化工设计概论09552.pptx

化工设计概论主讲人:李国庭（教授）电 话:88632242单 位:河北科技大学内容绪论第一章化工设计程序和内容第二章工艺流程设计 第三章物料衡算与能量衡算第四章设备的工艺设计与选型第五章车间布置设计第六章管路设计与布置第七章向非工艺专业提供设计条件学习本课程的意义 化化工工工工科科专专业业的的学学生生毕毕业业之之后后从从事事化化工工、制制药药等等工工作作，无无论论是是技技术术革革新新，还还是是装装置置能能力力的的核核算算、工工厂厂的的改改造造挖挖潜潜，降降低低能能耗耗，综综合合利利用用，三三废废处处理理，提提高高生生产产效效率率，以以至至于于产产品品的的开开发发、中中间间实实验验都都需需要要一一定定的的化化工工开开发发和和化化工工设设计计的的专专业业知知识识。因因此此，在在大大学学高高年年级级开开设设这这门门全全面面系系统统讲讲解解化化工工设设计计的的课课程程，进进行行有有关关工工程程设设计计方方面知面知识识的学的学习习和和训练训练是十分必要的。是十分必要的。通通过过该该课课程程的的学学习习，使使学学生生具具备备化化学学工工程程师师的的基基本本理理论论素素质质，今今后后无无论论对对学学生生考考研研，还还是是参参加加工工作作都都将将是是大有意义的。大有意义的。化工设计概念“化工设计”是根据一个化学反应或过程设计出一个生产流程，并研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济的可行性，再根据工艺流程及条件选择合适的生产设备、管道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以满足生产的要求，工艺专业与有关非工艺专业进行密切设计合作，最终使这个工厂建成投产，这种设计全过程称为“化工设计”。化工设计分类化工设计分类 新建工厂设计；原有工厂的改建和扩建设计；车间、厂房的局部修建设计。化工设计分类新建工厂设计分类新建工厂设计分类 1 1）工程设计；）工程设计；2 2）复用设计；）复用设计；3 3）因地制宜设计。）因地制宜设计。工程设计工程设计是指没有现成的装置可以参照或仅仅根据中试是指没有现成的装置可以参照或仅仅根据中试或其它实验装置来设计工业生产装置。这种设计工作难或其它实验装置来设计工业生产装置。这种设计工作难度大，对设计人员的素质要求高。度大，对设计人员的素质要求高。复用设计复用设计是利用已有装置的技术资料进行新装置的设计，是利用已有装置的技术资料进行新装置的设计，这种设计基本没有大的改动。这种设计基本没有大的改动。因地制宜设计因地制宜设计是在已有装置技术资料的基础上，根据即是在已有装置技术资料的基础上，根据即将建设装置的具体情况进行改进或变更，以适应新装置将建设装置的具体情况进行改进或变更，以适应新装置的要求，这样完成的设计称为因地制宜设计。的要求，这样完成的设计称为因地制宜设计。化工设计分类化工设计分类化工设计分类 从设计范围分化工设计通常又分为以从设计范围分化工设计通常又分为以工厂单位工厂单位和以和以车间车间为单位为单位的两种设计。的两种设计。工工厂厂化化工工设设计计包包括括厂厂址址选选择择、总总图图设设计计、化化工工工工艺艺设设计计、非非工工艺艺设设计计、技技术术经经济济等等各各项项设设计计工工作。作。车车间间化化工工设设计计分分为为化化工工工工艺艺设设计计和和其其他他非非工工艺艺设设计计两两部部分分。化化工工工工艺艺设设计计内内容容主主要要有有：生生产产方方法法的的选选择择、生生产产工工艺艺流流程程设设计计、工工艺艺计计算算，设设备备选选型型、车车间间布布置置设设计计及及管管道道布布置置设设计计，向向非非工工艺艺专专业业提提供供设设计计条条件件，设设计计文文件件以以及及概概(予予)算的编制等项设计工作。算的编制等项设计工作。化工设计特点（1 1）政策性强）政策性强 化化工工设设计计是是一一项项政政策策性性很很强强的的综综合合工工作作，整整个个过过程程都都必必须须遵遵循循国国家家的的各各项项有有关关方方针针政政策策和和法法规规。我我们们要要了了解解中中国国的的国国情情，从从我我国国国国情情出出发发，充充分分利利用用人人力力和和物物力力资资源源；要要抱抱着着对对国国家家、对对人人民民负负责责的的严严肃肃认认真真的的精精神神，严严格格遵遵守守国国家家政政策策法法令令、自自觉觉维维护护国国家家和和人人民民的的利利益益，为为国国家家创创造造财财富富。确确保保安安全全生生产产；保保护护环环境境；保保障障良良好好的的操操作作条件，减轻工人的劳动强度。条件，减轻工人的劳动强度。