化工设计概论2

化工设计概论主讲人:李国庭（教授）电话:88632242单位:河北科技大学内容绪论第一章化工设计程序和内容第二章工艺流程设计第三章物料衡算与能量衡算第四章设备的工艺设计与选型第五章车间布置设计第六章管路设计与布置第七章向非工艺专业提供设计条件学习本课程的意义

化工工科专业的学生毕业之后从事化工、制药等工作，无论是技术革新，还是装置能力的核算、工厂的改造挖潜，降低能耗，综合利用，三废处理，提高生产效率，以至于产品的开发、中间实验都需要一定的化工开发和化工设计的专业知识。因此，在大学高年级开设这门全面系统讲解化工设计的课程，进行有关工程设计方面知识的学习和训练是十分必要的。通过该课程的学习，使学生具备化学工程师的基本理论素质，今后无论对学生考研，还是参加工作都将是大有意义的。

化工设计概念“化工设计”是根据一个化学反应或过程设计出一个生产流程，并研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济的可行性，再根据工艺流程及条件选择合适的生产设备、管道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以满足生产的要求，工艺专业与有关非工艺专业进行密切设计合作，最终使这个工厂建成投产，这种设计全过程称为“化工设计”。化工设计分类化工设计分类新建工厂设计；原有工厂的改建和扩建设计；车间、厂房的局部修建设计。

化工设计分类新建工厂设计分类

1）工程设计；2）复用设计；3）因地制宜设计。工程设计是指没有现成的装置可以参照或仅仅根据中试或其它实验装置来设计工业生产装置。这种设计工作难度大，对设计人员的素质要求高。复用设计是利用已有装置的技术资料进行新装置的设计，这种设计基本没有大的改动。因地制宜设计是在已有装置技术资料的基础上，根据即将建设装置的具体情况进行改进或变更，以适应新装置的要求，这样完成的设计称为因地制宜设计。

化工设计分类化工设计分类从设计范围分化工设计通常又分为以工厂单位和以车间为单位的两种设计。工厂化工设计包括厂址选择、总图设计、化工工艺设计、非工艺设计、技术经济等各项设计工作。车间化工设计分为化工工艺设计和其他非工艺设计两部分。化工工艺设计内容主要有：生产方法的选择、生产工艺流程设计、工艺计算，设备选型、车间布置设计及管道布置设计，向非工艺专业提供设计条件，设计文件以及概(予)算的编制等项设计工作。

化工设计特点（1）政策性强化工设计是一项政策性很强的综合工作，整个过程都必须遵循国家的各项有关方针政策和法规。我们要了解中国的国情，从我国国情出发，充分利用人力和物力资源；要抱着对国家、对人民负责的严肃认真的精神，严格遵守国家政策法令、自觉维护国家和人民的利益，为国家创造财富。确保安全生产；保护环境；保障良好的操作条件，减轻工人的劳动强度。化工设计特点（2）技术性强化工设计又是一项理论密切联系实际的工作，从事化工设计不仅要有专业理论知识、较广博的基础知识、扎实熟练的技能，还要有丰富的实践经验和运用先进设计手段的操作能力。化工设计是一种创造性劳动，不是照搬照抄，而是消化吸收，“出神入化”。化工设计特点（3）经济性强化工生产过程大都复杂，所需原材料种类多，能耗大，基建费用高，要求设计人员有经济观点，在确定生产方法、设备选型、车间布置、管道布置时都要加强经济观点，认真进行技术经济分析，处理好技术与经济的关系，做到化工设计技术上先进、成熟，经济上合理。化工设计特点点（4）综合性性强化工设计是一一项系统工程程，是一门多多学科、多人人手的集体性性劳动，要在在工作中团结结协作，互相相支持、互相相配合，以大大局为重，发发扬民主、尊尊重科学、尊尊重知识，协协作工作，必必须依靠全体体工艺设计人人员和非工艺艺设计人员的的通力合作，，密切配合才才能完成。化工设设计的的原则则(1)贯彻彻执行行国家家基本本建设设的方方针政政策，，从符符合党党和国国家的的政治治方针针和技技术经经济政政策出出发，，处理理好技技术、、经济济及环环境的的关系系，并并在国国家法法令、、标准准、规规定的的允许许范围围内精精心设设计，，确保保设计计质量量。(2)认真真贯彻彻“五五化””设计计原则则（工工厂布布置一一体化化、生生产装装置露露天化化、建建构筑筑物轻轻型化化、公公用工工程社社会化化、引引进技技术国国产化化）。。(3)采用用先进进的科科学技技术，，努力力提高高商品品设计计的质质量，，使设设计做做到标标准规规范，，切合合实际际，技技术先先进，，经济济合理理，安安全适适用，，使建建设项项目的的技术术经济济指标标达到到先进进水平平。(4)设计计使用用的基基础资资料要要准确确、可可靠，，各种种数据据和技技术条条件要要正确确、切切合实实际；；文字字说明明要清清楚、、确切切，图图纸要要清晰晰、正正确，，避免免出现现重大大设计计错误误。第一章章化化工设设计程程序和和内容容化工厂厂建立立过程程化工厂厂建立立的全全过程程一般需需要经经过可可行性性研究究、化化工设设计、、施工工、试试车和和考核核等几几个阶阶段。。一个工工程项项目从从设想想到建建成投投产这这一阶阶段称称为基基本建建设阶阶段。。