工艺设计过程

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1、化工设计电子课件 工艺流程设计 Process flow design化工设计电子课件4.1 基本概念4.2 工艺流程设计方法及步骤4.3 工艺流程图4.4 化工典型设备的自控流程化工设计电子课件本章学习要求了解工艺流程设计的任务，掌握工艺流程的设计方法及步骤；掌握工艺流程图的内容：比例与图幅、设备的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表示方法、仪表控制点的表示方法；掌握工艺流程图的绘制方法及阅读。掌握化工典型设备的自控方案 第二章 工艺流程设计化工设计电子课件电解食盐水化盐工序流程图化工设计电子课件工艺流程设计在确定工艺路线基础上，使操作过程和选用设备型式具体化的过程，必须具备工业化生产概

2、念。4.1 基本概念 工艺流程也称加工流程或生产过程，是按原材料投入到产品生产顺序，连续地通过设备或管道并由相应的控制元件组成的加工过程。一、工艺流程设计的任务q 确定生产流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式 由原料制成产品；q 绘制各设计阶段的工艺流程图图解的形式表示生产过程。化工设计电子课件工艺流程设计应解决的问题：(1) 确定主要生产过程及整个流程的组成； (2) 确定每个过程或工序的组成及所需设备的形式；(3) 确定操作方式、操作条件； (4) 控制方案的确定；(5) 合理利用原料及能量； (6) 制定三废的治理方法；(7) 制定安全生产措施。化工设计电子课件二、工艺流程设计成果

3、1、工艺流程图(1)方框流程图:在技术路线选定后，工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图，不列入设计文件。(2)方案流程图:是一个半图解式工艺流程图，供化工计算时使用，不列入设计文件。(3)工艺物料流程图和带控制点工艺流程图:列入初步设计阶段的设计文件中。(4)管道仪表工艺流程图(PID): 表示全部工艺设备、物料管路、阀门、设备的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。列入施工图设计阶段的设计文件中。 2、表格:如工艺设备一览表等。化工设计电子课件Cl2卤化反应器蒸发器C C2 2HH4 4排放泵蒸馏塔（）热裂解炉喷淋急泠塔冷凝塔蒸馏塔（）C C2 2HH4 4ClCl2 2C C2 2HH3 3

4、ClClHClHCl图： C2H3Cl生产工艺方框流程图化工设计电子课件化工设计电子课件工艺流程设计的重要性：p 工艺流程设计是化工工艺设计的核心。p 工艺流程设计和车间布置设计决定整个装置的基本面貌；p 工艺流程设计与设备的设计选型与布置、工艺计算和管路设计密切相关。 工艺流程设计的过程：q 工艺流程设计开始于可行性研究，完善于初步设计、扩大初步设计和施工图设计各个阶段。q 工艺流程设计贯穿于整个设计过程中，是由浅入深、由定性而定量逐步分阶段进行的。化工设计电子课件一、工艺流程设计方法从工艺角度进行流程设计 一般化工工艺流程部分为四个重要部分，即：原料原料贮存原料预处理反应产品分离产品精制贮

5、存包装产品4.2 工艺流程设计方法及步骤 以反应过程为核心，以方案比较作决定化工设计电子课件(1) 确定主反应装置 反应器类型及操作方式 (连续、间歇)反应的热力学及动力学特性、产品要求、物料特性、工艺条件 能量供给、移出方式反应器结构设计和辅助设施。 催化反应催化反应方式和催化剂的选择。确定主反应装置，可参考文献、资料、中试结果或已工业化装置。 (2) 原料预处理过程 主反应对原料提出要求：如纯度、温度、压力以及加料方式等。 工艺流程设计时须以反应过程为中心。 固体：粉碎、溶解-目数、浓度、纯度 液体：配制、混合-浓度、均一 气体：配比、压缩-浓度、输送化工设计电子课件预热(冷)汽化干燥粉碎

