第二篇车间工艺设计大字

第二篇车间工艺设计

绪论工艺流程设计物料衡算能量衡算车间布置设计非工艺设计基础绪论一、工程设计的程序二、工程设计的参加对象三、车间工艺设计一、工程设计的程序（一）前期准备工作

1、项目建议书

2、可行性研究报告

3、设计任务书（二）设计工作

1、初步设计

2、施工图设计二、工程设计的参加对象项目负责人工艺专业组化学工程组化工机械组自控仪表组动力专业组计算机组工程设计电工专业组土建专业组通风采光组管道防腐蚀组给、排水组（工艺设计）三、车间工艺设计（一）车间工艺设计的内容工艺流程设计物料衡算能量衡算设备工艺设计及选型车间布置设计管道设计非工艺部分设计经济概算（二）车间工艺设计的成果设计说明书带控制点的工艺流程图车间设备布置图管道布置图设备一览表（三）设计所需资料生产工艺路线及方法物料衡算资料热量衡算资料设备工艺设计资料非工艺设计资料第四章工艺流程设计一、工艺流程设计的任务二、带控制点的工艺流程图（PID）三、工艺流程设计的步骤及方法一、工艺流程设计的任务

确定化工过程及设备确定换热介质确定生产控制方法确定安全技术措施编写工艺操作规程二、带控制点的工艺流程图（PID）（pipingandinstrumentdiagram）PID是工艺流程设计的成果。PID的画法（见教材P150-162）。PID所表达的内内容：1、用图的形形式表示生生产过程中中所用到的的化工过程程和设备；；2、用图的形形式表示生生产过程中中所用到的的阀门和管管件；3、用图的形形式表示生生产过程中中所用到的的测量控制制仪表；4、用图的形形式表示物物料、热量量流向变化化情况。1、进行工程程分析，选选择合适的的化工过程程及设备；；2、绘制工艺艺流程图；；3、(进行工艺设设计计算)；4、绘制带控控制点的工工艺流程图图（PID）。三、工艺流流程设计的的步骤及方方法化工过程及及设备的选选择论证原则：经济合理，，技术先进进，操作安安全，因地地制宜（绿绿色环保））。几点注意：：1、要熟悉各各类设备的的性能特征征；2、操作方式式；3、设备平衡衡；4、物料的回回收和套用用5、提高能量量利用率；；6、安全措施施；7、三废处理理；8、流体输送送。第五章物物料衡算算第一节概概述第二节物物理过程的的物料衡算算第三节化化学过程的的物料衡算算第一节概概述一、物料衡衡算的要求求计算出进入入和离开每每只设备的的各种物质质的数量和和含量。二、物料衡衡算的目的的物料衡算结结果是其它它工艺设计计计算（例例如能量衡衡算、设备备工艺设计计等）、三三废治理以以及经济概概算的依据据。三、物料衡衡算模型总物质平衡衡：进入系统的的物质量=离开系统的的物质量+系统内积累累的物质量量组分j平衡：进入系统的的j物质量+系统内反应应生成的j物质量=离开系统的的j物质量+系统内反应应消耗的j物质量+系统内积累累的j物质量四、物料衡衡算步骤1、确定计算算范围，画画出物料衡衡算示意图图；2、收集并确确定物料计计算所需数数据资料；；3、确定计算算基准：对于间歇操操作，以批批或天为基基准；对于于连续操作作，以单位位时间（天天、小时））为基准；；4、进行自由度分析析，确定能够够顺利进行行物料衡算算；5、列出物料料衡算数学学模型（公公式）及有有关计算公公式，求解解计算；6、将计算结结果以图或或表的形式式表示（见见教材P153）。