化工过程开发与设计第章化工工艺流程设计

第7章化工工艺流程设计化工过程开发与设计工艺流程设计的分类7.2工艺流程设计7.3概述7.1第7章化工工艺流程设计计算机辅助流程设计7.47.1概述工艺流程设计是在生产方法确定后进行的工作。工艺流程设计与依此而确定的车间布置是决定整个车间（装置）基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。工艺流程设计的任务包括两部分：1.确定以下各项内容2.在工艺流程设计的不同阶段，绘制不同的工艺流程图。7.2工艺流程设计的分类工艺流程设计涉及面很广，内容往往比较复杂，在设计的不同阶段，流程图的深度也有所不同。工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是用各种工艺流程图和表格表达出来的，按照设计阶段的不同，先后有方框流程图、工艺流程草（简）图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图和管道仪表流程图等种类。7.3工艺流程设计12工艺流程设计原则与方法工艺流程图的绘制7.3.1工艺流程设计原则与方法1．工艺流程设计的原则2.工艺流程设计应考虑的问题（1）技术的成熟程度（2）及时采用新技术和新工艺，但要注意技术的可靠性（3）流程的可操作性、可控制性（4）投资和操作费用（5）安全（6）环境和生态7.3.1工艺流程设计原则与方法3.工艺流程设计方法（1）以反应过程为中心（2）考虑原料预处理过程（3）产物的后处理过程（4）产品的后处理7.3.1工艺流程设计原则与方法（5）未反应原料的循环或利用以及副产物的处理（6）确定“三废”排出物的处理措施（7）确定公用工程的配套措施（8）确定操作条件和控制方案（9）制定切实可靠的安全生产措施（10）保温、防腐的设计7.3.2工艺流程图的绘制 1．方框流程图工艺流程示意图也称方框流程图，通常是用来向决策机构、高级管理部门提供该工艺过程的快速说明，如可行性研究报告中所提供的就是流程示意图。图7.1三聚氰胺生产的方框流程图7.3.2工艺流程图的绘制 2．工艺流程草图（简图）（1）工艺流程草图的内容（2）工艺流程草图的绘制与标注3．工艺物料流程图（1）工艺物料流程图的内容（2）工艺物料流程图的绘制7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.2合成氨氨厂变变换工工段工工艺流流程草草图7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.3某车间间的物物料流流程图图7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.4设备位位号的的标法法7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-1设备分分类代代号设备类别代号设备类别代号塔T火炬、烟囱S泵P容器（槽、罐）V压缩机、风机C起重运输设备L换热器E计量设备W反应器R其他机械M工业炉F其他设备X7.3.2工艺流流程图图的绘绘制4．管道道仪表表流程程图（1）管道道仪表表流程程图的的内容容（2）配管管（3）仪表表与仪仪表配配管（4）管道道仪表表流程程图的的绘制制7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.5工艺管管道仪仪表流流程图图7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.7隔热层层、伴伴热管管标注注方法法图7.6总流程程图中中局部部系统统表示示方法法7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-2工艺流流程图图中图图线的的画法法类

别图线宽度/mm0.9～1.20.5～0.70.15～0.3带控制点工艺流程图主物料管道辅助物料管道其他辅助物料管道系统图辅助物料管道总管支管其他7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.9管道标标注图7.8进出流流程的的物流流表示示法7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-3常见物物料代代号物料名称代号物料名称代号物料名称代号物料名称代号工艺空气PA高压蒸汽HS锅炉给水BW仪表空气LA工艺气体PG高压过热蒸汽HUS循环冷却水上水CWS排液、排水DR气液两相工艺物料PGL低压蒸汽LS循环冷却水回水CWR冷冻剂R气固两相工艺物料PGS低压过热蒸汽LUS脱盐水DNW放空气VT工艺液体PL中压蒸汽MS饮用水DW真空排放气VE7.3.2工艺流流程图图的绘绘制续上表表物料名称代号物料名称代号物料名称代号物料名称代号液固两相工艺物料PLS中压过热蒸汽MUS原水、新鲜水RW润滑油LO工艺固体PS蒸汽冷凝水SC软

