化工设计 工艺流程设计修改.pptx

本章主要内容：本章主要内容：2.1 2.1 生产方法和工艺流程的选择生产方法和工艺流程的选择 2.2 2.2 工艺流程设计工艺流程设计 2.3 2.3 工艺流程图工艺流程图 2.4 2.4 典型设备的自控方案典型设备的自控方案 2.5 2.5 用用AutoCAD P&IDAutoCAD P&ID绘制工艺流程图绘制工艺流程图第1页/共84页一、生产方法和工艺流程选择的原则一、生产方法和工艺流程选择的原则 （1 1）先进性）先进性 技术先进和经济上合理可行 先进性评价包括：技术先进性、建设投资、生产成本、消耗定额及对环境的危害等方面（2 2）可靠性）可靠性 指生产方法和工艺流程是否成熟可靠。原料来源是否可靠。（3 3）合理性）合理性 国家资源的合理利用、建厂地区的发展规划、“三废”处理是否可行等。第一节 生产方法和工艺流程的选择综合考虑各方面因素，进行流程优化和技术经济分析。一个化学过程如何实现工程化？在技术上能够实现的前提下进行一个化学过程如何实现工程化？在技术上能够实现的前提下进行工程设计工程设计。第2页/共84页二二、生产方法和工艺流程确定的步骤、生产方法和工艺流程确定的步骤（1 1）资料搜集与项目调研资料搜集与项目调研；国内外生产方法及工艺流程；原料来源及产品应用情况；试验研究报告；综合利用及三废处理；生产技术的先进水平；安全技术及劳动保护措施；设备的大型化及制造、运输情况；基本建设投资、产品成本、占地面积；水、电、汽、燃料及主要基建材料的用量及供应；厂址、地质、水文、气象等资料；工厂环境与周围的情况。（2 2）生产设备类型与制造厂商调研生产设备类型与制造厂商调研 设备是实现化工技术的关键，同时在投资中占很大比例。设备是实现化工技术的关键，同时在投资中占很大比例。（3 3）对调研结果进行全面分析对比对调研结果进行全面分析对比 第3页/共84页第二节 工艺流程设计 一、工艺流程设计的任务（流程组织或过程合成）按步骤逐步解决以下问题：按步骤逐步解决以下问题：（1 1）确定整个流程的组成；）确定整个流程的组成；由哪些生产过程和单元过程构成？各个单元之间如何连接？由哪些生产过程和单元过程构成？各个单元之间如何连接？流程组织：流程组织：权衡技术与经济、安全、工程等方面的因素，在过程开发实验权衡技术与经济、安全、工程等方面的因素，在过程开发实验的基础上，结合化工生产过程的实际经验，将某个化工过程的原料准备、的基础上，结合化工生产过程的实际经验，将某个化工过程的原料准备、反应合成、产物分离三个阶段的有关单元操作有机地组合在一起，形成一反应合成、产物分离三个阶段的有关单元操作有机地组合在一起，形成一个较优的工艺流程。个较优的工艺流程。第4页/共84页以以煤煤为原料生产为原料生产合成氨合成氨为例：为例：气化气化(造气造气)C、O2、H2O CO、H2、CO2CO变换变换 CO+H2O =CO2+H2脱硫、脱碳脱硫、脱碳 除去混合气体中的除去混合气体中的H2S、CO2甲烷化甲烷化 除去混合气体中剩余的少量除去混合气体中剩余的少量CO、CO2合成合成 N2+H2 =NH3?O2CCOH2CO2H2CO2N2H2空分H2S、CO2变换造气甲烷化脱硫脱碳分离合成氨氨原料原料循环气循环气微量CO、CO2所以合成氨由以下生产过程组成：C NH3例如：脱硫和变换过程的顺序？例如：脱硫和变换过程的顺序？要解决各个过程的生产方法、安排顺序问题第5页/共84页煤气化工艺的改变及钴钼耐硫催化剂的使用，改变了合成氨工艺流程中变换和脱硫的顺序。中压气化，先变换，再脱硫，避免煤气热冷热的流程以及产生能量的损失。同时副产蒸汽。从而大大减少蒸汽耗量，取得显著的节能降耗效果。这也是研制新型变换催化剂的原因和动力之所在。例如：脱硫和变换过程的顺序如何组织？例如：脱硫和变换过程的顺序如何组织？第6页/共84页以以CO变换变换制氢制氢生产过程生产过程为例，为例，将将CO由由42%-65%降低至降低至0.4%以下：以下：CO+H2O =CO2+H2+H 可逆放热反应可逆放热反应过程组成：过程组成：粗煤气除水粗煤气除水 预热预热 配比水蒸气（过量）配比水蒸气（过量）反应反应 降温降温(回收反应热回收反应热)反应反应 降温降温(回收反应热回收反应热)降温降温(回收多余水蒸气回收多余水蒸气)蒸汽冷凝液分离蒸汽冷凝液分离催化剂催化剂（2 2）确定每个过程或工序的组成；）确定每个过程或工序的组成；每个每个过程过程又由许多又由许多单元过程单元过程组成。组成。