第二节物物理过程的的物料衡算算一、物料衡衡算模型的的数学表达达二、自由度度分析三、一个单单元系统的的物料衡算算四、多单元元系统的物物料衡算一、物料衡衡算模型的的数学表达达关于物料衡衡算方程中中的变量两类变量流量变量：：F（质量流量量变量）、、N（摩尔流量量变量）浓度变量：：W（质量分率率）、X（分子分数数）对于一股含含有S个组分的物物流来说，，总共有（（S+1）个变量，，但只有S个变量是独独立的，即即1个流量变量量+（S－1）个浓度变变量！系统总的独独立变量数数目=所有进、出出物流的独独立变量数数目之和关于物料衡衡算方程的的相溶性方程相溶性性的定义：：在一组方程程内，若将将某些变量量按同一比比例放大或或缩小，仍仍能满足原原方程组，，则称该方方程组对这这些变量是是相溶的。。物料衡算方方程对流量量变量是相相溶的。关于物料衡衡算的计算算基数在物料衡算算中，如果果没有任何何一股物流流的流量数数值，可以以指定某一一股物流的的流量数值值作为计算算基数。二、自由度度分析系统自由度度=系统独立变变量数目－－系统独立立物料平衡衡方程数目目－系统独独立变量赋赋值数目－－系统附加加关系方程程数目如果系统自自由度为零零，表明未未知变量数数目正好等等于方程数数目，有解解；如果系统自自由度大于于零，表明明未知变量量数目大于于方程数目目，条件不不够；如果系统自自由度小于于零，表明明未知变量量数目小于于方程数目目，条件过过多。关于附加关关系方程相平衡浓度度关系—液-液、液-固、气（汽汽）-液等饱和溶解度度关系流量之间的的比例关系系部分回收关关系其它关于独立变变量赋值应符合有关关原材料、、中间体、、产品的质质量标准；；应符合有关关工艺要求求；有些变量不不能随意赋赋值，如相相平衡时的的浓度变量量；对于一股含含有S个组分的物物流来说，，赋值数目目不能超过过S，并且浓度度变量赋值值数目不能能超过（S－1）。自由度分析析的关键合理地选择择附加关系系，合理地地赋值，使使自由度为为零。三、一个单单元系统的的物料衡算算举例例5-1（教材P168）解：★自由度分分析：系统统独独立立变变量量数数目目=8（物物流流1=2，物物流流2=1，物物流流3=3，物物流流4=2）系统统独独立立物物料料平平衡衡方方程程数数目目=3系统统独独立立变变量量赋赋值值数数目目=2（物物流流1=1，物物流流4=1，其其余余为为0）系统统附附加加关关系系方方程程数数目目=2，即即：：系统统自自由由度度=8－3－2－2＝1，条条件件不不够够。。取F1=1000kg/h作为为计计算算基基数数，，则则，，自自由由度度=0，有有解解。。四、、多多单单元元系系统统的的物物料料衡衡算算（（教教材材P171例5-4）单元元Ⅰ单元元Ⅱ12345多单单元元系系统统自自由由度度分分析析系统统独独立立变变量量数数目目=所有有物物流流的的独独立立变变量量数数目目之之和和系统统独独立立物物料料平平衡衡方方程程数数目目=所有有单单元元的的独独立立物物料料平平衡衡方方程程数数目目之之和和，，即即：：式中中，，Si—第i个单单元元含含有有的的组组分分数数目目；；M——系统统总总共共有有M个单单元元其它它同同前前。。多单单元元系系统统求求解解步步骤骤（（顺顺序序求求解解法法）1、系系统统自自由由度度应应为为零零（（表表明明系系统统有有解解））；；2、分分别别计计算算各各单单元元的的自自由由度度；；3、如如果果某某单单元元的的自自由由度度为为零零，，则则先先对对该该单单元元进进行行物物料料衡衡算算；；4、然然后后对对相相邻邻单单元元进进行行物物料料衡衡算算（（因因为为增增加加了了赋赋值值，，相相邻邻单单元元的的自自由由度度可可能能降降为为零零）），，直直至至求求解解出出所所有有单单元元的的物物料料衡衡算算问问题题。。