化工设计概论第二章工艺流程设计

1、整理课件1第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计 本章主要内容：本章主要内容： 1 1）工艺路线选择。）工艺路线选择。 2 2）工艺流程的设计。）工艺流程的设计。例如：例如：整理课件2举例说明工艺路线的流程化整理课件3 工艺路线选择工艺路线选择一、化工生产方法（工艺路线）一、化工生产方法（工艺路线）二、化工生产方法二、化工生产方法/ /工艺路线的选择工艺路线的选择三、选择原则三、选择原则四、工作步骤四、工作步骤整理课件4u是将工厂全年生产的品种、产量、生产时间、生产是将工厂全年生产的品种、产量、生产时间、生产班次等作一个安排，形成一个化工生产的方案。班次等作一个安排，形成一个化工生产的方案。u

2、按目前化工生产的特点，连续性生产的工厂，全年按目前化工生产的特点，连续性生产的工厂，全年的生产时间可为的生产时间可为8000h8000h，约，约330330天，每天三班连续生天，每天三班连续生产。间歇性的生产工厂，可按实际情况而定。产。间歇性的生产工厂，可按实际情况而定。u在安排生产方案时，尽量做到在安排生产方案时，尽量做到“四个满足四个满足”： (1)(1)满足产量质量的要求满足产量质量的要求 (2)(2)满足经济效益的要求满足经济效益的要求 (3)(3)满足安全生产的要求满足安全生产的要求 (4)(4)满足环境保护的要求满足环境保护的要求一、化工生产方法（工艺路线）一、化工生产方法（工艺路

3、线）整理课件5u这个阶段的任务是确定生产方法和生产流程，它这个阶段的任务是确定生产方法和生产流程，它们是整个工艺设计的基础。运用所掌握的各种资们是整个工艺设计的基础。运用所掌握的各种资料，根据有关的基本理论进行不同生产方法和生料，根据有关的基本理论进行不同生产方法和生产流程的对比分析，从而选取一种先进合理的生产流程的对比分析，从而选取一种先进合理的生产方法。产方法。二、化工生产方法二、化工生产方法/ /工艺路线的选择工艺路线的选择整理课件6 （1 1）先进性）先进性( (技术上先进，经济上合理）。技术上先进，经济上合理）。 首要条件是技术上先进可行、工艺路线成熟首要条件是技术上先进可行、工艺路

4、线成熟可靠，体现当代化工生产水平的企业，才可能有可靠，体现当代化工生产水平的企业，才可能有较大的竞争能力。较大的竞争能力。 原材料及能源消耗少，成本低，产品质量好。原材料及能源消耗少，成本低，产品质量好。在评价时，应在同一规模情况下进行比较，以避在评价时，应在同一规模情况下进行比较，以避免规模效应的影响。免规模效应的影响。三、选择原则三、选择原则整理课件7 （2 2）可靠性。）可靠性。 要防止只考虑先进性，而忽视装置运行的可要防止只考虑先进性，而忽视装置运行的可靠性。应避免将新建厂设计成试验工厂。靠性。应避免将新建厂设计成试验工厂。三、选择原则三、选择原则整理课件8 （3 3）结合国情，因地制

5、宜。）结合国情，因地制宜。 重点考虑原料的纯度及来源。原料应价廉易重点考虑原料的纯度及来源。原料应价廉易得，纯度高，开发利用率高，同时应尽量减少原得，纯度高，开发利用率高，同时应尽量减少原料的流通环节和预处理过程，降低产品的原料成料的流通环节和预处理过程，降低产品的原料成本。本。 三、选择原则三、选择原则整理课件9 （4 4）公用工程中的水源及电力供应）公用工程中的水源及电力供应 应选择水源充足的地方，最好靠近江河湖泊应选择水源充足的地方，最好靠近江河湖泊等方便取、排水的区域，同时电力供给也应有保等方便取、排水的区域，同时电力供给也应有保障。障。三、选择原则三、选择原则整理课件10 （5 5）

6、安全技术及劳动保护措施）安全技术及劳动保护措施 安全生产是化工厂生产管理的重要内容。安全生产是化工厂生产管理的重要内容。 化工生产具有易燃、易爆、易中毒、高温、化工生产具有易燃、易爆、易中毒、高温、高压、有腐蚀等特点，与其他工业部门相比具有高压、有腐蚀等特点，与其他工业部门相比具有更大的危险性，因此从设备上、技术上、管理上更大的危险性，因此从设备上、技术上、管理上对安全予以保证，严格制订规章制度、对工作人对安全予以保证，严格制订规章制度、对工作人员进行安全培训，采用相应的劳动保护措施，做员进行安全培训，采用相应的劳动保护措施，做好安全生产防护，达到安全生产的目的。好安全生产防护，达到安全生产的

7、目的。三、选择原则三、选择原则整理课件11 （6 6）综合利用及清洁生产）综合利用及清洁生产 从产品的生命周期的全过程考虑，采用能耗、从产品的生命周期的全过程考虑，采用能耗、物耗少的、污染物产生量少的清洁生产工艺，合物耗少的、污染物产生量少的清洁生产工艺，合理利用自然资源，防止生态破坏。理利用自然资源，防止生态破坏。 从产品的设计、产品的寿命、产品报废后的从产品的设计、产品的寿命、产品报废后的处置等是否合理进行充分地论证后再进行相应的处置等是否合理进行充分地论证后再进行相应的工艺设计，对在生产中排放出来的废物尽可能做工艺设计，对在生产中排放出来的废物尽可能做到循环利用和综合利用，从而实现从源头