化工厂厂建立立过程程投资设设想机会研研究项目建建议书书可行性性研究究投资决决策设计任任务书书初步设设计施工图图设计计施工安安装人员培培训试车验验收投产设计（（建设设）前前期设计后后期（（建设设期））设计期期化工设设计阶阶段的的划分分1.国国外设设计阶阶段的的划分分国际上上通常常把全全部设设计过过程划划分为为由专专利商商承担担的工艺包包(基基础设设计)和由工工程公公司承承担的的工程设设计两大设设计阶阶段。。工程设设计又划分分为：：工艺设设计、、基础础工程程设计计和详详细工工程设设计三个阶阶段。。化工程程序及及阶段段2.国国内设设计阶阶段的的划分分一般按按工程程规模模的大大小、、工程程的重重要性性、技技术的的复杂杂性、、设计计水平平的高高低而而分为为二个个阶段段或三三个阶阶段进进行设设计。。凡属重重要的的大型型企业业，技技术比比较复复杂或或比较较新型型的工工厂，，为了了保证证设计计质量量，一一般可可分三三个阶阶段进进行设设计，，即初步步设计计，技技术设设计(又称称扩大大的初初步设设计、、扩初初设计计）和和施工工图设设计三三个阶阶段。。对在技技术比比较简简单和和比较较成熟熟的，，生产产规模模较小小的工工厂或或个别别车间间，以以及技技术改改造与与技术术措施施比较较成熟熟的，，为了了简化化设计计，缩缩短设设计时时间，，可分分为二二个阶阶段设设计，，即技术术设计计和施施工图图设计计二个个阶段段。第一节节设设计前前期工工作步步骤与与内容容目前设设计前前期的的工作作步骤骤与内内容，，国内内外作作法不不完全全一致致。国外分分为：：机会研研究、、初步步可行行性研研究、、可行行性研研究、、评价价及决决策几几个阶阶段。。国内分分为：：项目建建议书书、可可行性性研究究、编编制设设计任任务书书等几几个阶阶段。。第一节节设设计前前期工工作步步骤与与内容容1.国国内设设计前前期的的工作作步骤骤（1））编写写项目目建议议书,向国国家推推荐项项目；；（2））进行行可行行性研研究(市场场销售售,技技术路路线,工程程条件件,人人力资资源,实施施计划划,资资金成成本,经济济效果果等研研究,成品品:可可行性性研究究报告告)；（3））编写写计划划任务务书。。2.项项目建建议书书的主主要内内容(1)项目目建设设目的的和意意义，，即项项目提提出的的背景景和依依据，，投资资的必必要性性及经经济意意义；；(2)产产品品需需求求初初步步预预测测；；(3)产产品品方方案案和和拟拟建建规规模模；；(4)工工艺艺技技术术方方案案(原原料料路路线线、、生生产产方方法法和和技技术术来来源源)；；(5)资资源源、、主主要要原原材材料料、、燃燃料料和和动动力力的的供供应应；；(6)建建厂厂条条件件和和厂厂址址初初步步方方案案；；(7)环环境境保保护护；；(8)工工厂厂组组织织和和劳劳动动定定员员估估算算；；(9)项项目目实实施施规规划划设设想想；；(10)投投资资估估算算和和资资金金筹筹措措设设想想；；(11)经经济济效效益益和和社社会会效效益益的的初初步步估估算算。。3.可可行行性性研研究究报报告告主主要要内内容容(1)总总论论；；(2)需需求求预预测测；；(3)产产品品方方案案及及生生产产规规模模；；(4)工工艺艺技技术术方方案案；；(5)资资源源可可靠靠性性、、原原材材料料、、燃燃料料的的供供应应及及公公用用设设施施情情况况；；(6)建建厂厂条条件件和和厂厂址址方方案案；；(7)公公用用工工程程和和辅辅助助设设施施方方案案；；(8)环环境境保保护护；；(9)工工厂厂组组织织、、劳劳动动定定员员和和人人员员培培训训；；(10)项项目目实实施施规规划划和和安安排排；；(11)投投资资估估算算和和资资金金筹筹措措；；(12)产产品品成成本本估估算算；；(13)财财务务、、经经济济评评价价及及社社会会效效益益评评价价；；(14)评评价价结结论论；（（15））必必要要的的附附件件。。4.设设计计计计划划任任务务书书主主要要内内容容(1)建建设设的的目目的的和和依依据据。。(2)建建设设规规模模、、产产品品方方案案或或纲纲领领，，生生产产方方法法或或工工艺艺原原则则。。(3)矿矿产产资资源源，，水水文文地地质质和和原原材材料料、、燃燃料料、、动动力力、、供供水水、、运输输等等协协作作条条件件。。(4)资资源源综综合合利利用用和和环环境境保保护护，，““三三废废””治治理理的的要要求求。。(5)建建设设地地区区或或地地点点，，以以及及占占用用土土地地的的估估算算。。(6)防防空空、、抗抗震震等等的的要要求求。。(7)建建设设工工期期。。(8)投投资资控控制制数数。。(9)劳劳动动定定员员控控制制数数。。(10)要要求求达达到到的的经经济济效效益益。。第二二节节初初步步设设计计阶阶段段工工作作内内容容与与程程序序初步步设设计计的的目目的的是是对对于于在在指指定定地地点点和和规规定定期期限限内内计计划划建建设设的的工工程程，，阐阐明明其其在在技技术术上上的的可可能能性性和和经经济济上上的的合合理理性性；；保保证证正正确确的的选选择择建建设设场场地地及及确确定定其其主主要要原原料料、、燃燃料料、、水水、、动动力力供供应应来来源源；；并并对对所所设设计计的的工工程程项项目目做做出出基基本本技技术术决决定定，，确确定定工工程程总总造造价价和和基基本本技技术术经经济济指指标标，，为为上上级级部部门门进进行行审审批批提提供供依依据据。。