由哪些设备来完成？设备之间如何连接？设备主要工艺参数？原料预处理反应分离第7页/共84页工艺流程设计的方法：流程组织（过程合成）流程组织（过程合成）化工过程的典型流程框图化工过程的典型流程框图原料预处理阶段反应合成阶段产物分离阶段工艺流程设计即确定整个流程的组成，合理进行流程组织。第8页/共84页原料预处理阶段：原料预处理阶段：以物理方法为主，但不排除化学方法。可能要用到一些分离的单元操作。可能牵涉到“三废”处理。可能有副产品产出。反应合成阶段：反应合成阶段：可能是多步反应组成（多个反应器）。多个反应器之间可能穿插着分离单元操作。产物分离阶段：产物分离阶段：可能要用到多种单元操作。重视“三废”处理技术问题。重视回收。问题：在两个反应器之间为什么可能要用到分离操作？经济效益的重要来源之一。第9页/共84页耐耐硫硫变变换换流流程程示示意意图图（3 3）确定工艺操作条件；）确定工艺操作条件；确定整个生产工序或每台设备要达到和确定整个生产工序或每台设备要达到和保持的操作条件。保持的操作条件。温度、压力、浓度、液位、流量温度、压力、浓度、液位、流量容积、换热面积容积、换热面积？（4）控制方案的确定；）控制方案的确定；如何维持以上操作条件，及实现各参数之间如何维持以上操作条件，及实现各参数之间的联系？确定正确控制方案，选用合适的控制仪表。的联系？确定正确控制方案，选用合适的控制仪表。第10页/共84页德士古（德士古（GE）水煤浆气化概略流程）水煤浆气化概略流程磨煤机煤浆泵气化炉锁斗蒸发热水塔旋风分离器混合器第二节 工艺流程设计 水洗塔合成气合成气煤煤渣水渣水酸气酸气废渣废渣第11页/共84页烷烷基基化化苯苯，甲甲苯苯塔塔苯苯 塔塔乙乙 苯苯 塔塔乙乙 苯苯 塔塔苯苯 乙乙 烯烯乙乙苯苯脱脱氢氢乙烯乙烯多烷基苯多烷基苯苯苯,甲甲苯苯苯乙烯苯乙烯苯苯重物质重物质乙苯回流乙苯回流苯回流苯回流乙烯:苯=1:5560K,600kPa850K例3-4 苯乙烯制取过程：反应器之间穿插着分离单元操作，未反应完的物料重新回到反应器。第12页/共84页第二节 工艺流程设计 问题：问题：流程组织得好不好，怎么来判断？流程组织得好不好，怎么来判断？产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。考虑环保、安全、占地面积等因素。化工领域包括相关领域的一些科技进步与发明，都可能对某个产品化工领域包括相关领域的一些科技进步与发明，都可能对某个产品生产过程的流程组织带来显著的影响。生产过程的流程组织带来显著的影响。流程模拟AspenPlus流程图绘制AutoCADP&ID流程组织的依据流程组织的依据:过程开发实验结果；过程开发实验结果；设计人员的实践经验。设计人员的实践经验。进进行行方方案案比比较较计算机辅助设计：第13页/共84页（5 5）原料与能量的合理利用）原料与能量的合理利用；计算并确定各个生产过程的效率，得出全装置的最佳总收率，同时合理地做好能量回收与综合利用，降低能耗以确定水、电、蒸汽和燃料的消耗（6 6）制定）制定“三废三废”处理方案处理方案；对全流程中所排出的三废要尽量综合利用，对于暂时无法回收利用的，则须进行妥善处理。（7 7）制定安全生产措施）制定安全生产措施。对设计出来的化工装置在开车、停车、长期运转以及检修过程中，可能存在哪些不安全因素进行认真分析，再遵照国家的各项有关规定，结合以往的经验教训，制订出切实可靠的安全措施。第二节 工艺流程设计 第14页/共84页耐硫变换工艺流程方案设计：耐硫变换工艺流程方案设计：变换反应分段；变换反应分段；根据变换炉进出口气体温度设计合理的换热流程。根据变换炉进出口气体温度设计合理的换热流程。变换过程核心设备：变换炉其他重要设备：换热设备要考虑高温、高压，氢腐蚀等因素。第15页/共84页各变换炉出口温度、变换率的确定各变换炉出口温度、变换率的确定 CO+H2O =CO2+H2+H图图1 1 变换炉平衡温度曲线、最适宜温度、操作线图变换炉平衡温度曲线、最适宜温度、操作线图第16页/共84页第三节第三节 工艺流程图工艺流程图工艺物料流程图工艺物料流程图管道仪表流程图管道仪表流程图第17页/共84页把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来，即是工艺流程图。