按需要进行标注。当它们的公称直 径同所在管道通径不同时，要注出它们的尺寸。 l当阀门两端的管道等级不同时，应标出管道等级的分界线 ，阀门的等级应满足高等级管的要求。 l对于异径管标注大端公称通径乘以小端公称通径。 测量点 5.4 带控制点的工艺流程图 5.4.4 仪表控制点的画法与标注 l在施工流程图上要画出所有与工艺有关的检测仪表、调节控 制系统、分析取样点和取样阀（组）。 l仪表控制点用符号表示，并从其安装位置引出。符号包括图 形符号和字母代号，它们组合起来表达仪表功能、被测变量 、测量方法。 仪表的图形符号 检测、显示、控制等仪表的图 形符号是一个细实线圆圈，其 直径约为 10 mm。圈外用一条 细实线指向工艺管线或设备轮 廓线上的检测点。 就地 仪 表 盘 面 后安装 仪 表 集中 仪 表 盘 面 安装 仪 表 集中 仪 表 盘 面 后安装 仪 表 嵌在 管道 内 就地 仪 表 盘 面 安装 仪 表就地安装 仪 表 备 注 图 形符 号 安装 位置备 注 图 形符 号 安装 位置 仪表安装位置的图形符号 仪表位号 仪表位号的组成 被测变量字母代号 功能字母代号 P RC3 01 序号序号 工段代号工段代号 仪表位号的标注方式 就地安装的就地安装的 压力指示仪表压力指示仪表 集中仪表盘面安装的集中仪表盘面安装的 压力记录控制仪表压力记录控制仪表 PRC 301 PI 60 施工流程图一般采用 A1图幅，横幅绘制，特别简单 的用 A2图幅，不宜加宽和加长。 附注的内容是对流程图上所采用的，除设备外的所有 图例、符号、代号作出的说明。 5.4.5 图幅和附注 一、看标题栏和图例中的说明一、看标题栏和图例中的说明 5.4.6 施工流程图的阅读 二、掌握系统中设备的数量、名称及位号二、掌握系统中设备的数量、名称及位号 5.4 带控制点的工艺流程图 三、了解主要物料的工艺施工流程线三、了解主要物料的工艺施工流程线 四、其它物料的工艺施工流程线 5.4 带控制点的工艺流程图 熔熔 盐盐FSL 生生 产废产废 水水WWWW 低低 压过热压过热 蒸蒸 汽汽 LUS 排液、排液、 导导 淋淋DR 软软 水水SW 低低 压压 蒸汽蒸汽LS 原水、新原水、新 鲜鲜 水水RW 高高 压过热压过热 蒸汽蒸汽HUS 热热 水上水水上水HWS 高高 压压 蒸汽蒸汽HS 热热 水回水水回水HWR 仪仪 表空气表空气IA 消防水FW 压缩压缩 空气空气CA 合成气SG 饮饮 用水、生活用水用水、生活用水DW 空气空气AR 转 化气CG 脱脱 盐盐 水水DNW 工工 艺艺 水水PW 氨水AW 液体乙液体乙 烯烯 或乙或乙 烷烷ERL 循循 环环 冷却水上水冷却水上水CWS 工工 艺艺 固体固体PS 放空VT 气体乙气体乙 烯烯 或乙或乙 烷烷ERG 循循 环环 冷却水回水冷却水回水CWR 液固两相流液固两相流 工工 艺艺 物料物料PLS 真空排放气VE 液氨液氨AL 化学化学 污污 水水CSW 工工 艺艺 液体液体PL 泥 浆SL 气氨气氨AG 锅锅 炉炉 给给 水水 BW 气固两相流气固两相流 工工 艺艺 物料物料PGS 氮N 天然气天然气NG 伴伴 热热 蒸汽蒸汽TS 气液两相流气液两相流 工工 艺艺 物料物料PGL 惰性气体IG 固体燃料固体燃料FS 蒸汽冷凝水蒸汽冷凝水SC 工工 艺艺 气体气体PG 氢H 液体燃料液体燃料FL 中中 压过热压过热 蒸汽蒸汽MUS 工工 艺艺 空气空气PA 物料名称物料名称代号代号 代号代号 物料名称物料名称 代号代号 代号代号物料名称物料名称 物料名称物料名称 物料代号 A 1 A 管道材质的类别 管道顺序号 管道的公称压力 管道等级管道等级 5.4 带控制点的工艺流程图 第一单元为管道的公称压力等级代号，用大写英文字母表示。 A-G 用于 ASME 标 准压力等级代号， H-Z 用于国内标准压力等级代号