为为进进行行施施工工准准备备及及施施工工图图设设计计提提供供依依据据。。1.初初步步设设计计目目的的2.初初步步设设计计任任务务初步步设设计计阶阶段段的的成成品品：：设计计说说明明书书附表表：：设设备备一一览览表表，，主主要要材材料料估估算算表表；；附图图：：物物料料流流程程图图，，管管道道及及仪仪表表流流程程图图，，总平平面面布布置置图图，，车车间间设设备备布布置置图图，，关键键设设备备总总图图；；附：：概概算算书书和和技技术术经经济济分分析析资资料料。。4.初步步设设计计的的工工作作程程序序初步步设设计计准准备备；；讨论论编编制制初初步步设设计计方方案案；提供供设设计计条条件件；完成成各各专专业业的的具具体体设设计计；中间间审审查查；完成成设设计计文文件件及及图图纸纸,最最后后审审核核；；进行经济分分析概算；；审定设计文文件(复制制、归档、、报批)。第三节施施工图图设计阶段段工作内容容与程序1.目的的与作用主要目的是是为施工服服务。施工工图是全部部施工的依依据，用于于进行建筑筑安装工程程、设备安安装、管道道敷设及标标准和非标标准设备、、装置和金金属结构的的制造。2.施工图设计计阶段设计计内容施工图设计计的主要任任务是根据据初步设计计审批的意意见，解决决初步设计计中特定的的问题，并并由此进行行施工单位位的编制施施工组织设设计、编制制施工预算算以及如何何实施施工工等。根据据初步设计计的结果提提供施工安安装用的图图纸、表格格和施工文文字说明；；向非工艺艺专业提供供设计条件件和提出设设计要求；；完成施工工图设计文文件。3.施工图设计计阶段工作作程序修改完善初初步设计文文件；各专业的协协调，向配配套专业提提供正式资资料；完成必要的的图纸，表表格等；编写施工安安装说明书书。4.施工图设计计的深度施工图设计计的主要工工作内容是是完善初步步设计中提提出的工艺艺流程图设设计、工艺艺设备布置置设计、工工艺管道布布置设计和和设备、管管路的保温温及防腐设设计等。施工图设计计的深度除除了和初步步设计互相相连贯衔接接之外，还还必须满足足：(1)全部部设备、材材料的订货货和交货安安排；(2)非标标准设备的的订货、制制造和交货货安排；(3)能作作为施工安安装预算和和施工组织织设计的依依据；(4)控制制施工安装装质量，并并根据施工工说明要求求进行验收收。第四节车车间工艺艺设计1.车间间工艺设计计内容（1）生产产方法的选选择（2）生产工艺流流程设计（3）工艺计算（4）车间布置设设计（5）管路设计（6）提供供设计条件（7）编写设计说说明书（8）概（预）算算书的编制制思考题1、“化工设计””的概念。。2、国内化工设计阶阶段是如何何划分的？？3、车间工艺设设计内容？？4、简述化工厂厂建立的过过程。第二章工工艺流流程设计本章主要内内容：1）工艺路路线选择。。2）工艺流流程的设计计。第二节工工艺路路线选择一、选择原原则（1）先进进性(技术术上先进，，经济上合合理）。（2）可靠靠性。（3）结合合国情，因因地制宜。第二节工工艺路路线选择二、工作步步骤1、全面收收集拟定产产品在国内内外的各种种生产方法资料料。2、研究关关键设备。。3、对各种种生产方法法进行技术术、经济、、安全等方面的的要求。4、对选定定生产方法法做适当的的修改。要收集的主主要资料内内容各国生产情情况、各种种生产方法法及其工艺艺流程。原料来源及及成品应用用情况。实验研究报报告。原料、中间间产品、产产品和副产产品的规格格和性质。。安全技术和和劳动保护护措施。综合利用及及三废处理理生产技术是是否先进、、生产机械械化、自动动化程度。。装备大型化化与制造、、运输情况况。基本建设投投资、产品品成本、占占地面积。。水、电、汽汽、水文、、气象等方方面的资料料。车间环境与与周围的情情况。第二节工工艺路线线选择在对生产方方法进行论论证时应注注意的问题题（１）满足足产品性能能规格的要要求。（２）尽量量采用先进进生产技术术。（３）选用用的工艺路路线必须具具备工业化化生产的条条件。（４）对各各项技术经经济指标进进行比较。。（５）操作作连续化问问题。（６）装置置大型化。。（7）治理三废废，消除污污染。（8）提高自动动化水平，，尽量利用用计算机进进行生产控制和管管理。第三节工工艺流程程的设计工艺流程设设计是工艺艺设计的核核心，它通通过工艺流流程图的形形式，形象象地反映化化工生产由由原料输入入到产品输输出的过程程，其中包包括物料和和能量发生生的变化，，物料的流流向以及生生产中所经经历的工艺艺过程和使使用的设备备仪表等。。第三节工工艺流程程的设计工艺流程设设计的主要要任务（1）确定定生产流程程中各个过过程的具体体内容，顺顺序和组织织方式，操操作条件，，控制方案案，确定““三废”治治理方案，，确定安全全生产措施施，达到加加工原料以以制得所需需产品的目目的。（2）在工工艺流程设设计的不同同阶段，绘绘制不同的的工艺流程程图。第三节工工艺流程程的设计工艺流程设设计的原则则(1)尽可可能采用先先进设备、、先进生产产方法及成成熟的的科学技术术成就，以以保证产品品质量。