2工艺流程设计

1、一、基本概念二、工艺流程设计方法与步骤三、工艺流程图四、化工典型设备的自控流程第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计（一）什么叫工艺流程（一）什么叫工艺流程第第 一节一节 基本概念基本概念工艺流程的形成简例工艺流程的形成简例电解食盐水化盐工序流程图电解食盐水化盐工序流程图电解食盐水化盐工序流程图电解食盐水化盐工序流程图（二）工艺流程设计的任务（二）工艺流程设计的任务（三）工艺流程设计的成果（三）工艺流程设计的成果 (1)方框流程图方框流程图:在技术路线选定后在技术路线选定后,工艺流程进行概念设计时工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图、不列入设计文件。完成的一种流程图、不列入设计文件。 (2)

2、:是一个半图解式工艺流程图是一个半图解式工艺流程图,供化工计算时使供化工计算时使用用,不列入设计文件。不列入设计文件。 (3)工艺物料流程图和带控制点工艺流程图工艺物料流程图和带控制点工艺流程图:列入初步设计阶列入初步设计阶段的设计文件中。段的设计文件中。 (4)管道仪表工艺流程图管道仪表工艺流程图(PID : 表示全部工艺设备、物料管表示全部工艺设备、物料管路、阀门、设备的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。列路、阀门、设备的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。列入施工图设计阶段的设计文件中。入施工图设计阶段的设计文件中。Cl2卤化反应器卤化反应器蒸发器蒸发器排放排放泵泵蒸馏塔（蒸馏塔（）热裂解

3、炉热裂解炉喷淋急泠塔喷淋急泠塔冷凝塔冷凝塔蒸馏塔（蒸馏塔（）图：图： C2H3Cl生产工艺方框流程图生产工艺方框流程图原料路线的选择原料路线的选择 （2 2）经济性：在产品成本中，原料价格是一个）经济性：在产品成本中，原料价格是一个重要因素。即要对各种原料投入后对单位成本的影重要因素。即要对各种原料投入后对单位成本的影响进行详细的分析。响进行详细的分析。 原料价格受其供求关系变化的影响很大，要根据供原料价格受其供求关系变化的影响很大，要根据供求关系对将来的价格进行预测。求关系对将来的价格进行预测。（3 3）合理性：这主要是指对资源的综合利用是否合理。）合理性：这主要是指对资源的综合利用是否合理

4、。 例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问题：在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改题：在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。煤，以节约石油消耗是合理的。工艺技术路线的选择工艺技术路线的选择 采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有不同工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有不同的工艺技术路线。的工艺技术路线。 每种工艺技术路线的投

5、资费用和日常操作费用也每种工艺技术路线的投资费用和日常操作费用也不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经济比较，挑选出最适合的加以采用，就叫做工艺技济比较，挑选出最适合的加以采用，就叫做工艺技术路线的选择，简称技术路线选择。术路线的选择，简称技术路线选择。p选择工艺技术路线的原则是：选择工艺技术路线的原则是：技术上先进技术上先进经济上合理经济上合理p选择技术路线时应考虑：选择技术路线时应考虑： 所选择的技术必须是经过全面检验、并能所选择的技术必须是经过全面检验、并能在实践中应用的，以保证建成投产后生产的安全在实践中应用的，以保证建成投产后生产的安

6、全可靠，但也必须避免使用即将过时的技术。可靠，但也必须避免使用即将过时的技术。 必须与可能得到的主要原料结合起来考虑。必须与可能得到的主要原料结合起来考虑。如就地取材。如就地取材。 不仅要考虑主要产品，而且要考虑副产品的利用价值不仅要考虑主要产品，而且要考虑副产品的利用价值的销售。即一项具体技术要按其所产生的全部产品组合来的销售。即一项具体技术要按其所产生的全部产品组合来看。若一种供选择的技术以相同的基本原材料投入而得到看。若一种供选择的技术以相同的基本原材料投入而得到更广泛的产品组合，那么就应考虑其全部产品的价值。更广泛的产品组合，那么就应考虑其全部产品的价值。 不选择超过自己技术吸收能力的

7、技术（技术过盈）。不选择超过自己技术吸收能力的技术（技术过盈）。 从劳动和资金两个角度出发进行各种考虑，以便选择最从劳动和资金两个角度出发进行各种考虑，以便选择最适合的技术。适合的技术。 例如：在缺乏劳动力或劳动力非常昂贵的国家或地区，选择例如：在缺乏劳动力或劳动力非常昂贵的国家或地区，选择资金相对密集的技术，可能是经济合理的；而在劳动力过剩的资金相对密集的技术，可能是经济合理的；而在劳动力过剩的国家或地区，节约劳动力的技术就可能会增加必要的投资，因国家或地区，节约劳动力的技术就可能会增加必要的投资，因此应选择劳动力相对密集的技术此应选择劳动力相对密集的技术。 2.确定方案，落实设备确定方案，

