化工原理工艺流程设计课件

《化工原理工艺流程设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理工艺流程设计课件（110页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第第4 4章章工艺流程设计工艺流程设计1目的：用图解形式来表达整个生产工艺过程用图解形式来表达整个生产工艺过程任务：（1 1）确定生产工艺流程中各个过程的具体）确定生产工艺流程中各个过程的具体内容、顺序和组织形式。内容、顺序和组织形式。（2 2）绘制工艺流程图。）绘制工艺流程图。工艺流程设计的目的和任务工艺流程设计的目的和任务4.1 4.1 概述概述2工艺流程设计的重要性工艺流程设计的重要性p决定车间的命运；决定车间的命运；p化工设计最主要的一环；化工设计最主要的一环；p关键性步骤关键性步骤3工艺流程的设计顺序：工艺流程的设计顺序：p从化工设计工作进程看：从化工设计工作进程看： 在可行性研究中

2、、生产工艺路线选定后开始在可行性研究中、生产工艺路线选定后开始p在初步设计、扩初设计和施工设计各个阶段，在初步设计、扩初设计和施工设计各个阶段，随着工艺专业和其他专业设计工作的进展，不随着工艺专业和其他专业设计工作的进展，不断地进行补充和修改，然后在最后才完成，断地进行补充和修改，然后在最后才完成，它贯穿于整个设计过程它贯穿于整个设计过程由浅入深由浅入深由定性到定量由定性到定量逐步分阶段进行逐步分阶段进行44.1.14.1.1工艺流程设计的原则工艺流程设计的原则 工艺流程设计应遵守以下几个原则：工艺流程设计应遵守以下几个原则：1 1、产品质量原则：、产品质量原则：尽可能采用先进设备、先进的生产

3、方法和成熟的流程。尽可能采用先进设备、先进的生产方法和成熟的流程。2 2、资源利用原则：、资源利用原则：就地取材，充分利用本地资源、减少原料组织与运输。就地取材，充分利用本地资源、减少原料组织与运输。3 3、节能原则：、节能原则：选用的设备效率要高，要降低原材料消耗及水电汽的消耗。选用的设备效率要高，要降低原材料消耗及水电汽的消耗。4 4、安全生产原则：、安全生产原则： 充充分分预预计计生生产产故故障障，以以便便及及时时妥妥善善处处理理，保保证证生生产产的的稳稳定定性。性。5 5、经济效益原则：、经济效益原则： 这是一个综合的原则，应从原料性质、产品质量和品种、这是一个综合的原则，应从原料性质

4、、产品质量和品种、生产能力以及发展等多方面考虑。生产能力以及发展等多方面考虑。 54.1.24.1.2工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务 1 1、确定整个流程的组成确定整个流程的组成 2 2、确定每个工序的组成确定每个工序的组成 3 3、确定操作条件确定操作条件 4 4、确定控制方案确定控制方案 5 5、确定物流和能量的合理利用方案确定物流和能量的合理利用方案6 6、确定公用工程的配套设施确定公用工程的配套设施 7 7、确定三废治理方法确定三废治理方法 8 8、确定安全生产措施确定安全生产措施9 9、画出工艺流程图画出工艺流程图6确定整个流程的组成例如：合成氨生产工艺己内酰胺生产工艺返回返回

5、7确定各个过程或工序的组成例如:合成氨工艺中的变换工段变换反应：水洗碱洗返回返回8确定控制方案确定控制方案离心泵的流量控制9液位控制返回返回104.1.3 4.1.3 从工艺角度进行流程设计从工艺角度进行流程设计 A A反应过程反应过程根根据据反反应应过过程程的的特特点点、物物性性和和工工艺艺条条件件决决定定反反应应器器类类型型及及操操作作方方式式，根根据据产产品品特特点点选选择择连连续续或或间间歇生产方式。歇生产方式。B B原料预处理过程原料预处理过程C C产物的后处理产物的后处理 （1 1）反应副产物的分离）反应副产物的分离（2 2）未反应的反应物返回循环利用）未反应的反应物返回循环利用

6、（3 3）产物净化与分离）产物净化与分离D D产品包装产品包装 E E原料的循环利用原料的循环利用 114.2 4.2 流程图绘制方法流程图绘制方法 p各设计阶段的设计成果表现为各种图纸、表格及说明各设计阶段的设计成果表现为各种图纸、表格及说明p不同的设计阶段有不同的工艺流程图不同的设计阶段有不同的工艺流程图初步设计阶段初步设计阶段施工图阶段施工图阶段物料物料流程图流程图带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图辅助管道系统与蒸汽伴管系统图辅助管道系统与蒸汽伴管系统图项目建议书、项目建议书、可行性研究阶段可行性研究阶段全厂（车间、总装置）物料流程图全厂（车间、总装

7、置）物料流程图工段方案流程图工段方案流程图124.2.1 4.2.1 基本要求基本要求 C流程简图流程简图（P.92 图图4-63）用图例表示出主要工艺设备及用图例表示出主要工艺设备及部分关键部分关键的辅助设备；的辅助设备；用箭头表示物流方向；用箭头表示物流方向；标注工艺设备的位号和名称；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。以图例表示出主要控制回路仪表的参数、功能、控制方法。B流程示意图流程示意图用图例表示出主要工艺设备；用图例表示出主要工艺设备；用箭头表示物流方向；用箭头表示物流方向；标注主要工艺设备的位号和名称。标注主要工艺设备的位号和名称。A流程

