过程装备成套技术04章讲解

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1、1 第四章 工艺流程设计及 设备布置设计 教学重点： 三种工艺流程图的绘制 教学难点： PID图 2 4.1 工艺流程设计及工艺流程图 4.1.1 工艺流程设计 一、设计原则 1、先进性 尽可能采用先进设备、先进生产方法及 成熟的科学技术成果，以保证产品质量 3 2、经济性 “就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最 佳的经济效益； 采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽 消耗以使产品的成本降低，经济效益高。 4 3、可靠性 充分预计生产的故障，以便即时处理，保 证生产的稳定性。 5 二、设计中应考虑的重点问题 1、工艺技术方面 连续性：在连续和半连续、间歇性生产工艺中， 优选连续型生产工艺

2、。 反应时间：反应物在设备中的停留时间既要使之 反应完全又要尽可能的短。 反应条件：维持各个反应在最适宜的工艺条件下 进行，不同性质的反应或需要不同条件的分阶段 的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中进行。 不能在同一设备中进行多种条件要求不同的反应 。 6 流动形态：设备的设计要考虑到流动形态对过 程的影响。举例：搅拌器）。 操作控制：尽可能使操作和控制简单、灵敏和 有效。 创新性：及时采用新技术和新工艺。 规模：为易于控制和保证产品质量一致，在技 术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系 列或少系列优于小型多系列，见便于实现微机 控制。 7 2、其它方面（经济、管理、环保、安全） 选用小而有

3、效的设备和建筑，以降低投资费用 ，同时也考虑扩建的需要。 工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规 模的交通运输系统。 充分利用当地资源和有利条件。 用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作 ，例如利用地形或重力进料以减少输送机械。 选用适宜的耐久抗蚀材料。 各分厂厂房的衔接安排要合理。 创造有职业保护的安全工作环境减轻体力劳 动。 重视环境保护，搞好“三废”治理。 8 4.1.2 工艺流程图 工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后 完成，是由浅入深、由定性到定量逐步分段进 行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程 图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。 9 工艺流程草图：主要用于物料衡算

4、、能量衡算以及部分设 备的工艺计算，不编入设计文件。只定性标出物料从原料 转化为产品的过程。 10 物料流程图：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料 衡算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设 计提供依据，为日后生产操作作参考。 11 带控制点的工艺流程图：当设备设计结束，控制方案也确 定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。在车间布 置设计时，还会对流程图作一些修改。最后得到的正式带 控制点的工艺流程图。作为设计成果编入初步设计阶段的 设计文件中。带控制点的工艺流程因由物料流程、控制点 和图例三部分组成。 管道仪表流程图：管道仪表流程图是设备布置设计和管道 布置设计的基本资料，也

5、是仪表测量点和控制调节器安装 的指导性文件。它是在施工 阶段进行的，管道仪表流程图 又叫施工流程图。它与初设阶段的带控制点的工艺流程图 的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生 产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关系，测 量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流 程而不再绘制带控制点的工艺流程图。 12 13 4.1.3 工艺流程图的绘制 一、工艺流程草图 二、物料流程图 三、管道和仪表流程图 14 15 一、工艺流程草图 16 1、工艺流程草图包括的三部分内容 设备示意图 按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以 17 流程管线及流向箭头 包括全部物料管线和部分

6、辅助管线如水、汽、气等 18 19 文字注释 设备名称、物料名称、来自何处、去何处等 20 2、画法规定 按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开 21 线型 22 设备位号和名称 23 设备类别代号 塔T 泵P 压缩机、风机C 换热器E 反应器R 工业炉F 火炬、烟囱S 容器（槽、罐）V 起重运输设备L 计量设备W 其他机械M 其他设备X 24 空心箭头 变换工段 25 二、物料流程图 26 27 28 29 30 31 32 三、管道和仪表流程图 33 三、管道和仪表流程图 1、管道标注 PG1310300 M1EH PW03111594.5E2 对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，

7、则管道组合号 中的第5、6两单元可省略。第4单元管道尺寸可直接填写 管子的外径x壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详 细参见HG 2051936和HG 2051937以及HG 2051938 。 34 PG1310300 M1EH PG 13 10300 M1EH 第 1 单 元 第 2 单 元 第 3 单 元 第 4 单 元 第 5 单 元 第 6 单 元 管道号（管段号 ） 图4-6 管道组合号 35 第1单元为物料代号，按HG 2051936规定填写。如PG、 PW分别代表工艺气体和工艺水；SW、HW、CW分别代表 软水、回水、循环冷却水；SC代表蒸汽冷凝水等。 第2单元为主项编号，按

8、工程规定的主项编号填写，采用 两位数字，从01开始，至99为止。 第3单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以 流向先后为序编号。采用两位数字，从01开始，至99为止 。 以上三个单元组成管道号(管段号) PG 13 10300 M1EH 第 1 单 元 第 2 单 元 第 3 单 元 第 4 单 元 第 5 单 元 第 6 单 元 管道号（管段号） 36 第4单元为管道尺寸，一般标注公称通径，以mm为单位 ，只注数字，不注单位。凡采用HGJ3590标准中II系列 外径管者，只需注数字，如“200”；若采用HGJ35-90中I 系列外径管（ISO管子），则需在数字后加“B”，如200B