工艺流程图中的主要线型：第三节 工艺流程图 辅助物料管线其他如工艺设备、阀门、管件、仪表为细实线工艺主物料管线原有管道蒸汽伴热管道电伴热管道保温管道第18页/共84页第三节 工艺流程图（一）按设计阶段不同分类 方案（不计入设计文件）工艺流程简图（草图）（示意图）初步设计文件（基础设计）工艺物料流程图（PFD）管道仪表流程图（PID）施工图设计文件（详细工程设计）管道仪表流程图（PID最终版）一、工艺流程图的种类ProcessFlowDiagram（PFD）PipingandInstrumentationDiagram（PID或P&ID）第19页/共84页1、工艺流程草图、工艺流程草图 工艺流程草图工艺流程草图又称方案流程图方案流程图或流程示意图流程示意图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它定性地定性地标出由原料转化成产品的变化、流向顺序以及生产中采用的各种化工单元及设备。用于工艺方案讨论。用于工艺方案讨论。脱脱硫硫系系统统工工艺艺方方案案流流程程图图第三节 工艺流程图H2S约占总硫含量的90第20页/共84页半水煤气脱硫工艺流程说明：半水煤气脱硫工艺流程说明：图图2-1是合成氨工艺中原料气脱硫系统的工艺流程图。半水是合成氨工艺中原料气脱硫系统的工艺流程图。半水煤气自气柜用煤气自气柜用罗茨鼓风机罗茨鼓风机1从底部鼓入从底部鼓入脱硫塔脱硫塔2，稀氨水自，稀氨水自氨水槽氨水槽3用用氨水泵氨水泵4-1从脱硫塔顶部泵进入，用氨水吸收半从脱硫塔顶部泵进入，用氨水吸收半水煤气中的硫化氢。由水煤气中的硫化氢。由脱硫塔脱硫塔2底部出来的废氨水，经底部出来的废氨水，经氨水氨水泵泵4-2打入打入再生塔再生塔6的上部，用的上部，用鼓风机鼓风机5由再生塔下部向塔内由再生塔下部向塔内吹进空气使废氨水解吸。解吸出来的硫化氢随空气流从塔吹进空气使废氨水解吸。解吸出来的硫化氢随空气流从塔顶排出顶排出（应该回收硫）（应该回收硫）。再生氨水则由再生塔底部排出，。再生氨水则由再生塔底部排出，用用氨水泵氨水泵4-1送往脱硫塔循环使用。脱硫后的半水煤气经送往脱硫塔循环使用。脱硫后的半水煤气经除除尘塔尘塔7除尘后，去压缩工段进行压缩。除尘后，去压缩工段进行压缩。第21页/共84页2、工艺物料流程图(PFD)工艺物料流程图是把物料衡算和热量衡算的结果反映在流程图上。它是初步设计阶段最重要、最本质、最基础的图纸。苄基甲苯（苄基甲苯（MBT)和二苄基甲苯（和二苄基甲苯（DBT)物料流程图物料流程图DBTDBT物料编号物料编号设备位号设备位号第22页/共84页R-101a,b原料储槽原料储槽B-101原料泵原料泵第23页/共84页3、工艺管道仪表流程图(PID或P&ID)管道仪表流程图的内容画出全部工艺设备、所有工艺物料管线、辅助物料管线、全部阀门，以及工艺参数(温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等)的测量和自动控制仪表的位置和功能代号。管道仪表流程图的作用各专业开展设计的依据之一；施工的依据；生产管理、操作、维修和开停车的指导性文件。第24页/共84页二、管道仪表流程图（PID）1版（详细设计版（详细设计1版）版）For Detail Engineering Rev.12版（详细设计版（详细设计2版）版）For Detail Engineering Rev.23版（施工版）版（施工版）Approved For Construction工程版工程版PID基础设计阶段：基础设计阶段：详细工程设计阶段：详细工程设计阶段：上述上述7版版PID为常规为常规PID开发过程，小型或成熟工艺至少完成三个版次。开发过程，小型或成熟工艺至少完成三个版次。有些设计院划分为有些设计院划分为A、B、C、D、E、F、G版。版。2个设计阶段，个设计阶段，7版次。版次。A版（初步条件版）版（初步条件版）Approved For PlanningB版（内部审核版）版（内部审核版）Issue For ReviewC版（用户批准版）版（用户批准版）Issue For Approval0版（设计版）版（设计版）Approved For Design工艺版工艺版PID第25页/共84页图样包括如下内容:(l）图形 将各设备的简单形状按工艺流程次序，展示在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。(2）标注 注写设备位号及名称、管段编号、控制点代号、必要的尺寸、数据等。(3）图例（首页图）。代号、符号及其他标注的注明，有时还有设备位号的索引等。(4）标题栏 注写图名、图号、设计阶段、设计单位等。