工艺流程设计课件1

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1、工艺流程设计,河北工业大学 化工设备设计研究所 胡柏松,2 工艺流程设计,一、流程设计的任务 流程设计和车间布置设计是决定整个车间（装置）基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管路设计等单项设计也起着决定性的作用。,绘制工艺流程图，要求以 图解的形式表示生产过程 中当原料经过各个单元操 作制得产品时，物料和能 量发生的变化及其流向， 以及采用哪些化工过程和设 备，再进一步通过图解形式 表示出化工管道流程和计 量控制流程。,确定生产流程中各个生产 过程的具体内容，顺序和 组合方式，达到由原料制 得所需产品的目的。,目 录,生产方法和工艺流程的选择,1,工艺流程设计,2,工艺流程图,3,设备布置图,4

2、,序言,工艺流程设计是化工设计中非常重要的环节，它通过工艺流程图的形式，形象地反映了化工生产由原料进入到产品输出的过程；工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。 工艺流程设计是工艺设计的核心。,1 生产方法和工艺流程的选择,一、生产方法和工艺流程选择的原则 1、先进性 2、可靠性 3、结合国情 二、生产方法和工艺流程确定的步骤 1、搜集资料，调查研究 2、落实设备 3、全面比较,2 工艺流程设计,二、工艺流程设计方法 一般将一个工艺流程分为四个重要部分： a，原料预处理过程 b，反应过程 c，产物的后处理（分离净化） d，三废处理过程,（1）以反应过程为中心 （2）原料预处理过程 （3）产物

3、的后处理 （4）产品的后处理 （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,2 工艺流程设计,三、工艺流程设计的基本方法方案比较 一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中才能产生。进行方案比较首先要明确判据，工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。 进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。强调指出，过程的操作参数如温度、压力、流速、流量等原始信息，设计者是不能变更的

4、，只能采用各种工程手段和方法，保证实现工艺规定的操作参数。,3 工艺流程图,工艺流程图是一种示意性的图样，它以形象的图形、符号、代号表示出化工设备、管道、附件、仪表自控等，以表达一个化工生产过程中物料及能量的变化始末。包括三个过程： 1、工艺流程草图 2、物料流程图 3、带控制点的工艺流程图,带控制点的PFD PCD,物料流程图 PFD,带控制点的管道仪表流程图 PID,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。,3 工艺流程图-工艺流程草图,定义：表达整个工厂或车间生产流程的图样，供设计开始对工艺方案讨论用。 组成：物料流程、图例、设备一览表,1、物料流程

5、 a，设备示意图：大致轮廓和示意结构，甚至可用一方框代替。管道及仪表流程图上的设备、机器图例见（HG/T 20519-2009），图形线条宽度为0.25或0.3mm。 b，流程管线及流向箭头：画出全部物料管线和一部分动力管线（如水、蒸汽、压缩空气、真空等），物料管线：粗实线（0.91.2mm）；动力管线：中实线（0.50.7mm）；引线等细实线（0.150.3mm）（ HG/T 20519-2009 ）。 c，文字注释：写出必要的内容，如设备名称、物料名称及物料流向等。 2、图例：只需标出管线图例。 3、设备一览表：只包括序号、位号、设备名称和备注。 画法：由左向右展开，先物料流程，其次图例，

6、最后标题栏和设备一览表。,3 工艺流程图-工艺流程草图,图 某物料残液蒸馏处理的工艺流程草图,3 工艺流程图-物料流程图,定义：物料衡算和热量衡算完成后绘制的，一般以车间为单位进行绘制。 特点：一种以图形和表格相结合的形式反映物料衡算结果。 作用：既可为设计审查提供资料，又可进一步设计提供重要依据，还可为生产操作提供参考。 主要内容：设备简单的外形图，名称及位号 物料表。对物料发生变化的设备。要从物料管线上引线列出该处物料表、组分、名称、物料量、质量分数、摩尔物料量及摩尔分数等，每项均应标出总和。 画法：采用自左至右的展开，先画流程图，再标注物料变化引线列表，物料管线用粗实线。主设备、引线等用

7、细实线表示。,3 工艺流程图-物料流程图,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,设备示意图,仪表,阀门,管道流程线,管道代号,设备位号,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,工艺管道及仪表流程图，又称施工流程图或带控制点的工艺流程图，它是在工艺流程草图和物料流程图的基础上绘制的，它是设备布置和管道布置设计的依据，并可供施工安装、生产操作时参考。 内容包括：图形 标注 图例 标题栏 一、比例与图幅 (1)比例：1：100（1：200或1：50）若实际上并不全按比例绘制，因此标题栏上“比例”，一般不予注明。 （2）图幅：A1，特别简单的可采用A2，且不宜加长或加宽。 二、设备的表达方法 1、设备的

8、画法 （1）图形 在图上按比例用细实线绘制，画出能够显示形状特征的主要轮廓（如贮槽、塔等），有时也画出具有工艺特征的内件示意结构，如塔板、填充物、加热管、搅拌器等，这些可以用细虚线绘制；也可将设备画出剖视形式表示；设备的管口一般不予画出，若需画出则可用单线表示；而设备上的电动机等可用矩形框中注写“M”字样表示。 （2）相对位置 在图面上注意上下布置，先画出地平线，并在两端加少许泥土剖面线。各层建筑物楼板和操作台用细双线表示，注明标高。 （3）尺寸：对于设备外形甚大（如气柜、工业炉等）或甚小（如设备附件、仪表阀门等）则可以灵活一些，做到既不使人费解，又能反映出设备的相对大小。 （4）数量：一般在

