第六章过程设计(2)

1、4.4.工艺流程设计工艺流程设计化工设计的重要环节化工设计的重要环节工艺设计的核心工艺设计的核心最早开始，最晚结束最早开始，最晚结束4.4.1 1流程设计的任务流程设计的任务4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法4.34.3工艺流程图工艺流程图4.4.工艺流程设计工艺流程设计4.4.1 1流程设计的任务流程设计的任务1 1、确定生产过程的具体内容、顺序和组合方式、确定生产过程的具体内容、顺序和组合方式2 2、绘制工艺流程图、绘制工艺流程图4.4.1 1流程设计的任务流程设计的任务需按步骤解决以下问题：需按步骤解决以下问题：（1)1)确定整个流程的组成确定整个流程的组成（2)2)确定每个过

2、程或工序的组成确定每个过程或工序的组成（3)3)确定操作条件确定操作条件（4)4)控制方案的确定控制方案的确定（5)5)合理利用原料和能量合理利用原料和能量（6)6)制定三废的治理方法制定三废的治理方法（7 7）制定安全生产措施）制定安全生产措施4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法1 1、以反应过程为中心、以反应过程为中心反应过程特点：连续或间歇、热量的加入或移出反应过程特点：连续或间歇、热量的加入或移出 反应物料特点：均相、非均相、催化剂等反应物料特点：均相、非均相、催化剂等4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法2 2、原料预处理过程、原料预处理过程纯度、温度、压力、加料方式纯

3、度、温度、压力、加料方式预热、汽化、干燥、粉碎、筛分、提纯、混合、预热、汽化、干燥、粉碎、筛分、提纯、混合、压缩、配置等操作压缩、配置等操作4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法3 3、产物的后处理、产物的后处理副产物的处理副产物的处理过剩组分的处理、循环利用过剩组分的处理、循环利用杂质的处理杂质的处理产物集聚状态要求产物集聚状态要求4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法4 4、产品的后处理、产品的后处理做为下一工序的原料做为下一工序的原料做为商品：筛选、包装、灌装、计量、储存、做为商品：筛选、包装、灌装、计量、储存、运输等运输等4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法5 5、

4、三废排放物的处理、三废排放物的处理综合利用，变废为宝综合利用，变废为宝达标排放达标排放4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法6 6、确定公用工程配套措施、确定公用工程配套措施工艺水、蒸汽、压缩空气、氮气工艺水、蒸汽、压缩空气、氮气冷冻、真空冷冻、真空电、上下水、空调、采暖通风电、上下水、空调、采暖通风4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法7 7、确定操作条件和控制方案、确定操作条件和控制方案单元设备的物料流量、组成、温度压力等单元设备的物料流量、组成、温度压力等控制方法和控制数据控制方法和控制数据4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法8 8、制定切实可靠的安全生产措施、制定切

5、实可靠的安全生产措施开停车、正常运转、检修开停车、正常运转、检修设备材质和结构、事故槽、安全阀、放空管、设备材质和结构、事故槽、安全阀、放空管、安全水封、防爆板等措施安全水封、防爆板等措施4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法9 9、保温防腐的设计、保温防腐的设计工艺流程设计和施工安装的最后一道工序工艺流程设计和施工安装的最后一道工序（1)1)根据管内和设备容器温度决定是否需要保温根据管内和设备容器温度决定是否需要保温表面温度超过表面温度超过5050物料介质结晶、凝结物料介质结晶、凝结制冷系统的设备和管道制冷系统的设备和管道介质温度低于周围空气露点温度介质温度低于周围空气露点温度季节变化

6、影响季节变化影响4.24.2工艺流程设计方法工艺流程设计方法9 9、保温防腐的设计、保温防腐的设计（2) 2) 设备和管道的防腐处理设备和管道的防腐处理材质选择材质选择衬里衬里涂层涂层4.34.3工艺流程图工艺流程图工艺流程图概述工艺流程图概述: :全厂总工艺流程图全厂总工艺流程图物料流程图物料流程图工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图工艺流程草图工艺流程草图方案流程图、流程示意图、流程简图方案流程图、流程示意图、流程简图4.34.3工艺流程图工艺流程图4.34.3工艺流程图工艺流程图4.34.3工艺流程图工艺流程图一、物料流程图（一、物料流程图（PFDPFD）二、工艺管道及仪表流程图（二