化工设计特点（2）技术性强 化工设计又是一项理论密切联系实际的工作，从事化工设计不仅要有专业理论知识、较广博的基础知识、扎实熟练的技能，还要有丰富的实践经验和运用先进设计手段的操作能力。化工设计是一种创造性劳动，不是照搬照抄，而是消化吸收，“出神入化”。化工设计特点（3）经济性强 化工生产过程大都复杂，所需原材料种类多，能耗大，基建费用高，要求设计人员有经济观点，在确定生产方法、设备选型、车间布置、管道布置时都要加强经济观点，认真进行技术经济分析，处理好技术与经济的关系，做到化工设计技术上先进、成熟，经济上合理。化工设计特点（4）综合性强 化工设计是一项系统工程，是一门多学科、多人手的集体性劳动，要在工作中团结协作，互相支持、互相配合，以大局为重，发扬民主、尊重科学、尊重知识，协作工作，必须依靠全体工艺设计人员和非工艺设计人员的通力合作，密切配合才能完成。化工设计的原则(1)(1)贯彻执行国家基本建设的方针政策，从符合党和国家的贯彻执行国家基本建设的方针政策，从符合党和国家的政治方针和技术经济政策出发，处理好技术、经济及环政治方针和技术经济政策出发，处理好技术、经济及环境的关系，并在国家法令、标准、规定的允许范围内精境的关系，并在国家法令、标准、规定的允许范围内精心设计，确保设计质量。心设计，确保设计质量。(2)(2)认真贯彻认真贯彻“五化五化”设计原则（工厂布置一体化、生产装设计原则（工厂布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、引进技置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、引进技术国产化）。术国产化）。(3)(3)采用先进的科学技术，努力提高商品设计的质量，使设采用先进的科学技术，努力提高商品设计的质量，使设计做到标准规范，切合实际，技术先进，经济合理，安计做到标准规范，切合实际，技术先进，经济合理，安全适用，使建设项目的技术经济指标达到先进水平。全适用，使建设项目的技术经济指标达到先进水平。(4)(4)设计使用的基础资料要准确、可靠，各种数据和技术条设计使用的基础资料要准确、可靠，各种数据和技术条件要正确、切合实际；文字说明要清楚、确切，图纸要件要正确、切合实际；文字说明要清楚、确切，图纸要清晰、正确，避免出现重大设计错误。清晰、正确，避免出现重大设计错误。第一章 化工设计程序和内容化工厂建立过程化工厂建立的全过程 一般需要经过可行性研究、化工设计、施工、试车和考核等几个阶段。一个工程项目从设想到建成投产这一阶段称为基本建设阶段。化工厂建立过程投资设想机会研究项目建议书可行性研究投资决策设计任务书初步设计施工图设计施工安装人员培训试车验收投产设计（建设）前期设计后期（建设期）设计期化工设计阶段的划分 1.国外设计阶段的划分 国际上通常把全部设计过程划分为由专利商承担的工艺包(基础设计)和由工程公司承担的工程设计两大设计阶段。工程设计又划分为：工艺设计、基础工程设计和详细工程设计三个阶段。化工程序及阶段 2.2.国内设计阶段的划分国内设计阶段的划分 一般按工程规模的大小、工程的重要性、技术的复一般按工程规模的大小、工程的重要性、技术的复杂性、设计水平的高低而分为二个阶段或三个阶段进行杂性、设计水平的高低而分为二个阶段或三个阶段进行设计。设计。凡凡属属重重要要的的大大型型企企业业，技技术术比比较较复复杂杂或或比比较较新新型型的的工工厂厂，为为了了保保证证设设计计质质量量，一一般般可可分分三三个个阶阶段段进进行行设设计计，即即初初步步设设计计，技技术术设设计计(又又称称扩扩大大的的初初步步设设计计、扩扩初初设设计计）和施工图设计三个阶段。和施工图设计三个阶段。对在技术比较简单和比较成熟的，生产规模较小的对在技术比较简单和比较成熟的，生产规模较小的工厂或个别车间，以及技术改造与技术措施比较成熟的，工厂或个别车间，以及技术改造与技术措施比较成熟的，为了简化设计，缩短设计时间，可分为二个阶段设计，为了简化设计，缩短设计时间，可分为二个阶段设计，即技术设计和施工图设计二个阶段。即技术设计和施工图设计二个阶段。第一节 设计前期工作步骤与内容 目前设计前期的工作步骤与内容，国内外作法不完全一致。国外分为：机会研究、初步可行性研究、可行性研究、评价及决策几个阶段。国内分为：项目建议书、可行性研究、编制设计任务书等几个阶段。第一节 设计前期工作步骤与内容1.国内设计前期的工作步骤（1）编写项目建议书,向国家推荐项目；（2）进行可行性研究(市市场场销销售售,技技术术路路线线,工工程程条条件件,人人力力资资源源,实实施施计计划划,资资金金成成本本,经经济济效效果等研究果等研究,成品成品:可行性研究报告可行性研究报告)；（3）编写计划任务书。