8、框图流程框图（P.89 图图4-62）用方框及文字表示主要的工艺设备及过程；用方框及文字表示主要的工艺设备及过程；用箭头表示物流方向。用箭头表示物流方向。 13D物料流程图物料流程图（P.93 图图4-64）用图例表示出主要工艺设备及用图例表示出主要工艺设备及部分关键部分关键的辅助设备；的辅助设备；用箭头表示物流方向；用箭头表示物流方向；标注工艺设备的位号和名称；标注工艺设备的位号和名称；用用表表格格形形式式表表示示出出各各流流股股的的温温度度、压压力力、流流量量、组组分分含含量量百百分比；在有热量变化的过程或设备旁，标出热量计算值。分比；在有热量变化的过程或设备旁，标出热量计算值。E公用工程

9、系统图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。用箭头表示物流方向。 14F带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图（P.93 图图4-65）（1 1）用图例表示）用图例表示出全部工艺设备。出全部工艺设备。（2 2）用用图图例例表表示示工工艺艺物物料料和和辅辅助助管管道道的的流流向向及及工工艺艺物物料料管管道道上上的的阀阀门门，异异径径管管等等有有关关附附件件，但但不不必必绘绘出出法法兰兰、弯弯头头、三三通通等等一一般般管管件件，流流程程图图管管道道的的连连接接位位置置应与应与配管图配管图基本一致。基本一致。

10、（3 3）用用图图例例表表示示出出控控制制回回路路、仪仪表表的的参参数数、功功能能、仪仪表位号和控制方法。表位号和控制方法。（4 4）标注）标注全部设备的位号和名称。全部设备的位号和名称。（5 5）表示）表示全部管道的管道代号、管径、材料、保温等全部管道的管道代号、管径、材料、保温等154.2.2 4.2.2 流程图图面绘制要求流程图图面绘制要求 流程图图纸尺寸及线条要求流程图图纸尺寸及线条要求 （1 1）图幅尺寸）图幅尺寸原则上原则上一个主项画一张图一个主项画一张图，其幅面一般采用，其幅面一般采用1 1号或号或2 2号号图纸，图纸，如如流程复杂，可分成几部分流程复杂，可分成几部分进行绘制。进

11、行绘制。 （2 2）设备图例比例）设备图例比例使图面视觉美观使图面视觉美观 ：过高、过大或过小的设备，其外形可以过高、过大或过小的设备，其外形可以适当缩小或放大适当缩小或放大 （3 3）线条要求）线条要求主主要物料管道用粗实线（要物料管道用粗实线（0.9mm0.9mm）；）；辅辅助物料管道用中粗实线（助物料管道用中粗实线（0.6mm0.6mm）；）；设设备备轮轮廓廓、管管道道上上的的各各种种附附件件、局局部部地地坪坪线线、尺尺寸寸线线、仪仪表引出线及连接线表引出线及连接线用细实线（用细实线（0.3mm0.3mm）。）。16流程图中设备的绘制和标注方法流程图中设备的绘制和标注方法 设备的绘制设备

12、的绘制p常用设备的外形画法可参照常用设备的外形画法可参照图例图例绘制，如附绘制，如附录录2 2表表2 21 1。若没有图例，可绘其象征性的简。若没有图例，可绘其象征性的简单外形，以表明该设备的特征；单外形，以表明该设备的特征；p在流程图上一律不表示设备的支脚、支架、在流程图上一律不表示设备的支脚、支架、基础和平台；基础和平台；p设备的布置，原则上按流程图自左至右，要设备的布置，原则上按流程图自左至右，要求图面饱满匀称，清晰整齐；求图面饱满匀称，清晰整齐；171819返回返回20p流程中若有几台相同设备并联，可以只画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，一台设备

13、，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在方框内注明位号，并画出通往该设备的支管。支管。21例：例：H0101A H0101A 表示第一车间第表示第一车间第1A1A换热器换热器注：设备位号应与初步设计一致，若施工图设计中设备增加，则位号应按顺序增补；如有取消，原有设备位号不再使用。 设备的标注方法设备的标注方法 位号应标注在设备内或附近空白处，位号和名位号应标注在设备内或附近空白处，位号和名称用粗实线分开，位号写在上面如：称用粗实线分开，位号写在上面如：22流程图物料管道绘制方法流程图物料管道绘制方法 p管管道道、管管件件及及管管道道附附件件图图例例及及常常用用阀阀门门

14、图图例例，如附录如附录2 2附表附表2 22 2和附表和附表2 23 3。 管道、管件及管道附件表示方法管道、管件及管道附件表示方法232425p固体物料除固体物料除用粗虚线用粗虚线表示外，还要写出物料名称。表示外，还要写出物料名称。p当工艺流程比较复杂，辅助系统图应分开绘制。当工艺流程比较复杂，辅助系统图应分开绘制。 在在辅辅助助系系统统流流程程中中，辅辅助助管管道道只只绘绘制制与与设设备备相相连连的的进进出出口口一一段段支支管管，并并注注明明代代号号、编编号号及及管管道道规规格格，而而辅辅助助管管道道总总管管与与分分管管相相连连的的部部分分由由辅辅助助系系统统图图来来表表示。示。 如如果果