(2)充分利用原原料，努力力提高原料料利用率，，提高生产产率，采用用高效率的的设备，降降低原材料料消耗及水水电汽消耗耗，降低产产品的生产产成本，降降低投资和和操作费用用，以便获获得最佳的的经济效益益。第三节工工艺流程程设计工艺流程设设计的原则则(3)确保安全生生产，以保保证人身和和设备的安安全，充分分预计生产产的故障，，以便即时时处理，保保证生产的的稳定性。。(4)尽量减少三三废排放量量，有完善善的三废治治理措施，，以减少或或消除对环环境的污染染，并做好好三废的回回收和综合合利用。(5)生产过程尽尽量采用机机械化和自自动化，实实现稳产、、高产。第三节工工艺流程程设计工艺流程设设计中应注注意和解决决的问题(1)确定整个流流程的组成成。(2)确定每个过过程或工序序的组成。(3)确定操作条条件。(4)控制方案的的确定。(5)合理利用原原料及能量量，计算出出整个装置置的技术经济指指标。(6)确定三废治治理方法。(7)制制定安全生生产措施。。第三节工工艺流流程的设计计实验技术和和实际生产产中之间存存在巨大差差距，需要要设计人员员必须具备备工业化生生产的概念念。如在实实验室配制制硫酸和硝硝酸的混合合酸过程。工业混合酸流程图第三节工工艺流程程的设计工艺流程设设计方法：：（1）参考考现有的图图纸或资料料,进行改改进完善。。（2）根据据现有的生生产装置进进行工艺流流程设计。。（3）根据据实验室的的实验装置置，进行生生产工艺流流程设计。。（4）由概概念设计做做起，由一一个反应式式开始进行行工艺设计计。该设计计主要适合合实验流程程的设计。。第三节工工艺流程程的设计工艺流程设设计步骤工艺流程设设计一开始始，首先进进行概念设设计或方案案设计，设设计出工艺艺流程草图图，经物料料计算后，，再设计出出工艺物料料流程图，，当设备计计算结束时时，开始绘绘制初步设设计的管道道及仪表流流程图，只只有当车间间设计结束束，进一步步修改流程程图后才能能最后画出出正式的施施工图阶段段的管道及及仪表流程程图。第三节工工艺流流程设计一、概念设设计概念设计的的主要内容容是将工艺艺路线的流流程化，然然后完善流流程，进行行方案比较较，选择一一最佳方案案。第三节工工艺流流程设计一、概念设设计一个典型工工艺过程分分为六个重重要部分，，即原料贮贮存,预处处理、反应应、产品分分离、净化化、贮存包包装。还要要考虑”三三废”处理理及公用工工程、配套套设施。原料贮存原料预处理反应产品分离产品精制贮存包装原料产品一、概念设设计1.工艺路路线的流程程化将这六个过过程详细地地加以研究究，具体化化到各个过过程需要哪哪些化工单单元操作加加以组合，，各化工单单元操作又又需要什么么样的装备备、设备、、机械，这这些单元操操作的运行行参数以及及它们的运运行次序，，物料在化化工单元操操作中的““流水线””关系，以以保证获得得预期质量量和数量的的产品，这这个将工艺艺过程具体体化的设计计过程，称称为工艺路路线的流程程化。一、概念设设计工艺路线流流程化工作作方法(1)首先先确定主反反应过程；(2)根据据反应要求求，决定原原料贮存方方式,量,原料准备备过程和投料方式式流程；(3)根据据产品质量量要求和反反应过程实实际，确定定产物的分分离、精制的过程；(4)产品品的计量、、包装或后后处理工艺艺过程；(5)副产产物处理的的工艺过程程；(6)“三三废”排出出物的综合合治理流程程；(7)确定定动力使用用和公用工工程的配套套。举例说明工工艺路线的的流程化例1.以以HCl和和CH3OH合成CH3Cl为例，，假如我们已经选择择了“气一一液相”合合成CH3Cl，主反应是：举例说明工工艺路线的的流程化举例说明工工艺路线的的流程化举例说明工工艺路线的的流程化简化完善工工艺流程为了控制水水洗塔生成成废酸水的的量，可以以设计一个个带有再沸沸器的HCl吸收塔塔，充分吸吸收HCl，制成稀稀盐酸，再再将夹有微微量水份和和甲醇的CH3Cl经冷冻冻除水、脱脱醇。原料料预处理流流程可以简简化为不必必混合，直直接进入反反应釜。简简化后的流流程框图。。简化后的工工艺流程简简图甲醇盐酸压缩机冷冻塔冷凝器脱酸塔冷凝器反应釜汽化釜计量槽盐酸冷凝器产品钢瓶汽提塔催化剂举例说明工工艺路线的的流程化简化后的流程程示意图工艺流程设计计2.初步设计计阶段工艺流流程的设计在概念设计的的基础上，将将流程深化，，即深入细致致地加以完善善，对工艺流流程和各操作作单元。化工工装置进行深深入的量化设设计，通过计计算，对化工工工艺流程进进行逐步完善善、拾遗补缺缺，全面系统统地研究物料料、能量、操操作、控制，，使各化工单单元过程完整整地衔接和匹匹配，能量得得到充分利用用。工艺流程设计计2.初步设计计阶段工艺流流程的设计对工艺流程的的方案设计，，要从下列几几个方面加以以完善设计：：(a)流程能能力、操作弹弹性和设备设设计。(b)工艺操操作条件的确确定和流程细细节安排。(c)操作单单元装置的衔衔接和辅助装装置的完善。。(d)确定操操作控制过程程中各参数控控制点。工艺流程设计计3.施工图设设计阶段工艺艺流程设计在初步设计方方案的基础上上，完善管道道和仪表的设设计，各种物物料、公用工工程、全部设设备、管道、、管件、阀门门、全部的控控制点、检测测点、自动控控制系统装置置及其管道、、阀门设计。。作为安装施施工指导的工工艺流程设计计，最终表现现为绘制“管管道及仪表流流程图”(简简称PID图图)。