第三节 工艺流程图第26页/共84页第三节 工艺流程图管道仪表流程图(PID)设计规定：设计规范：设计规范：HG20559-93管道仪表流程图设计规定管道仪表流程图设计规定施工图规范：HG/T20519-2009化工工艺设计施工图内容和深度统一规定各设计院自己的设计规定各设计院自己的设计规定第27页/共84页（一）通用设计规定（一）通用设计规定（1）图幅）图幅 多采用多采用A1图幅或图幅或A0图幅图幅 PID分主项绘制，分主项绘制，主项较大时，一个主项的流程图一般分成数张绘制，主项较大时，一个主项的流程图一般分成数张绘制，每张图纸按顺序编写每张图纸按顺序编写图号图号。（2）图线与比例）图线与比例 流程图流程图不要求比例不要求比例，但设备大小，但设备大小相对比例相对比例要协调。要协调。名称名称图线图线线宽线宽主要用途主要用途粗实线粗实线0.80.9主物料管道流程线主物料管道流程线中粗线中粗线0.40.5辅助物料管道线辅助物料管道线细实线细实线0.150.25设备、阀门、管件轮廓线设备、阀门、管件轮廓线图线宽度推荐值图线宽度推荐值第三节 工艺流程图（3 3）文字与字母的标注）文字与字母的标注 字体大小字体大小 7 7、5 5、3.53.5、3 3（4 4）图面布置）图面布置 第28页/共84页1.设备图形设备图形（1）按规定图例画出按规定图例画出设备外形轮廓设备外形轮廓和和内部、外部结构特征内部、外部结构特征简简图图（P35）；图例可参照图例可参照HG-20519.2（2）设备之间的相对位置及管口位置：设备示意图之间的距离以布置流程线合理方便为原则；设备示意图之间的高高低低位位置置及设备上接接管管口口的的位位置置应应符符合实际情况合实际情况；（3）设备保温及伴热：画出一段隔热层或伴热管示意。第三节 工艺流程图（二）设备的表示方法 绝热层绝热层伴热管伴热管第29页/共84页 设备接管口的位置应符合实际情况：对于图中换热器，管程流体？壳程流体？进出口位置？BBAABBAA第30页/共84页A流体走壳程，B流体走管程。固定管板换热器：固定管板换热器：第31页/共84页通过本课程的学习，通过本课程的学习，了解一些化工设备了解一些化工设备的知识。的知识。只有了解设备才能只有了解设备才能正确画好流程图！正确画好流程图！第32页/共84页双管程四管程分程隔板釜式换热器釜式换热器第33页/共84页化工设备的结构特点化工设备的结构特点共同特点：共同特点：主体（外壳）是压力容器，内部装有各种强化传热、传质的构件。填料塔、板式塔如填料塔、板式塔如何画？何画？第34页/共84页列管式：列管式：反应同时换热固定床：固定床：气体通过静止的催化剂床层流化床：流化床：固体催化剂颗粒处于悬浮运动状态 反应器：第35页/共84页（1）标注内容：设备位号和名称设设备备位位号号的的一一致致性性：同同一一工工程程设设计计中中同同一一设设备备在在不不同同设设计计阶阶段段的的所所有图样中，位号必须一致。有图样中，位号必须一致。不同的设计阶段设备增减时怎么办？施施工工图图设设计计阶阶段段取取消消设设备备则则保保留留空空号号，增增加加设设备备则则在在该该主主项项内内按按已已存存在的同类设备顺序号后依次编号。在的同类设备顺序号后依次编号。例：例：初步设计阶段：R101 R102 R103 R104施工图设计阶段：R101 空号空号 R103 R104施工图设计阶段：R101 R102 R105 R103 R1042、设备的标注第三节 工艺流程图第36页/共84页第二种编写方式（2）设备位号和名称的编写规则：）设备位号和名称的编写规则：（P39）PL精制塔精制塔给料泵给料泵P301a,bPL精制塔精制塔T301PL残液冷却器残液冷却器E303PL中间中间槽槽V0301P32-33流程图的设备位号和名称流程图的设备位号和名称:第三节 工艺流程图PL精制塔精制塔再沸器再沸器E302精精PL泵泵P02PL精制塔顶精制塔顶冷凝器冷凝器E301精精PL储槽储槽V302a,b设备位号设备位号在主项内分类按顺序编写，不得重复。在主项内分类按顺序编写，不得重复。P3 01 a,bPL精制塔给料泵精制塔给料泵设备类别代号设备类别代号主项代号同类设备顺序号相同设备尾号位号线(粗实线)可省略A.设备位号第37页/共84页设备顺序号设备顺序号 在同一主项内，按照设备类别，按照设备类别，按流程顺序依次编号。按流程顺序依次编号。相同设备尾号相同设备尾号 所谓相同设备相同设备是指设备结构大小完全相同、设备执行的任务完全一致。