15、该该项项目目主主流流程程比比较较简简单单，则则可可不不另另画画辅辅助助系系统统图图，辅辅助助管管道道总总管管要要在在流流程程图图画画出出来来，并并画画出出辅辅助助管管道道上上的的附附件件、仪仪表表，并并将将图图名名改改为为工工艺艺管管道道和和辅助管道及仪表流程图辅助管道及仪表流程图。26p控制仪表与主流程设备管道及辅助管道有联系时应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。分别在流程图和辅助管道上适当表示。p当不同的管道有交叉时，同一幅图应以当不同的管道有交叉时，同一幅图应以“横断，竖横断，竖不断不断”、“辅断主不断辅断主不断”的原则的原则。p同一图纸上的管

16、道无论相隔多远，必须用管线连接，同一图纸上的管道无论相隔多远，必须用管线连接，不能用文字表示，对于接到另一张图纸和进出车间不能用文字表示，对于接到另一张图纸和进出车间的管道要用方框箭头并用文字注明至某设备或管道的管道要用方框箭头并用文字注明至某设备或管道的图号，以表示来源或出处，如排水或排污管必须的图号，以表示来源或出处，如排水或排污管必须用文字说明排入何处。用文字说明排入何处。 27管道的标注方法管道的标注方法28管道代号管道代号管道代号包括管道代号包括流体代号、车间代号和管段代号流体代号、车间代号和管段代号。管管道道代代号号应应分分段段编编定定，其其分分段段编编号号用用管管段段代代号号表表

17、示示。管管道道的的分分段段可可按按设设备备到到设设备备之之间间为为一一段段，亦亦可可取取设设备备到到管管道道分分支支点点为为一一段段。流流程程图图、系系统图和管道布置图上相应的管道代号必须一致。统图和管道布置图上相应的管道代号必须一致。29p流体代号（物料代号）表示方法流体代号（物料代号）表示方法：（1 1）按按国国家家标标准准管管路路系系统统的的图图形形符符号号，管管路路（GB6567.2GB6567.28686）作作出出的的规规定定，以以介介质质（物物料料）英英语语名名称称的的第第一一字字母母大大写写表表示示，如：如： 空气（空气（airair）为为“A A，蒸汽（蒸汽（steamstea

18、m）为为“S S”， 油（油（oiloil）为为“O O”，水（水（waterwater）为为“W W；（2 2）以分子式为代号，如硫酸为以分子式为代号，如硫酸为“ H H2 2SOSO4 4”；（3 3）采用国际通用代号，如聚氯乙烯为采用国际通用代号，如聚氯乙烯为“PVCPVC”等表示。等表示。此此外外也也可可以以在在类类别别代代号号的的右右下下角角注注以以阿阿拉拉伯伯数数字字，以以区区别别该该类类物物料料的的不不同同状状态态和和性性质质。化化工工系系统统有有关关部部门门根根据据化化工工专专业业特特点点，还还作作了了一一些些具具体体规规定定，如如表表4 41 1所所示示。在在工工程程设设计计

19、中中遇遇到到本本规规定定以以外外的的物物料时，可予以补充代号，但不得与表料时，可予以补充代号，但不得与表4 41 1中的代号相同。中的代号相同。30常用物料代号规定常用物料代号规定31p车间代号车间代号：车间代号与前面车间代号与前面“设备位号设备位号”的编制方法相同。的编制方法相同。p管段代号管段代号：即各管段的编号或管段顺序号，每一管段的编号不能重复，一般即各管段的编号或管段顺序号，每一管段的编号不能重复，一般按物流先后排序。按物流先后排序。管道规格管道规格管道规格应标出管经和壁厚。管道规格应标出管经和壁厚。管道等级管道等级管道等级号由两个英文字母及一个数字组成；管道等级号由两个英文字母及一

20、个数字组成；如上例如上例B2AB2A中：中：B B同一材质同一压力等级的顺序号，同一材质同一压力等级的顺序号，A A、B B、C C、D D等；等；2 2管道压力等级号；管道压力等级号；A A管道材质代号；管道材质代号； 32管道材质代号管道材质代号： AA铸铁及硅铸铁铸铁及硅铸铁BB碳素钢碳素钢CC普通低合金钢普通低合金钢DD合金钢合金钢EE不锈钢耐酸钢不锈钢耐酸钢F F有色金属有色金属GG非金属非金属HH衬里管衬里管管道压力等级号管道压力等级号：00.6MPa11.0 MPa21.6 MPa32.5 MPa44.0 MPa56.4 MPa610.00 MPa33 保温代号保温代号保温代号包

21、括保温代号包括伴管尺寸伴管尺寸和和隔热代号隔热代号。伴管尺寸与主管标注方法相同，应标出管经和壁厚伴管尺寸与主管标注方法相同，应标出管经和壁厚隔热代号：一般常压可不标隔热代号：一般常压可不标HH保温保温OO导热油伴热供温导热油伴热供温JOJO热油夹套保温热油夹套保温34流程图中自控及仪表的表示流程图中自控及仪表的表示 工工艺艺生生产产流流程程中中的的仪仪表表及及控控制制点点应应该该在在流流程程图图的的有有关关管管道道上上的的大大致致安安装装位位置置用用图图例例、位位号号两两部部分分给给以以表表示示: :p图例见附录图例见附录2 表表2-4所示所示p仪表位号由仪表位号由字母代号字母代号和和阿拉伯数

