工艺路线及工艺流程设计

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1、化工设计 第二讲 工艺路线以及工艺流程 设计 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 上次课问题：化工工艺设计的主要内容 1.原料路线和技术路线的选择 2.工艺流程设计 3.物料计算 4.能量计算 5.工艺设备的设计和选型 6.车间布置设计，包括平面布置图和立面布置图 7.化工管路设计 8.非工艺设计项目的考虑，由工艺人员提出非工艺设 计项目的设计条件，如对土建、电力、给排水等的要 求。 9.编制设计文件，包括设计说明书、附图（流程图、 布置图、设备图）和附表（设备一览表、材料汇总表 等） 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 主要内容 2.1 工艺路线的确定 2.2 工艺流程 2.

2、3 工艺流程设计方法 2.4 工艺流程图绘制方法 2.5 带控制点的工艺流程图 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2.1 工艺路线的确定 主要考虑的因素有： 1. 技术上可行 2. 经济上合理 3. 原料的纯度及来源 4. 公用工程中的水源及电力供应 5. 环境保护 6. 安全生产 7. 国家有关的政策及法规 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2.2 工艺流程 工艺流程设计是化工设计中极其重要的环节； 通过工艺流程图的形式，形象地反映了化工生产 由原料输入到产品输出的过程，其中包括物料和 能量的变化，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； 工艺流程设计也

3、是工艺设计的核心，在整个设计 中，设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与 工艺流程有直接关系。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 1、一般化工工艺流程 流程图是工艺设计的关键文件，它表示工艺过程 选用设备的排列情况、物流的连接、物流的流量 和组成、操作条件、公用工程以及生产过程中的 控制方法。流程图是管道、仪表、设备设计和装 置布置等专业的设计基础。流程图也用于拟订操 作规程和培训工人。在装置开车及以后的运转过 程中，流程图也是操作性能与设计进行比较的基 础。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2、工艺路线论证 在化工设计中，工艺流程设计的任务主要 有两个 1. 确定生产流

4、程中各单元过程和单元操作 的组合方式 2. 绘制工艺流程图 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 工艺路线论证原则 1. 先进性 2. 可靠性 3. 是否符合国情 (1)消费水平及消费趋势； (2)化 工机械设备及电气仪表的制造能力 ； (3)化工原材料及设备用金属 材料的供应情况； (4)环境保护 的有关规定和化工生产中三废排放 情况； (5)劳动就业与化工生产 自动化水平的关系； (6)资金筹 措和外汇储备情况。 技术上先进主要考虑技术经济指 标优良，原材料及能源消耗少， 成本低，此外生产工厂环境优良 ，生产安全，产品质量好。 防止只考虑先进性，而忽视装置运行 的可靠性。 第二讲 物

5、料衡算与热量衡算（一） 化工设计 工艺路线确定的步骤 1. 搜集资料，调查研究 搜集国内外同类型生产厂的有关资料，包 括技术路线特点、工艺参数、原材料和公 用工程单耗、产品质量、三废治理以及各 种技术路线的发展情况与动向等技术经济 资料。 具体收集的内容主要有： (1)国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程； (2) 原料来源及产品应用情况； (3)试验研究报告； (4)安 全技术及劳动保护措施；(5)综合利用及三废处理； (6)生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度； (7)设备的大型化及制造、运输情况； (8)基本建设投 资、产品成本、占地面积； (9)水、电、气、燃料的 用量及供应，主

6、要基建材料的用量及供应；(10)厂址、 地质、水文、气象等资料； (11)车间(装置)环境与周围 的情况。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2. 落实设备 对各种生产方法中所用的设备，分清国内 已有定型产品的、需要进口的及国内需重 新设计制造的三种类型，并对设计制造单 位的技术力量、加工条件、材料供应及设 计、制造的进度加以了解。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 3. 全面分析对比 (1)几种技术路线在国内外采用的情况及 发展趋势； (2)产品的质量情况； (3)生 产能力及产品规格； (4)原材料、能量消 耗情况； (5)建设费用及产品成本； (6)三废的产生及治理情

7、况；(7)其他特殊 情况。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 3、 流程设计程序 1. 流程框图：在确定初步方案时，一般采用流程 框图说明工业生产中所采用的技术路线。 2. 流程示意图：进一步以设备的形式定性地表示 出各个过程的单元生产路线以及个物流的流向。 3. 流程草图：在流程示意图的基础上表示生产过 程中的物流，各单元过程和单元操作的设备特征、自 动控制方案、工艺操作参数等。 4. 工艺流程图：在流程草图的基础上表示出物流 及其流向，每一个过程的设备特征，物流组成变化， 显示仪表及自动控制方案、工艺操作参数、管道工程 、经济管径、辅助生产流程等。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一

8、） 化工设计 2.3 工艺流程设计方法 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 设计中涉及的问题 1. 确定整个流程的组成 确定采用多少工序来构成全流程，确定每个单元 过程和单元操作设备在工业生成中需达到的要求 ，并考虑各工序之间的连接方法。 2. 确定每个工序的组成 对工序来说，应确定完成这一生产过程所需的设 备形式及其台数，以及各设备之间的连接方法， 主要工艺参数。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 3. 确定操作条件 4. 控制方案的确定 为了确保工艺过程的操作条件，对物流及 设备需要确定控制方案，并选用合适的控 制仪表。在设计中要考虑正常生产、开停 车和检修所需的各种状态