5、如如果果没没有有任任何何单单元元的的自自由由度度为为零零，，可可以以尝尝试试将将某某两两个个或或两两个个以以上上相相邻邻的的单单元元看看作作为为一一个个单单元元系系统统，，如如果果该该单单元元系系统统的的自自由由度度为为零零，，则则先先对对该该单单元元进进行行物物料料衡衡算算。。●注注意意：：所所有有附附加加关关系系方方程程只只能能使使用用一一次次。。第三三节节化化学学反反应应过过程程的的物物料料衡衡算算一、、只只发发生生一一个个化化学学反反应应系系统统的的物物料料衡衡算算二、、同同时时发发生生多多个个化化学学反反应应系系统统的的物物料料衡衡算算一、、只只发发生生一一个个化化学学反反应应系系统统的的物物料料衡衡算算设反反应应方方程程式式为为：：设某某组组分分s在反反应应前前后后的的反反应应变变化化量量为为Rs,因为为，，r——反应应变变化化量量，，为为正正值值。。所以以，，组分分s的物物料料衡衡算算模模型型：：总物物质质的的物物料料衡衡算算模模型型：：自由由度度分分析析的的几几点点注注意意r作为为一一个个独独立立变变量量，，应应计计入入独独立立变变量量数数目目中中；；如果果已已知知转转化化率率、、收收率率、、选选择择性性或或选选择择率率等等参参数数的的数数值值，，则则它它们们的的定定义义式式可可以以作作为为附附加加关关系系方方程程。。例如如，，已已知知A的转转化化率率，，则则是一一个个附附加加关关系系方方程程。。其它它同同前前。。二、、同同时时发发生生多多个个化化学学反反应应系系统统的的物物料料衡衡算算组分分S的物物料料衡衡算算模模型型：：总物物质质的的物物料料衡衡算算模模型型：：同样，，只有有S个独立立物料料衡算算方程程。自由度度分析析的几几点注注意这R个反应应必须须是线线性独独立的的。线性独独立的的简单单判断断法则则：任任一反反应中中，必必须至至少存存在一一种物物质，，该物物质不不出现现在其其它反反应中中。R个rr是独立立变量量。其它同同前。。自习：：P180例5-7、P183例5-9本章要要点重点：：自由由度分分析物理过过程：：一个个单元元系统统，多多单元元系统统。化学反反应过过程：：一个个单元元系统统。第六章章能能量衡衡算第一节节概概述第二节节热热量衡衡算第三节节常常用热热力学学数据据的估估算第四节节其其它能能量消消耗的的计算算第一节节概概述一、能能量衡衡算的的目的的计算设设备的的热负负荷Q2确定换换热介介质的的种类类和数数量确定其其它能能量（（水、、电、、气、、煤等等）的的消耗耗量二、能能量守守恒定定律第二节节热热量衡衡算热量平平衡方方程式式的计计算基基准对于间间歇操操作，，以批批为基基准。。此时时，各各项热热量的的单位位为：：kJ/批（注注意：：教材材忽略略了计计算基基准））对于连连续操操作，，以单单位时时间（（h、S等）为为基准准。此此时，，各项项热量量的单单位为为：kJ/h各项热热量的的计算算（二））物理理过程程热效效应Qp物理过过程热热效应应Qp包括：：相变变热和和浓度度变化化热。。浓度变变化热热的求求取：：由溶解解热qs求浓度度变化化热；；由无限限稀释释热qid求浓度度变化化热。。