9、。 PG 13 10300 M1EH 第 1 单 元 第 2 单 元 第 3 单 元 第 4 单 元 第 5 单 元 第 6 单 元 管道号（管段号） 37 第5单元为管道等级。由大写英文字母+阿拉伯数字+大写英 文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称压力(MPa) ，第二位为设计顺序号，用阿拉伯数字表示，由1开始。 第二位大写英文字母表示管道材料类别。 PG 13 10300 M1EH 第 1 单 元 第 2 单 元 第 3 单 元 第 4 单 元 第 5 单 元 第 6 单 元 管道号（管段号） 38 策6单元为隔热或隔声代号 39 2、仪表标注 A表示人工取样点、1301为取样点编

10、号(13为主项 编号，01为取样点序号)。 40 41 3、其它 42 管线的伴热管要全部绘出，隔热管道要在适当部位绘 出隔热图例。 43 同一个管道号只是管径不同时，可以只注管径 ，异径管标注大端公称通径乘小端公称通径，如 图47(a)、(b)所示。 44 同一管道号而管道等级不同时，应表示出等级的分 界线，并注出相应的管道等级。如图 47(c)所示 。 在管道等级与材料选用表未实施前，暂按图47(d)所示标注 。 45 管线、阀门、管件和管道附件要按规定(HG 2051932)进行绘制 46 47 48 49 50 51 PFD是工艺原则流程图，PFD中包括了装 置内所有主要设备，物流介质

11、的相态，温 度，压力，及各物流相对应得组成百分比 。有些PFD中没有组成。 PID是工艺流程图，是根据PFD进行详细 设计的。包括了做施工图所需的所有管线 及连接，公用工程及辅助设备和管线的总 的流程图。 工艺流程图是用来表达化工生产工艺流程的设计文件。 工艺流程图 工艺方案流程图 工艺物料流程图 施工流程图 （带控制点工艺流程） 这几种图由于要求不同，其内容和表达的重点也不一 致，但彼此之间却有着密切的联系。 在工艺路线选定后，进行概念性在工艺路线选定后，进行概念性 设计时完成，不编入设计文件设计时完成，不编入设计文件 在初步设计阶段中，完成物料衡在初步设计阶段中，完成物料衡 算时绘制算时绘

12、制 在方案流程图的基础上绘制、内在方案流程图的基础上绘制、内 容较为详细的一种工艺流程图容较为详细的一种工艺流程图 53 1 方案流程图的作用及内容 作用：表达物料从原料到成品或半成品的工艺过程 ，及所使用的设备和机器。用于设计开始时的工艺 方案的讨论，也可作为施工流程图的设计基础。 内容： 设备用示意图表示生产过程中所使用的机器 、设备；用文字、字母、数字注写设备的名称和位 号。 工艺流程用工艺流程线及文字表达物料由原 料到成品或半成品的工艺流程。 54 工艺流程图工艺流程图 工艺方案流程图工艺方案流程图 设备设备 设备位号设备位号 工艺流程工艺流程 线线 用文字表明用文字表明 流程情况流程

13、情况 某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图 55 方案流程图的画法 按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右 的展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。 设备画法设备画法设备位号及名称的注写设备位号及名称的注写工艺流程线的画法工艺流程线的画法 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 设备分类号设备分类号 设备设备序号序号 相同设备的序号相同设备的序号 设备名称设备名称

14、用粗实线来绘制主 要物料的工艺流程 线，用箭头标明物 料的流向，并在流 程线的起始和终了 位置注明物料的名 称、来源或去向。 a)a)管道相连管道相连 (b)(b)管道交叉管道交叉 56 物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相结合 的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。 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设备特性数据或参数； 如：换热设备的换热面积； 塔设备的直径、高度； 贮罐的容积； 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，列表注明物 料变化前后其组份的名称、流量（kg/h）、摩尔分率（%） 等参数及各项的总和，实际书写项目依具

15、体情况而定。 l表格线和指引线都用细实线绘制。 文库专用57 工艺流程图工艺流程图 物料流程图物料流程图 物料变化前后物料变化前后 设备特性数据设备特性数据 或参数或参数 58 带控制点工艺流程图（带控制点工艺流程图（施工流程图施工流程图） 设备示意图设备示意图 管道流程线管道流程线 设备位号设备位号 管道代号管道代号 阀门阀门 仪表仪表 59 (1)了解流程概况 从左到右依次识读各类设备，分清动设备和静设备， 理解各设备的功能。要正确地理解各类设备的功能及典 型工艺，应掌握这一方面的基础。 在熟悉工艺设备的基础上，根据管道中所标注的介质 名称和流向分析流程。 (2)熟悉控制方案 60 4.2

16、.1 设备布置设计 一、设备布置的原则 1、满足工艺及流程的要求 设备的平面位置和高低位置，应符合工艺流程 和工艺条件的要求，如真空、重力流、固体卸料 等，一律按管道及仪表流程图的要求布置设备。 对处理腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物 料性质紧凑布置，有时需采取设隔离墙等措施。 根据实际地形、主导风向和厂房建筑结构的特 点，因地制宜合理布置。 4.2 设备布置设计及设备布置图 61 为减少厂房的荷载和振动，降低造价。设备布置 计量设备 主要设备 贮槽、传动设备(如压缩机、冷冻机、泵、离心机等) 高 层 中 层 底 层 62 2、符合经济原则 优先考虑露天布置或半露天布置。 设备的布置在符合工艺要求的的提下应以经济合理 为主，注意整齐美观。除有热膨胀要求的管道外， 设备布置时应考虑管道尽量短而