工艺流程设计及设备布置设计.ppt

1,第四章 工艺流程设计及 设备布置设计,教学重点： 三种工艺流程图的绘制 教学难点： PID图,2,4.1 工艺流程设计及工艺流程图,4.1.1 工艺流程设计,一、设计原则,1、先进性,尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果，以保证产品质量,举例,3,2、经济性,“就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效益； 采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽消耗以使产品的成本降低，经济效益高。,举例,4,3、可靠性,充分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产的稳定性。,举例,5,二、设计中应考虑的重点问题,1、工艺技术方面,连续性：在连续和半连续、间歇性生产工艺中，优选连续型生产工艺。（举例：连续脱泡、连续黄化） 反应时间：反应物在设备中的停留时间既要使之反应完全又要尽可能的短。 反应条件：维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行，不同性质的反应或需要不同条件的分阶段的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中进行。不能在同一设备中进行多种条件要求不同的反应。,6,流动形态：设备的设计要考虑到流动形态对过程的影响。举例：搅拌器）。 操作控制：尽可能使操作和控制简单、灵敏和有效。 创新性：及时采用新技术和新工艺。 规模：为易于控制和保证产品质量一致，在技术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系列或少系列优于小型多系列，见便于实现微机控制。,7,2、其它方面（经济、管理、环保、安全）,选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，同时也考虑扩建的需要。 工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规模的交通运输系统。 充分利用当地资源和有利条件。 用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作，例如利用地形或重力进料以减少输送机械。 选用适宜的耐久抗蚀材料。 各分厂厂房的衔接安排要合理。 创造有职业保护的安全工作环境减轻体力劳动。 重视环境保护，搞好“三废”治理。,8,4.1.2 工艺流程图,工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后完成，是由浅入深、由定性到定量逐步分段进行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。,9,工艺流程草图：主要用于物料衡算、能量衡算以及部分设备的工艺计算，不编入设计文件。只定性标出物料从原料转化为产品的过程。,10,物料流程图：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设计提供依据，为日后生产操作作参考。,11,带控制点的工艺流程图：当设备设计结束，控制方案也确定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。在车间布置设计时，还会对流程图作一些修改。最后得到的正式带控制点的工艺流程图。作为设计成果编入初步设计阶段的设计文件中。带控制点的工艺流程因由物料流程、控制点和图例三部分组成。 管道仪表流程图：管道仪表流程图是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件。它是在施工 阶段进行的，管道仪表流程图又叫施工流程图。它与初设阶段的带控制点的工艺流程图的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关系，测量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流程而不再绘制带控制点的工艺流程图。,12,13,4.1.3 工艺流程图的绘制,一、工艺流程草图,二、物料流程图,三、管道和仪表流程图,14,15,一、工艺流程草图,16,1、工艺流程草图包括的三部分内容,设备示意图,按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以,17,流程管线及流向箭头,包括全部物料管线和部分辅助管线如水、汽、气等,18,19,文字注释,设备名称、物料名称、来自何处、去何处等,20,2、画法规定,按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开,21,线型,22,设备位号和名称,23,24,空心箭头,变换工段,25,二、物料流程图,26,27,28,29,30,31,32,三、管道和仪表流程图,33,三、管道和仪表流程图,1、管道标注,PW03111594.5E2,对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组合号中的第5、6两单元可省略。第4单元管道尺寸可直接填写管子的外径x壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详细参见HG 2051936和HG 2051937以及HG 2051938。