9、工艺流程图中绘制出全部工艺设备及附件，但两套以上相同系统或两个以上相同设备，允许只画一套，被省略部分的系统、设备，则需要双点划线绘出矩形框表示。框内注明该设备的位号、名称，并绘出引至该套系统的一段支管。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,2、设备的标注,设备分类号,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,a、主项代号 一般为工段或装置序号，用两位数表示，从01开始，最大 99。 b、设备顺序号 按同类设备在工艺流程中的先后顺序编制，也用两位数表示，从01开始，最大99。相同设备序列号，用以区别同一位号，数量不知一台的相同设备，用A、B、C.表示。 c、标注方式 设备的位号、名称一般标注在相应

10、设备上方或下方，即在图纸的上端及下端两处，各设备在横向之间的标注应基本排成一行。设备内或近旁，此处只注位号，不标名称。 d、设备位号线 宽度0.6mm的中粗实线。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,三、管道的表示与标注 1、管道画法 （1）线性规定 有关线宽度的规定参见HG/T 20519-2009 工艺物料管道用粗实线（常用0.09mm）绘制，辅助管道用中实线（0.6mm）绘制，仪表管则用细虚线（0.3mm）或细实线绘制。 （2）交叉与转弯 绘制管道时，应尽量注意避免穿过设备或使管道交叉，不能避免时，应将其中一根管道断开一段，断开处间隙应为线粗的5倍左右，管道要尽量化成水平和垂直，不用斜

11、线。图上管道转弯处，一般应画成直角，而不是画成圆弧形。 （3）放气、排液管则花在管道的下方，U形液封管应按实际比例长度表示。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,工艺流程图,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,（4）本流程图与其他流程图连接的物料管道（即在本图上的始端与末端）应引至近图处。与其他主项（在不同图号的图纸上）连接者，在管道端画一个由粗实线构成的30x6mm框中写明连接图的图号，上方则注明物料来向或去向的设备位号或管道号。,图 连接物料管道的标注及画法,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,2、管道的标注 标注内容：管道号、管径、管道等级。 （1）物料代号 按HG/T 20519

12、-2009中规定。对于表中没有的，可用英文代号补充表示，且应附注说明。 （2）主项代号及管道序号 编号可按工艺流程顺序编写。其中前两位数字为主项代号，后两位数字则为管段序号。 （3）管道尺寸 管道公称通径的大小。 （4）管道等级 管道等级号由管道公称压力等级代号、顺序号、管道材质代号组成。其中管道工程压力等级代号用大写英文字母表示，AK用于ANSI标准压力等级代号（I，J不用），LZ用于国内标准压力等级代号（O，X不用）。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,（）异径管标注时，两端必须注明与之连接的管道（或阀门）的工程通径。 （）隔热及隔声代号，按隔热及

13、隔声功能类型的不同，以大写英文字母作为代号，如下表。 （）物料流向：一般以箭头画在管线上。 （）其他尺寸：工艺上对某些管道有一定的尺寸要求时，也要在画上注出，如设备间位差、液封管长度、安装坡度等。（异径管）异径接头有时需注明其两端所连接管道的公称通径，如70/50(DN 70/50)等。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,3、阀门与管件的表达方法 （1）用细实线画出全部阀门和部分管件（如视镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏斗等）的符号。管道上的阀门、管件要按需要进行标注。当它们的公称直径同所在管道通径不同时，要注出它们的尺寸。 （2）管件中的一般连接件，如法兰、三通、弯头、管接头等，如无特

14、殊需要均不予画出。竖管中阀门在图中的高低位置应大致符合实际高度。 （3）在施工流程图中，管道附件用细实线按规定的符号在相应处画出。阀门图形符号尺寸一般为长为6mm，宽为3mm或长为8mm，宽为4mm。 （4）当阀门两端的管道等级不同时，应标出管道等级的分界线，阀门的等级应满足高等级管的要求。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,4、仪表控制点的表达方法 （1）图形符号 仪表：（包括检测、显示、控制等）在图上用0.3mm的细实线圈（直径约10mm）表示；需要时允许圆圈断开。必要时，检测仪表或检出元件也可以用象形或图形符号表示。流量检测仪表和出元件的图形符号见表2-8，仪表安装位置图形符号见表2

15、-9。 执行器：由执行机构和调节机构两部分组合而成。 （2）字母代号 表示被测变量和仪表功能的字母代号，见表2-14。（3）仪表符号 由字母组合和阿拉伯数字编号组成。第一个字母表示被测变量后继字母表示仪表的功能。数字编号表示仪表的顺序号。数字编号可按车间或工段进行编制。 标注仪表符号的方法是将字母代号填写在圆圈的上半部分，数字编号填写在圆圈的下半部分。,10mm,3.5mm高,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,5、图例、标题栏及索引 (1)图例 将绘图中所用的图形、符号及代号等用文字给予对照说明。流程图简单时，图例说明应放在图纸右上方。对于工艺流程图中常用的化工设备、管路及其附件、阀件和控

16、制仪表等，大部分已有统一画法；图样规定或习惯画法，参见 HG/T 20519-2009 （2）标题栏及索引 位于图纸的右下角，设备位号索引位于标题栏上方或左侧，其下底边可以和标题栏框线或图下边线重合。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,四、典型设备的自控流程 一、泵 1、离心泵 （1）出口节流控制：离心泵流量控制最常用方法，在泵的出口管线上安装孔板与调节阀，孔板在前，调节阀在后，见图a。 （2）旁路调节法：缺点：耗费能量 优点：调节阀的尺寸比直接节流的小，见图b。,图a,图b,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,2、容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵等） 当流量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在容积式泵的出口管道上直接安装节流装置来调节流量，通常采用旁路调节或改变减速，改变冲程大小来调节流程。 3、真空泵 可采用吸入支路调节和吸入管阻力调节的方案。,3 工艺流程图-工艺管道及仪表流程图,2、换热器 （1）调节换热介质流量