22、字编号阿拉伯数字编号组成组成p标注仪表位号的方法：标注仪表位号的方法： 字母代号字母代号写在圆圈的写在圆圈的上半部分上半部分， 数字编号数字编号写在圆圈的写在圆圈的下半部分下半部分。 PI801管道或设备管道或设备仪表图例仪表图例35流程图图纸名称流程图图纸名称在在图图纸纸的的右右下下方方为为图图签签，图图签签中中主主标标题题栏栏中中应应写写上上图图纸纸的的名称，例如：名称，例如：(1) 吨吨/ /年年 车间车间工段工段 带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图(2) 吨年吨年车间（界区）车间（界区）工段工段 工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图 36流程图辅助管道及仪表系统图流程图辅助管道及

23、仪表系统图 不同的专业有不同的辅助管道不同的专业有不同的辅助管道工工艺艺专专业业： 包包括括蒸蒸汽汽、冷冷凝凝水水、给给排排水水、压压缩缩空空气、真空等系统气、真空等系统自控专业：压缩空气、真空、电路、电缆等系统自控专业：压缩空气、真空、电路、电缆等系统（1 1）在流程图上未曾画出的辅助管道系统必须单独绘在流程图上未曾画出的辅助管道系统必须单独绘制，每一种辅助管道系统绘制一张系统图。制，每一种辅助管道系统绘制一张系统图。（2 2）图图上上的的设设备备一一般般用用矩矩形形框框以以细细实实线线表表示示，框框内内标标注设备位号及设备名称或管道代号。注设备位号及设备名称或管道代号。（3 3）图图上上必

24、必须须表表示示该该辅辅助助管管道道总总管管和和支支管管上上的的全全部部阀阀门、异径管及控制点门、异径管及控制点等。图纸名称可写为：等。图纸名称可写为： 吨年吨年车间（界区）车间（界区）工段工段 蒸汽管道及仪表流程图蒸汽管道及仪表流程图374.3 4.3 带控制点的工艺流程带控制点的工艺流程 4.3.1 4.3.1 化工典型设备的自控流程化工典型设备的自控流程输送设备的自控流程设计输送设备的自控流程设计 输送设备输送设备: : 固体输送设备固体输送设备：输送带、斗提机：输送带、斗提机 流体输送设备流体输送设备：离心泵、容积式泵、真空泵、压缩机：离心泵、容积式泵、真空泵、压缩机 流体输送设备的控制

25、变量：流量、真空度或压力流体输送设备的控制变量：流量、真空度或压力 A A离心泵离心泵离心泵流程设计的一般要求：离心泵流程设计的一般要求：（1 1）泵的入口和出口均需设置切断阀；）泵的入口和出口均需设置切断阀；（2 2）出口处应安装止回阀；）出口处应安装止回阀；（3 3）在泵的出口处应安装压力表；）在泵的出口处应安装压力表；（4 4）泵出口管线的管径一般与泵的管口一致或放大一档；）泵出口管线的管径一般与泵的管口一致或放大一档；（5 5）泵体与泵的切断阀前后的管线都应设置放净阀。）泵体与泵的切断阀前后的管线都应设置放净阀。 38离心泵流量的控制方法：直接节流、旁路调节、调速法离心泵流量的控制方法

26、：直接节流、旁路调节、调速法p直接节流法直接节流法： 在在泵泵的的出出口口管管线线上上设设置置调调节节阀阀，利利用用阀阀的的开开度度变变化化来来调调节节流流量量切断阀切断阀流量流量(F) (F) 记录记录(R) (R) 控制控制(C)(C)调节阀调节阀( (节流节流) )止回阀止回阀放净阀放净阀压力压力(P) (P) 指示指示(I)(I)优点优点：简单：简单缺缺点点：不不适适用用于于正正常常流流量量低低于于泵泵额额定定流流 量量 的的 30%30%以以下下的的场场合合；调调节节阀阀直直径径较大。较大。39p旁路调节法旁路调节法： 在在泵泵的的进进出出口口旁旁路路管管道道上上设设置置调调节节阀阀

27、，使使一一部部分分液液体体从从出出口口返返回回到到进进口口管管线。线。调节阀调节阀( (旁路旁路) )优优点点：调调节节阀阀直直径径较较小小，可可用用于于介介质质流流量量偏偏低低的场合。的场合。缺点缺点：泵的总效率降低。：泵的总效率降低。 40p调速法调速法 ：电电磁磁调调速速法法：用用电电磁磁吸吸合合原原理理调节驱动力矩来调节泵的转速调节驱动力矩来调节泵的转速优优点点：节节能能；驱驱动动机机和和调调速速设设施施投资相对变频调速小投资相对变频调速小缺点缺点：驱动机的总效率降低：驱动机的总效率降低变变频频调调速速法法：用用调调节节频频率率改改变变驱动电机转速来调节泵的转速驱动电机转速来调节泵的转

