化工工艺设计原则和PID介绍.doc

化工工艺设计原则和PID介绍doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工工艺设计-总图的布置原则 一、装置布置设计必须采取三重安全措施 首先预防一次危险引起的次生危险， 其次是一旦发生危险， 则尽可能限制其危害程度和范围， 第三次是次生危险发生以后，能为及时抢救和安全疏散提供方便条件。 二、装置布置设计应满足工艺设计的要求 （1）满足生产和运输的要求： （2）满足安全和卫生要求： （3）满足有关的标准和规范： 三、装置布置设计应满足操作、检修和施工的要求 1、可操作和管理。 2、一个装置能够长期运转，需要对设备仪表和管道进行经常性的维护和 检修。 3、可施工。 4、在装置布置设计时应将上述操作、检修、施工所需要的通道、场地、 空间结合起来综合考虑。在竖向布置和管线布置的要求： （1）竖向布置主要满足生产工艺布置和运输，装卸对高程的要求。 （2）管线布置，工程技术管网的布置及敷设方式等的合理对生产过程中的动力消耗以及投 资具有重要意义。 四、装置布置设计应满足全厂总体规划的要求，考虑工厂发展，留有余地。 五、装置布置设计应适应所在地区的自然条件 1、结合所在地区的气温、降雨量、风沙等气候条件和生产过程特点以及某些设备的特殊要 求。 2、结合所在地区的地形特点。 3、装置布置设计应结合地质条件。 4、装置布置设计考虑风向的影响，主要为了尽可能避免因风向而引起的火灾和尽量减少因 风向而造成的污染。 六、装置布置设计应力求经济合理 1 、节约占地减少能耗 2、经济合理的典型布置 七、装置布置设计应满足用户要求 八、装置布置设计应注意外观美和绿化环境 绿化，美化环境，可减少粉尘等危害，应与平面布置一起设计。 PID 介绍 管道和仪表流程图又称为 P&ID， PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM 的缩写。 是 P&ID 的设计是在 PFD 的基础上完成的。 它是化工厂的工程设计中从工艺流程到工程施工设 计的重要工序，是工厂安装设计的依据。 化工工程的设计，从工艺包、基础设计到详细设计中的大部分阶段，P&ID 都是化工工艺及 工艺系统专业的设计中心，其他专业（设备、机泵、仪表、电气、管道、土建、安全等）都 在为实现 P&ID 里的设计要求而工作。 广义的 P&ID 可分为工艺管道和仪表流程图（即通常意义的 P&ID）和公用工程管道和仪表 流程图（即 UID）两大类。 由于 P&ID 的设计千变万化，对同一工艺流程的装置，也可以因为外界因素的影响（如用户 要求、地理环境的差异、以及操作人员的经验不同等） ，需要在设计 P&ID 时作出相应对策， 再加上设计者不同的处理方法，因而同一工艺流程在不同的工程项目中，其 P&ID 不可能完 全相同，但也不会有太大的差异。P&ID 通常有 68 版，视工程需要而定。 一套完整的 P&ID 及 UID 清楚地标出工艺流程对工厂安装设计中的所有要求，包括所有的 设备、配管、仪表等方面的内容和数据。 下面，对 P&ID 及 UID 的 设计进行简单介绍。 一. P&ID 的设计 1.P&ID 的设计内容 P&ID 的设计应包括下列内容。 1.1 设备 (1)设备的名称和位号。 每台设备包括备用设备， 都必须标示出来。 对于扩建、 改建项目， 已有设备要用细实线表示， 并用文字注明。 （2）成套设备 对成套供应的设备（如快装锅炉、冷冻机组、压缩机组等） ，要用点划线画出成套供应范围 的框线，并加标注。通常在此范围内的所有附属设备位号后都要带后缀“X”以示这部分设备 随主机供应，不需另外订货。 （3）设备位号和设备规格 P&ID 上应注明设备位号和设备的主要规格和设计参数，如泵应注明流量 Q 和扬程 H；容器 应注明直径 D 和长度 L；换热器要注出换热面积及设计数据；储罐要注出容积及有关的数 据。和 PFD 不同的是，P&ID 中标注的设备规格和参数是设计值，而 PFD 标注的是操作数 据。 （4）接管与联接方式 管口尺寸、法兰面形式和法兰压力等级均应详细注明。一般而言，若设备管口的尺寸、法兰 面形式和压力等级与相接管道尺寸、 管道等级规定的法兰面形式和压力等级一致， 则不需特 殊标出；若不一致，须在管口附近加注说明，以免在安装设计时配错法兰。 （5）零部件 为便于理解工艺流程，零部件如与管口相邻的塔盘、塔盘号和塔的其他内件（如挡板、堰、 内分离器、加热/冷却盘）都要在 P&ID 中表示出来。 （6）标高 对安装高度有要求的设备必须标出设备要求的最低标高。塔和立式容器须标明自地面到塔、 容器下切线的实际距离或标高；卧式容器应标明容器内底部标高或到地面的实际距离。 （7）驱动装置 泵、风机和压缩机的驱动装置要注明驱动机类型，有时还要标出驱动机功率。 （8）排放要求 P&ID 应注明容器、塔、换热器等设备和管道的放空、放净去向，如排放到大气、泄压系统、 干气系统或湿气系统。若排往下水道，要分别注明排往生活污水、雨水或含油污水系统。 1.2 配管 （1）管道规格 在 P&ID 中要表示出全部在正常生产、开车、停车、事故维修、取样、备用、再生各种工况 下所需要的工艺物料管线和公用工程管线。所有的管道都要注明管径、管道号、管道等级和 介质流向。管径一般用公称直径（DN）表示，根据工程的要求，也可采用英制（”，英寸） 。 若同一根管道上使用了不同等级的材料，应在图上注明管道等级的分界点。 一般在 P&ID 上管道改变方向处标明介质流向。 （2）间断使用的管道 对间断使用的管道要注明“开车”、“停车”、“正常无流量（NNF）”等字样。 （3）阀件 正常操作时常闭的阀件或需要保证开启或关闭的阀门要注明“常闭（N.C）”、“铅封开 （C.S.O）”、“铅封闭（C.S.C）”、“锁开（L.O）”、“锁闭（L.C）”等字样。 所有的阀门（仪表阀门除外）在 P&ID 上都要示出，并按图例表示出阀门的形式；若阀门尺 寸与管道尺寸不一致时，要注明。 阀门的压力等级与管道的压力等级不一致时，要标注清楚；如果压力等级相同，但法兰面的 形式不同，也要标明，以免安装设计时配错法兰，导致无法安装。 （4）管道的衔接 管道进出 P&ID 中，图面的箭头接到哪一张图及相接设备的名称和位号要交待清楚。以便查 找相接的图纸和设备。 （5）两相流管道 两相流管道由于容易产生“塞流”而造成管道振动，因此应在 P&ID 上注明“两相流”。 （6）管口 开车、停车、试车用的放空口、放净口、蒸汽吹扫口、冲洗口和灭火蒸汽口等，在 P&ID 上 都要清楚地标示出来。 （7）伴热管 蒸汽伴热管、电伴热管、夹套管及保温管等，在 P&ID 中要清楚地标示出来，但保温厚度和 保温材料类别不必示出（可以在管道数据表上查到） 。 （8）埋地管道 所有埋地管道应用虚线标示，并标出始末点的位置。 （9）管件 各种管路附件，如补偿器、软管、永久过滤器、临时过滤器、异径管、盲板、疏水器、可拆 卸短管、非标准的管件等都要在图上标示出来。有时还要注明尺寸，工艺要求的管件要标上 编号。 （10）取样点 取样点的位置和是否有取样冷却器等都要标出，并注明接管尺寸、编号。 （11）特殊要求 管道坡度、对称布置和液封高度要求等均必须注明。 （12）成套设备接管 P&ID 中应标示出和成套供应的设备相接的连结点，并注明设备随带的管道和阀门与工程设 计管道的分界点。工程设计部分必须在 P&ID 上标示，并与设备供货的图纸一致。 （13）扩建管道与原有管道 扩建管道与已有设备或管道连接时，要注明其分界点。已有管道用细实线表示。 （14）装置内、外管道 装置内管道与装置外管道连接时，要画“管道连接图”。并列表标出：管道号、管径、介质名 称；装置内接往某张图、与哪个设备相接；装置外与装置边界的某根管道相接，这根管道从 何处来或去何处。 （15）特殊阀件 双阀、旁通阀在 P&ID 上都要标示清楚。 （16）清焦管道 在反应器的催化剂再生时；须除焦的管道应标注清楚。 1.3 仪表与仪表配管 （1）在线仪表 流量计、调节阀等在线仪表的接口尺寸如与管道尺寸不一致时，要注明尺寸。 （2）调节阀 调节阀及其旁通阀要注明尺寸，并标明事故开（FO）或事故关（FC） 、是否可以手动等。我 国钢制调节阀阀体的最低压力等级是 4 x 106Pa， 而管道的压力等级往往低于 4 x 106Pa， 此 点在 P&ID 上要注明，以免法兰配不上。 （3）安全阀/呼吸阀（压力真空释放阀） 要注明连接尺寸和设定压力值。 （4）设备附带仪表 设备上的仪表如果是作为设备附件供应，不须另外订货时，要加标注，该仪表编号可加后缀 “X”。 （5） 仪表编号 仪表编号和电动、气动讯号的联接不可遗漏，按图例符号规定（lead sheet）编制。 （6）联锁及讯号 联锁及声、光讯号在 P&ID 上亦要表示清楚。 （7）冲洗、吹扫 仪表的冲洗、吹扫要示出。 （8）成套设备 成套供应设备的供货范围要标明。对由制造厂成套供货范围内的仪表，要加标注，可在编号 后加后缀“X”。 1.4 其他 在 P&ID 中要将特殊的设计及安装要求标示出来，亦可作为注释单独列出，如开/停车联锁、 再生要求、仪表与有关的管道阀的安装要求、特殊的专用管件等。 一、车间布置设计的目的和重要性 车间布置设计是工艺设计中的重要组成部分。它是在确定生产流程与设备的型号、 规格、数量的基础上进行的。车间布置设计的目的是确定各车间、工段每台设备及构筑物 的具体位置，决定车间、工段的长度、宽度、高度、建筑结构形式，以及各工段乃至车间 之间的相互联系。车间布置是否合理，不仅影响建设的投资，而且对工厂建成后的生产和 管理效率、生产的经济性、操作和维修条件、车间内的运输、卫生和安全等均有重要的影 响。因此车间布置设计是一项涉及面广、复杂而细致、重要的设计内容。它不仅要求工艺 设计人员要了解生产操作、设备维修和具有一定的安装知识，而且要具备一定的土建、电 力、自控仪表等其他专业的基本知识。同时，在设计中还必须考虑各个方面的因素，提出 不同方案进行比较，征求有关人员，特别应听取生产工人的意见，并与非工艺设计人员协 作，这样才能获得良好的设计效果。 二，车间布置设计所需资料 车间布置设计必须在充分调查的基础上，掌握必要的资料作为设计的依据和参考， 这些资料包括如下内容。 (1)生产工艺流程图。 (2)物料衡算资料：包括原料、半成品、成品、副产品、废水与废料等的性质与数量。 (3)设备资料：包括设备图及其操作条件、设备一览表及动力消耗情况等。 (4)有关工艺设计的说明书。 (5)各种构筑物的结构和尺寸。 (6)对车间内的供电、供汽、给排水、通风换气、自控仪表、采光及车间内运输等要 求。 (7)劳动安全、防火、防爆等资料。 (8)车间组织及定员资料等。 了解和掌握上述资料是重要的，更主要的是工艺设计人员应随时与各辅助专业的设 计人员沟通和协商，使车间布置设计能满足各专业的要求。 三、车间布置设计的成果 车间布置设计的最终成果，是车间设备布置图。它包括车间各楼层的平面图和车间 布置 第 270 页 的剖面图。在图中设有标题栏和设备一览表，也可附加一定的文字说明。 第二节 车间布置设计的要求与原则 考虑到制浆造纸生产中所用原材物料的性质、生产过程的连续性、加工工艺和设备的 特点等，车间布置应尽量按如下的要求进行。 