9、。 此外还要增补遗漏的管线、阀门，以及采 样、放净、排空等设施，初步完善控制系 统，最后完成工艺流程图。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 5. 合理利用原料及能量 未反应的原料返回进行循环利用；回收溶剂；能 力的回收及综合利用。 6. 确定公用工程的配套设施 工艺用水、蒸汽、压缩空气、氮气等以及冷冻、 真空都是流程中要考虑的配套设施。 生产用电、给排水、采暖通风应与其他专业密切 配合的，据此应确定水、电、蒸汽和燃料的消耗 。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 7. 确定三废治理方法及三废数量 三废的综合治理；三废中的有用物质的回收。考 虑三废治理的总费用。 8. 制定安全

10、生产措施 对所设计的化工装置在运转以及开、停车和检修 中，可能存在的不安全因素应进行认真仔细的分 析，并遵循国家有关规定，结合以往的经验教训 ，制订出切实可靠的安全措施，例如设置事故槽 、安全阀、放空管、安全水封、防爆膜、阻火器 以及防静电(接地)等。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 从工艺角度进行流程设计 1. 反应过程 2. 原料预处理过程 3. 产物后处理过程 4. 产品包装 5. 原料的循环利用 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2.4 工艺流程图绘制方法 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 1、基本要求 1. 流程框图：采用方框及文字表示主要的工艺设 备

11、及过程，用箭头表示物流方向。 2. 流程示意图：用图例表示出主要工艺设备，用 箭头表示物流方向，标注主要工艺设备的位号和名称 。（图4-63） 3. 流程简图：用图例表示出主要工艺设备及部分 关键的辅助设备，用箭头表示物流方向，标注工艺设 备的位号和名称。以图例表示出主要控制回路仪表的 参数、功能、控制方法。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 4. 物料流程图：用图例表示出主要工艺设备及部 分关键的辅助设备，用箭头表示物流方向，标注工艺 设备的位号和名称。用表格形式表示出各流股的温度 、压力、流量、组分含量百分比；在有热量变化的过 程或设备旁，标出热量计算值。（图4-64 ） 5.

12、公用工程系统图：用方框、文字表示使用公用 工程的工艺设备及过程，用箭头表示物流方向。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 6. 带控制点的工艺流程图（PID图，图4 -65 ） (1)用图例表示出全部工艺设备； (2)表示工艺物料和辅助管道的流向及工艺物料管道上的 阀门(用图例表示)，异径管等有关附件，但不必绘出 法兰、弯头、三通等一般管件，流程图管道的连接位 置应与配管图基本一致。 (3)以图例表示出控制回路、仪表的参数、功能、仪表位 号和控制方法。 (4)标注全部设备的位号和名称。 (5)表示全部管道的管道代号、管径、材料、保温等。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2、

13、图面绘制要求 1. 图纸尺寸及线条要求 (1)按工艺车间或工段，原则上一个主项画一张图，其幅 面一般采用1号或2号图纸，如流程复杂，可分成几 部分进行绘制。 (2)一般各种设备图例按相对比例进行绘制，如设备过高 (如蒸馏塔)、过大(如大型贮槽)或过小(如泵)，则设 备外形可以适当缩小或放大，使图面视觉美观。 (3)线条要求。主要物料管道用粗实线(0.9mm)表示， 辅助物料管道用中粗实线(0.6mm)表示。设备轮廓 和管道上的各种附件以及局部地坪线用细实线 (0.3mm)表示。一般情况下流程图上不标尺寸，但 有特殊需要注明尺寸时，其尺寸线用细实线表示。仪 表引出线及连接线用细实线表示。 第二讲

14、 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 2. 设备绘制方法 (1)常用设备的外形画法可参照图例绘制，如附录2表 2-1所示。有些设备外形在设计规定中没有图例 的，可绘出其象征性的简单外形，以表明该设备 的特征即可。 (2)在流程图上一律不表示设备的支脚、支架、基础 和平台。 (3)设备的布置，原则上按流程图自左至右，要求图 面饱满匀称，清晰整齐。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 (4)流程中若有几台相同设备并联，可以只画 一台设备，其余几台用细实线方框表示， 在方框内注明位号，并画出通往该设备的 支管。若流程中有几套相同设备并联，每 套设备内部管道连接均相同，则可只画一 套，其他的几

15、套设备位号、名称均写在这 一套的设备上如： RA、B、C 反应器 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 (5)设备位号编制为： 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 (6)设备位号应与初步设计一致，若施工图设 计中设备有所增加，则位号应按顺序增补， 如有取消，原有设备位号不再使用。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 3. 物料管道和辅助管道绘制方法 (1)管道、管件及管道附件图例及常用阀门图 例，如附录2附表22和附表23。 (2)固体物料除用粗虚线表示外，还要写出物 料名称。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 (3)当工艺流程比较复杂，流程图与辅助系统图应分

16、开绘制。 在辅助系统流程中，辅助管道只绘制与设备相连 的进出口一段支管，并注明代号、编号及管道规 格，而辅助管道总管与分管相连的部分由辅助系 统图来表示。如果该项目主流程比较简单，则可 不另画辅助系统图，辅助管道总管要在流程图画 出来，并画出辅助管道上的附件、仪表，并将图 名改为工艺管道和辅助管道及仪表流程图。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 (4)控制仪表与主流程设备管道及辅助管道有 联系时应分别在流程图和辅助管道上适当表 示。 第二讲 物料衡算与热量衡算（一） 化工设计 (5)各种管道的标注方法。 在工艺管道及仪表流程图、辅助管道及仪表系统图、管道布置 图上的全部管道及有关表格均需分段标注流体代号、管道代号 、管径、管道等级及隔热代号。 管道上直接排