,34,图4-6 管道组合号,35,第1单元为物料代号，按HG 2051936规定填写。如PG、PW分别代表工艺气体和工艺水；SW、HW、CW分别代表软水、回水、循环冷却水；SC代表蒸汽冷凝水等。,第2单元为主项编号，按工程规定的主项编号填写，采用两位数字，从01开始，至99为止。,第3单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序编号。采用两位数字，从01开始，至99为止。,以上三个单元组成管道号(管段号),PG 13 10300 M1EH,第 1 单 元,第 2 单 元,第 3 单 元,第 4 单 元,第 5 单 元,第 6 单 元,管道号（管段号）,36,第4单元为管道尺寸，一般标注公称通径，以mm为单位，只注数字，不注单位。凡采用HGJ3590标准中II系列外径管者，只需注数字，如“200”；若采用HGJ35-90中I系列外径管（ISO管子），则需在数字后加“B”，如200B。,PG 13 10300 M1EH,第 1 单 元,第 2 单 元,第 3 单 元,第 4 单 元,第 5 单 元,第 6 单 元,管道号（管段号）,37,第5单元为管道等级。由大写英文字母+阿拉伯数字+大写英文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称压力(MPa)，第二位为设计顺序号，用阿拉伯数字表示，由1开始。 第二位大写英文字母表示管道材料类别。,PG 13 10300 M1EH,第 1 单 元,第 2 单 元,第 3 单 元,第 4 单 元,第 5 单 元,第 6 单 元,管道号（管段号）,38,策6单元为隔热或隔声代号,39,2、仪表标注,A表示人工取样点、1301为取样点编号(13为主项编号，01为取样点序号)。,40,41,3、其它,42,管线的伴热管要全部绘出，隔热管道要在适当部位绘出隔热图例。,43,同一个管道号只是管径不同时，可以只注管径，异径管标注大端公称通径乘小端公称通径，如图47(a)、(b)所示。,44,同一管道号而管道等级不同时，应表示出等级的分界线，并注出相应的管道等级。如图 47(c)所示。,在管道等级与材料选用表未实施前，暂按图47(d)所示标注。,45,管线、阀门、管件和管道附件要按规定(HG 2051932)进行绘制,46,47,48,49,50,51,4.2.1 设备布置设计,一、设备布置的原则,1、满足工艺及流程的要求,设备的平面位置和高低位置，应符合工艺流程和工艺条件的要求，如真空、重力流、固体卸料等，一律按管道及仪表流程图的要求布置设备。 对处理腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物料性质紧凑布置，有时需采取设隔离墙等措施。 根据实际地形、主导风向和厂房建筑结构的特点，因地制宜合理布置。,4.2 设备布置设计及设备布置图,52,为减少厂房的荷载和振动，降低造价。设备布置,计量设备,主要设备,贮槽、传动设备(如压缩机、冷冻机、泵、离心机等),高层,中层,底层,53,2、符合经济原则,优先考虑露天布置或半露天布置。 设备的布置在符合工艺要求的的提下应以经济合理为主，注意整齐美观。除有热膨胀要求的管道外，设备布置时应考虑管道尽量短而直。 对成排布置的塔，可设置联合平台，对并排布置的换热器，靠管廊侧管程接管中心线取齐。离心泵的排列应以泵出口管中心线取齐。卧式容器推荐以靠管廊侧封头切线取齐。加热炉、反应器等推荐以中心线取齐。,54,设备建筑物、构筑物等的防火间距应符合现行的有关防火规范的要求：要注意环境保护、防止污染及噪音，还应根据危险程度的划分来考虑布置设备。对加热炉、压缩机及控制室配电室等的位置要考虑主导风向的问题。从设备泄漏出的可燃气体或蒸汽不应吹向加热炉，故加热炉应位于上风向或侧风向。烟囱排出的烟气不应吹向压缩机室或控制室。配电室宜布置在可能漏出氨气场所的上风向。 利用电能或电动机的电气设备的布置，应符合国家现行的爆炸和火灾危险场所电力装置设计规定的要求。,3、符合安全生产要求,55,设备要排列整齐，避免过挤过松，考虑操作通道、运输通道、检修通道。 比如：塔和立式设备的人孔，应对着空场地或检修通道，布置在同一方向。卧式容器的人孔则应布置在一条线上。,4、便于安装和维修,56,有良好的操作条件,设备应尽可能避免布置在窗前。另外还要考虑通风。通风措施应根据生产过程中有害物质，易燃、易爆气体的浓度和爆炸极限及厂房的温度而决定。此外，还应考虑厂房的卫生和劳保条件。诸如工人洗手间、休息室、厂房通风保暖，平台、楼梯位置等。 主要车行道路最小宽度为6m，转弯半径为9m。次要车行道路最小宽度为3.5m转弯半径为6m。道路两边的人行道最小宽度为1m。装置内的操作通道一般宽度为0.81m.,57,二、设备布置设计的布骤,根据工艺的要求与土建设计部门共同拟订各车间的结构形式、柱距、跨度、层高间数等初步方案，并画成1：50或1：100比例的车间建筑平面图。,将确定的设备按其数量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬纸块或用木块纸板、聚苯乙烯块做成模型(一般为1：50或1：100)并标明设备的名称。,1、车间建筑平面图,2、做成模型,58,一般将这些房间集中在规定区域内，防止厂房零乱和影响厂房通风条件。,工艺设计人员在取得建筑设计图后，根据布置草图绘制成正式的设备布置图,完成后要广泛征求有关专业的意见后交建筑人员设计建筑图。,4、安排辅助室和生活室,5、完成车间平立面布置草图,6、正式的设备布置图,将这些设备的硬纸块