2.项目建议书的主要内容(1)(1)项目建设目的和意义，即项目提出的背景和依据，项目建设目的和意义，即项目提出的背景和依据，投资的必要性及经济意义；投资的必要性及经济意义；(2)(2)产品需求初步预测；产品需求初步预测；(3)(3)产品方案和拟建规模；产品方案和拟建规模；(4)(4)工艺技术方案工艺技术方案(原料路线、生产方法和技术来源原料路线、生产方法和技术来源)；(5)(5)资源、主要原材料、燃料和动力的供应；资源、主要原材料、燃料和动力的供应；(6)(6)建厂条件和厂址初步方案；建厂条件和厂址初步方案；(7)(7)环境保护；环境保护；(8)(8)工厂组织和劳动定员估算；工厂组织和劳动定员估算；(9)(9)项目实施规划设想；项目实施规划设想；(10)(10)投资估算和资金筹措设想；投资估算和资金筹措设想；(11)(11)经济效益和社会效益的初步估算。经济效益和社会效益的初步估算。3.可行性研究报告主要内容 (1)(1)总论；总论；(2)(2)需求预测；需求预测；(3)(3)产品方案及生产产品方案及生产规模；规模；(4)(4)工艺技术方案；工艺技术方案；(5)(5)资源可靠性、原资源可靠性、原材料、燃料的供应及公用设施情况；材料、燃料的供应及公用设施情况；(6)(6)建厂建厂条件和厂址方案；条件和厂址方案；(7)(7)公用工程和辅助设施方公用工程和辅助设施方案；案；(8)(8)环境保护；环境保护；(9)(9)工厂组织、劳动定员和工厂组织、劳动定员和人员培训；人员培训；(10)(10)项目实施规划和安排；项目实施规划和安排；(11)(11)投投资估算和资金筹措；资估算和资金筹措；(12)(12)产品成本估算；产品成本估算；(13)(13)财务、经济评价及社会效益评价；财务、经济评价及社会效益评价；(14)(14)评评价价结结论论；（；（1515）必要的附件。）必要的附件。4.设计计划任务书主要内容(1)建设的目的和依据。(2)建设规模、产品方案或纲领，生产方法或工艺原则。(3)矿产资源，水文地质和原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件。(4)资源综合利用和环境保护，“三废”治理的要求。(5)建设地区或地点，以及占用土地的估算。(6)防空、抗震等的要求。(7)建设工期。(8)投资控制数。(9)劳动定员控制数。(10)要求达到的经济效益。第二节 初步设计阶段工作内容与程序 初步设计的目的是对于在指定地点和规定期限内计划建设的工程，阐明其在技术上的可能性和经济上的合理性；保证正确的选择建设场地及确定其主要原料、燃料、水、动力供应来源；并对所设计的工程项目做出基本技术决定，确定工程总造价和基本技术经济指标，为上级部门进行审批提供依据。为进行施工准备及施工图设计提供依据。1.初步设计目的2.初步设计任务 初步设计阶段的成品：设计说明书 附表：设备一览表，主要材料估算表；附图：物料流程图，管道及仪表流程图，总平面布置图，车间设备布置图，关键设备总图；附：概算书和技术经济分析资料。4.初步设计的工作程序初步设计准备；初步设计准备；讨论编讨论编制初步制初步设计设计方案方案；提供提供设计设计条件条件；完成各完成各专业专业的具体的具体设计设计；中中间审查间审查；完成完成设计设计文件及文件及图纸图纸,最后最后审审核；核；进进行行经济经济分析概算；分析概算；审审定定设计设计文件文件(复制、复制、归归档、档、报报批批)。第三节第三节 施工图设计阶段工作内容与程序施工图设计阶段工作内容与程序 1.目的与作用 主要目的是为施工服务。施工图是全部施工的依据，用于进行建筑安装工程、设备安装、管道敷设及标准和非标准设备、装置和金属结构的制造。2.施工图设计阶段设计内容 施工图设计的主要任务是根据初步设计审批的意见，解决初步设计中特定的问题，并由此进行施工单位的编制施工组织设计、编制施工预算以及如何实施施工等。根据初步设计的结果提供施工安装用的图纸、表格和施工文字说明；向非工艺专业提供设计条件和提出设计要求；完成施工图设计文件。3.施工图设计阶段工作程序1.修改完善初步设计文件；2.各专业的协调，向配套专业提供正式资料；3.完成必要的图纸，表格等；4.编写施工安装说明书。4.施工图设计的深度 施工施工图设计图设计的主要工作内容是完善初步的主要工作内容是完善初步设计设计中提中提出的工出的工艺艺流程流程图设计图设计、工、工艺设备艺设备布置布置设计设计、工、工艺艺管道布管道布置置设计设计和和设备设备、管路的保温及防腐、管路的保温及防腐设计设计等。