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1、工艺设计及PFD设计在化工装置设计中，除了工艺系统设计以外，还有管道、设备、机械、建构筑物、公用工程、电气、仪表、平安卫生、消防、分析化验、环境保护等领域的设计工作，还要从全局考虑总平面布置、原料和产品的输送及设计方案的技术经济性，这些都需要在化工工艺系统设计中充分考虑，所以说化工工艺系统设计是一门综合的技术。在各个设计阶段中，作为设计主体的化工工程师，必须与其他各专业密切沟通，相互配合，才能完成整个设计任务。这就要求化工工程师不仅精通、熟悉有关的标准规和设计技能，并能在工程设计工程中恰当地应用、执行它，同时还要具备较广泛的相关专业知识。国工程设计阶段一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段，国际
2、上通行的作法是分为工艺包设计阶段、根底设计阶段和详细设计阶段。在化工工艺系统设计中，工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是通过各种流程图和表格表达出来，按照设计阶段的不同，先后有方框流程图blockflowsheet、工艺流程草简图simplifiedflowsheet、工艺物料流程图ProcessFlowDiagram即PFD和管道仪表流程图Piping&InstrumentationDiagram即P&ID也有用“带控制点的工艺流程图(ProcessandControlDiagram即PCD代替P&ID)等种类。对于医药行业来说，根据其特有的生产干净区级别要求，还有人员-物料分流图Mater
3、ialandPersonnelFlowDrawing、工艺流程及环境区域划分示意图PlantSchematicandProcessFlowDiagra僭。下面对工艺设计、工艺包设计容及PFD的设计作简单介绍。一、工艺设计1、工艺专业设计和工艺包从广义上讲工艺设计应包含工艺专业设计和工艺包设计两方面的容。工艺专业设计的主要任务是对一个化工产品的生产流程先进展根本的计算，在此根底上给有关专业提出条件，在有关专业的参与下以工艺专业为主，完成PFD（工艺物料流程图ProcessFlowDiagranm）设计任务。这个生产流程可以是工艺专业的设计人员自己开发的，也可是其它专利商提供的技术。工艺包一个专门
4、的技术名词，它特指包含一个化工产品的生产技术的全部技术文件。这些文件通常应当包含以下的容：生产该产品应该采用的化工生产单元、应该采用的化工设备、应该采用的自动控制方案、所采用的原料以及生产该产品的原料及公用物料的消耗量。化工工艺设计工程师在进展工艺设计时，需要进展各种设计计算，如物料平衡和热量平衡的计算，这是化工工艺设计中最根本的计算之一，也是使用最频繁的计算。当生产流程根本确定后，只有完成上述计算，才能进展设备设计计算等其它方面的计算。物料平衡和热量平衡的根本计算原那么是质量守恒和能量守恒定律。要使工艺包的设计具备先进水平、使产品具备市场竞争能力，在进展流程模拟时就要注意流程的可行性，要使每
5、一股物流都有合理的去处，尽量做到物尽其用；另外要特别注意热量的综合利用，要考虑把高温的溶剂和蒸汽冷凝液都尽量利用起来，这就需要应用“能量综合设计的技术。工艺包设计的依据是已批准的可行性研究报告、总体设计和设计根底资料，据此进展工艺包设计。工艺包设计应完成的主要任务有：绘制PFD、完成工艺物料平衡计算、编制工艺设备数据表主要是技术规格要求和负荷、编制公用物料的设计原那么和平衡图、确定环保的设计原那么和排出物的根本原那么、进展平安分析ProcessSafetyReview或称为风险评价RiskAssessmerit等。在工艺设计的过程中，工艺专业要和不同专业互提条件。发出条件表的专业是主导专业，条