8、削减环到循环利用和综合利用，从而实现从源头削减环境污染，提高资源利用率。境污染，提高资源利用率。三、选择原则三、选择原则整理课件12 （7 7）环境保护）环境保护 环境保护是建设化工企业必须重点审查的一环境保护是建设化工企业必须重点审查的一项内容，化工生产过程中易产生有毒、有害物质，项内容，化工生产过程中易产生有毒、有害物质，造成环境污染。因此，新建工厂的三废排放物必造成环境污染。因此，新建工厂的三废排放物必须达到国家规定的排放标准，符合相关环境保护须达到国家规定的排放标准，符合相关环境保护法律法规的要求。法律法规的要求。三、选择原则三、选择原则整理课件131 1、全面收集拟定产品在国内外的各

9、种生产方法资、全面收集拟定产品在国内外的各种生产方法资料。料。2 2、研究关键设备。、研究关键设备。3 3、对各种生产方法进行技术、经济、安全等方面、对各种生产方法进行技术、经济、安全等方面的研究。的研究。4 4、对选定生产方法做适当的修改。、对选定生产方法做适当的修改。四、工作步骤四、工作步骤整理课件14要收集的主要资料内容：要收集的主要资料内容：o各国生产情况、各种生产方法及其工艺流程。各国生产情况、各种生产方法及其工艺流程。o原料来源及成品应用情况。原料来源及成品应用情况。o实验研究报告。实验研究报告。o原料、中间产品、产品和副产品的规格和性质。原料、中间产品、产品和副产品的规格和性质。

10、o安全技术和劳动保护措施。安全技术和劳动保护措施。o综合利用及三废处理。综合利用及三废处理。四、工作步骤四、工作步骤整理课件15要收集的主要资料内容：要收集的主要资料内容：o生产技术是否先进、生产机械化、自动化程度。生产技术是否先进、生产机械化、自动化程度。o装备大型化与制造、运输情况。装备大型化与制造、运输情况。o基本建设投资、产品成本、占地面积。基本建设投资、产品成本、占地面积。o 水、电、汽、水文、气象等方面的资料。水、电、汽、水文、气象等方面的资料。o 车间环境与周围的情况。车间环境与周围的情况。四、工作步骤四、工作步骤整理课件16（1 1）满足产品性能规格的要求。）满足产品性能规格的

11、要求。（2 2）尽量采用先进生产技术。）尽量采用先进生产技术。（3 3）选用的工艺路线必须具备工业化生产的条件。）选用的工艺路线必须具备工业化生产的条件。（4 4）对各项技术经济指标进行比较。）对各项技术经济指标进行比较。（5 5）操作连续化问题。）操作连续化问题。在对生产方法进行论证时应注意的问题：在对生产方法进行论证时应注意的问题：四、工作步骤四、工作步骤整理课件17（6 6）装置大型化。）装置大型化。（7 7）治理三废，消除污染。）治理三废，消除污染。（8 8）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生产控）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生产控 制和管理。制和管理。在对生产方法进行论证时应

12、注意的问题：在对生产方法进行论证时应注意的问题：四、工作步骤四、工作步骤整理课件18 工艺流程的设计工艺流程的设计 工艺流程设计是工艺设计的核心，它通过工艺流程设计是工艺设计的核心，它通过工艺流程图的形式，形象地反映化工生产由原工艺流程图的形式，形象地反映化工生产由原料输入到产品输出的过程，其中包括物料和能料输入到产品输出的过程，其中包括物料和能量发生的变化，物料的流向以及生产中所经历量发生的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表等。的工艺过程和使用的设备仪表等。整理课件19一、工艺流程设计的主要任务一、工艺流程设计的主要任务二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容三、

13、工艺流程设计的原则三、工艺流程设计的原则四、工艺流程设计中应注意和解决的问题四、工艺流程设计中应注意和解决的问题五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤 2.2 工艺流程的设计工艺流程的设计整理课件201 1、确定生产流程中各个过程的具体内容，顺序和、确定生产流程中各个过程的具体内容，顺序和组织方式，操作条件，控制方案，确定组织方式，操作条件，控制方案，确定“三废三废”治理方案，确定安全生产措施，达到加工原料治理方案，确定安全生产措施，达到加工原料以制得所需产品的目的。以制得所需产品的目的。2 2、在工艺流程设计的不同阶段，绘制不同的工艺、在工艺流程设计

14、的不同阶段，绘制不同的工艺流程图。流程图。一、工艺流程设计的主要任务一、工艺流程设计的主要任务整理课件21 在化工设计中工艺流程的设计总是最早开在化工设计中工艺流程的设计总是最早开始，最晚结束。始，最晚结束。 一个典型的化工工艺流程一般可由六个单一个典型的化工工艺流程一般可由六个单元组成，如图所示。元组成，如图所示。二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容原料原料贮存贮存原料原料预预处理处理反反应应产品产品分离分离产品产品精制精制贮存贮存包装包装产品产品原料原料整理课件22二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容1 1、原料贮存、原料贮存 原料贮存是指保证原料的供应与生产的需求相原料贮