等。施工图设计施工图设计的深度除了和初步设计互相连贯衔接之外，还必须满足：的深度除了和初步设计互相连贯衔接之外，还必须满足：(1)(1)全部设备、材料的订货和交货安排；全部设备、材料的订货和交货安排；(2)(2)非标准设备的订货、制造和交货安排；非标准设备的订货、制造和交货安排；(3)(3)能作为施工安装预算和施工组织设计的依据；能作为施工安装预算和施工组织设计的依据；(4)(4)控制施工安装质量，并根据施工说明要求进行验收。控制施工安装质量，并根据施工说明要求进行验收。第四节 车间工艺设计1.车间工艺设计内容（1 1）生产方法的选择）生产方法的选择 （2 2）生生产产工工艺艺流程流程设计设计（3 3）工工艺计艺计算算 （4 4）车间车间布置布置设计设计（5 5）管路管路设计设计（6 6）提供）提供设计设计条件条件 （7 7）编编写写设计说设计说明明书书 （8 8）概（概（预预）算）算书书的的编编制制 思考题1、“化工设计”的概念。2、国内化工设计阶段是如何划分的？3、车间工艺设计内容？4、简述化工厂建立的过程。第二章 工艺流程设计 本章主要内容：1）工艺路线选择。2）工艺流程的设计。第二节 工艺路线选择一、选择原则（1）先进性(技术上先进，经济上合理）。（2）可靠性。（3）结合国情，因地制宜。第二节 工艺路线选择二、工作步骤 1、全面收集拟定产品在国内外的各种生 产方法资料。2、研究关键设备。3、对各种生产方法进行技术、经济、安 全等方面的要求。4、对选定生产方法做适当的修改。要收集的主要资料内容 各国生产情况、各种生产方法及其工艺流程。各国生产情况、各种生产方法及其工艺流程。原料来源及成品应用情况。原料来源及成品应用情况。实验研究报告。实验研究报告。原料、中间产品、产品和副产品的规格和性质。原料、中间产品、产品和副产品的规格和性质。安全技术和劳动保护措施。安全技术和劳动保护措施。综合利用及三废处理综合利用及三废处理 生产技术是否先进、生产机械化、自动化程度。生产技术是否先进、生产机械化、自动化程度。装备大型化与制造、运输情况。装备大型化与制造、运输情况。基本建设投资、产品成本、占地面积。基本建设投资、产品成本、占地面积。水、电、汽、水文、气象等方面的资料。水、电、汽、水文、气象等方面的资料。车间环境与周围的情况。车间环境与周围的情况。第二节 工艺路线选择在对生产方法进行论证时应注意的问题在对生产方法进行论证时应注意的问题（）满足产品性能规格的要求。（）满足产品性能规格的要求。（）尽量采用先进生产技术。（）尽量采用先进生产技术。（）选用的工艺路线必须具备工业化生产的条件。（）选用的工艺路线必须具备工业化生产的条件。（）对各项技术经济指标进行比较。（）对各项技术经济指标进行比较。（）操作连续化问题。（）操作连续化问题。（）装置大型化。（）装置大型化。（7 7）治理三废，消除污染。）治理三废，消除污染。（8 8）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生 产控制和管理。产控制和管理。第三节 工艺流程的设计 工艺流程设计是工艺设计的核心，它通过工艺流程图的形式，形象地反映化工生产由原料输入到产品输出的过程，其中包括物料和能量发生的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表等。第三节 工艺流程的设计工艺流程设计的主要任务 （1 1）确确定定生生产产流流程程中中各各个个过过程程的的具具体体内内容容，顺顺序序和和组组织织方方式式，操操作作条条件件，控控制制方方案案，确确定定“三三废废”治治理理方方案案，确确定定安安全全生生产产措措施施，达达到到加工原料以制得所需产品的目的。加工原料以制得所需产品的目的。（2 2）在在工工艺艺流流程程设设计计的的不不同同阶阶段段，绘绘制制不不同的工艺流程图。同的工艺流程图。第三节 工艺流程的设计工艺流程设计的原则(1)(1)尽尽可可能能采采用用先先进进设设备备、先先进进生生产产方方法法及及成成熟熟 的科学技术成就，以保证产品质量。的科学技术成就，以保证产品质量。(2)(2)充分利用原料，努力提高原料利用率，提高生充分利用原料，努力提高原料利用率，提高生产率，采用高效率的设备，降低原材料消耗及产率，采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽消耗，降低产品的生产成本，降低投资水电汽消耗，降低产品的生产成本，降低投资和操作费用，以便获得最佳的经济效益。和操作费用，以便获得最佳的经济效益。