工艺流程设计计工艺流程简图图设计练习设计一气液吸吸收流程，要要求在两个吸吸收塔中，对对吸收液来说说既能串联也也能并联操作作。作业1.设计98%硫酸稀释释成30%硫硫酸工艺流程程。2.查阅文献，列列出生产一氯氯甲烷的不同同工艺路线。第四节工工艺流程图图的绘制1、方框流程图和和工艺流程草草图2、工艺物料流程程图3、管道及仪表流流程图一、方框流程程图和工艺流流程草图1、方框流程程图(BlockFlowsheet)方框流程图是是在工艺路线线选择确定之之后，工艺流流程进行概念念设计时完成成的一种流程程图。其主要要作用是：定定性地表明原原料变成产品品的路线和顺顺序，以及应应用的过程及及设备。将主主要工艺步骤骤或单元操作作，用一方框框表示，注明明方框名称和和主要操作条条件，同时用用主要的物流流将各方框连连接起来。一、方框流程程图(BlockFlowsheet)绘制要求：矩形框用细实实线，用粗实实线加箭头表表示出主要物物流方向，并加加上必要的文文字注释。反应过滤结晶离心硫酸氧化铜母液滤液产品生产硫酸铜的的方框流程图图生产聚甲醛的的方框流程图图一、方框流程程图和工艺流流程草图2、工艺流程程草图在方框图流程程图的基础上上，将各个工工序过程换成成设备示意图图，进一步修修改、完善可可得到工艺流流程草图。生产工艺流程程草图一般由由物料流程、图图例、必要的的文字说明三三部分组成。。2、工艺流程程草图1.要画出主主要设备示意意外形设备用细实线线画出外形、、形状不要求求准确，用线线条和箭头表表示主要物料料管线和流向向，物料线用用粗实线绘制制。至于管件件、阀门等一一般不标出。。2.还要求附附有图例，有有的单位流程程图上还有设设备一览表。。生产硫酸铜的的工艺流程草草图二、工艺物料料流程图的绘绘制工艺物料流程程图(processflowsheetdiagramPFD)简称物物流图主要内容：A：设备简单单的外型图、、名称及位号号。B：主要工艺条条件，物料平平衡表（对物物料发生变化化的设备，要从物料料管线上引线线列表表示：：物料组分名名称、物料量（kg/h)、质量%、、kmol(kmol/h)、以及mol%等，每项均应应标出其总和和数。C：标题栏。二、工艺物料料流程图的绘绘制（1）设备图图形和流程线线设备图形按设设备外形绘制制，此设备的的外形不必精精确，常采用用标准规定的的设备表示方方法，简化绘绘制。设备之间用流流程线连接起起来，设备外外形用细实线线，设备之间间的流程线用用粗实线表示示。在图上要要标注设备位位号及名称。。常用设备符号号工艺设备图例例工艺设备图例例工艺设备图例例工艺设备图例例二、工艺物料料流程图的绘绘制（2）物流管管线表示方法法a.流程线用用带箭头的粗粗实线表示b.进出装置置用接续标志志标明二、工艺物料料流程图的绘绘制（2）物流管管线表示方法法c.用细实线线菱形框标出出各物流点的的编号二、工艺物料料流程图的绘绘制（2）物流管管线表示方法法d.界区内部部，图纸进出出管线的始终终端用32x45长方框框并注明介质质名称，去向向等。二、工艺物料料流程图的绘绘制（3）工艺数数据的表示表示出主要工工艺数据：温温度，压力，，流量等。（4）物料平平衡表序号组分分子式分子量物流点编号物流点编号物料名称物料名称kg/hwt%Kgmol/hmol%kg/hwt%kgmol/hmol%12合计1温度2压力3密度4黏度二、工艺物料料流程图的绘绘制（2）物流变变化和物流表表对于物料发生生变化的设备备，要从物料料管线上画一一个引出线，，并于引出线线端用列表的的形式表示物物料的组成、、名称、质量量流量(kg／h)、质量百分数、、摩尔流量(kmol／／h)。物料的某些工工艺参数，例例如物料温度度、压力等可可在流程线旁旁注明。物流表图例二、工艺物料料流程图的绘绘制名称kg/hwt%kmol/hmol%1乙苯173.598.31.63097.22甲苯1.01.70.0192.8合计174.51001.649100V0104乙苯贮槽物流表图例热量衡算的结结果的表示二、工艺物料料流程图的绘绘制(2)设备标标注①标注的内容容设备在图上应应标注位号及及名称。设备备位号在整个个车间(装置置)内不得重重复，施工图图设计与初步设计中的的编号应该一一致，不要混混乱。如果施施工图设计中中设备有增减减，则位号应应按顺序补充充或取消(即即保留空号)。设备的名名称也应前后后一致。二、工艺物料料流程图的绘绘制(2)设备标标注②标注的方式式设备的位号、、名称一般标标注在相应设设备的图形上上方或下方，，各设备在横横向之间的标标注方式应排排成一行；若若在同一高度度方向出现两两个以上设备备图形时，则则可按设备的的相对位置将将某些设备的的标注放在另另一设备标注注的下方。二、工艺物料料流程图的绘绘制（3）标题栏栏及其它标题栏按图纸纸常规，注明明图号，设计计阶段等。物料流程图全厂物料平衡衡图作业1.绘制一张张以98%硫硫酸为原料，，生产2000kg/a30%硫酸的物物料流程图。。三、管道及仪仪表流程图作用：为设备布置、、管道布置设设计提供依据据；为设备布布置、管道布布置及仪表控控制等施工安安装提供依据据；它是施工工安装的指导导性文件。要求：表示出全部工工艺设备、物物料管路、阀阀件、设备的的辅助管路以以及工艺和自自控仪表的图图例、符号等等。