水SW原料油RO工艺水PW伴热蒸TS生产废水WW燃料油FO空

气AR燃料气FG热水上水HWS密封油SO压缩空气CA天然气NG热水回水HWR图7.10管道等等级标标注方方法7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-4隔热及及隔声声代号号及其其表示示的功功能类类型代号功能类型备注H保温采用保温材料C保冷采用保冷材料P人身防护采用保温材料D防结露采用保冷材料E电伴热采用电热带和保温材料S蒸汽伴热采用蒸汽伴管和保温材料W热水伴热采用热水伴管和保温材料O热油伴热采用热油伴管和保温材料J夹套伴热采用夹套管和保温材料N隔声采用隔声材料7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.11带各类类阀体体的管管道标标注方方法7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7.12仪表位位号图图形符符号的的画法法图图7.13仪表位位号标标注方方法7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-5流量检检测仪仪表和和检出出元件件的图图形符符号序号名称图形符号备注序号名称图形符号备注1孔板4转子流量计圆圈内应标注仪表位号2文丘里管及喷嘴5其他嵌在管道中的检测仪表圆圈内应标注仪表位号3无孔板取压接头6热电偶7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-6仪表安安装位位置的的图形形符号号序号安装位置图形符号备注序号安装位置图形符号备注1就地安装仪表3就地仪表盘面安装仪表嵌在管道中4集中仪表盘后安装仪表2集中仪表盘安装仪表5就地安装仪表盘后安装仪表7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-7表示被被测变变量和和仪表表功能能的字字母代代号字母首位字母后继字