第三节 工艺流程设计工艺流程设计的原则(3)(3)确确保保安安全全生生产产，以以保保证证人人身身和和设设备备的的安安全全，充充分分预预计计生生产产的的故故障障，以以便便即即时时处处理理，保保证证生生产产的稳定性。的稳定性。(4)(4)尽尽量量减减少少三三废废排排放放量量，有有完完善善的的三三废废治治理理措措施施，以以减减少少或或消消除除对对环环境境的的污污染染，并并做做好好三三废废的的回回收和综合利用。收和综合利用。(5)(5)生生产产过过程程尽尽量量采采用用机机械械化化和和自自动动化化，实实现现稳稳产产、高产。高产。第三节 工艺流程设计工艺流程设计中应注意和解决的问题工艺流程设计中应注意和解决的问题 (1)(1)确定整个流程的确定整个流程的组组成成。(2)(2)确定每个确定每个过过程或工序的程或工序的组组成成。(3)(3)确定操作条件确定操作条件。(4)(4)控制方案的确定控制方案的确定。(5)(5)合理利用原料及能量，计算出整个装置的合理利用原料及能量，计算出整个装置的 技术经济指标技术经济指标。(6)(6)确定三确定三废废治理方法治理方法。(7)(7)制定安全生产措施。制定安全生产措施。第三节 工艺流程的设计 实验技术和实际生产中之间存在巨大差距，需要设计人员必须具备工业化生产的概念。如在实验室配制硫酸和硝酸的混合酸过程。工业混合酸流程图第三节 工艺流程的设计工艺流程设计方法：工艺流程设计方法：（1 1）参考现有的图纸或资料）参考现有的图纸或资料,进行改进完善。进行改进完善。（2 2）根据现有的生产装置进行工艺流程设计。）根据现有的生产装置进行工艺流程设计。（3 3）根根据据实实验验室室的的实实验验装装置置，进进行行生生产产工工艺艺流流程设计。程设计。（4 4）由由概概念念设设计计做做起起，由由一一个个反反应应式式开开始始进进行行工艺设计。该设计主要适合实验流程的设计。工艺设计。该设计主要适合实验流程的设计。第三节 工艺流程的设计工艺流程设计步骤 工艺流程设计一开始，首先进行概念设计或方案设计，设计出工艺流程草图，经物料计算后，再设计出工艺物料流程图，当设备计算结束时，开始绘制初步设计的管道及仪表流程图，只有当车间设计结束，进一步修改流程图后才能最后画出正式的施工图阶段的管道及仪表流程图。第三节 工艺流程设计一、概念设计 概念设计的主要内容是将工艺路线的流程化，然后完善流程，进行方案比较，选择一最佳方案。第三节 工艺流程设计一、概念设计 一个典型工艺过程分为六个重要部分，即原料贮存,预处理、反应、产品分离、净化、贮存包装。还要考虑”三废”处理及公用工程、配套设施。原料贮存原料预处理反应产品分离产品精制贮存包装原料产品一、概念设计 1.1.工艺路线的流程化工艺路线的流程化 将这六个过程详细地加以研究，具体化到各个过程需要哪些化工单元操作加以组合，各化工单元操作又需要什么样的装备、设备、机械，这些单元操作的运行参数以及它们的运行次序，物料在化工单元操作中的“流水线”关系，以保证获得预期质量和数量的产品，这个将工艺过程具体化的设计过程，称为工艺路线的流程化。一、概念设计工艺路线流程化工作方法工艺路线流程化工作方法(1)(1)首先确定主反首先确定主反应过应过程程；(2)(2)根据反根据反应应要求，决定原料要求，决定原料贮贮存方式存方式,量量,原料准原料准备过备过程程 和投料方式流程和投料方式流程；(3)(3)根据根据产产品品质质量要求和反量要求和反应过应过程程实际实际，确定，确定产产物的分离物的分离、精制精制的的过过程程；(4)(4)产产品的品的计计量、包装或后量、包装或后处处理工理工艺过艺过程程；(5)(5)副副产产物物处处理的工理的工艺过艺过程程；(6)“(6)“三三废废”排出物的排出物的综综合治理流程合治理流程；(7)(7)确定确定动动力使用和公用工程的配套力使用和公用工程的配套。举例说明工艺路线的流程化例1.以HCl和CH3OH合成CH3Cl为例，假如我们已经选择了“气一液相”合成CH3Cl，主反应是：举例说明工艺路线的流程化举例说明工艺路线的流程化举例说明工艺路线的流程化简化完善工艺流程 为了控制水洗塔生成废酸水的量，可以设计一个带有再沸器的HCl吸收塔，充分吸收HCl，制成稀盐酸，再将夹有微量水份和甲醇的CH3Cl经冷冻除水、脱醇。原料预处理流程可以简化为不必混合，直接进入反应釜。简化后的流程框图。简化后的工艺流程简图简化后的工艺流程简图甲醇盐酸压缩机冷冻塔冷凝器脱酸塔冷凝器反应釜汽化釜计量槽盐酸冷凝器产品钢瓶汽提塔催化剂举例说明工艺路线的流程化 简化后的流程示意图简化后的流程示意图工艺流程设计 2.2.