三、管道及仪仪表流程图主要内容：设备图形、管管线、控制点点和必要数据据、图例、标标题栏等。(1)图形形将生产过程中中的全部设备备的简单形状状按工艺流程程次序，展示示在同一平面面上，配以连连接的主辅管管线及管件、、阀门、仪表表控制点符号号等。（2）标注注写设备位号号及名称、管管段编号、控控制点代号、、必要的尺寸寸、数据等。。（3）图例（4）标题栏栏管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(1)比例与与图幅管道及仪表流流程图不按比比例绘制，因因此标题栏中中“比例”一一栏不予注明明。一般设备备（机器）图图例只取相对对比例，允许许实际尺寸过过大的设备（（机器）比例例适当缩小，，实际尺寸过过小的设备（（机器）比例例可适当放大大。在图的下下方画一条细细实线作为地地平线，可以以相对示意出出设备位置的的高低。如有有必要还可以以将各层楼面面的高度分别别标出。整个个图面要协调调、美观。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(1)比例与与图幅绘制时一般可可以一个车间间或工段为主主进行绘制，，原则上一个个主项绘一张张图样，不太太主张把一个个完整的产品品流程划分得得太零碎，尽尽量有一个流流程的“全貌貌”感。在保保证图样清晰晰的原则下，，流程图尽量量在一张图纸纸上完成。图图幅一般采用用A1或A2的长边绘制制，流程图过过长时，幅面面也常采用标标准幅面的加加长，长度以以方便阅览为为宜，也可分分张绘制。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(2)图形图样采用展开开图形式，从从左到右画出出全部设备示示意图，排列列顺序应符合合实际生产过过程。外形和和主要轮廓接接近实物，显显示设备的主主要特征，有有时其内部结结构及具有工工艺特征的内内部构件也应应画出。如列列管换热器，，反应器的搅搅拌形式，加加热管，盘管管，活塞，分分布器，填充充料等。这些些可以用细实实线表示，也也可以用剖面面形式将内部部构件表示。。电机可用一一个矩形或圆圆形注明“M”表达，设设备上的管口口允许不画，，或用一细实实线表示。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(2)图形对于需隔热的的设备和机器器要在其相应应部位画出一一段隔热层图图例。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(3)相对位位置设备间的高低低和楼面高低低的相对位置置，一般也按按比例绘制（（标题栏中““比例”一栏栏不予注明））。低于地面面的需相应画画在地平线以以下，尽回能能地符合实际际安装状况。。至于设备横横向间距，通通常亦无定规规，则视管线线绘制及图面面清晰的要求求而定，以不不疏不密为宜宜，既美观又又便于标注。。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(4)设备标标注①标注的内容容设备在图上应应标注位号及及名称。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(4)设备标标注②标注的方式式设备的位号、、名称一般标标注在相应设设备的图形上上方或下方，，各设备在横横向之间的标标注方式应排排成一行；若若在同一高度度方向出现两两个以上设备备图形时，则则可按设备的的相对位置将将某些设备的的标注放在另另一设备标注注的下方。在设备内部或或旁边也要标标注设备位号号。管道及仪表流流程图绘制的的规定及要求求(4)设备标标注②标注的方式式标注方式如图图。水平线一一般以粗实线线，线宽0.6mm。标标注式样如下下：P0301A中间泵编号由4个单单元组成。（（a）设备分分类代号；（（b）主项代代号（设备所所在工段或装装置编号）；；（c）同工工序内同类设设备顺序号；；（d）相同同设备的数量量尾号。设备的标注设备的表示方方法A.设备的画画法B.设备的标标注V0101氨贮罐细实线粗实线设备名称设备代号设备位号管道及仪表流流程图的绘制制的规定及要要求（5）管道的的表示方法A、管道的画法画管道时，主主要工艺物料料管道用粗实实线表示，辅辅助物料管道道用中粗实线线表示，仪表表管道用细实实线表示。B、管道的标注管道的表示方方法工艺物料管道道：工艺物料埋地地管道：辅助物料及公公用系统管道道：辅助物料及公公用系统埋地地管道：管道的表示方方法气动信号仪表表管线：热保温管道：：冷保温管道：：蒸汽伴热管道道：管道的表示方方法电伴热管道：：套管管道：管道的表示方方法管道的表示方方法工艺流程管道道，应尽量减减少交叉、拐拐弯，以免图图样零乱。实实在避免不了了，交叉管道道应将其中一一条管道断开开一截，断开开处约为线宽宽度5倍，一一般采取“主管不断次次管断”，，“竖断横不不断”的原则。图2.16管管道交叉叉与转弯图2.17管管道排气气、排液及液液封2）管道交叉叉，转弯，排排气、排液及及液封管道的表示示方法A表示人工工取样点，，1301为取样点点编号（13为主项项编号，01为取样样点序号））。