工艺流程设计及.ppt

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1、第四章第四章 工艺流程设计及工艺流程设计及 设备布置设计设备布置设计4.1 工艺流程设计及工艺流程图工艺流程设计及工艺流程图4.1.1 工艺流程设计工艺流程设计一、设计原则一、设计原则1、先进性、先进性尽可能采用先进设备、先进生产方法及尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果，以保证产品质量成熟的科学技术成果，以保证产品质量举例2、经济性、经济性“就地取材就地取材”，充分利用当地原料，以便获，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效益；得最佳的经济效益；采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽消耗以使产品的成本降低，经济效益高。汽消耗以使产品的成

2、本降低，经济效益高。举例举例3、可靠性、可靠性充分预计生产的故障，以便即时处理，充分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产的稳定性。保证生产的稳定性。举例举例二、设计中应考虑的重点问题二、设计中应考虑的重点问题1、工艺技术方面、工艺技术方面连续性：连续性：在连续和半连续、间歇性生产工艺中，在连续和半连续、间歇性生产工艺中，优选连续型生产工艺。（举例：连续脱泡、连续优选连续型生产工艺。（举例：连续脱泡、连续黄化）黄化）反应时间：反应时间：反应物在设备中的停留时间既要使之反应物在设备中的停留时间既要使之反应完全又要尽可能的短。反应完全又要尽可能的短。反应条件：反应条件：维持各个反应在最适宜的工艺条

3、件下维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行，不同性质的反应或需要不同条件的分阶段进行，不同性质的反应或需要不同条件的分阶段的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中进行。的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中进行。不能在同一设备中进行多种条件要求不同的反应。不能在同一设备中进行多种条件要求不同的反应。流动形态：流动形态：设备的设计要考虑到流动形态对过设备的设计要考虑到流动形态对过程的影响。举例：搅拌器）。程的影响。举例：搅拌器）。操作控制：操作控制：尽可能使操作和控制简单、灵敏和尽可能使操作和控制简单、灵敏和有效。有效。创新性：创新性：及时采用新技术和新工艺。及时采用新技术和新工艺。规模：规模：为易于控

4、制和保证产品质量一致，在技为易于控制和保证产品质量一致，在技术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系列或少系列优于小型多系列，见便于实现微机列或少系列优于小型多系列，见便于实现微机控制。控制。2、其它方面（、其它方面（经济、管理、环保、安全经济、管理、环保、安全）选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，同时也考虑扩建的需要。同时也考虑扩建的需要。工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规模的交通运输系统。模的交通运输系统。充分利用当地资源和有利条件。充分利用当地资源和有利条

5、件。用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作，用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作，例如利用地形或重力进料以减少输送机械。例如利用地形或重力进料以减少输送机械。选用适宜的耐久抗蚀材料。选用适宜的耐久抗蚀材料。各分厂厂房的衔接安排要合理。各分厂厂房的衔接安排要合理。创造有职业保护的安全工作环境减轻体力劳创造有职业保护的安全工作环境减轻体力劳动。动。重视环境保护，搞好重视环境保护，搞好“三废三废”治理。治理。4.1.2 工艺流程图工艺流程图工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后完成，是由浅入深、由定性到定量逐步分段进完成，是由浅入深、由定性到定量逐步分

6、段进行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。工艺流程草图工艺流程草图：主要用于物料衡算、能量衡算以及部分设：主要用于物料衡算、能量衡算以及部分设备的工艺计算，不编入设计文件。只定性标出物料从原料备的工艺计算，不编入设计文件。只定性标出物料从原料转化为产品的过程。转化为产品的过程。物料流程图物料流程图：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设衡算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设

7、计提供依据，为日后生产操作作参考。计提供依据，为日后生产操作作参考。带控制点的工艺流程图：带控制点的工艺流程图：当设备设计结束，控制方案也确当设备设计结束，控制方案也确定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。在车间布定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。在车间布置设计时，还会对流程图作一些修改。最后得到的正式带置设计时，还会对流程图作一些修改。最后得到的正式带控制点的工艺流程图。作为设计成果编入初步设计阶段的控制点的工艺流程图。作为设计成果编入初步设计阶段的设计文件中。带控制点的工艺流程因由物料流程、控制点设计文件中。带控制点的工艺流程因由物料流程、控制点和图例三部分组成。和图例三部分组