初步设计阶段工艺流程的设计初步设计阶段工艺流程的设计 在概念设计的基础上，将流程深化，即深入细致地加以完善，对工艺流程和各操作单元。化工装置进行深入的量化设计，通过计算，对化工工艺流程进行逐步完善、拾遗补缺，全面系统地研究物料、能量、操作、控制，使各化工单元过程完整地衔接和匹配，能量得到充分利用。工艺流程设计 2.2.初步设计阶段工艺流程的设计初步设计阶段工艺流程的设计 对工艺流程的方案设计，要从下列几个方面加以完善设计：(a)流程能力、操作弹性和设备设计。(b)工艺操作条件的确定和流程细节安排。(c)操作单元装置的衔接和辅助装置的完善。(d)确定操作控制过程中各参数控制点。工艺流程设计 3.施工图设计阶段工艺流程设计 在初步设计方案的基础上，完善管道和仪在初步设计方案的基础上，完善管道和仪表的设计，各种物料、公用工程、全部设备、表的设计，各种物料、公用工程、全部设备、管道、管件、阀门、全部的控制点、检测点、管道、管件、阀门、全部的控制点、检测点、自动控制系统装置及其管道、阀门设计。作为自动控制系统装置及其管道、阀门设计。作为安装施工指导的工艺流程设计，最终表现为绘安装施工指导的工艺流程设计，最终表现为绘制制“管道及仪表流程图管道及仪表流程图”(”(简称简称PIDPID图图)。工艺流程设计工艺流程简图设计练习 设计一气液吸收流程，要求在两个吸收塔中，对吸收液来说既能串联也能并联操作。作业1.设计98%硫酸稀释成30%硫酸工艺流程。2.查阅文献，列出生产一氯甲烷的不同 工艺路线。第四节 工艺流程图的绘制1、方框流程图和工艺流程草图2、工艺物料流程图3、管道及仪表流程图一、方框流程图和工艺流程草图 1 1、方框流程图、方框流程图(Block Flowsheet)(Block Flowsheet)方框流程图是在工艺路线选择确定之后，方框流程图是在工艺路线选择确定之后，工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图。工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图。其主要作用是：定性地表明原料变成产品的路其主要作用是：定性地表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程及设备。将主要工线和顺序，以及应用的过程及设备。将主要工艺步骤或单元操作，用一方框表示，注明方框艺步骤或单元操作，用一方框表示，注明方框名称和主要操作条件，同时用主要的物流将各名称和主要操作条件，同时用主要的物流将各方框连接起来。方框连接起来。一、方框流程图(Block Flowsheet)绘制要求：绘制要求：矩形框用细实线，用粗实线加箭头表示出主要物矩形框用细实线，用粗实线加箭头表示出主要物 流方向，并加上必要的文字注释。流方向，并加上必要的文字注释。反应过滤结晶离心硫酸氧化铜母液滤液产品生产硫酸铜的方框流程图生产硫酸铜的方框流程图 生产聚甲醛的方框流程图 一、方框流程图和工艺流程草图2、工艺流程草图 在在方方框框图图流流程程图图的的基基础础上上，将将各各个个工工序序过过程程换换成成设设备备示示意意图图，进进一一步步修修改改、完完善善可可得得到到工艺流程草图。工艺流程草图。生产工艺流程草图一般由物料流程、图例、必要的文字说明三部分组成。2、工艺流程草图1.要画出主要设备示意外形 设备用细实线画出外形、形状不要求准确，用线条和箭头表示主要物料管线和流向，物料线用粗实线绘制。至于管件、阀门等一般不标出。2.还要求附有图例，有的单位流程图上还有设备一览表。生产硫酸铜的工艺流程草图 二、工艺物料流程图的绘制工艺物料流程图(process flowsheet diagram PFD)简称物流图主要内容：A A：设备简单的外型图、名称及位号。：设备简单的外型图、名称及位号。B B：主要工艺条件，物料平衡表（对物料发生变化的设：主要工艺条件，物料平衡表（对物料发生变化的设 备，要从物料管线上引线列表表示：物料组分名称、备，要从物料管线上引线列表表示：物料组分名称、物料量（物料量（kg/hkg/h)、质量、质量%、kmol(kmol/h)kmol(kmol/h)、以及、以及 molmol%等，每项均应标出其总和数。等，每项均应标出其总和数。CC：标题栏。标题栏。二、工艺物料流程图的绘制（1）设备图形和流程线 设备图形按设备外形绘制，此设备的外形不必精确，常采用标准规定的设备表示方法，简化绘制。设备之间用流程线连接起来，设备外形用细实线，设备之间的流程线用粗实线表示。在图上要标注设备位号及名称。