园为直直径10mm的细线线园。3）分析取取样点表示示管道的表示示方法接续标志用用中线条表表示。图纸纸接续标志志内注明与与该管道接接续的图号号，接续标标志旁的连连接管线上上方，注明明所来自（（或去）的的设备位号号或管道号号（管道号号只标注基基本管道号号）。4）图纸接接续管道的的表示管道的表示示方法管道标注：：PL0102-100A1B-H物料代号主项代号顺序号管道尺寸管道等级隔热代号管道标注的的物料代号号管道等级的的标注管道的材质质代号隔热及隔声声代号代号功能类型备注代号功能类型备注H保温采用保温材料S蒸汽伴热采用蒸汽伴热管和保温材料C保冷采用保冷材料W热水伴热采用热水伴热管和保温材料P人身防护采用保温材料O热油伴热采用热油伴热管和保温材料D防结霜采用保冷材料J夹套伴热采用夹套管和保温材料E电伴热采用电热带和保温材料N隔声采用隔声材料阀门与管件件的表示方方法管道上的阀阀门，管件件和管道附附件按化工工部HG20519.32——92规定定的图形符符号，全部部用细实线线绘制。阀门与管件件的表示方方法管道上的阀阀门、管件件、管道附附件的公称称直径与管管道相同时时，可不标标注。若公公称直径与与管道不同同时，应当当标注它们们的尺寸，，必要时还还应标注型型号、分类类编号或文文字。管线的伴热热管要全部部绘出，夹夹套管可在在两端只画画出一小段段，隔热管管则应在适适当位置画画出过热图图例。仪表、控控制点的的表示方方法集中仪表表就地仪表表LILI01040104参量代号号功能代号号顺序编号号仪表、控控制点的的表示方方法仪表、控控制点应应在有关关管道上上按大致致安装位位置用代代、符号号表示之之。检测测、控制制等仪表表在图上上用细实实线圆(直径约约10mm)表表示，仪表的信信号线均均以细实实线绘制制。仪表及控控制点、、控制元元件的代代号及图图形符号号可参见见化工部部HG2505—92标准准。表11—5摘录了了部分内内容。仪表、控控制点的的表示方方法仪表、控控制点的的图示与与标注调节与控控制系统统图示信号线的的图示阀门与管管件的表表示方法法在工艺流流程图上上，所有有控制阀阀组一般般可不予予画出，，但在施施工图上上的左下下角应给给出控制制阀表，，分项详详细列出出相关数数据。若若控制阀阀组较少少，也可可在流程程图上直直接画出出。图例和索索引1、图形标标志和物物料代号号将本图上上出现的的阀门，，管道附附件等一一一加以以说明，，将本图图上出现现的所有有物料代代号，一一一加以以说明。。2、管道道标注说说明取任一管管段为例例，画出出图例并并对管段段上标注注的文字字、数字字一一加加以说明明。3、控制制点符号号标注将本图上上出现的的控制点点标注方方式举例例说明。。4、控制制参数和和功能代代号将图中出出现的所所有代号号表达的的参数涵涵义或功功能涵义义，一一一加以说说明。标题栏标题栏也称称图签，，标题栏栏位于图图纸的右右下角，，在标题题栏中要要填写设设计项目目、设计计阶段、、图号等等，便于于图纸统统一管理理。管道及仪仪表流程程图绘制制步骤(1)根根据流流程复杂杂程度，，选定图图纸大小小，绘制制图框及及标题栏栏。(2)用用细实实线画出出厂房的的地平线线。(3)根根据流流程，从从左至右右用细实实线按大大致的位位置和近近似的外外形尺寸，绘出出流程中中各个设设备的简简化图形形(示意意图)。。各简化化图形之间应保保留适当当距离，，以便布布置各种种管线。。(4)用用粗实实线画出出主要物物料的流流程线，，在流程程上画流流向箭头头，并在流程线线的起始始和终了了处注明明来源和和去向等等；(5)用用稍粗粗于细实实线的实实线画出出其它物物料的流流程线及及流向箭箭头；(6)绘绘制阀阀门及管管件。(7)在在流程程图的下下方或图图纸其它它显著位位置，列列出设备备编号和和名称(8)在在每条条管道上上，进行行管道标标注。(9)标标注仪仪表控制制点。(10)绘绘制制图图例例，，填填写写标标题题栏栏。。作业业1.设设计计绘绘制以以98%硫酸酸为为原原料料，，稀稀释释生生产产2000kg/a，，30%硫酸酸的的管管道道及及仪仪表表流流程程图图。。第三三章章物物料料衡衡算算与与能能量量衡衡算算物料料衡衡算算与与能能量量衡衡算算是是进进行行化化工工工工艺艺过过程程设设计计及及技技术术经经济济评评价价的的基基本本依依据据。。通通过过对对全生产产过过程程或或单元元过程程的的物物料料和和能能量量的的衡衡算算，，计算算得得到到：：1））主主、、副副产产品品产产量量；；2））原材材料料的的消消耗耗定定额额，过过程程的的物物料料损损耗耗；；3））““三三废废””的的生生成成量量及及组组成成；；4））水水、、电电、、汽汽或或其其他他燃燃料料等等消消耗耗定定额额；；5））设设计计物物料料流流程程图图。。第三三章章物物料料衡衡算算与与能能量量衡衡算算根据据物料料衡衡算算和和能能量量的的衡衡算算结果果，可以以：：1）对对生生产产设设备备进进行行设设计计和和选选型型；；2）确确定定产品品成成本本等等各各项项技技术术经经济济指指标标，，从从而而可可以以定定量量地地评评述述所所选选择择的的工工艺艺路路线线、、生生产产方方法法及及工工艺艺流流程程在在经经济济上上是是否否合合理理，，技技术术上上是是否否先先进进。。