28、速优优点点：相相对对电电磁磁调调速速更更节节能能；泵泵的总效率高的总效率高 缺点缺点：驱动机和调速设施投资大：驱动机和调速设施投资大离心泵的调速调节原理图调速电机驱动的离心泵41p多分支调节法多分支调节法 ：42B B容积式泵容积式泵（往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵）（往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵）特点特点：当流量减小时容积式：当流量减小时容积式泵的压力急剧上升。泵的压力急剧上升。设计时注意设计时注意：不能在容积式：不能在容积式泵的出口管道上直接安泵的出口管道上直接安装节流装置来调节流量装节流装置来调节流量流量的控制方法流量的控制方法： 旁路调节旁路调节 改变转速改变转速 改变冲程大小改变冲

29、程大小图图4 44 4是旋涡泵的流量调节是旋涡泵的流量调节流程，此流程亦适用于流程，此流程亦适用于其他容积式泵。其他容积式泵。43C C真空泵真空泵真空泵的调节方案：真空泵的调节方案：吸入支管调节：图吸入支管调节：图4 45 5（a a）吸入管阻力调节：图吸入管阻力调节：图4 45 5（b b）44蒸汽喷射泵的真空度调节：蒸汽喷射泵的真空度调节：调节蒸汽调节蒸汽45D D离心压缩机离心压缩机 p 压缩机流程设计的一般要求压缩机流程设计的一般要求：（见教材见教材P.62P.62）p常用的流量调节方法：入口流量调节旁路法、改变进口导向叶常用的流量调节方法：入口流量调节旁路法、改变进口导向叶片的角度

30、和改变压缩机的转速等方法。片的角度和改变压缩机的转速等方法。p进口压力调节：进口压力调节： 在压缩机进口在压缩机进口前设置一缓冲罐，前设置一缓冲罐，从出口端引出一部从出口端引出一部分介质返回缓冲罐分介质返回缓冲罐以调节缓冲罐的压以调节缓冲罐的压力。力。46管壳式换热设备的自控流程管壳式换热设备的自控流程 相关知识：相关知识：管壳程流体的选择原则：管壳程流体的选择原则：p应应能能满满足足提提高高总总传传热热系系数数，合合理理利利用用压压力力降降、便便于于维维护护检检修修等等要求。要求。p为了提高换热效率，应尽量采用为了提高换热效率，应尽量采用逆流换热流程逆流换热流程。p一一般般情情况况下下，高高

31、压压流流体体，有有腐腐蚀蚀性性、有有毒毒性性、易易结结焦焦、易易结结垢垢、含含固固体体物物、粘粘度度较较小小的的流流体体以以及及普普通通冷冷却却水水等等应应走走管管程程，要要求求压力降较小的流体一般可走壳体。压力降较小的流体一般可走壳体。p进进入入并并联联的的换换热热设设备备的的流流体体应应采采用用对对称称形形式式的的流流程程，换换热热器器冷冷、热热流流体体进进出出口口管管道道上上及及冷冷却却器器、冷冷凝凝器器热热流流体体进进出出口口管管道道上上均均不不宜宜设设置置切切断断阀阀，但但需需要要调调节节温温度度或或不不停停工工检检修修的的换换热热设设备备可可设置旁路和旁路切断阀。设置旁路和旁路切断

32、阀。p两种流体的膜传热系数相差很大时，膜传热系数较小者可走壳两种流体的膜传热系数相差很大时，膜传热系数较小者可走壳程，以便选用螺纹管、翅片管或折流管等冷换设备。程，以便选用螺纹管、翅片管或折流管等冷换设备。 47管壳式换热设备的管壳式换热设备的自控原理自控原理： p管壳式换热设备的控制变量是温度；管壳式换热设备的控制变量是温度；冷流体获得的热量等于热流体供给的热量（无热损失时）。冷流体获得的热量等于热流体供给的热量（无热损失时）。p对无相变的换热过程：对无相变的换热过程： Q Q = = m m热热C CP P热热T T = = m m冷冷C CP P冷冷t t 调节换热介质流量调节换热介质流

33、量m m的大小，可改变传热量的大小，可改变传热量Q Q，并调节温度并调节温度T T。p对有相变的换热过程：对有相变的换热过程：Q Q = = m m热热H HT T相相 = = m m冷冷C CP P冷冷t t = = mKFmKFt tm m 1.1.调节热介质的调节热介质的流量流量m m热热，控制被加热介质的温度，控制被加热介质的温度t t2.2.调节调节蒸汽的压力蒸汽的压力来改变其冷凝温度，即改变其传热温差来改变其冷凝温度，即改变其传热温差t tm m3.3.调节换热器中的调节换热器中的冷凝水量冷凝水量达到改变传热面积达到改变传热面积F F。 调调节节换换热热介介质质流流量量是是一一种种

34、应应用用最最广广的的调调节节方方案案，有有无无相相变的换热过程均适用，但更适用于无相变的过程。变的换热过程均适用，但更适用于无相变的过程。 48A A无相变的管壳式换热器流程情况无相变的管壳式换热器流程情况 p对无相变的换热过程，调节换热介质流量。对无相变的换热过程，调节换热介质流量。p调节介质的选择一般遵循以下原则：调节介质的选择一般遵循以下原则： 被被控控的的流流体体的的流流量量必必须须是是可可以以改改变变的的，即即改改变变该该股股流流体体的的流流量量对对生生产产过过程程不不会会造造成成太太大大的的影影响响。这这时时应应以以调调节节温温差差较较大大的的流流体流量为原则，即：体流量为原则，即