7、、工艺管道及仪表流程图（PIDPID）带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图4.34.3工艺流程图工艺流程图一、工艺管道及仪表流程图一、工艺管道及仪表流程图带控制点的工艺流程图、带控制点的工艺流程图、PIDPID4.34.3工艺流程图工艺流程图二、工艺管道及仪表流程图二、工艺管道及仪表流程图带控制点的工艺流程图、带控制点的工艺流程图、PIDPID，包括如下内容：，包括如下内容：图形图形标注标注图例图例标题栏标题栏4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图1 1、比例与图幅、比例与图幅以主项进行绘制，一个主项一张图以主项进行绘制，一个主项一张图复杂流程，一

8、个主项几张图，但一个图号复杂流程，一个主项几张图，但一个图号必要时，缩小比例必要时，缩小比例比例、图幅概念比例、图幅概念4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图2 2、设备的表示方法、设备的表示方法（1)1)设备的画法设备的画法图形图形相对位置相对位置相同系统（或设备）的处理相同系统（或设备）的处理4.34.3工艺流程图工艺流程图一、工艺管道及仪表流程图一、工艺管道及仪表流程图2 2、设备的表示方法、设备的表示方法（1)1)设备的画法设备的画法图形图形相对位置相对位置相同系统（或设备）的处理相同系统（或设备）的处理4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工

9、艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图2 2、设备的表示方法、设备的表示方法（2)2)设备的标注设备的标注标注内容标注内容标注方式标注方式4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图3 3、管道的表示方法、管道的表示方法（1)1)管道的画法管道的画法4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图3 3、管道的表示方法、管道的表示方法（1)1)管道的画法管道的画法线性粗细线性粗细交叉和转弯交叉和转弯放气、排液、液封放气、排液、液封连接连接4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图3 3、

10、管道的表示方法、管道的表示方法（1)1)管道的标注管道的标注4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图3 3、管道的表示方法、管道的表示方法（1)1)管道的标注管道的标注物料代号、主项代号及管道序号物料代号、主项代号及管道序号管道尺寸、管道等级管道尺寸、管道等级隔热及隔音隔热及隔音物料流向物料流向其他尺寸其他尺寸4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图4 4、阀门与管件的表示方法、阀门与管件的表示方法4.34.3工艺流程图工艺流程图一、工艺管道及仪表流程图一、工艺管道及仪表流程图4 4、阀门与管件的表示方法、阀门与管

11、件的表示方法4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图5 5、仪表控制点的表示方法、仪表控制点的表示方法4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图5 5、仪表控制点的表示方法、仪表控制点的表示方法（1)1)图形符号图形符号仪表的图形符号仪表的图形符号执行器执行器4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图5 5、仪表控制点的表示方法、仪表控制点的表示方法（2)2)字母代号字母代号4.34.3工艺流程图工艺流程图二二、工艺管道及仪表流程图、工艺管道及仪表流程图5 5、仪表控制点的表示方

12、法、仪表控制点的表示方法（3)3)控制系统回路仪表号控制系统回路仪表号4.34.3工艺流程图工艺流程图一、工艺管道及仪表流程图一、工艺管道及仪表流程图5 5、仪表控制点的表示方法、仪表控制点的表示方法（3)3)控制系统回路仪表号控制系统回路仪表号4.34.3工艺流程图工艺流程图三、典型设备的自控流程三、典型设备的自控流程1 1、泵、泵（1)1)离心泵离心泵4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程1 1、泵、泵（1)1)离心泵离心泵4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程1 1、泵、泵（2)2)容积式泵（往复泵、容积式泵（往

13、复泵、齿轮泵、螺杆泵、漩涡泵等）齿轮泵、螺杆泵、漩涡泵等）4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程1 1、泵、泵（3) 3) 真空泵真空泵4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程2 2、换热器、换热器（1) 1) 调节介质流量调节介质流量4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程2 2、换热器、换热器（2) 2) 调节传热面积调节传热面积4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程2 2、换热器、换热器（3) 3) 分流调节分流调节4.34.3工艺流程图工艺

14、流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程3 3、反应釜、反应釜4.34.3工艺流程图工艺流程图二、典型设备的自控流程二、典型设备的自控流程3 3、反应釜、反应釜4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程4 4、蒸馏塔、蒸馏塔（1)1)基本控制方案基本控制方案精馏段指标控制精馏段指标控制提馏段指标控制提馏段指标控制4.34.3工艺流程图工艺流程图二、典型设备的自控流程二、典型设备的自控流程4 4、蒸馏塔、蒸馏塔（1)1)基本控制方案基本控制方案调节回流量、馏出液量、塔内蒸汽量调节回流量、馏出液量、塔内蒸汽量4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备