6、筛分提纯精制混合配制压缩等根据原料性质、处理方法选择不同的装置及输送方式。如连续催化重整装置的原料预处理过程：泵送、换热、加热炉加热、预加氢、预脱砷和预分馏等。 (3) 产物后处理（分离纯化）最复杂、最关键部分 副反应的发生乙烯裂解反应物 受反应时间或化学平衡限制，产物中存在过剩组分如合成NH3、尿素过程中，过量H2、NH3 有害杂质净化合成气的脱硫、脱碳 产物的集聚状态要求，反应过程是多相的，而最终产物是固态。化工设计电子课件 固液分离-过滤、离心 液液分离-蒸发、精馏、萃取 气液分离-吸收 液体-精馏、浓缩、结晶 固体-重结晶 气体-吸收 产品分离：根据被分离产物的特性，设计与之相适应的单

7、元过程。产品精制：根据产品的质量要求，设计与之相适应的单元过程。化工设计电子课件(4) 三废处理三废：废气、废液、废渣 尽量综合利用，变废为宝，加以回收； 所含有害物质在排放前应该达到排放标准相关政策法规! 污染问题不解决，不允许投产。 (5) 其他相关措施及设计q 确定公用工程的配套措施动力电、工艺用水、蒸汽、氮气、压缩空气、冷冻、真空等。q 确定操作条件和控制方案控制方案和控制仪表。 q 制定安全生产措施对开车、停车、长期运转及检修中，可能存在的不安全因素进行分析，制订切实可靠的安全措施。q 保温、防腐的设计工艺流程设计中的最后一项工作。对需要保温、防腐的设备和管道进行设计。化工设计电子课

8、件 工业生产中，一个过程可有多种方法来实现，例如液固混合物的分离，可用离心、沉降、压缩和真空过滤等方法；含湿固体的干燥，可用气流、双锥、滚筒、箱式、沸腾等干燥方法。进行方案比较，因地制宜选择一种最佳工程方案。 一个优秀的工程设计要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断依据，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。过程操作参数如温度、压力、流速、流量等信息，设计者是不能变更的。设计者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。二、工艺流程设计的基本方法

9、 方案比较化工设计电子课件二、工艺流程设计的基本方法 方案比较硝化分层混酸氯苯废酸层出售硝基物层送精制硫酸未反应硝酸硝基氯苯硝化分层混酸废酸层出售硝基物层送精制萃取分层氯苯混合料萃取废酸层图1. 硝化-分层方案图2. 硝化-分层-萃取方案实例比较：用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯原始数据：混酸组成（摩尔分数，下同）为HNO3 47%、H2SO4 49%、H2O 4%；氯苯与混酸中HNO3的摩尔配比为l：1.1，硝化温度80，硝化时间3h。硝化废酸中含硝酸1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。试用氯苯和硝酸的单位消耗作为方案判据，确定最适宜的硝化及其后处理工艺。化工设计电子课件三、工

10、艺流程设计的步骤1.搜集资料，调查研究 2.确定生产线数目3.确定操作方式4.确定主要生产过程5.确定辅助过程6.合理确定操作条件7.考虑流程的弹性和进行设备设计8.确定控制系统9.逐步完善和简化所设计的流程10.对多种流程设计方案进行比较，选出最优方案化工设计电子课件4.3 工艺流程图 一、工艺流程图的分类和用途1. 方框流程图（block flowsheet） 根据选定工艺路线，对工艺流程进行概念性设计时完成的流程图，不编入设计文件，多用于项目建议书、可行性研究报告等。 一般用方框、文字表示一个单元，用箭头表示物流方向，表示化学加工过程的轮廓。 参见P89 图4-62 三聚氰胺生产流程框图

11、工艺流程图以图示的形式表示出物料所经过的工艺过程及设备、物料成分和能量发生的变化及流向的图样。不同设计阶段流程图的内容、重点和深度也有所不同。 化工设计电子课件化工设计电子课件定性标出由原料转化成产品的变化、流向以及所采用的各种化工单元及设备，供设计开始时工艺方案讨论，也可作为施工流程图的设计基础。工艺流程简图由以下两部分组成： 物料流程 设备位号及名称参见P92 图4-63 三聚氰胺生产流程简图设计初始阶段用来表达整个工厂或车间生产流程的图样，不编入设计文件。2. 工艺流程简图（simplified flowsheet） 方案流程图化工设计电子课件第二章 工艺流程设计l物料流程 （1）设备示