6、件表是主导专业设计工作的初步成果，是承受条件专业的设计依据，是很重要的技术文件。这一阶段中，主要工作是由工艺设计人员、其它专业的有关人员和工程管理人员参加并完成的，工艺过程的重大原那么和设计方案应该组织有关人员评审后才能确定寰球公司规定要经过室审和院审，此阶段是整个设计工作全面展开的根底。2、设计根底每个设计工程在签订设计合同时，都要在设计合同的技术附件中，用详细的清单列出设计单位要求业主提供的设计根底数据的容，即工程设计数据。工程设计数据是顺利开展设计工作最根本的依据，缺少工程设计数据，设计工作就变成无米之炊，是无法开展的。工程工程只能在此根底上进展设计和建立。业主根据合同的要求，应按时提出
7、设计单位所需的全部工程设计. word.zl.数据，工程设计数据必须由业主单位的建立工程负责人签名认可，才能正式作为设计根底数据提供应设计人员使用。工艺和工艺系统专业是从工程经理那里拿到业主认可的工程设计数据，依据这些数据开场设计准备工作。工程设计数据如果有变更，要依据业主的正式通知，由工程经理向有关设计人员发布修改后的工程设计数据，有了设计变更通知设计人员才能修改有关的设计文件。必须重视工程设计数据的变更，它可能会直接影响到工艺流程的改变甚至影响整个工程的合同规定，所以对此应当十分慎重。工艺及工艺系统专业至少应当得到以下数据，才有条件开展设计工作。 1所采用的工艺技术路线及其依据，装置的年设
8、计生产能力，年操作小时数及装置操作弹性、操作制度、设计工况。 2原材料、辅助原料、催化剂、化学品的规格要求及界区条件。 3产品、中间产品及副产品的规格产品牌号、规格、性能等要求。 4产品方案及产品性能。 5公用物料的各项规格要求及界区条件温度、压力、水质分析等。 6提出原材料、辅助原材料、催化剂、化学品、工艺过程中公用物料的消耗定额及副产品产出定额预期值。 7提出工艺过程排出物气体、液体、固体等排放源、排放数量及其组成。 8现场数据，气象数据，供电及电信系统等的数据。 9设计规和标准。3、工艺包设计容工艺包设计文件一般应包括以下容。设计围。说明工艺包包括的围及生产规模。设计根底。工艺对原材料、
9、催化剂、化学品及公用工程的规格要求，成品规格，生产能力收率、转化率，消耗定额，三废排放量及规格，生产定员，工程保证指标和需要说明的平安生产要求。工艺流程说明。按工艺流程的程序，详细的说明生产过程，包括有关的化学反响及机理，操作条件，主要设备特点，控制方案以及工程设计所必须的工艺物料的物化性质数据。物料平衡及热量平衡计算结果。全流程典型的物料平衡，应考虑到负荷的波动及各主要工况，作为工程设计的重要依据。PFD。表示工艺生产所有主要设备包括位号、名称，特殊阀件设置，物流数据流量、组成、温度、压力等特性以及控制、联锁方案。工艺设备表设备一览表。应填写设备位号、设备名称、介质名称、操作压力、操作温度、
10、材质等。主要设备工艺数据表工艺规格书，包括主要机械设备数据表。主要设备数据表应列出所有工艺规格要求及有关数据、设备的材质要求、传动机械要求及必要的设备条件图。P&ID0版。表示管道尺寸、材料等级、伴热、阀门、绝热保温/保冷等级、平安阀系统、管道编号、仪表及控制回路等。仪表数据表、控制原理图、报警联锁表。管道规格书或者管道材料图。包括介质、工艺条件、设计条件、管道尺寸、管道材料、保温等。初步布置图。表示主要设备布置和占地面积。特殊管道材料等级规定。生产操作和平安规格的要求。分析化验的要求。特殊的检修要求。界区备件表。操作手册操作指南。二、工艺物料流程图PFD的设计PFD的设计是化工厂装置设计过程