作用有两种：增加生产能力增加生产能力或备用设备备用设备。如设计选用三台泵，2开1备例如：P0302A P0302B P0302C 例如合成氨的生产过程：造气、变换、脱硫脱碳、甲烷化、合成例如合成氨的生产过程：造气、变换、脱硫脱碳、甲烷化、合成设备分类代号：HG20559-2009、HG20559-93主项代号：主项代号：按生产过程特点划分，用数字代号表示不同的工序。按生产过程特点划分，用数字代号表示不同的工序。第38页/共84页B.设备名称的编写设备名称的编写a)设备原名加工艺用途的限定词；设备原名加工艺用途的限定词；（尽可能反映设备的用途）尽可能反映设备的用途）如：贮槽：贮槽：精精PL贮槽贮槽；泵：；泵：精精PL泵泵b)附附属属于于主主设设备备的的辅辅助助设设备备名名称称前前应应加加上上主主设设备备名名称称的的限限定定词，但可简化；词，但可简化；如：PL精制塔精制塔给料泵给料泵；萃取解吸塔萃取解吸塔蒸发器蒸发器 萃解塔萃解塔蒸发器蒸发器 预精馏塔预精馏塔回流泵回流泵 预塔预塔回流泵回流泵 （3）标注方式）标注方式第一处：第一处：在设备图旁边或形内标注位号，在设备图旁边或形内标注位号，此处不注名称此处不注名称。第二处：标注设备位号、名称，第二处：标注设备位号、名称，标注在设备图形的正上方或下方；标注在设备图形的正上方或下方；第39页/共84页（4）标出设备管口）标出设备管口画出画出管口及法兰，用字母标示出每个管口。管口及法兰，用字母标示出每个管口。第三节 工艺流程图第40页/共84页（三）管道的表示方法 1管道的画法 P43 表2-7和表2-8 图上一般应画出所有工艺管道、阀门、主要管件和辅助物料及公用物料（如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等）的管道。第三节 工艺流程图 (2）交叉与转弯 (3）放气阀、排液阀及液封 液封U 型液封管尽可能按实际比例长度表示。(1）线型规定 第41页/共84页(4）管道的接续 各流程图之间的管道连接符号CWS公用工程物料：公用工程物料：所连接的管道（物料）所连接的设备（同一主项）所连接的图号（同一主项）图纸左侧的接续符号：图纸右侧的接续符号：工艺物料：工艺物料：第42页/共84页物料代号物料代号：P41P41管管道道序序号号：又称管道分段顺序号，在主项内按物料分类编写，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序，依次编号。公称直径公称直径(DN)(DN)：mm,是管子的是管子的名义直径名义直径，以，以DNDN表示。表示。凡是同一公称直径的管子，外径必定相同，而内径则因壁厚不同而异。凡是同一公称直径的管子，外径必定相同，而内径则因壁厚不同而异。如：如：DN50 573.5 574DN50 573.5 574 DN100 1084 1086 DN100 1084 1086 在管道组合号在管道组合号PG 0601-50 A1A-H中，中，50即代表公称直径即代表公称直径DN50DN50。公称压力公称压力(PN)：MPa 1.0,1.6,2.0,2.5,4.0,6.4,10.0,16与内径相近的整数 2 管道的标注第43页/共84页ASME(美国标准美国标准)425对应常温对应常温下的压力下的压力SI(国内及欧洲标准国内及欧洲标准)常温常温(120)120)等级代号等级代号LB(LB)PN(MPa)等级代号等级代号 PN(MPa)等级代号等级代号PN(MPa)A150(260)2H0.25R10.0B3005K0.6S16.0C400L1.0T20.0D60011M1.6U22.0E90015N2.5V25.0F150026P4.0W32.0G250042O6.4ANSI（American National Standards Institute 美国国家标准学会）美国国家标准学会）压力等级标记为CL150,CL300CL150,CL300和PN2.0,PN4.0PN2.0,PN4.0管道管道公称公称压力压力：管道、管件和阀门在一定：管道、管件和阀门在一定温度范围内温度范围内的最大允许工作压力的最大允许工作压力ASME（American Society of Mechanical Engineers）美国机械工程师学会管道公称压力等级代号表管道公称压力等级代号表对照对照 (1LB/in(1LB/in2 2=6894.8Pa)=6894.8Pa)第44页/共84页管道及管道元件的连接：管道及管道元件的连接：管道通过标准法兰连接要求公管道通过标准法兰连接要求公称直径、公称压力相同。