★由由溶解解热qs求浓度度变化化热设含量量为W1、质量量为G1的溶液液1与含量量为W2、质量量为G2的溶液液2混合，，形成成含量量为W3、质量量为G3的溶液液3，求混混合过过程浓浓度变变化热热Qp：★由由无限限稀释释热qid求浓度度变化化热设含量量为W1、质量量为G1的溶液液1与含量量为W2、质量量为G2的溶液液2混合，，形成成含量量为W3、质量量为G3的溶液液3，求混混合过过程浓浓度变变化热热Qp：第三节节常常用热热力学学数据据的估估算溶解热热无限稀稀释热热标准燃燃烧热热★溶溶解热热★无无限稀稀释热热●混混酸的的无限限稀释释热（（列线线图））★标标准燃燃烧热热（理理查德德Richard法）★补补充：：硝化化过程程热效效应Q3的求取取★补补充：：磺化化过程程热效效应Q3的求取取第四节节其其它能能量消消耗的的计算算本章要要点热量平平衡方方程式式Q3,Qr,Qp的计算算利用溶溶解热热和无无限稀稀释热热计算算Qp标准燃燃烧热热的估估算第七章章车车间布布置设设计第一节节概概述第二节节车车间的的总体体布置置第三节节工工艺设设备的的布置置第四节节GMP制度与与‘精精烘包包’工工序设设计第一节节概概述一、车车间布布置设设计的的任务务确定车车间的的防火火防爆爆等级级；确定车车间建建筑的的主要要结构构尺寸寸；对生产产设施施、辅辅助生生产设设施和和生活活行政政设施施作出出总体体安排排；确定工工艺设设备的的空间间位置置。二、车车间组组成生产设设施：：生产产设备备、原原料及及产品品仓库库（贮贮罐））等；；生产辅辅助设设施：：分析析、仪仪表控控制、、机修修等；；生活行行政设设施：：办公公室、、卫浴浴等。。三、有有关设设计规规范（（见教教材P233）特别是是GMP2010版。四、设计计成果车间平面面布置图图、车间间立面布布置图、、布置说说明。第二节车车间的的总体布布置医药化工工厂常见见厂房结结构及尺尺寸厂房建筑筑基本构构件厂房建筑筑模数车间（三三大块））的总体体布置●医药药化工厂厂常见厂厂房结构构及尺寸寸●厂房房建筑基基本构件件(详见P262.第八章第第一节)柱梁（主梁梁、次梁梁、次次次梁……等）墙楼板楼梯门窗●厂房房建筑模模数跨度：4、6M开间：3、6、9M、……层高：3.3、3.6、3.9、4.2M、……墙厚：240MM（一砖墙墙）、370MM（一砖半半）柱大=层高（MM）/15楼板厚：：100MM门宽：900、1200、1500、1800MM、…门高：2100、2400MM（主）楼楼梯：宽宽：1100、1200MM长高比：：1.5～1.6●车间间（三大大块）的的总体布布置第三节工工艺设设备的布布置分块布置置（按风风向）；；按流程布布置；设备分类类布置；；尽量采用用露天或或半敞开开建筑；；应符合有有关设计计规范及及标准，，如防火火、防爆爆、防毒毒、电气气、土建建、GMP等要求；；要满足工工艺生产产要求；；要便于操操作；要便于设设备安装装、检修修；要满足安安全卫生生要求；；要满足防防腐蚀要要求；要满足土土建要求求；设备之间间的安全全距离（（见教材材P238）。等于或大于表中所列粒径的最大允许尘粒数/m3静态动态级别0.5μm5.0μm0.5μm5.0μmA352020352020B3520293520002900C3520002900352000029000D352000029000未规定未规定第五节车车间布布置设计计的步骤骤及方法法1、总体考考虑生产产设施、、辅助生生产设施施、生活活行政三三大块方方位；2、初步确确定厂房房建筑结结构及尺尺寸；3、绘制车车间布置置图。第八章非非工艺艺设计基基础第一节工工业建建筑（略略）第二节防防火防防爆第三节安安全卫卫生（略略）第四节环环境保保护第五节经经济概概算第二节防防火防防爆一、生产产的火灾灾危险性性分类（（教材P270表8-1）由物质的的物性确确定生产产类别。。二、厂房房的耐火火等级（（教材P271表8-2）由生产