单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,‹#›,,,,第二章 工艺流程设计,Contents,,,,,,,,,,,,,概 述,,工艺流程设计基本程序,工艺流程图,工艺流程图的技术处理,4,1,2,3,,,,典型单元设备的自控流程,5,第一节 概述,,一、工艺流程设计的重要性,,是工艺设计的核心！,优质高产低耗的产品：取决于工艺流程设计的可靠性、合理性及先进性,流程设计与车间设计决定车间或装置的基本面貌,,分为：,实验工艺流程设计,,,生产工艺流程设计,第一节 概述,,二、工艺流程设计的任务和结果,,,,,,,,,确定生产,控制方法,编写工艺,操作方法,确定流程,的组成,载能,介质,“三废”,治理,绘制,流程图,安全技术,措施,,,任务,第一节 概述,,二、工艺流程设计的任务和结果,,,初步设计阶段的工艺流程图,,初步设计阶段带控制点的工艺流程图,工艺操作说明,,,,,,,,,,结果,施工图设计阶段的工艺流程图,,施工图设计阶段的带控制点工艺流程图即管道仪表流程图（,PID,）,第一节 概述,三、工艺流程图设计的原则,,保证产品质量符合规定的要求,采用成熟、先进的技术和设备,满足,GMP,要求,尽可能少的能耗,妥善解决“三废”,具备开车、停车、易于控制，采用机械化和自动化，,具有柔韧性,具有良好的经济效益,确保安全生产,第二节 工艺流程设计的基本程序,第二节 工艺流程设计的基本程序,,一、工程分析及处理,对小试、中试工艺报告或工厂实际生产工艺及操作控制数据进行工程分析，在确定产品方案、设计规模、及生产方法的情况下,按职业类别和制剂品种分解为若干个单元反应、单元操作或工序，并确定每个基本步骤的基本操作参数和载能介质的技术规格,温度、压力、时间、进料流量、浓度、生产环境、洁净级别、包装、能耗等,第二节 工艺流程设计的基本程序,,二、工艺流程方框图,配料,硫化钠,水,硫磺,还原,水,对硝基苯乙醚,分离,大苏打回收,还原母液,蒸馏,污水处理,精胺,第二节 工艺流程设计的基本程序,,三、方案的比较与选择,四、设备工艺流程图,第二节 工艺流程设计的基本程序,,五、物料流程图,第二节 工艺流程设计的基本程序,,六、带控制点的工艺流程图,管道仪表流程图（,PID,）：用图示方法把工艺所需要的全部设备（装置）、管道、阀门、管件和仪表及其控制方法等表示出来，是设计中必须完成的图样,是施工、安装和生产过程中设备操作、运行和检修的依据。
二氯甲苯精馏工段带控制点的工艺流程图,,依非韦伦（,PID,）,第二节 工艺流程设计的基本程序,,1,、带控制点的工艺流程图的基本要求,,,,,,,,,用,设备图形表示单元反应和操作，同时，要反应物流及载能介质的流向及连接,要表示生产过程中所以阀门和管件,,表示,生产过程中的全部仪表和控制方案,要,反映设备间的相对空间关系,第二节 工艺流程设计的基本程序,,2,、带流程的工艺流程图的绘制步骤,,,,,,,,,连接管线,及控制阀,图例和,符号说明,确定图幅,画出,设备,仪表,控制点,标题栏,标注,设备、管道、,楼层高,,,绘制步骤,设备,一览表,第二节 工艺流程设计的基本程序,,3,、绘制带控制点的工艺流程图的一般规定,,《,管道仪表流程图设计规定,》HG 20559-93,（,1,） 图幅与图框,,尺寸,幅面代号,,,,,,A0,A1,A2,A3,A4,BXL,841*1189,594X841,420X594,297X420,210X297,第二节 工艺流程设计的基本程序,（,2,） 比例,绘制,PID,图不按比例，但按相对比例,（,3,） 图例,管线、阀门、设备附件、计量,-,控制仪表灯图形符号用文字说明，以便了解流程图内容,包括：流体代号、设备名称和位号、管道标注、管道等级号及管道材料等级表、隔热及隔声代号、管件阀门及管道附件、检测和控制系统的符号、代号等,图例,第二节 工艺流程设计的基本程序,（,3,） 图例,第二节 工艺流程设计的基本程序,,（,4,） 相同系统的绘制方法,多,个完全相同的局部系统时，只绘制一个系统的流程，其他系统用细双点画线的方框表示，框内注明系统名称及编号,整个系统比较复杂时，绘一张当独的局部系统流程图，在总流程图中各系统均用细双点画线方框表示,第二节 工艺流程设计的基本程序,,（,5,） 图形线条,粗实线、中粗线和细实线的宽度比例一般为：,4:2:1,第二节 工艺流程设计的基本程序,,（,6,） 字体,所有字体写成长仿宋体；,GB/T 14691-1993,第二节 工艺流程设计的基本程序,,（,7,） 图形绘制和标注,① 绘出设备图,设备外形：设备与装置图、接口,设备位号：从左至右排列,第二节 工艺流程设计的基本程序,设备的标注,设备位,号、位号线、设备名称,在流程图上方或下方，排列整齐，尽可能正对设备；几个装置或设备垂直重叠，由上到下标注或水平标注,另一种是，在设备图形内部或近旁仅标注设备位号,一致性，在工艺叙述、,PID,图、设备一览表、车间设备布置图中出现,第二节 工艺流程设计的基本程序,,（,2,）绘出管道，包括阀门、管件、管道附件,要求,：按标准绘制,输送介质不同，可采用不同宽度的实线或虚线表示,避免穿过设备、避免管道交叉,管道,线之间、管道线与设备之间的间距匀称、美观,第二节 