、车间布置设计的要求 (1)生产设备要按工艺流程的顺序配置。在保证生产要求、安全及环境卫生的前提下，尽量 节省厂房面积与空间，减小各种管、线的长度。 (2)保证车间能充分利用自然采光与通风的条件，使各个工作地点有良好的劳动条件。 (3)保证车间内交通运输及管理的方便。万一发生事故，人员能迅速安全地疏散。 (4)厂房结构要紧凑简单，并为生产的发展及技术革新等创造有利条件。 二、车间布置设计应遵循的原则 为使车间布置设计能符合上述提出的基本要求，设计时应遵循以下原则。 (1)各个工序的设备布置要与主要流程(原料或半成品流程)顺序相一致，使生产线路 呈链状排列而无交叉迂回现象，并尽可能利用自流输送，力求管线最短。在实际设计中， 对于由多工序和多设备组成的流水作业线，可有多种不同的布置方案(图 61)。对制浆造 纸车间来说，由于以水为工作介质，为了节约输送的能量和管路，通常采用图 6l 中左边 的两种形式，即将设备排在一条或两条链状轴线上，且按工序分区要明确。但由于生产工 艺的特点和物料输送的需要，某些地段可以有高低起伏或曲折。 (2)注意改善操作条件，对劳动条件差的工段(如备料、制药、蒸煮工段等)要充分考 虑朝向、风向、门窗、排汽、除尘及通风设施的安装位置。设备的操作面应迎着光线，使 操作工人背窗(背光)操作，免受外界光线的影响。 (3)辅料制备车间应与使用设备靠近，但如液氯气化、制漂液、熬制松香胶及化明矾 等有污染和粉尘的部分，应有墙与车间隔开，而这些工段本身，应有通风等必要的防护设 施。 (4)冬天无严重冰冻地区的工厂，可以考虑把白水塔、木片仓、喷放锅、漂白塔、黑 液槽、热水槽、蒸发站、碱回收炉、白泥转窑等露天或半露天布置。高压容器等有爆炸危 险的设备，应布置在室外，或单独间壁放置，并要有安全报警和事故排空等安全措施。 (5)设备布置在楼面还是布置在底层，要视楼面荷重及是否利用位差输送等因素而定。 一般洗浆设备宜布置在楼面，黑液槽布置在底层：打浆设备布置在楼面，浆池布置在底层， 0 设计规范 洁净厂房设计规范 GMP 设计规范与洁净厂房设计规范的比较 GMP 设计规范, 厂房 GMP 设计规范即医药工业洁净厂房设计规范,它结合国内外 GMP 的进展情况以及 我国医药行业洁净厂房建设,使用的实践经验,从我国国民经济发展的实际水平和我国医药 行业的生产现状出发,提出了我国医药工业洁净厂房设计的基本要求.与洁净厂房设计规 范比较GMP 设计规范突出了医药行业药品生产的自身特点和特殊要求,并结合医药行 业 GMP 的具体情况,对药厂厂址选择及总平面布置,工艺设计,设备,建筑,空气净化,给排水,电 气等作了具体详细的规定和说明,可操作性较强. 以下就GMP 设计规范与洁净厂房设计规范做一比较. 1.适用范围 GMP 设计规范与洁净厂房设计规范的适用范围不同.GMP 设计规范适用于新 建,改建和扩建的医药制剂,原料药和药用包装材料,无菌医疗器械等医药工业洁净厂房的设 计,其中包括生物制药洁净厂房的设计,而 洁净厂房设计规范 不适用于以细菌为控制对象 的生物洁净室. 2.洁净区环境参数 2.1 主要控制对象和空气洁净度 因GMP 设计规范适用于生物洁净室而洁净厂房设计规范不适用,所以两规范针对的 控制对象也就不同.洁净厂房设计规范适用于洁净区只控制微粒,而GMP 设计规范不 仅要控制微粒,还要控制微生物.因此,GMP 设计规范不仅给出了每一洁净度等级下的不 同粒径的尘埃数目,而且给出了每一洁净度等级下的沉降菌和浮游菌的含菌浓度指标.洁净 厂房设计规范只给出了每一洁净度等级下的不同粒径的尘埃数目. 