称直径、公称压力相同。根据公称直径和公称压力选用设备和管道标准件。根据公称直径和公称压力选用设备和管道标准件。第45页/共84页同一管道等级顺序号同一管道等级顺序号：相同管道等级的顺序号。管道材质代号管道材质代号：用大写字母表示。材质材质铸铁铸铁碳钢碳钢普通低普通低合金钢合金钢合金钢合金钢不锈钢不锈钢有色有色金属金属非金属非金属衬里及衬里及内防腐内防腐代号代号ABCDEFGH简化标注简化标注当工艺流程简单、管道较少时，当工艺流程简单、管道较少时，简化标注简化标注管道：管道：如：如：PG 0601-50 A1C-H 简化为简化为 PG 0601-573.5CPG 0601-573.5C 隔热或隔音代号：PG 0601-50 A1C-H 第46页/共84页流流程程图图中中需需要要标标注注的的限限位位尺尺寸有：寸有：孔板距弯头的距离；孔板距弯头的距离；液封管高度液封管高度排气口排气口高于高于E010201管口管口i2 3300mmE010201i2液封管：应尽量按实际比例长度画(如右图，脱水塔塔底液封)：3 限位尺寸标注第47页/共84页（四）阀门与管件的表示方法a)a)内内容容：在在管管道道上上应应画画出出全全部部阀阀门门和和各各种种管管件件（如如补补偿偿器器、软软管管、疏疏水水器、视镜、盲板等）；器、视镜、盲板等）；b)b)线型：细实线；线型：细实线；c)c)图形：按规定图例，图形：按规定图例，HG20519.2HG20519.220092009；参见；参见P43P43d)d)要求：阀门的位置尽量体现实际安装情况；要求：阀门的位置尽量体现实际安装情况；第48页/共84页平衡角式截止、节流阀平衡角式截止、节流阀 球阀图例：球阀图例：安装在管道中：安装在管道中：球阀球阀蝶阀蝶阀第49页/共84页（四）阀门与管件的表示方法第50页/共84页（五）仪表控制点的表示方法工程版工程版管道仪表流程图(PID)上应该表示全部与工艺有关的全部与工艺有关的检测和控制仪表。检测和控制仪表。（1）仪表的功能标志）仪表的功能标志 P44-45表表2-9，2-10一个仪表只有一个参量代号，但可以集中实现多个功能，一般不超过一个仪表只有一个参量代号，但可以集中实现多个功能，一般不超过4个。个。后继字母的排列顺序：IRCTQSAK（指示、记录、控制、变送、积分、连锁、报警、操作器）例例TIRC，LICA，PSA，FFICA？首位字母首位字母(+修饰词修饰词)表示被测变量表示被测变量后继字母表示仪表的功能。后继字母表示仪表的功能。+（2）仪表位号）仪表位号由仪表功能标志和仪表回路编号两部分组成。由仪表功能标志和仪表回路编号两部分组成。P46图图2-6第51页/共84页可编程逻辑控制可编程逻辑控制（PLC控制）控制）DCS控制控制就地仪表就地仪表嵌装在管道中嵌装在管道中控制室仪控制室仪表盘安装表盘安装就地仪表盘安装就地仪表盘安装单台常规仪表：单台常规仪表：控制系统中的仪表：控制系统中的仪表：计算机功能计算机功能（3）图形符号）图形符号 P46表表2-1图形符号表示监控仪表的类型和安装位置。图形符号表示监控仪表的类型和安装位置。第52页/共84页流量测量仪表流量测量仪表图形符号（检测装置镶嵌安装在管道中）图形符号（检测装置镶嵌安装在管道中）流量测量仪表种类繁多，主要有差压式流量计流量测量仪表种类繁多，主要有差压式流量计(节流装置节流装置)和非差压式流量和非差压式流量计两类。计两类。FT5FE5第53页/共84页第54页/共84页 （六）首页图 P47图2-7 每个单独装置编制一份首页图。课后阅读和总结首页图的主要内容。复习总结设备、管道、阀门及仪表控制点的表示方法。第55页/共84页自力式压力调节阀结构第56页/共84页课堂作业课堂作业1、根据课堂讲解的设备编号和管道编号规则，指出下面设备位号、根据课堂讲解的设备编号和管道编号规则，指出下面设备位号或管号的含义：或管号的含义：设备位号：设备位号：V 0203 B；R2101A/B管道代号：管道代号：AM 0604-50 A1B-H；PL2105-100 A2A-H2、指出下列管道的内径、外径、壁厚及公称直径。、指出下列管道的内径、外径、壁厚及公称直径。1596，894，32883、根据课本表、根据课本表1-6，1-7指出下列仪表代号的含义：指出下列仪表代号的含义：PIC；FQIR；LICA4、说明下列符号在流程图上的作用。