8、成。管道仪表流程图：管道仪表流程图：管道仪表流程图是设备布置设计和管道管道仪表流程图是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件。它是在施工的指导性文件。它是在施工 阶段进行的，管道仪表流程图阶段进行的，管道仪表流程图又叫施工流程图。它与初设阶段的带控制点的工艺流程图又叫施工流程图。它与初设阶段的带控制点的工艺流程图的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关系，测产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关

9、系，测量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流程而不再绘制带控制点的工艺流程图。程而不再绘制带控制点的工艺流程图。4.1.3 工艺流程图的绘制工艺流程图的绘制 一、工艺流程草图一、工艺流程草图二、物料流程图二、物料流程图三、管道和仪表流程图三、管道和仪表流程图一、工艺流程草图一、工艺流程草图1、工艺流程草图包括的三部分内容、工艺流程草图包括的三部分内容设备示意图设备示意图按按设备大致几何形状画出，甚至画方大致几何形状画出，甚至画方块图也可以也可以流程管线及流向箭头流程管线及流向箭头包括全部物料管包括全部物料管线和部分和部分辅助管助管线

10、如水、汽、气等如水、汽、气等文字注释文字注释设备名称、物料名称、来自何名称、物料名称、来自何处、去何、去何处等等2、画法规定、画法规定按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开线型线型设备位号和名称设备位号和名称设备类别设备类别代号代号塔塔T泵泵P压缩机、风机压缩机、风机C换热器换热器E反应器反应器R工业炉工业炉F火炬、烟囱火炬、烟囱S容器（槽、罐）容器（槽、罐）V起重运输设备起重运输设备L计量设备计量设备W其他机械其他机械M其他设备其他设备X空心箭头空心箭头变换工段变换工段二、物料流程图二、物料流程图三、管道和仪表流程图三、管道和仪表流程图三、管

11、道和仪表流程图三、管道和仪表流程图1、管道标注、管道标注PG1310300M1EHPW03111594.5E2 对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组合号对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组合号中的第中的第5、6两单元可省略。第两单元可省略。第4单元管道尺寸可直接填写单元管道尺寸可直接填写管子的外径管子的外径x壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详细参见细参见HG 2051936和和HG 2051937以及以及HG 2051938。PG1310300M1EHPG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单

12、单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）图图4-6 管道组合号管道组合号 第第1单元元为物料代号，按物料代号，按HG 2051936规定填写。如定填写。如PG、PW分分别代表工代表工艺气体和工气体和工艺水；水；SW、HW、CW分分别代表代表软水、回水、循水、回水、循环冷却水；冷却水；SC代表蒸汽冷凝水等。代表蒸汽冷凝水等。第第2单元元为主主项编号，按工程号，按工程规定的主定的主项编号填写，采用号填写，采用两位数字，从两位数字，从01开始，至开始，至99为止。止。第第3单元元为管道管道顺序号，相同序号，相同类别的物料在同一主的物料在同一主项内以内以流向先后流向先后为序序

13、编号。采用两位数字，从号。采用两位数字，从01开始，至开始，至99为止。止。以上三个单元组成管道号以上三个单元组成管道号(管段号管段号)PG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）第第4单元元为管道尺寸，一般管道尺寸，一般标注公称通径，以注公称通径，以mm为单位，位，只注数字，不注只注数字，不注单位。凡采用位。凡采用HGJ3590标准中准中II系列外系列外径管者，只需注数字，如径管者，只需注数字，如“200”；若采用；若采用HGJ35-90中中I系列外径管（系列外径管（ISO管子），管子），