常用设备符号工艺设备图例工艺设备图例 工艺设备图例工艺设备图例工艺设备图例二、工艺物料流程图的绘制（2）物流管线表示方法a.流程线用带箭头的粗实线表示b.进出装置用接续标志标明 二、工艺物料流程图的绘制（2）物流管线表示方法c.用细实线菱形框标出各物流点的编号 二、工艺物料流程图的绘制（2 2）物流管线表示方法）物流管线表示方法d.d.界界区区内内部部，图图纸纸进进出出管管线线的的始始终终端端用用32x4532x45长长方框并注明介质名称，去向等。方框并注明介质名称，去向等。二、工艺物料流程图的绘制（3）工艺数据的表示 表示出主要工艺数据：温度，压力，流量等。（4）物料平衡表 序序 号号组组分分分分子子式式分分子子量量物流点物流点编编号号物流点物流点编编号号物料名称物料名称物料名称物料名称kg/hkg/hwt%wt%Kgmol/hKgmol/hmol%mol%kg/hkg/hwt%wt%kgmol/hkgmol/hmol%mol%1 12 2合合计计1 1温温度度2 2压压力力3 3密密度度4 4黏黏度度二、工艺物料流程图的绘制（2）物流变化和物流表 对于物料发生变化的设备，要从物料管线上画一个引出线，并于引出线端用列表的形式表示物料的组成、名称、质量流量(kgh)、质量百分数、摩尔流量(kmolh)。物料的某些工艺参数，例如物料温度、压力等可在流程线旁注明。物流表图例二、工艺物料流程图的绘制名称名称kg/hkg/hwt%wt%kmol/hkmol/hmol%mol%1 1乙苯乙苯173.5173.598.398.31.6301.63097.297.22 2甲苯甲苯1.01.01.71.70.0190.0192.82.8合计合计174.5174.51001001.6491.649100100V0104乙苯贮槽物流表图例 热量衡算的结果的表示二、工艺物料流程图的绘制(2)设备标注 标注的内容 设备在图上应标注位号及名称。设备位号在整个车间(装置)内不得重复，施工图设计与初步设计中的编号应该一致，不要混乱。如果施工图设计中设备有增减，则位号应按顺序补充或取消(即保留空号)。设备的名称也应前后一致。二、工艺物料流程图的绘制(2)设备标注 标注的方式 设备的位号、名称一般标注在相应设备的图形上方或下方，各设备在横向之间的标注方式应排成一行；若在同一高度方向出现两个以上设备图形时，则可按设备的相对位置将某些设备的标注放在另一设备标注的下方。二、工艺物料流程图的绘制（3）标题栏及其它 标题栏按图纸常规，注明图号，设计阶段等。物料流程图物料流程图 全厂物料平衡图全厂物料平衡图作业 1.绘制一张以98%硫酸为原料，生产 2000kg/a 30%硫酸的物料流程图。三、管道及仪表流程图三、管道及仪表流程图 作用：为设备布置、管道布置设计提供依据；为设备布置、管道布置及仪表控制等施工安装提供依据；它是施工安装的指导性文件。要求：表示出全部工艺设备、物料管路、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表的图例、符号等。三、管道及仪表流程图三、管道及仪表流程图 主要内容：设备图形、管线、控制点和必要数据、图例、标题栏等。设备图形、管线、控制点和必要数据、图例、标题栏等。(1)(1)图形图形 将将生生产产过过程程中中的的全全部部设设备备的的简简单单形形状状按按工工艺艺流流程程次次序序，展展示示在在同同一一平平面面上上，配配以以连连接接的的主主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。（2 2）标注）标注 注注写写设设备备位位号号及及名名称称、管管段段编编号号、控控制制点点代代号、必要的尺寸、数据等。号、必要的尺寸、数据等。（3 3）图例）图例（4 4）标题栏）标题栏管道及仪表流程图绘制的规定及要求(1)(1)比例与图幅比例与图幅 管管道道及及仪仪表表流流程程图图不不按按比比例例绘绘制制，因因此此标标题题栏栏中中“比比例例”一一栏栏不不予予注注明明。一一般般设设备备（机机器器）图图例例只只取取相相对对比比例例，允允许许实实际际尺尺寸寸过过大大的的设设备备（机机器器）比比例例适适当当缩缩小小，实实际际尺尺寸寸过过小小的的设设备备（机机器器）比比例例可可适适当当放放大大。在在图图的的下下方方画画一一条条细细实实线线作作为为地地平平线线，可可以以相相对对示示意意出出设设备备位位置置的的高高低低。如如有有必必要要还还可可以以将将各各层层楼楼面面的的高高度分别标出。整个图面要协调、美观。度分别标出。整个图面要协调、美观。