15、的自控流程、典型设备的自控流程4 4、蒸馏塔、蒸馏塔（2)2)塔顶的流程与控制方案塔顶的流程与控制方案4.34.3工艺流程图工艺流程图三三、典型设备的自控流程、典型设备的自控流程4 4、蒸馏塔、蒸馏塔（2)2)塔底的流程与控制方案塔底的流程与控制方案5.5.化工设备的选型和工艺计算化工设备的选型和工艺计算5.1 5.1 一般原则一般原则5.2 5.2 化工设备的选用化工设备的选用5.15.1化工设备选用和工艺设计的一般原则化工设备选用和工艺设计的一般原则一、设备分类：一、设备分类：标准设备（定型设备）标准设备（定型设备）非标设备：化工生产的特色非标设备：化工生产的特色5.15.1化工设备选用和

16、工艺设计的一般原则化工设备选用和工艺设计的一般原则二、选型和工艺设计原则二、选型和工艺设计原则合理性：流程、规模、操作条件、控制水平合理性：流程、规模、操作条件、控制水平先进性：先进性：安全性：稳定、弹性、高温高压，有毒有害安全性：稳定、弹性、高温高压，有毒有害经济性：投资、加工、维修、运行经济性：投资、加工、维修、运行5.25.2化工设备的选用化工设备的选用一、泵的选用与设计程序一、泵的选用与设计程序 确定泵型确定泵型 物料性质：温度、粘度、挥发性、毒性、腐蚀物料性质：温度、粘度、挥发性、毒性、腐蚀性、溶解性、均匀物料、多相物料性、溶解性、均匀物料、多相物料 操作条件：动力、环境操作条件：动

17、力、环境5.25.2化工设备的选用化工设备的选用一、泵的选用与设计程序一、泵的选用与设计程序2. 2. 确定泵的流量和扬程确定泵的流量和扬程 流量的确定和计算流量的确定和计算 扬程的确定和计算扬程的确定和计算5.25.2化工设备的选用化工设备的选用一、泵的选用与设计程序一、泵的选用与设计程序3. 3. 确定泵的安装高度确定泵的安装高度4. 4. 确定泵的台数和利用率确定泵的台数和利用率5. 5. 校核泵的轴功率校核泵的轴功率6. 6. 确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量确定冷却水或驱动蒸汽的耗用量7. 7. 选用电动机选用电动机8. 8. 填写选泵规格表填写选泵规格表5.25.2化工设备的选用化工设

18、备的选用二、换热器的选用和设计二、换热器的选用和设计 换热器设计的一般原则换热器设计的一般原则 基本要求：工艺条件、面积、阻力、传热系数基本要求：工艺条件、面积、阻力、传热系数 介质流程：管、壳程物料选择介质流程：管、壳程物料选择 终端温差：热端、冷端、空冷器、含惰气终端温差：热端、冷端、空冷器、含惰气1.1.流速：传热效率、污垢沉积、磨损、振动流速：传热效率、污垢沉积、磨损、振动5.25.2化工设备的选用化工设备的选用二、换热器的选用和设计二、换热器的选用和设计 换热器设计的一般原则换热器设计的一般原则 压力降压力降 传热系数传热系数 污垢系数污垢系数1.1.尽量选用标准系列尽量选用标准系列

19、5.25.2化工设备的选用化工设备的选用二、换热器的选用和设计二、换热器的选用和设计2. 2. 管壳式换热器的设计和选用管壳式换热器的设计和选用（1)1)汇总设计数据、分析设计要求汇总设计数据、分析设计要求（2)2)设计换热流程设计换热流程（3)3)选择合适材质选择合适材质（4)4)选择换热器类型选择换热器类型（5)5)确定冷热流体的流向确定冷热流体的流向（6) 6) 确定计算平均温差确定计算平均温差5.25.2化工设备的选用化工设备的选用二、换热器的选用和设计二、换热器的选用和设计2. 2. 管壳式换热器的设计和选用管壳式换热器的设计和选用（7)7)计算管、壳程传热系数计算管、壳程传热系数（

20、8)8)估计污垢热阻系数、计算总传热系数估计污垢热阻系数、计算总传热系数（9 9）计算总传热面积）计算总传热面积（1010）调整温差，重算换热面积）调整温差，重算换热面积（1111）选用系列管热器）选用系列管热器（1212）核算压降）核算压降5.25.2化工设备的选用化工设备的选用二、换热器的选用和设计二、换热器的选用和设计2. 2. 管壳式换热器的设计和选用管壳式换热器的设计和选用（1313）画出设备条件图，由机械设计人员完成详）画出设备条件图，由机械设计人员完成详细设计细设计以上有时需要反复进行，知道找到满意的为止以上有时需要反复进行，知道找到满意的为止5.25.2化工设备的选用化工设备的