15、存是指保证原料的供应与生产的需求相适应。在化工生产中，贮存量主要根据原料的性质、适应。在化工生产中，贮存量主要根据原料的性质、来源、运输、相态、安全性等，一般贮存量可为几来源、运输、相态、安全性等，一般贮存量可为几天至几个月。自身可供应的，要有一定的贮存量外，天至几个月。自身可供应的，要有一定的贮存量外，还要有一定裕量作缓冲之用。还要有一定裕量作缓冲之用。 整理课件23二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容2 2、进料预处理过程、进料预处理过程 一般来说，原料需要进行处理才能使用。根据一般来说，原料需要进行处理才能使用。根据反应特点，对原料提出如纯度、温度、压力以及加反应特点，对原料提出

16、如纯度、温度、压力以及加料方式等的要求，据此采取预热（冷）、汽化、干料方式等的要求，据此采取预热（冷）、汽化、干燥、粉碎、筛分、提纯、混合、配制、压缩等操作燥、粉碎、筛分、提纯、混合、配制、压缩等操作或加以组合。原料预处理的过程是根据原料性质、或加以组合。原料预处理的过程是根据原料性质、处理方法而选取不同的装置、不同的输送方式及连处理方法而选取不同的装置、不同的输送方式及连接方式，从而可能设计出多种不同的流程。接方式，从而可能设计出多种不同的流程。整理课件24二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容3 3、反应、反应 反应是化工生产过程的核心。将原料按比例送反应是化工生产过程的核心。将原料

17、按比例送入反应器中，在适当条件下，发生化学变化得到产入反应器中，在适当条件下，发生化学变化得到产品。品。 根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、基本工艺条件来确定采用的操作条件、反应器类型基本工艺条件来确定采用的操作条件、反应器类型及采用的生产方式。及采用的生产方式。整理课件25二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容4 4、产品的分离、产品的分离 在实际反应过程中，往往会出现一些副产物或在实际反应过程中，往往会出现一些副产物或不希望得到的杂质。反应结束后，将产品、副产品、不希望得到的杂质。反应结束后，将产品、副产品、杂质与未反应的原料分离，再分别

18、加以利用。杂质与未反应的原料分离，再分别加以利用。 用于产物的净化、分离的过程，往往是整个工用于产物的净化、分离的过程，往往是整个工艺过程中最复杂、最关键的部分，有时甚至成为制艺过程中最复杂、最关键的部分，有时甚至成为制约整个工艺生产能否进行的关键环节，是保证产品约整个工艺生产能否进行的关键环节，是保证产品质量的极为重要的步骤。质量的极为重要的步骤。整理课件26二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容5 5、精制、精制 分离后的产品要进行精制，成为合格产品以提分离后的产品要进行精制，成为合格产品以提升其价值。这些产品或者是下一工序的原料，或者升其价值。这些产品或者是下一工序的原料，或者作为

19、商品直接进入市场流通。具有经济价值的副产作为商品直接进入市场流通。具有经济价值的副产品，可经精制后销售。品，可经精制后销售。整理课件27二、工艺流程设计的内容二、工艺流程设计的内容6 6、贮存和包装、贮存和包装 气体产品的贮藏、装瓶；液体产品的罐区设置、气体产品的贮藏、装瓶；液体产品的罐区设置、装桶，甚至包括槽车的配备；固体产品的输送、包装桶，甚至包括槽车的配备；固体产品的输送、包装和堆放等等。装和堆放等等。 一个工艺过程除了上述的各单元外，还需要有一个工艺过程除了上述的各单元外，还需要有公用工程（水、电、气）及其他附属设施（消防设公用工程（水、电、气）及其他附属设施（消防设施、辅助生产设施、

20、办公室及化验室等）的配合。施、辅助生产设施、办公室及化验室等）的配合。整理课件281 1、尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的、尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量。科学技术成就，以保证产品质量。2 2、充分利用原料，努力提高原料利用率，提高生充分利用原料，努力提高原料利用率，提高生产率，采用高效率的设备，降低原材料消耗及产率，采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽消耗，降低产品的生产成本，降低投资水电汽消耗，降低产品的生产成本，降低投资和操作费用，以便获得最佳的经济效益。和操作费用，以便获得最佳的经济效益。 三、工艺流程设计的原则三、工艺流程设计的原则整

21、理课件293 3、确保安全生产，以保证人身和设备的安全，充确保安全生产，以保证人身和设备的安全，充分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产的稳定性。的稳定性。4 4、尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施，尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施，以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。收和综合利用。5 5、生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、高产。高产。三、工艺流程设计的原则三、工艺流程设计的原则整理课件30o确定整个流程的组成。确定整个流程的组成。

22、 o确定每个过程或工序的组成。确定每个过程或工序的组成。o确定操作条件。确定操作条件。 o控制方案的确定。控制方案的确定。 o合理利用原料及能量，计算出整个装置的合理利用原料及能量，计算出整个装置的技术经济指标。技术经济指标。o确定三废治理方法。确定三废治理方法。o制定安全生产措施。制定安全生产措施。四、工艺流程设计的应注意和解决的问题四、工艺流程设计的应注意和解决的问题整理课件31 实验技术和实际生产中之间存在巨大差实验技术和实际生产中之间存在巨大差距，需要设计人员必须具备工业化生产的概念。距，需要设计人员必须具备工业化生产的概念。如在实验室配制硫酸和硝酸的混合酸过程。如在实验室配制硫酸和硝