母功

能字母首位字母后继字母功

能被测变量修饰词被测变量修饰词A分

析报

警N供选用供选用B喷射火焰供选用O供选用节流孔C电导率控

制P压力或真空试验点（接头）D密

度差Q数量或件数积分、积算积分、积算E电压检出元件R放射性累

计记录或打印F流

量比（分数）S速度或频率安

全开关或联锁7.3.2工艺流流程图图的绘绘制续上表表字母首位字母后继字

母功

能字母首位字母后继字母功

能被测变量修饰词被测变量修饰词G尺度玻

璃T温

度传达（变送）H手动（人工接触）U多变量多功能I电

流指

示V粘度阀、挡板J功率扫描W重量或力套管K时间或时间程序自动、手动操作器X未分类未分类L物

位指示灯Y供选用计算器M水分或湿度Z位置驱动、执行的执行器7.3.2工艺流流程图图的绘绘制表7-8常用执执行机机构组组合图图形符符号序号形式图形符号备注序号形式图形符号备注1通用执行机构不区别执行机构6电磁执行机构2带弹簧的气动薄膜执行机构7执行机构与手轮组合（顶部或侧边安装）3无弹簧的气动薄膜执行机构8带能源转换的阀门定位器的气动薄膜执行机构7.3.2工艺流流程图图的绘绘制续上表表序号形式图形符号备注序号形式图形符号备注4电动执行机构9带人工复位装置的执行机构及带远程复位装置的执行机构5活塞执行机构10带气动阀门定位器的气动薄膜执行机构7.3.2工艺流流程图图的绘绘制图7-14执行机机构和和阀组组合图图形符符号示示例(a)气动薄薄膜调调节阀阀（能能源中中断时时，阀阀开））；(b)气动薄薄膜调调节阀阀（能能源中中断时时，阀阀关））(c)气动活活塞式式调节节阀；；(d)气动三三通调调节阀阀；(e)气动角角形调调节阀阀；(f)电动蝶蝶形调调节阀阀；(g)气动薄薄膜调调节阀阀（带带手轮轮）；；(h)电磁调调节阀阀；(i)带阀门门定位位器的的气动动薄膜膜调节节阀7.4计算机机辅助助流程程设计计12概述述流程模模拟软软件的的组成成34工艺流流程模模块计计算中中应注注意的的问题题工流程程模拟拟软件件应用用举例例7.4.1概述(1)合成流流程，，得出出在不不同的的操作作条件件下的的性能能评价价数据据(2)工艺参参数优优化(3)为设计计和操操作分分析提提供定定量的的信息息(4)进行参参数灵灵敏度度分析析(5)参数拟拟合与与旧装装置改改造7.4.1概述图7-15通用流流程模模拟系系统的的基本本结构构7.4.2流程模模拟软软件的的组成成1.输入、、输出出模块块(1)化工过过程系系统的的结构构信息息；(2)原料流流的信信息，，包括括原料料的组组分、、组成成、温温度、、压力力、流流率等等，以以及一一些必必要的的物性性；(3)单元模模块的的设计计参数数，例例如换换热器器的传传热系系数、、精馏馏塔的的板数数、回回流比比等；；(4)计算精精度；；(5)其他，，如费费用的的信息息、用用户给给定的的计算算次序序表等等。(6)物性数数据库库7.4.2流程模模拟软软件的的组成成2.算法子子程序序块(1)成本估估算和和经济济评价价模块块(2)单元操操作模模块7.4.3工艺流流程模模块计计算中中应注意意的问问题1.正确模模拟工工艺流流程2.正确选选择决决策变变量3.正确确确定决决策变变量的的数值值4.逐步扩扩大工工艺流流程模模块软软件的的计箕箕范围围7.4.4化工流流程模模拟软软件应应用举举例——氯碱工工程设设计中中的氯氯氢处处理流流程模模拟开开发1.工艺流流程图7.16两段间间接冷冷却流流程7.4.4化工流流程模模拟软软件应应用举举例——氯碱工工程设设计中中的氯氯氢处处理流流程模模拟开开发2.模拟计计算(1)模拟框框图如如图(2)热力学学方法法及模模块选选择（i=1，2，3，…）4-1）(3)模拟结结果(4)计算结结果分分析7.4.4化工流流程模模拟软软件应应用举举例——氯碱工工程设设计中中的氯氯氢处处理流流程模模拟开开发图7.17ASPENPLUS输入框框图7.4.4化工流流程模模拟软软件应应用举举例——氯碱工工程设设计中中的氯氯氢处处理流流程模模拟开开发表7-9物热平平衡比比较表表（与与日本本某厂厂数据据比较较）项目日本某厂数据ASPENPLUS模拟结果误差/%原料Cl2（kg/h）2467.52467.5Ｏ2（kg/h）7.97.9H2O（kg/h）416.2416.2温度/℃8787压力/kPa129.6129.6一冷器出口Cl2（kg/h）2466.32465.5450.03Ｏ2（kg/h）7.97.9H2O（kg/h）37.737.8830.49温度/℃4040压力/kPa128.92128.927.4.4化工流流程模模拟软软件应应用举举例——氯碱工工程设设计中中的氯氯氢处处理流流程模模拟开开发续上表表项目日本某厂数据ASPENPLUS模拟结果误差/%二冷器出口Cl2（kg/h）2466.12465.2990.03Ｏ2（kg/h）7.97.9H2O（kg/h）11.511.5960.8温度/℃2020压力/kPa128.22128.22干燥后的组成Cl2（kg/h）24662465.2860.029Ｏ2（kg/h）7.97.9含水量/10-62000.408（平衡数据）温度/℃2525压力/kPa128.22128．22Thankyou9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。04:34:5804:34:5804:3412/29/20224:34:58AM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2204:34:5804:34Dec-2229-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。04:34:5804:34:5804:34Thursday,December29,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2204:34:5804:34:58December29,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。29十十二月20224:34:58上午午04:34:5812月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月224:34上午午12月-2204:34December29,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/294:34:5804:34:5829December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。4:34:58上上午4:34上上午午04:34:5812月月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。04:34:5904:34:5904:3412/29/20224:34:59AM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2204:34:5904:34Dec-2229-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。04:34:5904:34:5904:34Thursday,December29,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2204:34:5904:34:59December29,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。29十十二月20224:34:59上午午04:34:5912月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月224:34上上午12月-2204:34December29,202216、少年年十五五二十十时，，步行行夺得得胡马马骑。。。2022/12/294:34:5904:34:5929December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天气气晚晚来来秋秋。。。。4:34:59上上午午4:34上上午午04:34:5912月月-229、杨柳散散和风，，青山澹澹吾虑。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、阅阅读读一一切切好好书书如如同同和和过过去去最最杰杰