第57页/共84页作业 绘制课本30页 M/DBT工艺物料流程图 要求：根据首页图的主要规定标注设备位号和名称，标注在正确位置。第58页/共84页管道仪表流程图(PID)阅读P32-33管道仪表流程图，回答以下问题：1.该流程完成的任务，有哪些工艺设备？2.主要物料是什么？辅助物料有哪些？3.举一例说明设备位号的编写规则。4.举一例说明管道位号的编写规则。5.塔底物料的温度如何控制？塔顶物料回流量如何控制？控制阀在仪表能源中断时的状态？第59页/共84页化工流程中经常需要控制的工艺变量（参数）：化工流程中经常需要控制的工艺变量（参数）：温度温度 压力压力 流量流量液位液位搅拌转速PH值浊度、粘度、各种组份浓度组份浓度如何对一个化工如何对一个化工流程进行控制流程进行控制人工控制人工控制 （手动操作阀门）（手动操作阀门）仪表和计算机控制（自动控制阀）仪表和计算机控制（自动控制阀）第四节 典型设备自控方案第60页/共84页自动调节：1）测量液位并变送特定的信号（电流）测量元件或变送器。2）把变送器送来的信号与设定液位值比较，将结果用特定的信号发送出去自动调节仪表。LIC0502被控变量：液位被控变量：液位操作变量：进料流量操作变量：进料流量LT3）能自动地根据调动器送出来的信号改变阀门的开启度调节阀。通过改变进料流量控制液位了解自动控制(调节)系统的构成，被控变量和操作变量是什么。第61页/共84页 1.离心泵(a)控制泵的出口阀门开度 (b)控制泵的出口旁路第二节 典型设备的自控方案二、泵类的自控方案出口节流法：旁路调节法(回流法)：离心泵旁路调节较为耗费能量，其优点是调节阀的尺寸比直接节流的小。旁路调节法(回流法)：2.容积泵容积泵只能而且必须有旁路调节。被控变量？操作变量？被控变量？操作变量？考虑离心泵效率最大值在适当的流量范围内调节流量流量管路阻力、旁路流量管路阻力、旁路流量第62页/共84页流量流量P=E+KL2 P=E+KL2 往复泵往复泵离心泵节流调节时工作点的变化离心泵节流调节时工作点的变化第63页/共84页三、压缩机的自控方案 图2-10 压缩机分程控制方案分程控制方案三种方式入口端流量控制+出口端流量辅助控制不适用于压差大的场合第二节 典型设备的自控方案压缩机效率低调节原动机的转速 效率最高，节能。被控变量？操作变量？旁路回流方案图2-11压缩机旁路控制方案 第64页/共84页四、换热器的自控方案(一)无相变时换热器的自控方案1控制载热体的流量被控变量：主变量工艺物料温度T副变量载热体流量F操作变量：载热体流量F被控变量：工艺物料温度T操作变量：载热体流量F(a)单回路控制(b)串级控制(c)旁路控制第二节 典型设备的自控方案用三通控制阀分流载热体（物料1）2滞后较少此控制回路惯性小缺点？管程流体？壳程流体？第65页/共84页(b)串级控制 副变量载热体流量发生变化时，流量控制器首先给控制阀发出信号，副变量载热体流量发生变化时，流量控制器首先给控制阀发出信号，控制载热体流量，减少了对主变量温度影响。控制载热体流量，减少了对主变量温度影响。主、副回路相互配合，加速响应，稳定主变量，提高了对主变量的控主、副回路相互配合，加速响应，稳定主变量，提高了对主变量的控制质量。制质量。干扰干扰F1干扰干扰F2第66页/共84页CO变换变换制氢：制氢：CO+H2O =CO2+H2+H催化剂催化剂耐耐硫硫变变换换流流程程示示意意图图变换炉进料温度：控制煤气的旁路流量。变换炉进料温度：控制煤气的旁路流量。第67页/共84页(a)改变被控物料流量 (b)改变物料旁路流量(一)无相变时换热器的自控方案2控制被控物料的流量图2-13 第二节 典型设备的自控方案被控变量：工艺物料温度T操作变量：工艺物料流量F被控变量：工艺物料温度T操作变量：工艺物料旁路流量F图2-13(b)=图2-12(c)第68页/共84页(二)有相变时的换热器控制方案相变潜热起主要作用1加热器的温度控制方案(a)改变入口蒸汽流量改变入口蒸汽流量(b)温度与蒸汽压力的串级控制方案温度与蒸汽压力的串级控制方案减少蒸汽压力波动的干扰，减少蒸汽压力波动的干扰，减少滞后，提高控制品质减少滞后，提高控制品质（1）直接控制蒸汽流量考虑仪表空气中断时，控制阀的状态？第69页/共84页(二)有相变时的换热器控制方案1加热器的温度控制方案（2）控制换热器的有效换热面积(a)改变换热面积改变换热面积(b)温度温度-液位串级控制液位串级控制减少蒸汽压力波动的减少蒸汽压力波动的干扰，提高控制品质干扰，提高控制品质(c)温度温度-流量串级控制流量串级控制蒸汽蒸汽冷凝液冷凝液提高响应，改提高响应，改善控制品质。