工艺流程设计的基本程序,,管道标注,流体代号、管道号、管径和管道等级代号,管,道号：设备位号及其后续的管道序号组成,管,道号：与某一设备连接的管道号，数字表示,公用系统的管道号：三位数字组成，前一位总管或区域（楼层），后两位表示支管,管径：公称直径,管道等级：管道代号、管道压力等级和序号三部分组成,第二节 工艺流程设计的基本程序,第二节 工艺流程设计的基本程序,,管道标注,第二节 工艺流程设计的基本程序,,③ 绘出检测仪表、调节控制系统及分析取样系统,检测仪表用于测量、显示和记录过程进行中的温度、压力、流量、液位、浓度等各种参数,各种检测仪表具有不同功能和需要不同的安装位置,第二节 工艺流程设计的基本程序,,圆圈分上下两部分：上部第一个字母为参数代号，后续的为功能代号；下部分写数字，第一个代表主项号，后续的为仪表序号,第二节 工艺流程设计的基本程序,,反应罐内温度检测及自动控制,T,为温度、,RC,调节记录,控制室仪表盘上集中安装,气动薄膜调节阀,第二节 工艺流程设计的基本程序,,执行机构的符号与调节阀的表示符号,第三节 工艺流程设计的技术处理,,,,,,二、操作方式,,一、,确定生产线数目,,,,产品质量稳定,,,,操作易控制，便于机械化自动化,,,,,产能大、设备小型、降低投资,,,,,,,,,,1,、连续操作,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,,,,,,小批量产品生产更经济,,可灵活调整产品生产方案,,可灵活改变生产速率,,,,,多用途设备生产不同的产品,,,从实验室直接放大的过程,,,,,,,,,,,2,、间歇操作,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,,3,、联合操作,,连续与间歇过程之间采用中间储槽缓冲和衔接,大部分间歇过程有一系列的间歇步骤和半连续步骤；半连续伴有经常性的开车和关闭的连续过程,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,,3,、联合操作,,Gantt,图,：时间,-,事件图表示,任务之间用带箭头的线连接，描述各任务先后顺序,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,由丁二烯和二氧化硫生产丁二烯砜，经反应、蒸发、汽提三个步骤,,,3,、设备生产能力优化和提高利用率,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,3,、设备生产能力优化和提高利用率,方案一,间歇过程循环,前一步骤的结束与后一步骤开始同时进行,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,方案二：间歇步骤重叠循环的,Gantt,图,反应器批与批之间不间断生产,,,3,、设备生产能力优化和提高利用率,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,3,、设备生产能力优化和提高利用率,,方案三：两台反应器平行操作,第三节,工艺流程设计,的技术处理,方案四：反应器和蒸发器以及蒸发器和汽提器之间有中间储槽,,,3,、设备生产能力优化和提高利用率,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,3,、设备生产能力优化和提高利用率,,,,,,,,降低,死时间,多功能,平行,操作,串联,操作,覆盖,操作,储槽,策略,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,原料预处理、反应过程、产物的分离过程、产品的精制干燥包装和“三废”处理过程，围绕这些部分有物料的输送和能量交换,,,,五、以化学单元反应为中心 完善生产过程,,,四、考虑全流程的弹性,,,采用新技术、新设备,1,“三合一”多功能过滤、洗涤、干燥一体机,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,减少消耗定量、减少“三废”处理量,3,、设备生产能力优化和提高利用率,,,物料回收与循环套用,2,第三节,工艺流程设计,的技术处理,案例：,用,混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。