23、酸的混合酸过程。四、工艺流程设计的应注意和解决的问题四、工艺流程设计的应注意和解决的问题整理课件32工工业业混混合合酸酸流流程程图图整理课件33o参考现有的图纸或资料参考现有的图纸或资料, ,进行改进完善。进行改进完善。o根据现有的生产装置进行工艺流程设计。根据现有的生产装置进行工艺流程设计。o根据实验室的实验装置，进行生产工艺流程根据实验室的实验装置，进行生产工艺流程设计。设计。o由概念设计做起，由一个反应式开始进行工由概念设计做起，由一个反应式开始进行工艺设计。该设计主要适合实验流程的设计。艺设计。该设计主要适合实验流程的设计。五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法整理课件34确定工艺流

24、程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般要经过三个阶段。 1 1搜集资料（以下几个方面），调查研究搜集资料（以下几个方面），调查研究 (l)(l)基本建设投资、产品成本、占地面积；基本建设投资、产品成本、占地面积； (2)(2)国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程；国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程； (3)(3)原料来源及产品市场调查；原料来源及产品市场调查； (4)(4)设备的选型、制造、运输情况；设备的选型、制造、运输情况； (5)(5)安全技术及劳动保护措施；安全技术及劳动保护措施；五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法整理课件35确定工艺流程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般

25、要经过三个阶段。 1 1搜集资料（以下几个方面），调查研究搜集资料（以下几个方面），调查研究 (6)(6)综合利用、节能减排及清洁生产；综合利用、节能减排及清洁生产； (7)(7)环境保护方法及措施；环境保护方法及措施； (8)(8)厂址、地质、水文、气象等资料；厂址、地质、水文、气象等资料； (9)(9)水、电、气、燃料的用量及供应；水、电、气、燃料的用量及供应； (10)(10)车间的生产环境。车间的生产环境。五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法整理课件36全面分析对比的内容主要有以下几项：全面分析对比的内容主要有以下几项：(1)(1)几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术

26、路线在国内外采用的情况及发展趋势；(2)(2)产品的质量情况；产品的质量情况；(3)(3)生产能力及产品规格；生产能力及产品规格； (4)(4)原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况； 五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法确定工艺流程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般要经过三个阶段。 2 2全面分析对比全面分析对比整理课件37全面分析对比的内容主要有以下几项：全面分析对比的内容主要有以下几项：(5)(5)建设费用及产品成本；建设费用及产品成本； (6)(6)三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况；(7)(7)其他需注意的情况。其他需注意的情况。五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计

27、方法确定工艺流程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般要经过三个阶段。 2 2全面分析对比全面分析对比整理课件38 一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中才能产生。才能产生。 五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法确定工艺流程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般要经过三个阶段。 3 3方案比较方案比较整理课件39 下面用氨合成工艺流程工程实例来阐述下面用氨合成工艺流程工程实例来阐述“方案方案比较比较”这一基本设计方法。这一基本设计方法。 小合成氨厂合成工艺流程虽然各不相同，但实小合成氨厂合成工艺流程虽然各不相同，但实现氨合成的几个基本原则是相同的，受化

28、学平衡的现氨合成的几个基本原则是相同的，受化学平衡的限制，氨的单程合成率很低，因此氨分离后未反应限制，氨的单程合成率很低，因此氨分离后未反应的原料气返回合成塔循环利用。的原料气返回合成塔循环利用。五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法确定工艺流程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般要经过三个阶段。 3 3方案比较方案比较整理课件40 下面用氨合成工艺流程工程实例来阐述下面用氨合成工艺流程工程实例来阐述“方案方案比较比较”这一基本设计方法。这一基本设计方法。 因而原则流程主要包含有：氨的合成、氨的分因而原则流程主要包含有：氨的合成、氨的分离、原料气的补充、惰性气体的放空、增压和循环。离、原料气

29、的补充、惰性气体的放空、增压和循环。氨合成的原则流程见下图所示。氨合成的原则流程见下图所示。五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法确定工艺流程一般要经过三个阶段。确定工艺流程一般要经过三个阶段。 3 3方案比较方案比较整理课件41氨冷器合成塔水冷器氨分离器循环机气氨 液氨液氨产品新鲜气放空气冷交换器流程示意图液氨产品整理课件42在上述一个氨合成循环过程中有：在上述一个氨合成循环过程中有：o氢氮原料气补入循环系统；氢氮原料气补入循环系统；o对未反应气体进行增压和循环；对未反应气体进行增压和循环；o循环气预热和氨合成反应；循环气预热和氨合成反应；o反应热回收；反应热回收；o氨的分离及惰性气体放空

30、；氨的分离及惰性气体放空；o工艺流程的设计关键在于上述几个步骤的工艺流程的设计关键在于上述几个步骤的合理组合。合理组合。五、工艺流程设计方法五、工艺流程设计方法整理课件43水冷器合成塔氨分离器循环机油分离器放空气氨冷器冷交换器液氨32C 28.52MPa20.8C29.11MPa新鲜气35C46.6C27.15MPa26.95MPa27.34MPa38C29.79MPa29.59MPa10.2C 28.8MPa图4-4-4 流程A示意图(循环机设在水冷器和氨冷器之间，放空气设在氨分离器后，补充气设在冷交换器前）图图1 1 流程流程 A A 示意图示意图循环机设在水冷器和氨冷器之间，放空气设在氨