8、落实设备分析各种工艺路线分析各种工艺路线所使用的设备所使用的设备已有定型设备已有定型设备国内设计制造国内设计制造国外进口国外进口3.全面分析，对比比较全面分析，对比比较v 化工工艺的一般流程化工工艺的一般流程原料贮存原料贮存原料预处理原料预处理反应或提取反应或提取产品分离产品分离产品精制产品精制贮存包装贮存包装1. 以反应过程为中心以反应过程为中心（1）定反应器定反应器(7) (7) 确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施 在生产工艺流程中必须使用的工艺用水（包括作为在生产工艺流程中必须使用的工艺用水（包括作为原料的软水、冷却水、溶剂用水以及洗涤用水等）、原料的软水、冷却水、溶剂用水以及

9、洗涤用水等）、蒸汽（原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽蒸汽（原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽等）、压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都是工艺等）、压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都是工艺中要考虑的配套设施。中要考虑的配套设施。p 至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都是应与至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都是应与其他专业密切配合的。其他专业密切配合的。(10) (10) 保温、防腐的设计保温、防腐的设计 2.以方案比较作决定以方案比较作决定1. 1. 搜集资料，调查研究搜集资料，调查研究确定生产线数目确定生产线数目确定操作方式确定操作方式确定主要生产过程确定主要生产过程。确定辅助过程确

10、定辅助过程6合理确定操作条件合理确定操作条件考虑流程的弹性和进行设备设计考虑流程的弹性和进行设备设计确定控制系统确定控制系统逐步完善和简化所设计的流程逐步完善和简化所设计的流程1010对多种流程设计方案进行比较对多种流程设计方案进行比较, ,选出最优选出最优方案方案（五）（五）工艺流程设计实例工艺流程设计实例乙烯制卤乙烯乙烯制卤乙烯（1 1）生产方法的选择）生产方法的选择 反应路线一：乙炔的氢卤化反应路线一：乙炔的氢卤化 反应路线二：从乙烯卤化制得二卤乙烷，再热解反应路线二：从乙烯卤化制得二卤乙烷，再热解 反应路线三：从乙烯氧卤化制得二卤乙烷，再热解反应路线三：从乙烯氧卤化制得二卤乙烷，再热解

11、 反应路线四：乙烯卤化平衡法反应路线四：乙烯卤化平衡法反应路线总反应式毛利（元/Kg)1C2H2 + HCl = C2H3Cl-0.022C2H4 + Cl2 = C2H3Cl + HCl0.943C2H4 + HCl0.5O2= C2H3Cl+H2O0.244C2H4 + Cl20.5O2= C2H3Cl+H2O0.65 由上表可选择第二反应路线，其工艺流程如下由上表可选择第二反应路线，其工艺流程如下: :第一步第一步: :HClClHCClHCClHCClHCMPaCMPaC326 . 2 ,50024224215. 0 ,90242第二步第二步: :转化率转化率98%转化率转化率65%（

12、3）混合物的分离）混合物的分离HCl、 C2H4Cl2 和和C2H3Cl的沸点的沸点物质正常沸点0C压力下沸点0C0.48MPa1.2MPa2.6MPaHCl-84.8-51.7-26.20C2H3Cl-13.833.170.5110 C2H4Cl283.7146193242 由上述沸点可知，混合物中各物质沸点甚大，用蒸馏法实现分由上述沸点可知，混合物中各物质沸点甚大，用蒸馏法实现分离其分离方案可用两个串联的蒸馏塔组成离其分离方案可用两个串联的蒸馏塔组成（4 4）温度、压力和相的变化温度、压力和相的变化乙烯制氯乙烯过程单元组合的流程乙烯制氯乙烯过程单元组合的流程（5 5）选择适合的设备来实现温

13、度、压力和相的变化）选择适合的设备来实现温度、压力和相的变化第三节第三节 （一）（一） 工艺方案流程图工艺方案流程图（二）（二） 工艺物料流程图工艺物料流程图（三）（三） 带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图 用细实线画出设用细实线画出设备的大概轮廓和备的大概轮廓和示意图，一般不示意图，一般不按比例，但应保按比例，但应保持它们的相对大持它们的相对大小。小。 V 0 4 0 8 A真 空 受 槽车间或工段号车间或工段号 设备名称设备名称 用粗实线来绘制主用粗实线来绘制主要物料的工艺流程要物料的工艺流程线，用箭头标明物线，用箭头标明物料的流向，并在流料的流向，并在流程线的起始和终了程线的起始和

14、终了位置注明物料的名位置注明物料的名称、来源或去向称、来源或去向。填料塔板式塔喷洒塔釜 式 换 热 器套 管 式 换 热 器浮 头 式 列管 换 热 器 在方案流程图上增加以下内容：在方案流程图上增加以下内容：l在设备位号及名称的下方加注在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数设备特性数据或参数。 如：如： 换热设备的换热面积；换热设备的换热面积； 塔设备的直径、高度；塔设备的直径、高度； 贮罐的容积；贮罐的容积； 机器的型号等。机器的型号等。l在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物物 料变化前后其组分的名称、流量（料变化前后