已知混酸的组成为：,HNO,3,47%,、,H,2,SO,4,49%,、,H,2,O 4%,；氯苯与混酸中,HNO,3,的摩尔比为,1,：,1.1,；反应开始温度为,40~55,o,C,，并逐渐升温至,80,o,C,；硝化时间为,2h,；,硝化废酸中含硝酸小于,1.6%,，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的,1%,试通过方案比较，确定适宜的硝化及后处理工艺流程,首先选定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准,第三节,工艺流程设计,的技术处理,图,5,硝化,-,分离方案,,47,％,49,％,4,％,80℃,，,2h,,第三节,工艺流程设计,的技术处理,图,6,硝化,-,分离,-,萃取方案,,回收硝基苯,废酸回用,第三节,工艺流程设计,的技术处理,图,7,硝化,-,分离,-,萃取,-,浓缩方案,,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,提高能量利用率，降低能耗,3,合理安排设备间的相对高度，尽量采用物料自流,,,,,,,充分利用余热、余能,,,,,,,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,提高能量利用率，降低能耗,3,充分利用余热、余能,,,,,,,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,提高能量利用率，降低能耗,3,案例：,在,加压连续釜式反应器中，用混酸硝化苯制备硝基苯。
已知混酸组成为：,HNO,3,5%,、,H,2,SO,4,65%,、,H,2,O 30%,；苯与混酸中,HNO,3,的摩尔比为,1,：,1.1,；反应压力为,0.46MPa,，反应温度为,130,o,C,；反应后的硝化液进入连续分离器，分离出的酸性硝基苯和废酸的温度约为,120,o,C,；酸性硝基苯经冷却、碱洗、水洗等处理工序后送精制工段,试以单位能耗为评判标准，确定适宜的工艺流程,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,间接水冷,-,常压浓缩方案,,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,原料预热,-,闪蒸浓缩方案,,,,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,提高能量利用率，降低能耗,3,利用余压,,,,,,,,带压操作结束以后，在放料时仍有一定的压力，可充分利用余压输送物料，以降低能耗,,,六、合理设计各个单元操作,,对每个单元的流程方案、设备类型以及设备的安排顺序等，都要从全系统最优出发第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,,七、工艺流程的完善与简化,,,安全阀,1,自动阀门：当压力超出预定的安全值，会自动打开排出一定量的流体；当压力恢复正常后，阀门再自行关闭,蒸汽加热夹套、压缩气体贮罐等设备上,,,爆破阀,2,是一种可在容器或管道压力突然升高但未引起爆炸前先行破裂，排出设备或管道内的高压介质，,安全泄压装置,由于物料易堵、腐蚀等原因不能用安全阀时使用,第三节,工艺流程设计,的技术处理,,,溢流管,3,为避免物料过满造成危险和物料损失时，可采用溢流管使多余的物料能流回贮槽,溢流管接口的最高位置必须低于容器顶部，管径大于输液管,溢流管道上设置视镜，便于操作者观察是否已满,第三节,工艺流程设计,的技术处理,报警装置,事故贮槽,阻火器,设置排空阀,接地装置,防雷装置,第四节 典型单元设备的自控流程,,,离心泵,1,,离心泵的流程设计,,,,,,,,,,一、泵的自控流程设计,第四节 典型单元设备的自控流程,,,离心泵,1,,离心泵的流程设计,,,,,,,,,,一、泵的自控流程设计,直接节流法,旁路调节法,改变泵的转速,第四节 典型单元设备的自控流程,,,,一、泵的自控流程设计,,,真空泵,2,机械泵,水喷泵,蒸汽喷射泵,控制的是真空度，常用的自控方法有吸入管阻力调节和吸入支管调节,第四节 典型单元设备的自控流程,,,调节换热介质流量,1,,,,二、管式换热器的自控流程设计,无相变时，当热流体进出口温度差小于冷流体进出口温度差时，调节冷流体的流量；反之，调节热流体的流量,当热流体进出口温度大于,150℃,，不宜采用三通调节阀,采用两个两通调节阀，一个气开，一个气关,第四节 典型单元设备的自控流程,,,调节换热介质流量,1,,,,二、管式换热器的自控流程设计,有,相变时，对于蒸汽冷凝供热的换热器，调节阀一般装在蒸汽管道上，调节蒸汽的压力，达到控制被加热介质温度的目的,第四节 典型单元设备的自控流程,,,调节换热面积,2,,,,二、管式换热器的自控流程设计,调节阀在冷凝水管路上，如出口冷流体的温度高于给定值，阀则关小，冷凝液积聚，使得传热面积减小，传热量减小，反之亦然,较大的传热面积余量，且滞后大，只适合有相变的情况,变化比较缓和，防止局部过热，对热敏性介质有好处,第四节 典型单元设备的自控流程,,,分流调节,3,,,,二、管式换热器的自控流程设计,换热两股流体的流量都不能改变时，可调节其中一股流体一部分走旁路，从而达到调节温度的目的,三通阀安装在流体的进口处，采用分流阀；也可装在出口处，采用合流发,迅速，但要求传热面积要有余量,第四节 典型单元设备的自控流程,,,反应釜温度控制,1,,,,三、反应釜的自控流程设计,,,,,,改变冷却剂流量，控温,,物料经热交换进入反应器,,釜温与冷却剂流量串级调节,进料温度,串级调节,介质,单回路,第四节 典型单元设备的自控流程,,,反应釜进料流量的控制,2,,,,三、反应釜的自控流程设计,多种物料流量恒定控制与多种物料流量比值控制方案,,Thank You!,。