11、的一个重要阶段，在PFD的设计过程中，要完成生产流程的设计、操作参数和主要控制方案确实定，以及设备尺寸的计算，是从工艺方案过渡到化工工艺流程设计的重要工序之一。PFD是工程设计的指导性文件之一，在工艺设计阶段完成。发布之后有关专业必须按PFD图进展工作，并只能由工艺专业解释和修改。PFD的主要容应包括：全部工艺设备及位号，主要设备的名称、操作温度、操作压力；物流走向及物流号流股号，同时，应有与流股号对应的包括物流组成、温度、压力、状态、流量及物性等主要物流计算结果的物料平衡表，可表示在PFD上，或单独出版，根据不同的设计工况应分别列出或出版；主要控制方案的仪表、功能及其信号走向；标出泵的流量和
12、进出口压力、塔的实际板数及规格、换热器的热负荷等。PFD必须反映出全部工艺物料和产品所经过的设备、主要物料的管道、并表示出进出界区的流向。对于公用工程，如水、冷冻盐水、氮气、工艺用压缩空气、蒸汽及冷凝液系统仅表示工艺设备使用点的进出位置。一般每个工程或公司都要发布用于PFD设计的图例、符号规定图LEADSHEET，对PFD设计中的设备画法、设备编号、仪表符号、标注符号、管道符号、物料代号以及缩写词等作统一规定也有在PFD图上简单表示。下面分别简述设备、工艺物流和主要控制方案的具体设计容和画法。 1设备在PFD中，设备用细实线简单绘出，如有多台一样设备并联时，可以只画出一台，但要标明位号A/B，
13、而对于需要再生的设备，需全部绘出。主要设备尽可能按适当比例画出相对位置、大小，而设备的根底、裙座和管接头不表示。一般在设备附近标注设备位号，并在图纸上方或下方空白处按设备重叠情况由上到下分层标注设备位号、设. word.zl.备名称及规格。一般情况下，静设备在图纸上部、动设备在图纸下部表示。也有另外一种表示方式：对于容器类、压缩机类设备在图上方标示设备名称、位号及规格，并在图中设备附近标示设备位号，而泵类、换热器类设备旁边一般只标位号及规格。标准设备的主要规格和参数通常为：泵应注明正常流量和吸入、排出压力；容器应注明直径和切线长度或高度；塔器应注明塔径和切线高度，在塔注明实际板数或填料段数；换
14、热器要注明换热器的正常负荷。设备外形表示方法如下;离心泵用圆圈加底座组合表示，进料指向圆心。往复泵以T形与一端不封闭的长方块表示。换热设备用圆圈或设备外形表示。压缩机要表示出其型式，并表示出压缩机的段数和主要的配套辅助设备。如型式尚未确定，可用方块表示。反响器要画出主要元件，如筛板、催化剂框等。别离器也要表示出件。槽、罐类设备要画出隔板、液封。喷射器、其它特殊设备，如造粒塔、电解槽、电石炉、空气磨等尽可能画出实物大致外形。 2工艺物流在PFD中，工艺物流用粗实线绘出，并用箭头标示物流的去向。再生系统的物流用细实线标出。主要物流应标注流股号除PFD外，应有单独的物料平衡表，并在物料平衡表中列出P
15、FD上对应物流的组成、温度、压力、流量状态和相关物性。在一图中，与其它图相关的物流应标明物流来源和去向。在PFD中，关键物流应标明温度和压力也可表示在塔和容器上，进塔装置的关键物流也可标明流量。PFD中对物流的标注至少应包括以下容。标识流程图上的各点物料的编号流股号。除有压力变化的地方要画上阀门以表示压力等级的区别以及特殊重要的阀门外，其它情况的阀门一律不在图上画出。要表示正常生产条件下的放空和排液管道。对于作为热源或冷却介质的蒸汽、冷却水、凝液只标进出流向。具有液封作用的管线，除表示出液封外形外，还要注明液封高度。当排放口的高度有要求时，要注明排放高度。工艺用蒸汽、凝液、冷却水、冷冻盐水、工厂空气管线以及氮封管线，一律不画进出总管。流股号在菱形框按顺序用阿拉伯数字编写。