31、分离器后，循环机设在水冷器和氨冷器之间，放空气设在氨分离器后，补充气设在冷交换器前补充气设在冷交换器前整理课件4427. 8 28. 5M Pa合成塔水冷器冷交换器氨分离器循环机氨冷器油分离器新鲜气新鲜气27. 15M Pa26. 65M Pa26. 46M Pa29. 30M Pa29. 11M Pa29M Pa38 22. 3 35 放空气10. 2 液氨35 31. 9 图图2 2 流程流程 B B 示意图示意图循环机设在水冷器和氨冷器之间，放空气设在氨分离器后，循环机设在水冷器和氨冷器之间，放空气设在氨分离器后，补充气设在冷交换器分氨前补充气设在冷交换器分氨前整理课件45合成塔氨分离器

32、冷交换器氨冷器水冷器油分离器循环机28. 52M Pa26. 17M Pa25. 87M Pa26. 95M Pa27. 15M Pa27. 34M Pa26. 46M Pa新鲜气放空气液氨28. 7M Pa 图4-4-6 流程C 示意图 （循环机设在冷交换器后合成塔前，氨分离器后设放空气， 补充气设在冷交换器一次出口后）38 21. 2 35 28. 3 37. 3 -11. 3 图图3 3 流程流程 C C 示意图示意图循环机设在冷交换器后合成塔前，氨分离器后设放空气，循环机设在冷交换器后合成塔前，氨分离器后设放空气，补充气设在冷交换器一次出口后补充气设在冷交换器一次出口后整理课件46油分

33、离器循环机合成塔水冷器冷交换器氨分离器氨冷器28.7MPa28.52MPa27.3MPa3826.65MPa25.87MPa26.17MPa -11.3液 氨放空气新鲜气26.46MPa27.15MPa21.837.538.5图图4 4 流程流程 D D 示意图示意图循环机设在冷交换器后合成塔前，氮分离器后先设放空气，循环机设在冷交换器后合成塔前，氮分离器后先设放空气，后设补充气后设补充气整理课件47名名 称称要求指要求指标标A AB BC CD D入循环机温度入循环机温度低低高高低低较低较低较低较低入循环机前氮含量入循环机前氮含量低低高高较低较低低低低低循环机压缩气体温升对循环机压缩气体温升

34、对冷量的影响冷量的影响不增加不增加增加增加增加增加不增加不增加不增加不增加合成塔进口压力合成塔进口压力高高低低低低高高高高冷交换器回收冷氨能力冷交换器回收冷氨能力高高高高低低低低低低放空气惰性气成分放空气惰性气成分高高低低高高低低高高比较结果比较结果较差较差一般一般较好较好好好整理课件48 工艺流程设计一开始，首先进行概念设工艺流程设计一开始，首先进行概念设计或方案设计，设计出计或方案设计，设计出工艺流程草图工艺流程草图，经物，经物料计算后，再设计出料计算后，再设计出工艺物料流程图工艺物料流程图，当，当设设备计算备计算结束时，开始绘制结束时，开始绘制初步设计的管道及初步设计的管道及仪表流程图仪

35、表流程图，只有当车间设计结束，进一步，只有当车间设计结束，进一步修改流程图后才能最后画出正式的修改流程图后才能最后画出正式的施工图阶施工图阶段的管道及仪表流程图段的管道及仪表流程图。六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤整理课件49 概念设计的主要内容是将工艺路线的流程化，概念设计的主要内容是将工艺路线的流程化，然后完善流程，进行方案比较，选择一最佳方案。然后完善流程，进行方案比较，选择一最佳方案。 一个典型工艺过程分为六个重要部分，即原料一个典型工艺过程分为六个重要部分，即原料贮存、预处理、反应、产品分离、净化、贮存包装。贮存、预处理、反应、产品分离、净化、贮存包装。还要考虑还要考虑“三废

36、三废”处理及公用工程、配套设施。处理及公用工程、配套设施。六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤（一）概念设计（一）概念设计原料原料贮存贮存原料原料预预处理处理反反应应产品产品分离分离产品产品精制精制贮存贮存包装包装原料原料产品产品整理课件50 1. 1. 工艺路线的流程化工艺路线的流程化 将这六个过程详细地加以研究，具体化到各将这六个过程详细地加以研究，具体化到各个过程需要哪些化工单元操作加以组合，各化工个过程需要哪些化工单元操作加以组合，各化工单元操作又需要什么样的装备、设备、机械，这单元操作又需要什么样的装备、设备、机械，这些单元操作的运行参数以及它们的运行次序，物些单元操作的运行参数

37、以及它们的运行次序，物料在化工单元操作中的料在化工单元操作中的“流水线流水线”关系，以保证关系，以保证获得预期质量和数量的产品，这个将工艺过程具获得预期质量和数量的产品，这个将工艺过程具体化的设计过程，称为工艺路线的流程化。体化的设计过程，称为工艺路线的流程化。六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤（一）概念设计（一）概念设计整理课件512. 2. 工艺路线流程化工作方法：工艺路线流程化工作方法：(1)(1)首先确定主反应过程；首先确定主反应过程；(2)(2)根据反应要求，决定原料贮存方式、量、原料根据反应要求，决定原料贮存方式、量、原料准备过程和投料方式流程；准备过程和投料方式流程；(3)