35、： a) a) 当当T T热热t t冷冷时，调冷流体时，调冷流体（图（图4-84-8）b) b) 当当T T热热t t冷冷时，调热流体时，调热流体（图（图4-94-9）c) c) 当当T T热热150150时，不宜采用三通调节阀，时，不宜采用三通调节阀， 可可采采用用两两个个两两通通调调节节阀阀：一一个个气气开开，一一个个气气关关（图图4-104-10）对对于于两两股股流流体体的的流流量量均均不不允允许许调调节节的的场场合合，应应使使总总的的流流量量保保持持不变。不变。 a) a) 用三通阀来调节进换热器流体的流量，分流部分接出口；用三通阀来调节进换热器流体的流量，分流部分接出口； b) b)

36、 采用两个两通调节阀，一个气开，一个气关采用两个两通调节阀，一个气开，一个气关（图（图4-104-10） 49B B一侧有相变的管壳式换热器一侧有相变的管壳式换热器 （1 1）蒸汽冷凝供热的加热器）蒸汽冷凝供热的加热器 调节调节蒸汽的压力蒸汽的压力改变其冷凝温度，即改变传热改变其冷凝温度，即改变传热温差温差t tm m ( (图图4-11)4-11) 调节调节冷凝水量冷凝水量以改变传热面积以改变传热面积F F （图图4-124-12）（2 2）再沸器）再沸器 调节热介质的流量调节热介质的流量（图图4-134-13） 当热介质的流量不允许改变时，在冷介质管道当热介质的流量不允许改变时，在冷介质管

37、道上设置三通调节阀上设置三通调节阀（图图4-144-14）C C两侧有相变的管壳式换热器两侧有相变的管壳式换热器控制方法控制方法与一侧有相变的热交换器相类似与一侧有相变的热交换器相类似：(1)(1) 改变蒸汽冷凝温度，即改变其传热温差改变蒸汽冷凝温度，即改变其传热温差(2)(2) 改变改变冷凝水量以改变冷凝水量以改变热交换器的传热面积热交换器的传热面积50反应器的自控流程反应器的自控流程 反应器的类型不同，反应器的控制方案也不相。反应器的类型不同，反应器的控制方案也不相。典型反应器在典型反应器在温度、流量、配比温度、流量、配比等方面的控制方案：等方面的控制方案： A A釜式反应器的釜式反应器的

38、温度控制温度控制 （1 1）单回路温度控制方案）单回路温度控制方案强制循环式强制循环式：如图如图4 43535。 特点：通过冷却介质的温度变化来稳定反应温度。特点：通过冷却介质的温度变化来稳定反应温度。 优点：冷却介质流量大，传热效果好。优点：冷却介质流量大，传热效果好。 缺点：釜温与冷却介质温差比较小，能耗大。缺点：釜温与冷却介质温差比较小，能耗大。流量控制式：流量控制式：如图如图4 43636。 特特点点：通通过过控控制制冷冷却却介介质质的的流流量量变变化化来来稳稳定定反反应应温温度度 优优点点：冷冷却却介介质质流流量量相相对对较较小小，釜釜温温与与冷冷却却介介质质温温差比较大，传热速率快

39、。差比较大，传热速率快。 缺点：当内部温度不均匀时，易造成局部过热或过缺点：当内部温度不均匀时，易造成局部过热或过冷冷51（2 2）串级温度控制方案）串级温度控制方案 特点：引入副控制参数进行串级操作，属多参数控制，特点：引入副控制参数进行串级操作，属多参数控制，较单回路方案可靠。较单回路方案可靠。 图图4 43737：主参数是反应器的温度，副参数是载热体的流量主参数是反应器的温度，副参数是载热体的流量反应温度与载热体流量串级控制反应温度与载热体流量串级控制 图图4 43838：主参数是反应器的温度，副参数是夹套温度。主参数是反应器的温度，副参数是夹套温度。反应温度与反应器的夹套温度串级控制反

40、应温度与反应器的夹套温度串级控制52B B反应器反应器进料流量进料流量的控制的控制 反应器进料流量的稳定对保持物料平衡、保持反应反应器进料流量的稳定对保持物料平衡、保持反应所需的停留时间、稳定反应温度有着重要的意义。所需的停留时间、稳定反应温度有着重要的意义。 单股进料单股进料: :以进料流量为控制参数，用调节阀作控制设备，在进以进料流量为控制参数，用调节阀作控制设备，在进料管上设置一个单回路控制系统。料管上设置一个单回路控制系统。 多股进料时多股进料时，可采用，可采用图图4 43939的控制方案。的控制方案。对每一物料都设置一个单回路控制系统，使各进料量对每一物料都设置一个单回路控制系统，使

41、各进料量的稳定，也保证各反应物之间的静态关系。的稳定，也保证各反应物之间的静态关系。53C C物料流量比值物料流量比值控制方案控制方案 v当当有有两两种种以以上上的的物物料料进进入入反反应应器器，且且由由于于各各股股物物料料的的组组成成变变化化需需要要调调节节物物料料配配比比时时，需需要要设设置置物物料料流流量量比比值控制方案值控制方案，如图，如图4 44040所示。所示。v图图4 44040（a a）为为两种两种物料流量比值控制方案物料流量比值控制方案v图图4 44040（b b）为为多种多种物料流量比值控制方案物料流量比值控制方案v一般选择比较贵重的反应物或是对反应起主导作用的一般选择比较