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(1)(1)比例与图幅比例与图幅 绘绘制制时时一一般般可可以以一一个个车车间间或或工工段段为为主主进进行行绘绘制制，原原则则上上一一个个主主项项绘绘一一张张图图样样，不不太太主主张张把把一一个个完完整整的的产产品品流流程程划划分分得得太太零零碎碎，尽尽量量有有一一个个流流程程的的“全全貌貌”感感。在在保保证证图图样样清清晰晰的的原原则则下下，流流程程图图尽尽量量在在一一张张图图纸纸上上完完成成。图图幅幅一一般般采采用用A1A1或或A2A2的的长长边边绘绘制制，流流程程图图过过长长时时，幅幅面面也也常常采采用用标标准准幅幅面面的的加加长长，长长度度以以方方便便阅阅览为宜，也可分张绘制。览为宜，也可分张绘制。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(2)(2)图形图形 图图样样采采用用展展开开图图形形式式，从从左左到到右右画画出出全全部部设设备备示示意意图图，排排列列顺顺序序应应符符合合实实际际生生产产过过程程。外外形形和和主主要要轮轮廓廓接接近近实实物物，显显示示设设备备的的主主要要特特征征，有有时时其其内内部部结结构构及及具具有有工工艺艺特特征征的的内内部部构构件件也也应应画画出出。如如列列管管换换热热器器，反反应应器器的的搅搅拌拌形形式式，加加热热管管，盘盘管管，活活塞塞，分分布布器器，填填充充料料等等。这这些些可可以以用用细细实实线线表表示示，也也可可以以用用剖剖面面形形式式将将内内部部构构件件表表示示。电电机机可可用用一一个个矩矩形形或或圆圆形形注注明明“M”“M”表表达达，设设备备上上的的管管口口允允许许不不画画，或或用用一一细细实线表示。实线表示。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(2)图形 对于需隔热的设备和机器要在其相应部位画出一段隔热层图例。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(3)相对位置 设备间的高低和楼面高低的相对位置，一般也按比例绘制（标题栏中“比例”一栏不予注明）。低于地面的需相应画在地平线以下，尽回能地符合实际安装状况。至于设备横向间距，通常亦无定规，则视管线绘制及图面清晰的要求而定，以不疏不密为宜，既美观又便于标注。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(4)设备标注 标注的内容 设备在图上应标注位号及名称。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(4)(4)设备标注设备标注 标注的方式标注的方式 设备设备的位号、名称一般的位号、名称一般标标注在相注在相应设备应设备的的图图形上方或下方，各形上方或下方，各设备设备在横向之在横向之间间的的标标注方注方式式应应排成一行；若在同一高度方向出排成一行；若在同一高度方向出现现两个以两个以上上设备图设备图形形时时，则则可按可按设备设备的相的相对对位置将某些位置将某些设备设备的的标标注放在另一注放在另一设备标设备标注的下方注的下方。在设备内部或旁边也要标注设备位号。在设备内部或旁边也要标注设备位号。管道及仪表流程图绘制的规定及要求(4)(4)设备标注设备标注 标注的方式标注的方式 标标注注方方式式如如图图。水水平平线线一一般般以以粗粗实实线线，线线宽宽0.6mm0.6mm。标注式样如下：。标注式样如下：P0301AP0301A 中间泵中间泵 编编号号由由4 4个个单单元元组组成成。（a a）设设备备分分类类代代号号；（b b）主主项项代代号号（设设备备所所在在工工段段或或装装置置编编号号）；（c c）同同工工序序内内同同类类设设备备顺顺序序号号；（d d）相相同同设设备的数量尾号。备的数量尾号。设备的标注设备的表示方法A.设备的画法B.设备的标注V0101氨贮罐细实线粗实线设备名称设备代号设备位号管道及仪表流程图的绘制的规定及要求（5）管道的表示方法A、管道的画法 画管道时，主要工艺物料管道用粗实线表示，辅助物料管道用中粗实线表示，仪表管道用细实线表示。B、管道的标注管道的表示方法工艺物料管道：工艺物料管道：工艺物料埋地管道：工艺物料埋地管道：辅助物料及公用系统管道：辅助物料及公用系统管道：辅助物料及公用系统埋地管道：辅助物料及公用系统埋地管道：管道的表示方法气动信号仪表管线：气动信号仪表管线：热保温管道：冷保温管道：蒸汽伴热管道：管道的表示方法电伴热管道：套管管道：管道的表示方法管道的表示方法管道的表