15、其组分的名称、流量（kg/hkg/h）、摩尔分数（）、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。等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。l表格线和指引线都用细实线绘制。表格线和指引线都用细实线绘制。 细实线细实线0.150.3 mm中粗线中粗线0.50.7 mm粗实线粗实线0.91.2 mm喷淋管喷淋管伴热（冷）管道伴热（冷）管道同心异同心异径管径管管线宽度与其相接管线宽度与其相接的新管线宽度相同的新管线宽度相同原有管线原有管线柔性管柔性管气动信号线气动信号线翅片管翅片管电动信号线电动信号线仪表管道仪表管道管道隔管道隔热层热层引线、设备、管引线、设备、管件、阀

16、门、仪表件、阀门、仪表等图例等图例夹套管夹套管其他物料管道其他物料管道电伴热电伴热管道管道主要物料管道主要物料管道名称名称图例图例名称名称图例图例 VE 04 0132 x 3.5 BCW040132x3.5A1AC 6l在施工流程图中，管道附件用细实线按规定的符号在相应在施工流程图中，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处画出。阀门图形符号尺寸一般为长为6mm6mm，宽为，宽为3mm3mm或长或长为为8mm8mm，宽为，宽为4mm4mm。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。施工

17、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。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，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。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。对于异径管标注大端公称通径乘以小端公称通径。 测量点测量点仪表的图形符号仪表的图形符号 检测、显示、控制等仪表的图检测、显示、控制等仪表的图形符号是一个细实线圆圈，其形符号是一个细实线

18、圆圈，其直径约为直径约为10mm。圈外用一条。圈外用一条细实线指向工艺管线或设备轮细实线指向工艺管线或设备轮廓线上的检测点。廓线上的检测点。就地仪就地仪表盘面表盘面后安装后安装仪表仪表集中集中仪表仪表盘面盘面安装安装仪表仪表集中仪集中仪表盘面表盘面后安装后安装仪表仪表嵌在嵌在管道管道内内就地仪就地仪表盘面表盘面安装仪安装仪表表就地就地安装安装仪表仪表备备注注图形符图形符号号安装位安装位置置备注备注图形符图形符号号安装安装位置位置 P RC3 01PRC 301 PI602 消防水消防水合成气合成气SG转化气转化气CG氨水氨水AW放空放空VT真空排放气真空排放气VE泥浆泥浆SL氮氮N惰性气体惰性

19、气体IG氢氢H物料代号物料代号A A 1 1 A A管道材质的类别管道材质的类别顺序号顺序号管道的公称压力管道的公称压力温度范围/管材ABCDEF-10022 2021 7071 9394 400401 650碳钢或铁合金碳钢或铁合金碳钢或铁合金碳钢或铁合金碳钢或铁合金碳钢或铁合金温度范围/管材GHJKL-10022 2021 9394 650650不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢 20.0T4.0P600D32.0W16.0S2.5N2 500G400C25.0V10.0R1.6M1 500F300B22.0U6.4Q1.0L900E150A公称压公称压力力/ /MPaMPa代代号号公称压公称

20、压力力/ /MPaMPa代代号号公称压公称压力力/ /MPaMPa代代号号公称压公称压力力/LB/LB代代号号公称压公称压力力LBLB代代号号压力等级压力等级（用于国内标准）（用于国内标准）压力等级压力等级（用于（用于ANSIANSI标准）标准）采用隔声材料采用隔声材料隔声隔声N采用夹管套和保温材料采用夹管套和保温材料夹套伴热夹套伴热J采用热油伴管和保温材料采用热油伴管和保温材料热油伴热热油伴热O采用热水伴管和保温材料采用热水伴管和保温材料热水伴热热水伴热W采用蒸汽伴管和保温材料采用蒸汽伴管和保温材料蒸汽伴热蒸汽伴热S采用电热带和保温材料采用电热带和保温材料电伴热电伴热E采用保冷材料采用保冷材

21、料防结露防结露D采用保温材料采用保温材料人体防护人体防护P采用保冷材料采用保冷材料保冷保冷C采用保温材料采用保温材料保温保温H备注备注功能类别功能类别代号代号表2-1设备类别代号(摘自HG/T2051.35一1992)设设备备类类别别塔塔泵泵工工业业炉炉换换热热器器反反应应器器起起重重设设备备压压缩缩机机火火炬炬烟烟囱囱容容器器其其他他机机械械其其他他设设备备计计量量设设备备代代号号TPFERLCSVMXW 流量调节一般是采用出口节流的方法，也可使用旁路调节流量调节一般是采用出口节流的方法，也可使用旁路调节法，旁路调节耗费能量，但调节阀的尺寸比直接节流的小法，旁路调节耗费能量，但调节阀的尺寸比直接节流的小,这这是它的优点。是它的优点。孔板流量计孔板流量计变送变送器器气闭式调节阀气闭式调节阀用精馏塔用精馏塔板温度控板温