42、贵重的反应物或是对反应起主导作用的反应物作为反应物作为主物料主物料（图中（图中A A物料，限制组分），除主物料，限制组分），除主物料之外的其他反应物则为物料之外的其他反应物则为副物料副物料（图中（图中B B、C C 物料，物料，过剩组分）过剩组分） 。v如果各反应物的成分、压力、温度等参数变化较大时，如果各反应物的成分、压力、温度等参数变化较大时，应引入成分、压力和温度等参数的应引入成分、压力和温度等参数的校正方案校正方案。 544.3.2 4.3.2 特定过程及管路的流程特定过程及管路的流程 主要有：气流输送、真空过程、导热油加热和取样系统主要有：气流输送、真空过程、导热油加热和取样系统 v

43、定义定义：借助正压或负压气流通过管道输送物料的技术：借助正压或负压气流通过管道输送物料的技术v组成组成：供料装置；输送管道；分离设备；空气动力源：供料装置；输送管道；分离设备；空气动力源v类型类型：用于输送散装粉粒状物料的气力输送系统主要：用于输送散装粉粒状物料的气力输送系统主要是以下三种类型：吸送式、压送式和混合式是以下三种类型：吸送式、压送式和混合式A A吸送式吸送式 系统为负压操作，流程如系统为负压操作，流程如图图4-414-41所示所示B B压送式压送式 系统为正压操作，流程如系统为正压操作，流程如图图4-424-42所示所示C C混合式混合式 吸送和压送两种方式的组合吸送和压送两种方

44、式的组合 4.3.2.1 4.3.2.1 气流输送气流输送 55取样系统取样系统 v取样的基本要求取样的基本要求：1.所取的样品必须干净，并且有代表性；所取的样品必须干净，并且有代表性；2.取取样样时时应应避避免免取取样样介介质质排排入入大大气气，避避免免环环境境污污染染或或形形成爆炸危险区域；成爆炸危险区域；3.注意人身安全。注意人身安全。A A取样系统流程设计基本要求：取样系统流程设计基本要求：1.1.取取样样点点应应选选择择在在有有压压力力的的、流流动动的的工工艺艺物物料料主主管管道道的的低温部位。低温部位。2.2.对人体有害介质应设有防护措施。对人体有害介质应设有防护措施。3.3.流流

45、体体取取样样，一一般般情情况况下下宜宜选选用用循循环环流流程程，在在满满足足取取样样要求的情况下也可采用直接取样流程。要求的情况下也可采用直接取样流程。4.4.取样介质的温度：一般应小于或等于取样介质的温度：一般应小于或等于4040为宜。为宜。 56B B取样流程取样流程 （1 1）直接取样流程）直接取样流程 样品直接从工艺主管道上取出，一般用于：样品直接从工艺主管道上取出，一般用于：a a）一般无害不冷凝气体，一般无害不冷凝气体，如图如图4-474-47所示。所示。b b）含有固体粉尘的气体，含有固体粉尘的气体，如图如图4-484-48所示。所示。c c）无害的液体和油品，无害的液体和油品，

46、如图如图4 449(a)49(a)、(b)(b)、(c)(c) 根根据据实实际际情情况况，置置换换取取样样管管内内的的滞滞留留油油或或排排入入地漏地漏，或，或排入桶内排入桶内或须或须冷却后取样冷却后取样（2 2）差压式取样流程）差压式取样流程v即取样时上游管和下游管有一定的压力差，压差可以即取样时上游管和下游管有一定的压力差，压差可以是阀门或调节阀，也可是设备所形成的压力降。是阀门或调节阀，也可是设备所形成的压力降。v差压式取样流程分为：循环流程、非循环流程。差压式取样流程分为：循环流程、非循环流程。v循环流程即介质从下游管回到自身管道的系统。循环流程即介质从下游管回到自身管道的系统。57差压

47、式取样流程差压式取样流程一般用于：一般用于：a a）对对人人体体有有害害的的气气体体或或油油气气，宜宜采采用用差差压压式式循循环环流程，如流程，如图图4-50(a)4-50(a)、(b) (b) b b）高高温温高高压压气气体体，宜宜采采用用差差压压式式非非循循环环流流程程，如如图图4-514-5158容器1、接口放空管的形式 排放3、排放2、放空4.3.3 4.3.3 化工工艺流程的经验设计化工工艺流程的经验设计59物料去加工物料去加工物料去加工最小400mm4、溢流管60 6、下降腿7、折角进料管泪孔61带滑动插板回转给料器活动底盘内部倒锥体容器中固体物料处理装置容器中固体物料处理装置62

48、1.塔顶的液封液封高度气相饱和液体管的液封气相冷却水重力回流立式冷凝器塔器塔器632.塔底与再沸器塔釜液位蒸汽冷凝水641.放空泪孔换热器换热器652.冲溅防护带防冲挡板的换热器带放大接头的换热器66离心泵PG含油污水泵的循环管路67小流量旁通管线 高扬程旁通管线正常备用时介质流向 防凝管线平衡管线接往吸入罐气相段平衡管线沿途不能有袋形68697071返回返回724.4 4.4 辅助生产流程辅助生产流程 化工工艺流程不仅要满足生产稳化工工艺流程不仅要满足生产稳态过程的需要态过程的需要, ,还应满足生产处于还应满足生产处于非稳态过程的需要非稳态过程的需要( (开开 停车停车, ,安全安全生产生产