14、则需在数字后加需在数字后加“B”，如，如200B。PG 13 10300 M1EH第第1单单元元第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）第第5单元元为管道等管道等级。由大写英文字母。由大写英文字母+阿拉伯数字阿拉伯数字+大写英大写英文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称压力力(MPa)，第二位，第二位为设计顺序号，用阿拉伯数字表示，由序号，用阿拉伯数字表示，由1开始。开始。第二位大写英文字母表示管道材料第二位大写英文字母表示管道材料类别。PG 13 10300 M1EH第第1单单元元

15、第第2单单元元第第3单单元元第第4单单元元第第5单单元元第第6单单元元管道号（管段号）管道号（管段号）策策6单元元为隔隔热或隔声代号或隔声代号2、仪表标注、仪表标注A表示人工取表示人工取样点、点、1301为取取样点点编号号(13为主主项编号，号，01为取取样点序号点序号)。3、其它、其它 管管线的伴的伴热管要全部管要全部绘出，隔出，隔热管道要在适当部位管道要在适当部位绘出隔出隔热图例。例。同一个管道号只是管径不同同一个管道号只是管径不同时，可以只注管径，可以只注管径，异径管异径管标注大端公称通径乘小端公称通径，如注大端公称通径乘小端公称通径，如图47(a)、(b)所示。所示。同一管道号而管道等

16、同一管道号而管道等级不同不同时，应表示出等表示出等级的分的分界界线，并注出相，并注出相应的管道等的管道等级。如。如图47(c)所示。所示。在管道等在管道等级与材料与材料选用表未用表未实施前，施前，暂按按图47(d)所示所示标注。注。管管线、阀门、管件和管道附件要按、管件和管道附件要按规定定(HG 2051932)进行行绘制制4.2.1 设备布置设计设备布置设计 一、设备布置的原则一、设备布置的原则1、满足工艺及流程的要求、满足工艺及流程的要求设备的平面位置和高低位置，的平面位置和高低位置，应符合工符合工艺流程流程和工和工艺条件的要求，如真空、重力流、固体卸料条件的要求，如真空、重力流、固体卸料

17、等，一律按管道及等，一律按管道及仪表流程表流程图的要求布置的要求布置设备。对处理腐理腐蚀性、有毒、粘稠物料的性、有毒、粘稠物料的设备宜按物宜按物料性料性质紧凑布置，有凑布置，有时需采取需采取设隔离隔离墙等措施。等措施。根据根据实际地形、主地形、主导风向和厂房建筑向和厂房建筑结构的特构的特点，因地制宜合理布置。点，因地制宜合理布置。4.2 设备布置设计及设备布置图设备布置设计及设备布置图为减少厂房的荷减少厂房的荷载和振和振动，降低造价。，降低造价。设备布置布置计量设备计量设备主要设备主要设备贮槽、传动设备贮槽、传动设备(如压缩机、冷冻机、泵、离心机等如压缩机、冷冻机、泵、离心机等)高高层层中中层

18、层底底层层2、符合经济原则、符合经济原则优先考先考虑露天布置或半露天布置。露天布置或半露天布置。设备的布置在符合工的布置在符合工艺要求的的提下要求的的提下应以以经济合理合理为主，注意整主，注意整齐美美观。除有。除有热膨膨胀要求的管道外，要求的管道外，设备布置布置时应考考虑管道尽量短而直。管道尽量短而直。对成排布置的塔，可成排布置的塔，可设置置联合平台，合平台，对并排布置的并排布置的换热器，靠管廊器，靠管廊侧管程接管中心管程接管中心线取取齐。离心。离心泵的的排列排列应以以泵出口管中心出口管中心线取取齐。卧式容器推荐以靠。卧式容器推荐以靠管廊管廊侧封封头切切线取取齐。加。加热炉、反炉、反应器等推荐

19、以中器等推荐以中心心线取取齐。设备建筑物、构筑物等的防火建筑物、构筑物等的防火间距距应符合符合现行的有关防火行的有关防火规范的要求：要注意范的要求：要注意环境保境保护、防止、防止污染及噪音，染及噪音，还应根据危根据危险程度的程度的划分来考划分来考虑布置布置设备。对加加热炉、炉、压缩机及机及控制室配控制室配电室等的位置要考室等的位置要考虑主主导风向的向的问题。从。从设备泄漏出的可燃气体或蒸汽不泄漏出的可燃气体或蒸汽不应吹吹向加向加热炉，故加炉，故加热炉炉应位于上位于上风向或向或侧风向。向。烟囱排出的烟气不烟囱排出的烟气不应吹向吹向压缩机室或控制室。机室或控制室。配配电室宜布置在可能漏出氨气室宜布