善控制品质。时间滞后较大液位对应一定的传热面积液位对应一定的传热面积有效换热面积？管程流体？壳程流体？第70页/共84页蒸汽蒸汽冷凝液冷凝液管程流体？壳程流体？有效换热面积？第71页/共84页(二)有相变时的换热器控制方案2冷却器的温度控制方案(a)用冷却剂流量控制用冷却剂流量控制(b)温度温度-液位串级控制液位串级控制(c)用冷却剂的用冷却剂的气化压力控制气化压力控制气氨气氨液氨液氨（控制液氨的液位）有效换热面积：有效换热面积：气相？气相？液相？液相？（控制液氨的蒸发速度）LC控制液氨维持一定的液位，因此换热面积稳定。液氨气相压力减少时，气化速度大大增加，温度下降。第72页/共84页五、反应器的自控方案1.釜式反应器的温度自动控制(a)用进料温度控制用进料温度控制(b)用传热量控制用传热量控制(1)控制进料温度控制进料温度(2)控制传热量控制传热量反应釜传热面积小，滞后很大被控变量：反应釜温度操纵变量：热载体流量第73页/共84页五、反应器的自控方案1.釜式反应器的温度自动控制(c)载热体流量-釜温串级控制 (d)夹套温度-釜温串级控制 (e)釜压-釜温串级控制(3)串级控制串级控制用于压力随温度用于压力随温度变化敏感的场合变化敏感的场合,防止压力失控。防止压力失控。载热体的流量和温度哪个波动大？载热体的流量和温度哪个波动大？选择影响较大的参数为副变量。选择影响较大的参数为副变量。此控制回路惯性小第74页/共84页(2)固定床反应器的温度控制 (a)用进料浓度控制 (b)用进料温度控制(c)用进料温度控制 (d)用冷料量控制(1)改变进料浓度 (2)改变进料温度 (3)改变段间冷料量部分原料用于部分原料用于下一段床层的下一段床层的冷激。冷激。改变改变反应物浓度反应物浓度配比配比，从而改变，从而改变反应放热的速度。反应放热的速度。热载体加热热载体加热冷物料。冷物料。载热体为反应载热体为反应后的热物料。后的热物料。操作变量：氨气流量被控变量：催化剂床层温度T操作变量：热载体流量操作变量：冷料流量NH3+O2NO+H2O变比值控制系统:K=Q2/Q1，随温度而改变Q1Q2第75页/共84页变比值控制系统 变比值控制系统：变比值控制系统：按照工艺指标自行修按照工艺指标自行修正比值系数的变化值。正比值系数的变化值。以某种质量指标以某种质量指标X（第（第三参数）三参数）为主变量，以为主变量，以两个流量比为副变量的两个流量比为副变量的串级控制系统。串级控制系统。F1F2FfCTC反应器T反应器第76页/共84页变比值控制系统第77页/共84页氨氧化炉系统工作原理当出现氨气空气比值变化干扰时，通过比值控制系统及时克服保持氧化炉温度不变。当其它干扰引起炉温变化时，主控制器输出变化，相当于比值控制器给定值变化，改变比值大小，从而改变温度。温度升高测量值升高主控制器输出减小比值控制器输出减小控制阀开度减小氨气流量减小温度下降假设控制器均为反作用形式，控制阀为气开式，主回路工作原理如下第78页/共84页1 1、按提馏段指标控制、按提馏段指标控制 （P53P53图图2-19a2-19a）塔底为主要产品；塔底为主要产品；以提馏段温度为控制质量指标以提馏段温度为控制质量指标,以再沸器加热为控制手段以再沸器加热为控制手段;用提馏段塔板温度控制加热蒸汽量，从而塔内蒸气量用提馏段塔板温度控制加热蒸汽量，从而塔内蒸气量V VS S,保保持回流量持回流量L LR R恒定。恒定。2 2、按精馏段指标控制、按精馏段指标控制（图（图2-19b2-19b）塔顶为主要产品；塔顶为主要产品；以精馏段温度为控制质量指标，以回流量为控制手段；以精馏段温度为控制质量指标，以回流量为控制手段；以回流量以回流量L LR R、馏出液量、馏出液量D D或塔内蒸气量或塔内蒸气量V VS S作为调节参数作为调节参数.六、蒸馏塔的控制方案第79页/共84页六、蒸馏塔的控制方案 T、P、F、L(a)提馏段控制方案 (b)精馏段控制方案 回流罐回流罐精馏塔精馏塔FWDLR关键被控变量：提馏段温度T操作变量：加热蒸汽流量关键被控变量：精馏段温度T操作变量：回流量LRVSFWDVSLR 满足产品的纯度要求满足产品的纯度要求第80页/共84页3 3、蒸馏塔的双温差控制、蒸馏塔的双温差控制（P53P53图图2-202-20）（）（P48P48图图2-192-19）用温差作为质量指标的