38、(3)根据产品质量要求和反应过程实际，确定产物根据产品质量要求和反应过程实际，确定产物的分离的分离、精制、精制的过程；的过程；(4)(4)产品的计量、包装或后处理工艺过程；产品的计量、包装或后处理工艺过程；(5)(5)副产物处理的工艺过程；副产物处理的工艺过程；(6)“(6)“三废三废”排出物的综合治理流程；排出物的综合治理流程；(7)(7)确定动力使用和公用工程的配套。确定动力使用和公用工程的配套。六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤（一）概念设计（一）概念设计整理课件52整理课件53整理课件54举例说明工艺路线的流程化举例说明工艺路线的流程化例1. 以HCl和CH3OH合成CH3Cl为

39、例，假如我们已经选择了“气一液相”合成CH3Cl，主反应是：整理课件55举例说明工艺路线的流程化举例说明工艺路线的流程化整理课件56举例说明工艺路线的流程化举例说明工艺路线的流程化整理课件57整理课件58简化完善工艺流程简化完善工艺流程 为了控制水洗塔生成废酸水的量，可以设为了控制水洗塔生成废酸水的量，可以设计一个带有再沸器的计一个带有再沸器的HCl吸收塔，充分吸收吸收塔，充分吸收HCl，制成稀盐酸，再将夹有微量水份和甲醇，制成稀盐酸，再将夹有微量水份和甲醇的的CH3Cl经冷冻除水、脱醇。原料预处理流程经冷冻除水、脱醇。原料预处理流程可以简化为不必混合，直接进入反应釜。简可以简化为不必混合，直

40、接进入反应釜。简化后的流程框图。化后的流程框图。整理课件59简化后的工艺流程简图简化后的工艺流程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整理课件60举例说明工艺路线的流程化整理课件61 在概念设计的基础上，将流程深化，即深入在概念设计的基础上，将流程深化，即深入细致地加以完善，对工艺流程和各操作单元、化细致地加以完善，对工艺流程和各操作单元、化工装置进行深入的量化设计，通过计算，对化工工装置进行深入的量化设计，通过计算，对化工工艺流程进行逐步完善、拾遗补缺，全面系统地工艺流程进行逐步完善、拾遗补缺，全面系统地研究物料、能量、操作、控制，使各化工

41、单元过研究物料、能量、操作、控制，使各化工单元过程完整地衔接和匹配，能量得到充分利用。程完整地衔接和匹配，能量得到充分利用。 六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤（二）初步设计阶段工艺流程的设计（二）初步设计阶段工艺流程的设计整理课件62 对工艺流程的方案设计，要从下列几个方面对工艺流程的方案设计，要从下列几个方面加以完善设计：加以完善设计： 1 1、流程能力、操作弹性和设备设计。、流程能力、操作弹性和设备设计。 2 2、工艺操作条件的确定和流程细节安排。、工艺操作条件的确定和流程细节安排。 3 3、操作单元装置的衔接和辅助装置的完善。、操作单元装置的衔接和辅助装置的完善。 4 4、确定操

42、作控制过程中各参数控制点。、确定操作控制过程中各参数控制点。 六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤（二）初步设计阶段工艺流程的设计（二）初步设计阶段工艺流程的设计整理课件63 在初步设计方案的基础上，完善管道和仪在初步设计方案的基础上，完善管道和仪表的设计，各种物料、公用工程、全部设备、表的设计，各种物料、公用工程、全部设备、管道、管件、阀门、全部的控制点、检测点、管道、管件、阀门、全部的控制点、检测点、自动控制系统装置及其管道、阀门设计。作为自动控制系统装置及其管道、阀门设计。作为安装施工指导的工艺流程设计，最终表现为绘安装施工指导的工艺流程设计，最终表现为绘制制“管道及仪表流程图管道及

43、仪表流程图”(简称简称PID图图)。 六、工艺流程设计步骤六、工艺流程设计步骤（三）施工图设计阶段工艺流程的设计（三）施工图设计阶段工艺流程的设计整理课件641）设计一将）设计一将98%浓硫酸稀释成浓硫酸稀释成30%的稀硫酸的的稀硫酸的工艺流程简图。工艺流程简图。2）设计一气液吸收流程，要求在两个吸收塔中，）设计一气液吸收流程，要求在两个吸收塔中，对吸收液来说既能串联也能并联操作。对吸收液来说既能串联也能并联操作。 工艺流程简图设计练习工艺流程简图设计练习整理课件65工艺流程图的绘制工艺流程图的绘制一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图三、

44、管道及仪表流程图三、管道及仪表流程图整理课件66一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图 方框流程图是在工艺路线选择确定之后，方框流程图是在工艺路线选择确定之后，工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图。工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图。其主要作用是：定性地表明原料变成产品的路其主要作用是：定性地表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程及设备。将主要工线和顺序，以及应用的过程及设备。将主要工艺步骤或单元操作，用一方框表示，注明方框艺步骤或单元操作，用一方框表示，注明方框名称和主要操作条件，同时用主要的物流将各名称和主要操作条件，同时用主要的物流将各方框连接起来。方框连接