12、意图。按照工艺流程顺序画出设备的大致几何形状。（2）设备流程号。（3）物料的全部和动力的一部分流程管线及流向箭头。（4）必要的文字注释。l设备位号及名称 用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。2. 工艺流程简图（simplified flowsheet） 方案流程图化工设计电子课件一、工艺流程草图l设备画法 用细实线画轮廓； 不按比例，但保持相对大小； 设备高低及接口位置应基本符合实际情况，各设备间应保留适当距离以布置流程线； 同样设备可只画一套，备用设备可省略不画。 设备位号 表示设备类型的大写英文字母 表示设备所在工序及同类设备顺序的数字l设备位号及名称的注写化工设计电子课件一、工艺流程

13、草图l工艺流程线的画法 用粗实线画出主物料的工艺流程线； 用箭头标明物料流向并在起始和终了位置注明物料名称、来源和去向； 在流程线之间或线与设备间交错、重叠而实际并不相连时，将其中一线断开或曲折绕过，断开处应为线宽的5倍左右； 不画图框和标题栏。设备设备设备位设备位号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情况某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图2. 工艺流程简图（simplified flowsheet） 方案流程图化工设计电子课件化工设计电子课件化工设计电子课件3. 工艺物料流程图（process flowsheet ） 完成物料衡算和热量衡算后，用图形与表格相结合的形式反映物

14、料衡算和热量衡算的结果，即绘制工艺物料流程图。工艺物料流程图列入初步设计阶段的设计文件，为设计审查提供资料，也作为生产操作和技术改造的参考资料设计档案资料。 画法：在工艺流程简图的基础上，增加下列内容：化工设计电子课件p 以常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，标注工艺设备位号和名称，并在名称下方加注设备特性数据或参数。 p 用小表格表示出各物流的T、p、Vs等；在有热量变化的设备旁标出热量计算值。p 在流程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分的名称、流量、摩尔分数等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。其表格线和指引线用细实线绘制

15、。p 需画图框和标题栏，图幅大小要符合相关标准。p 参见P92 图4-64 三聚氰胺生产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3. 工艺物料流程图（process flowsheet ） 化工设计电子课件化工设计电子课件4. 带控制点工艺流程图（process and control flowsheet） 完成设备设计计算，确定控制方案，即可绘制初步设计阶段带控制点工艺流程图，并作为设计成果编入初步阶段的设计文件中。带控制点的工艺流程图初步设计阶段带控制点工艺流程图施工设计阶段带控制点工艺流程图也称管道及仪表流程图(PID图) 表示工艺参数控制方案的工艺流程图

16、样。包括五个组成部分：（1）物料流程；（2）图例；（3）设备一览表；（4）标题栏； （5）图框。化工设计电子课件在带控制点的工艺流程图中：(1) 用图例表示出全部工艺设备、工艺物料管道、辅助管道。(2) 表示出工艺物料和辅助管道的流向及工艺物料管道上的阀门、异径管等管件，不画法兰、弯头、三通等一般管件。 (3) 表示出工艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等）的测量点自动控制方案。 (4) 标注全部设备的位号和名称。(5) 表示出全部管道的管道代号、管径、材料、保温等。参见P92 图4-65 反应工段带控制点的工艺流程图。化工设计电子课件绘制方法及步骤：（1）物料流程1）按照流程，从左到右用细实线（b/3）画出设备大致轮廓或示意图。2）各设备之间的高低位置及设备上重要接管口的位置，应大致符合实际情况。3）用粗实线（b=0.9mm)画出主要物料的流程线，在流程线上标明物料流向，并在流程线的起始和终了处注明物料的名称、来源和去向。4）用中实线（b/2）画出其它物料的流程线，画出流向箭头，注明物料名称。5）在流程图的下方或图纸其它显著位置，列出各设备的编号和名称。4. 带控制点工艺