从两规范的空气洁净度等级划分以及相应的控制指标来看:两规范的空气洁净度等级划分以 及对大于 5m 尘粒的控制数目也不同.GMP 设计规范把空气洁净度划分为 100 级,10000 级,100000 级,大于 100000 级(相当于 300000 级).洁净厂房设计规范的洁净度划分为 100 级,1000 级,10000 级, 100000 级.对大于 5m 尘粒的控制数目也不同. 2.2 温湿度 GMP 设计规范按洁净度等级规定了温湿度的范围.100 级,10000 级区域一般控制温度为 2024,相对湿度为 45%60%,100000 级区域一般控制温度为 1828,相对湿度为 50%65%.生产工艺有特殊要求时,应根据工艺要求确定. 洁净厂房设计规范对温湿度的规定是在空气净化一章中给出的,生产工艺无温湿度要 求时,控制温度为 2026,相对湿度低于 70%;人员净化用室和生活用室温度为 1628.有 特殊要求时,应根据工艺要求确定. 2.3 噪声级 GMP 设计规范与洁净厂房设计规范在噪声级上也有很大区别. 3.厂址选择和总平面布置 医药企业受环境的影响较大,对环境的影响也较大,因此,厂址选择极为重要.尤其是周围环境 的大气含尘,含菌浓度要低,水质要好.对于某些特殊药品的厂房,如青霉素类等,其总平面布置 应考虑防止与其他产品的交叉污染;原药和制剂产品兼有的药厂,原料药生产区应置于制剂 生产区的下风侧;三废处理,锅炉房等有严重污染的区域应置于厂房的最大频率风向下风侧; 危险品库应设于厂区安全位置,并相应的保护措施;厂区主要道路应贯彻人流与物流分流的 原则. 对于厂区绿化GMP 设计规范明确指出不宜种花,因为花粉是造成污染的原因之一. 4.工艺设计 4.1 工艺布局 药品生产的工艺流程日益复杂,使用的原材料品种规格繁多,加上生产员工较多以及操作频 繁,很容易造成人为差错和产品的交叉污染.因此,医药工业洁净厂房的工艺布局是极为重要 的.为防止人流,物流之间的混杂和交叉污染,GMP 设计规范提出四个基本要求: a.分别设置人员和物料的进出口通道; b.人员和物料进入洁净生产区应有各自的净化用室和设施; c.生产操作区内应只设置必要的工艺设备和设施; d.输送人员和物料的电梯宜分开.电梯不宜设在洁净区内; 对洁净房间布置,生产辅助用室的布置和洁净度等级GMP 设计规范也作了规定. 4.2 人员净化 医药工业洁净厂房能否达到 GMP 要求,人员净化是关键的一环.在众多的污染源中,人是最大 的污染源.人进入洁净区,如果不进行净化或净化效果不佳,会带入大量的微粒和微生物,严重 影响到洁净区的空气洁净度.针对不同药物不同剂型对微粒和微生物的控制程度, GMP 设计 规范做出了两组不同的人员净化程序.一组用于非无菌产品和可灭菌产品生产区,另一组用 于不可灭菌产品生产区. 5.设备 由于设备本身及其安装质量关系到洁净厂房的洁净效果,GMP 设计规范要求洁净室内应 采用防尘,防微生物污染的设备和设施,对设备的结构,零部件,内外表面,传动部件,过滤装置 等的材料,性能,附件及其安装等等都作了明确规定. 当设备安装在跨越不同洁净度等级的房间或墙面时,除考虑固定外,还应采用可靠的密封隔 断装置,以保证达到不同等级的洁净要求.不同空气洁净度区域之间的物料传递如采用传送 带时,为防止交叉污染,传送带不宜穿越隔断,宜在隔断两侧分段传送.在不可灭菌产品生产区 中,不同空气洁净度区域之间的物料传递,则必须分段传送,除非该传送装置采用连续消毒方 式.另外,青霉素等药物,高活性,有毒害药物的生产设备,必须专用. 6.工艺管道及给排水管道 医药工业洁净厂房的工艺管道,其种类,材质,输送的介质,介质特性,安全保证措施等等与其他 行业的洁净厂房要多得多,也复杂得多.GMP 设计规范对工艺管道的材料,安装,保温以及 安全等方面的规定比较具体. 同时由于