45、起来。1、方框流程图、方框流程图 (Block Flowsheet)整理课件67 绘制要求：绘制要求：矩形框用细实线，用粗实线加箭头表示矩形框用细实线，用粗实线加箭头表示出主要物流方向，并加上必要的文字注释。出主要物流方向，并加上必要的文字注释。 反应反应过滤过滤结晶结晶离心离心硫酸硫酸氧化铜氧化铜母液母液滤液滤液产品产品一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图 1、方框流程图、方框流程图 (Block Flowsheet)整理课件68生产聚甲醛的方框流程图生产聚甲醛的方框流程图 一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图 1、方框流程图、方框流程图 (Block

46、 Flowsheet)整理课件69 在方框图流程图的基础上，将各个工序过在方框图流程图的基础上，将各个工序过程换成设备示意图，进一步修改、完善可得到程换成设备示意图，进一步修改、完善可得到工艺流程草图。工艺流程草图。 生产工艺流程草图一般由生产工艺流程草图一般由物料流程、图例、物料流程、图例、必要的文字说明必要的文字说明三部分组成。三部分组成。 一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图 2、工艺流程草图、工艺流程草图 (Process Sketch)整理课件70 （1 1）要画出主要设备示意外形）要画出主要设备示意外形 设备用细实线画出外形、形状不要求准设备用细实线画出外形、形

47、状不要求准确，用线条和箭头表示主要物料管线和流向，确，用线条和箭头表示主要物料管线和流向，物料线用粗实线绘制。至于管件、阀门等一物料线用粗实线绘制。至于管件、阀门等一般不标出。般不标出。 （2 2）还要求附有图例，有的单位流程图上还）还要求附有图例，有的单位流程图上还有设备一览表。有设备一览表。一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图 2、工艺流程草图、工艺流程草图 (Process Sketch)整理课件71生产硫酸铜的工艺流程草图生产硫酸铜的工艺流程草图 一、方框流程图和工艺流程草图一、方框流程图和工艺流程草图 2、工艺流程草图、工艺流程草图 (Process Sketch

48、)整理课件72二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 ( (PFDPFD) )u工艺物料流程图工艺物料流程图(process flowsheet diagram) 简称物流图简称物流图主要内容：主要内容：A：设备简单的外型图、名称及位号。：设备简单的外型图、名称及位号。B：主要工艺条件，物料平衡表：主要工艺条件，物料平衡表【对物料发生变化的【对物料发生变化的设备，要从物料管线上引线列表表示：物料组分设备，要从物料管线上引线列表表示：物料组分名称、物料量（名称、物料量（kg/h、质量、质量%、kmol/h、以及、以及 mol%等，每项均应标出其总和数）】等，每项均应标出其总和数）】。C：标题栏。：

49、标题栏。整理课件73 1 1、设备图形和流程线、设备图形和流程线 设备图形按设备外形绘制，此设备的外形设备图形按设备外形绘制，此设备的外形不必精确，常采用标准规定的设备表示方法，不必精确，常采用标准规定的设备表示方法，简化绘制。简化绘制。 设备之间用流程线连接起来，设备之间用流程线连接起来，设备外形用设备外形用细实线细实线，设备之间的流程线用粗实线表示设备之间的流程线用粗实线表示。在。在图上要标注设备位号及名称图上要标注设备位号及名称 。 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件74工工艺艺设设备备图图例例二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理

50、课件75工工艺艺设设备备图图例例二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件76工工艺艺设设备备图图例例二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件77工工艺艺设设备备图图例例二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件78工工艺艺设设备备图图例例二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件792 2、物流管线表示方法、物流管线表示方法 a.a.流程线用带箭头的粗实线表示流程线用带箭头的粗实线表示 b.b.进出装置用接续标志标明进出装置用接续标志标明 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD

51、)整理课件802 2、物流管线表示方法、物流管线表示方法 c.c.用细实线菱形框用细实线菱形框( (边长边长8 810mm)10mm)标出各物标出各物流点的编号流点的编号 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件812 2、物流管线表示方法、物流管线表示方法 d.d.界区内部，图纸进出管线的始终端用界区内部，图纸进出管线的始终端用32x4532x45长方框并注明介质名称，去向等。长方框并注明介质名称，去向等。 反应气体反应气体来自来自R0201R0201见图见图8413-9-40-03208413-9-40-0320二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(P

52、FD)整理课件823 3、工艺数据的表示、工艺数据的表示 表示出主要工艺数据：温度，压力，流量等。表示出主要工艺数据：温度，压力，流量等。4 4、物料平衡表、物料平衡表 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件83序序 号号组组分分分分子子式式分分子子量量物流点编号物流点编号物流点编号物流点编号物料名称物料名称物料名称物料名称kg/h wt% kgmol/h mol%kg/hwt%kgmol/h mol%1 12 2合合计计1 1温温度度2 2压压力力3 3密密度度4 4黏黏度度整理课件84 5 5、物流变化和物流表、物流变化和物流表 对于物料发生变化的设备，要从物料