第一一节节物物料料衡衡算算物料料衡衡算算的的概概念念：：在化化工工过过程程中中，，物物料料平平衡衡是是指指““在在单单位位时时间间内内进进入入系系统统（（体体系系））的的全全部部物物料料质质量量必必定定等等于于离离开开该该系系统统（（体体系系））的的全全部部物物料料质质量量再再加加上上损损失失掉掉的的与与积积累累起起来来的的物物料料质质量量。。””对对物物料料平平衡衡进进行行计计算算称称为为物物料料衡衡算算。。物料料平平衡衡的的理理论论依依据据是是质量量守守恒恒定定律律，即即在在一一个个孤孤立立体体系系中中不不论论物物质质发发生生任任何何变变化化(不不包包括括核核反反应应)它它的的质质量量始始终终保保持持不不变变。。物料料衡衡算算的的分分类类1、、按按操操作作方方式式分为为间间歇歇操操作作、、连连续续操操作作及及半半连连续续操操作作等等三三类物物料料衡衡算算；；2、、按按状状态态将其其分分为为稳稳定定状状态态操操作作和和不不稳稳定定状状态态操操作作两两类类衡算算。。3、按按衡衡算算范范围围分为为单单元元操操作作过过程程(或或单单个个设设备备)和和全流流程程的两两类物物料料衡衡算算；；物料料平平衡衡方方程程式式根据据质质量量守守恒恒定定律律，，对对某某一一个个体体系系内内质质量量流流动动及及变变化化的的情情况况用用数数学学式式描描述述物物料料平平衡衡关关系系则则为为物物料料平平衡衡方方程程式式。。其其基基本本表表达达式式为为：：∑F0=∑∑D+A+∑∑B式中中，，F0—输输人人体体系系的的物物料料质质量量；；D——离离开开体体系系的的物物料料质质量量；；A——体体系系内内积积累累的的物物料料质质量量；；B——损损失失的的物物料料质质量量(如如跑跑、、冒冒、、滴滴、、漏漏)物料料衡衡算算的的步步骤骤1、、画画出出流流程程示示意意图图稀溶溶液液二次次蒸蒸汽汽F,wfW加热热蒸蒸汽汽凝水水提浓浓液液B，，wB物料料衡衡算算步步骤骤2、、列列出出主主、、副副化化学学反反应应式式3、、确确定定计计算算任任务务4、、收收集集数数据据资资料料（生产产规规模模、、时时间间，，收收率率、、转转化化率率，，原原材材料及及产产品品规规格格，，有有关关物物理理化化学学常常数数））5、、选选定定计计算算基基准准（时时间间，，质质量量，，体体积积））6、、建建立立物物料料平平衡衡方方程程，，展展开开计计算算7、、整整理理并并校校核核计计算算结结果果8、、绘绘制制物物料料流流程程图图、、填填写写物物流流表表列物物料料平平衡衡式式时时应应注注意意的的事事项项(1)物料料平平衡衡是是指指质质量量平平衡衡，，不不是是体体积积或或物物质质的的量量(摩摩尔尔数数)平平衡衡。。若若体体系系内内有有化化学学反反应应，，则则衡衡算算式式中中各各项项用用摩摩尔尔／／时时为为单单位位时时，，必必须须考考虑虑反反应应式式中中的的化化学学计计量量系系数数。。列物物料料平平衡衡式式时时应应注注意意的的事事项项(2)对于于无无化化学学反反应应体体系系，，能能列列出出独独立立物物料料平平衡衡式式的的最最多多数数目目等等于于输输入入和和输输出出的的物物流流里里的的组组分分数数。。(3)在写写平平衡衡方方程程式式时时，，要要尽尽量量使使方方程程式式中中所所包包含含的的未未知知数数最最少少。。物料料衡衡算算计计算算举举例例1．．无无反反应应例1采采用用蒸蒸发发方方法法将将浓浓度度为为10％％NaOH及及10％％NaCl的的水水溶溶液液进进行行浓浓缩缩。。蒸蒸发发时时只只有有部部分分水水分分汽汽化化成成为为水水蒸蒸气气而而逸逸出出，，部部分分NaCl结结晶晶成成晶晶粒粒而而留留在在母母液液中中。。操操作作停停止止后后，，分分析析母母液液的的成成分分为为：：50％％NaOH，，2％％NaCl及及48％％H2O。。若若每每批批处处理理1000kg原原料料液液，，试试求求每每批批操操作作中中：：1)获获得得的的母母液液量量，，2)蒸蒸发发出出的的水水分分量量，，3)结结晶晶出出的的NaCl量量。。计算算过过程程解：：本题题为为间间歇歇过过程程，，因因此此以以每每批批处处理理量量为为基基准准进进行行物物料料衡衡算算。。流流程程示示意意图图2-2组分分物物料料衡衡算算：：NaOH平平衡衡1000x0.1=0.5F4NaCl平平衡衡1000x0.1=0.02F4+F3H2O平平衡衡1000(1-0.1-0.1)=F2+0.48F4解方方程程得得：：F2=704kg，，F3=96kg，，F4=200kg物料料衡衡算算计计算算举举例例2.有有反反应应甲醇醇制制造造甲甲醛醛的的反反应应过过程程为为：：CH30H+1/2O2HCHO+H20反应物物及生生成物物均为为气态态，若若使用用50％的的过量量空气气，且且甲醇醇的转转化率率为75％％，试试计算算反应应后气气体混混合物物的摩摩尔组组成。。物料衡衡算计计算举举例解：画画出出流程程图空气(过量量50%)CH3OHHCHOH2ON2催化反应器器CH3OH基准：：1molCH3OH根据反反应方方程式式O2(需要要)=0.5mol；O2(输入入)=1.5××0.5=0.75mol；；N2(输入入)=N2(输出出)=0.75(79/21)=2.82molCH3OH为为限制制反应应物反应的