49、, ,事故状态事故状态) )73p公用工程公用工程 p开停车流程开停车流程 p安全生产流程安全生产流程 A A安全阀的设置安全阀的设置 B B爆破片的设置爆破片的设置 C C高压管路高压管路74附表附表 2-4 返回返回75表表 4-2 返回返回76（图（图4-8）返回返回77（图（图4-9）返回返回78（图（图4-10）返回返回79（图（图4-11）返回返回80（图（图4-12）返回返回81（图（图4-13）返回返回82（图（图4-14）返回返回83（图（图4-35）返回返回84（图（图4-36）返回返回85（图（图4-37）返回返回86（图（图4-38）返回返回87（图（图4-39）返回返

50、回88（图（图4-40a）返回返回89（图（图4-40b）返回返回90（图（图4-41）返回返回91（图（图4-42）返回返回92（图（图4-47）返回返回93（图（图4-48）返回返回94（图（图4-49）返回返回95（图（图4-50）返回返回96（图（图4-51）返回返回9798返回返回994.5 4.5 工艺流程图绘制软件介绍工艺流程图绘制软件介绍4.5.1 4.5.1 主要流程设计软件主要流程设计软件pPDMS (Plant Design Management System)PDMS (Plant Design Management System)，即，即3D3D工厂设计管理系统，是由

51、英国工厂设计管理系统，是由英国CAD CentreCAD Centre公公司出品。主要用于工厂管道布置、楼梯平台、司出品。主要用于工厂管道布置、楼梯平台、钢架结构、采暖通风的工程设计软件。在国内钢架结构、采暖通风的工程设计软件。在国内被广泛应用于石油、化工、冶炼、建筑、空分被广泛应用于石油、化工、冶炼、建筑、空分等行业。等行业。100主要模块主要模块(Module)(Module)ADMINISTRATION 项目管理PARAGON 元件库,等级库维护DESIGN 三维设计,多专业集成 Equipment Pipework Structure Cable trays HVAC Hanger&S

52、upportDRAFT 平竖面图生成ISODRAFT 轴测图生成101pCADWorxCADWorx Plant Professional 2007 Plant Professional 2007 美国美国 COADE COADE 公司研发的基于公司研发的基于AutoCADAutoCAD平台的平台的3D3D工厂设计软件。工厂设计软件。出品。主要用于工厂管道布置、楼梯平台、钢架出品。主要用于工厂管道布置、楼梯平台、钢架结构、采暖通风的工程设计。结构、采暖通风的工程设计。102CADWorxCADWorx Pipe Pipe 管道管道CADWorxCADWorx P&ID P&ID 工工艺流程艺流

53、程CADWorxCADWorx Steel Steel 结构结构CADWorxCADWorx Equipment Equipment 设备设备HVAC HVAC 采暖通风采暖通风ISOREN ISOREN 管段图管段图CADWorxCADWorx Datasheets Datasheets 实时实时数据库数据库NavisWorksNavisWorks 漫游漫游 主要模块主要模块(Module)(Module)103pPROCADPROCAD公司的公司的2D Designer2D Designer及及3D 3D 管道设计软件管道设计软件pCADPLANTCADPLANT软件，中科院和扬子石化联合

54、开发软件，中科院和扬子石化联合开发pWin-PDA2001Win-PDA2001系列软件，上海易用科技公司开发系列软件，上海易用科技公司开发pPDMaxPDMax三维设计软件，长沙思维软件有限公司三维设计软件，长沙思维软件有限公司pPIDCADPIDCAD工艺流程设计软件，深圳维远泰克工艺流程设计软件，深圳维远泰克104105106107108思考题思考题( (第第4 4章）章）1 1工艺流程设计的任务是什么？工艺流程设计的任务是什么？2 2工艺流程设计的基本原则是什么？工艺流程设计的基本原则是什么？3 3流程图分哪几种流程图分哪几种? ? 各图有何要求？各图有何要求？4 4带控制点的工艺流程

55、图有何内容？带控制点的工艺流程图有何内容？ 5 5流程图中有几种线型？分别用于哪种场合流程图中有几种线型？分别用于哪种场合? ? 6 6指出下列标注中各符号的意义指出下列标注中各符号的意义? ?7.7.流程图中的设备图例如何表示？流程图中的设备图例如何表示？8.8.8 8流程图中的物料代号有何规定？流程图中的物料代号有何规定？PW608-1595-B2ER202B釜式反应器1099 9控制离心泵流量的方法有哪些？各有何优缺点？控制离心泵流量的方法有哪些？各有何优缺点？1010哪种泵的出口管道上不能直接安装节流装置来调哪种泵的出口管道上不能直接安装节流装置来调节流量？为什么？节流量？为什么？1111有哪些取样流程？它们各用于什么场合？有哪些取样流程？它们各用于什么场合？ 1212管壳式换热设备的自控原理是什么管壳式换热设备的自控原理是什么? ? 最最常用的控常用的控制方法是什么？制方法是什么？1313气流输送有哪几种流程？各有何优缺点？气流输送有哪几种流程？各有何优缺点？110