53、管线对于物料发生变化的设备，要从物料管线上画一个引出线，并于引出线端用列表的形式上画一个引出线，并于引出线端用列表的形式表示物料的组分名称、质量流量表示物料的组分名称、质量流量(kg/h)、质量、质量百分数、摩尔流量百分数、摩尔流量(kmol/h)、摩尔百分数。、摩尔百分数。 物料的某些工艺参数，例如物料温度、压物料的某些工艺参数，例如物料温度、压力等可在流程线旁注明。力等可在流程线旁注明。 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件85物物流流表表图图例例二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD) 5 5、物流变化和物流表、物流变化和物流表整理课件86

54、名称名称kg/hwt%kmol/hmol%1乙苯乙苯173.598.31.63097.22甲苯甲苯1.01.70.0192.8合计合计174.51001.649100V0104乙苯贮槽乙苯贮槽二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)物物流流表表图图例例 5 5、物流变化和物流表、物流变化和物流表整理课件87二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)物物流流表表图图例例 5 5、物流变化和物流表、物流变化和物流表整理课件88 6 6、设备标注、设备标注 （1 1）标注的内容）标注的内容 设备在图上应标注位号及名称。设备位号设备在图上应标注位号及名称。设备位号在整

55、个车间在整个车间( (装置装置) )内不得重复，施工图设计与内不得重复，施工图设计与初步设计中的编号应该一致，不要混乱。如果初步设计中的编号应该一致，不要混乱。如果施工图设计中设备有增减，则位号应按顺序补施工图设计中设备有增减，则位号应按顺序补充或取消充或取消( (即保留空号即保留空号) )。设备的名称也应前后。设备的名称也应前后一致。一致。 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件89 6 6、设备标注、设备标注 （2 2）标注的方式）标注的方式 设备的位号、名称一般标注在相应设备的设备的位号、名称一般标注在相应设备的图形上方或下方，各设备在横向之间的标注方图形上方

56、或下方，各设备在横向之间的标注方式应排成一行；若在同一高度方向出现两个以式应排成一行；若在同一高度方向出现两个以上设备图形时，则可按设备的相对位置将某些上设备图形时，则可按设备的相对位置将某些设备的标注放在另一设备标注的下方。设备的标注放在另一设备标注的下方。 二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件90 7 7、标题栏及其它、标题栏及其它 标题栏按图纸常规，注明图号，设计阶段标题栏按图纸常规，注明图号，设计阶段等。等。二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件91二、工艺物料流程图二、工艺物料流程图 (PFD)(PFD)整理课件92作业作业

57、1. 1.绘制一张以绘制一张以98%98%硫酸为原料，生产硫酸为原料，生产 2000kg/a 30%2000kg/a 30%硫酸的物料流程图。硫酸的物料流程图。 整理课件93Piping and Instrument Diagram1、作用：、作用：为设备布置、管道布置设计提供依据；为设备布置、管道布置设计提供依据；为设备布置、管道布置及仪表控制等施工安装为设备布置、管道布置及仪表控制等施工安装提供依据；它是施工安装的指导性文件。提供依据；它是施工安装的指导性文件。2、要求：、要求：表示出全部工艺设备、物料管路、阀表示出全部工艺设备、物料管路、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表的图件、设备

58、的辅助管路以及工艺和自控仪表的图例、符号等。例、符号等。三、管道及仪表流程图三、管道及仪表流程图 (PID)(PID)整理课件943 3、主要内容：、主要内容：设备图形、管线、控制点和必要数据、设备图形、管线、控制点和必要数据、图例、标题栏等。图例、标题栏等。 (1)(1)图形：图形：将生产过程中的全部设备的简单形状按将生产过程中的全部设备的简单形状按工艺流程次序，展示在同一平面上，配以连接的工艺流程次序，展示在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。 (2)(2)标注：标注：注写设备位号及名称、管段编号、控制注写设备位号及名称、管

59、段编号、控制点代号、必要的尺寸、数据等。点代号、必要的尺寸、数据等。 (3)(3)图例图例 (4)(4)标题栏标题栏三、管道及仪表流程图三、管道及仪表流程图 (PID)(PID)整理课件954 4、管道及仪表流程图绘制的规定及要求、管道及仪表流程图绘制的规定及要求 (1)(1)比例与图幅比例与图幅 管道及仪表流程图管道及仪表流程图不按比例绘制不按比例绘制，因此标题，因此标题栏中栏中“比例比例”一栏不予注明。一般设备（机器）一栏不予注明。一般设备（机器）图例只取相对比例，允许实际尺寸图例只取相对比例，允许实际尺寸过大的设备过大的设备（机器）（机器）比例适当缩小比例适当缩小，实际尺寸，实际尺寸过小

60、的设备过小的设备（机器）比例可（机器）比例可适当放大适当放大。在图的下方画一条细。在图的下方画一条细实线作为地平线，可以相对示意出设备位置的高实线作为地平线，可以相对示意出设备位置的高低。如有必要还可以将各层楼面的高度分别标出。低。如有必要还可以将各层楼面的高度分别标出。整个图面要整个图面要协调、美观协调、美观。 三、管道及仪表流程图三、管道及仪表流程图 (PID)(PID)整理课件96 (1)(1)比例与图幅比例与图幅 绘制时一般可以绘制时一般可以一个车间或工段为主一个车间或工段为主进行绘进行绘制，原则上一个主项绘制，原则上一个主项绘一张图样一张图样，不太主张把一，不太主张把一个完整的产品流