21、选用三、贮罐容积的选型和设计三、贮罐容积的选型和设计 贮罐的分类贮罐的分类 计量罐计量罐 回流罐回流罐 缓冲罐缓冲罐 中间周转罐中间周转罐1.1.混合混合5.25.2化工设备的选用化工设备的选用三、贮罐容积的选型和设计三、贮罐容积的选型和设计2. 2. 贮罐设计的一般程序贮罐设计的一般程序（1)1)汇集工艺设计数据汇集工艺设计数据（2)2)选择容积材质选择容积材质（3)3)容器型式选择容器型式选择（4 4）计算容积）计算容积 用于贮存原料和成品的贮罐用于贮存原料和成品的贮罐5.25.2化工设备的选用化工设备的选用三、贮罐容积的选型和设计三、贮罐容积的选型和设计2. 2. 贮罐设计的一般程序贮罐

22、设计的一般程序 用于贮存原料和成品的贮罐用于贮存原料和成品的贮罐 中间贮罐：昼夜罐中间贮罐：昼夜罐 计量罐、回流罐：计量罐、回流罐：10min10min2hr2hr，606070%70% 缓冲罐、汽化罐：缓冲罐、汽化罐：5-15min5-15min 混合、拼料罐混合、拼料罐 包装罐包装罐5.25.2化工设备的选用化工设备的选用三、贮罐容积的选型和设计三、贮罐容积的选型和设计2. 2. 贮罐设计的一般程序贮罐设计的一般程序（5 5）确定贮罐基本尺寸）确定贮罐基本尺寸（6)6)选择标准型号选择标准型号（7)7)开口和支座、管口开口和支座、管口（8)8)绘制设备工艺图。绘制设备工艺图。5.25.2化

23、工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计 塔型选择基本原则塔型选择基本原则（1)1)生产能力大、弹性好生产能力大、弹性好（2 2）满足工艺要求，分离效率高）满足工艺要求，分离效率高（3)3)运转可靠性高，操作、维修方便运转可靠性高，操作、维修方便（4)4)结构简单，加工方便，造价较低结构简单，加工方便，造价较低（5)5)塔压降小塔压降小5.25.2化工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计2. 2. 填料塔设计程序填料塔设计程序（1 1）汇总设计参数和物性数据）汇总设计参数和物性数据（2)2)选用填料选用填料（3)3)确定塔径确定塔径（4 4

24、）计算填料塔压降）计算填料塔压降（5)5)验算验算（6)6)计算填料高度计算填料高度5.25.2化工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计2. 2. 填料塔设计程序填料塔设计程序（7)7)计算塔的总高计算塔的总高（8)8)其他附件设计和选定：支撑板、分布器、再其他附件设计和选定：支撑板、分布器、再分布器、除雾器等分布器、除雾器等（9)9)绘制塔设备工艺结构图绘制塔设备工艺结构图5.25.2化工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计3. 3. 板式塔设计程序板式塔设计程序（1)1)汇总设计参数和物性数据汇总设计参数和物性数据（2)2)选择塔板结

25、构选择塔板结构（3)3)进行工艺计算进行工艺计算 选择关键组分选择关键组分 选定操作压力选定操作压力 全塔物料衡算全塔物料衡算5.25.2化工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计3. 3. 板式塔设计程序板式塔设计程序（3)3)进行工艺计算进行工艺计算 根据气液相平衡，验算操作压力、估算温度根据气液相平衡，验算操作压力、估算温度 选定进料状态，确定进料温度选定进料状态，确定进料温度 计算最小回流比和实际回流比计算最小回流比和实际回流比 计算理论板数、确定进料位置计算理论板数、确定进料位置 计算塔内温度分布、确定灵敏板位置计算塔内温度分布、确定灵敏板位置5.25.2化工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计3. 3. 板式塔设计程序板式塔设计程序（3)3)进行工艺计算进行工艺计算 计算塔板效率，获得实际塔板数计算塔板效率，获得实际塔板数（4)4)塔径计算塔径计算 初估塔径初估塔径 塔径核算塔径核算 塔盘结构设计塔盘结构设计5.25.2化工设备的选用化工设备的选用四、塔器的选型与设计四、塔器的选型与设计3. 3. 板式塔设计程序板式塔设计程序（5)5)塔高确定塔高确定（6)6)塔内流体力学核算、负荷性能图塔内流体力学核算、负荷性能图（