20、置在可能漏出氨气场所的上所的上风向。向。利用利用电能或能或电动机的机的电气气设备的布置，的布置，应符合国家符合国家现行的行的爆炸和火灾危爆炸和火灾危险场所所电力力装置装置设计规定定的要求。的要求。3、符合安全生产要求、符合安全生产要求设备要排列整要排列整齐，避免，避免过挤过松，考松，考虑操作操作通道、运通道、运输通道、通道、检修通道。修通道。比如：塔和立式比如：塔和立式设备的人孔，的人孔，应对着空着空场地地或或检修通道，布置在同一方向。卧式容器的人孔修通道，布置在同一方向。卧式容器的人孔则应布置在一条布置在一条线上。上。4、便于安装和维修、便于安装和维修有良好的操作条件有良好的操作条件 设备应

21、尽可能避免布置在窗前。另外尽可能避免布置在窗前。另外还要考要考虑通通风。通。通风措施措施应根据生根据生产过程中有害物程中有害物质，易燃、易爆气体的易燃、易爆气体的浓度和爆炸极限及厂房的温度和爆炸极限及厂房的温度而决定。此外，度而决定。此外，还应考考虑厂房的厂房的卫生和生和劳保保条件。条件。诸如工人洗手如工人洗手间、休息室、厂房通、休息室、厂房通风保保暖，平台、楼梯位置等。暖，平台、楼梯位置等。主要主要车行道路最小行道路最小宽度度为6m，转弯半径弯半径为9m。次要次要车行道路最小行道路最小宽度度为3.5m转弯半径弯半径为6m。道路两道路两边的人行道最小的人行道最小宽度度为1m。装置内的操。装置内

22、的操作通道一般作通道一般宽度度为0.81m.二、设备布置设计的布骤二、设备布置设计的布骤根据工根据工艺的要求与土建的要求与土建设计部部门共同共同拟订各各车间的的结构形式、柱距、跨度、构形式、柱距、跨度、层高高间数等初步方案，数等初步方案，并画成并画成1：50或或1：100比例的比例的车间建筑平面建筑平面图。将确定的将确定的设备按其数量的多少及最大的外形按其数量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬尺寸剪成相同比例的硬纸块或用木或用木块纸板、聚苯板、聚苯乙乙烯块做成模型做成模型(一般一般为1：50或或1：100)并并标明明设备的名称。的名称。1、车间建筑平面图、车间建筑平面图2、做成模型、做成模

23、型一般将一般将这些房些房间集中在集中在规定区域内，防止厂定区域内，防止厂房零乱和影响厂房通房零乱和影响厂房通风条件。条件。工工艺设计人人员在取得建筑在取得建筑设计图后，根据后，根据布置草布置草图绘制成正式的制成正式的设备布置布置图完成后要广泛征求有关完成后要广泛征求有关专业的意的意见后交建筑后交建筑人人员设计建筑建筑图。4、安排辅助室和生活室、安排辅助室和生活室5、完成车间平立面布置草图、完成车间平立面布置草图6、正式的设备布置图、正式的设备布置图将将这些些设备的硬的硬纸块或模型按工或模型按工艺流程布置在流程布置在相同比例的相同比例的车间建筑平面建筑平面图上。从上。从23个方案中，个方案中，选择一个最佳方案，一个最佳方案，绘制成平面草制成平面草图。3、选择方案、选择方案三、设备布置图的绘制三、设备布置图的绘制国家标准介绍国家标准介绍实例实例实例实例作业：根据教材中图1-1，绘出全部工艺管道和辅助管道，完成“中压法合成氨生产”过程的工艺流程图，并标出各设备的位号和名称。