第二章工艺流程设计.ppt
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1、v本部分是化工设计最重要的基础内容之一,工艺流程反映本部分是化工设计最重要的基础内容之一,工艺流程反映了化工生产由原料到产品输出的过程。了化工生产由原料到产品输出的过程。v要求:要求:熟悉工艺方案的选择原则及确定步骤;熟悉工艺方案的选择原则及确定步骤;了解工艺流程设计的任务;了解工艺流程设计的任务;掌握工艺流程图包括的内容:比例与图幅、设备的表示方掌握工艺流程图包括的内容:比例与图幅、设备的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表示方法、仪表控制法、管道的表示方法、阀门与管件的表示方法、仪表控制点的表示方法;点的表示方法;掌握工艺流程图的绘制方法及阅读。掌握工艺流程图的绘制方法及阅读。学习目的
2、和要求:学习目的和要求:工艺流程设计是化工设计中的重要环节,是每一个化工艺流程设计是化工设计中的重要环节,是每一个化工工作人员必须接触和了解的内容。工工作人员必须接触和了解的内容。工艺流程图集中概括了整个过程的全貌,是工艺设计工艺流程图集中概括了整个过程的全貌,是工艺设计的核心。设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺的核心。设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定以后。其它工作才能开展。流程有直接关系。只有流程确定以后。其它工作才能开展。工艺流程图工艺流程图包括包括:(1)物料和能量的变化;)物料和能量的变化;(2)物料的流向;)物料的流向;(3)生产中所经历
3、的工艺过程和使用的设备、仪表,)生产中所经历的工艺过程和使用的设备、仪表,第一节第一节 生产方法和工艺流程的选择生产方法和工艺流程的选择 同一种产品可以采用不同的生产方法,不同原料,同一种产品可以采用不同的生产方法,不同原料,不同的生产路线,不同的工艺流程。因此,选择生产方不同的生产路线,不同的工艺流程。因此,选择生产方法是决定设计质量的关键一步。法是决定设计质量的关键一步。如果产品有几种生产方法,就需逐个进行分析研究、如果产品有几种生产方法,就需逐个进行分析研究、比较、筛选,作为工艺流程设计的依据。比较、筛选,作为工艺流程设计的依据。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
4、的原则1 1、先进性、先进性 指技术上的先进和经济上的合理可行,具体包括:指技术上的先进和经济上的合理可行,具体包括:基建投资、基建投资、生产生产成本、消耗定额和劳动生产率等方面成本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容,应选择物料损耗小、循环量少,能量消耗小的内容,应选择物料损耗小、循环量少,能量消耗小和回收利用好的生产方法。和回收利用好的生产方法。2 2、可靠性、可靠性 指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠,指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠,对尚在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对对尚在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。待。3、合理性、合理性 中国是发展中的国家,在
5、工厂设计时不能单从技术观中国是发展中的国家,在工厂设计时不能单从技术观点考虑问题,应结合具体国情,例如点考虑问题,应结合具体国情,例如:中国人的消费水平及各种化工产品的消费趋势;中国人的消费水平及各种化工产品的消费趋势;中国化工机械设备及电气仪表的制造能力;中国化工机械设备及电气仪表的制造能力;中国化工生产所用原材料、设备所用金属材料供应情况;中国化工生产所用原材料、设备所用金属材料供应情况;中国环境保护的有关规定和三废排放情况;中国环境保护的有关规定和三废排放情况;劳动就业与化工生产自动化的关系;劳动就业与化工生产自动化的关系;资金筹措和外汇储备情况。资金筹措和外汇储备情况。设计思想的基本观
6、点设计思想的基本观点v(1)服从国家近期和远期经济发展规划目标服从国家近期和远期经济发展规划目标,执行党和国家的各种方针政策。执行党和国家的各种方针政策。v(2)严格遵守法律、法规、标准、规范和技术规定。严格遵守法律、法规、标准、规范和技术规定。v(3)重视国土资源的合理配置利用重视国土资源的合理配置利用,资源的综合利用。资源的综合利用。v(4)重视企业的经济效益的同时重视企业的经济效益的同时,还应注意社会效益。还应注意社会效益。v(5)重视产品的国内、国际市场的调查和预测发展趋势。重视产品的国内、国际市场的调查和预测发展趋势。v(6)化工厂设计要符合经济规模化工厂设计要符合经济规模,而不是规
7、模经济。而不是规模经济。v(7)设计者应是先进技术的组织者和推广者。设计者应是先进技术的组织者和推广者。v(8)采用的技术装备应尽量提高国产化率。采用的技术装备应尽量提高国产化率。v(9)尽量降低原材料、燃料消耗尽量降低原材料、燃料消耗,降低能耗降低能耗,减少人员减少人员,降低产品成本降低产品成本,提高劳提高劳动生产率。动生产率。v(10)工厂设计要设法减少投资。工厂设计要设法减少投资。v(11)搞好工厂环境保护搞好工厂环境保护,保持生态环境良好保持生态环境良好,重视劳动保护和安全卫生。重视劳动保护和安全卫生。v(12)便于实现工厂现代化经营管理。便于实现工厂现代化经营管理。二、生产方法和工艺
8、流程确定的步骤二、生产方法和工艺流程确定的步骤1 1、搜集资料,调查研究、搜集资料,调查研究 国内外生产情况国内外生产情况:各种生产方法及工艺流程,各种生产方法及工艺流程,技技术路线特点、工艺参数以及各种技术路线的发展情术路线特点、工艺参数以及各种技术路线的发展情况与动向等;况与动向等;原料来源,原料来源,原材料和公用工程单耗、产品质量原材料和公用工程单耗、产品质量及及应用情况应用情况;试验研究报告;试验研究报告;安全技术及劳动保护措施;安全技术及劳动保护措施;综合利用及三废处理情况。综合利用及三废处理情况。生产技术是否先进,生产连续化、自动化程度;生产技术是否先进,生产连续化、自动化程度;设
9、备的大型化及制造、运输情况;设备的大型化及制造、运输情况;基本建设投资、产品成本、占地面积基本建设投资、产品成本、占地面积;水、电、汽、燃料的用量及供应,主要基建材料的用量水、电、汽、燃料的用量及供应,主要基建材料的用量及供应;及供应;厂址、地质、水文、气象等资料。厂址、地质、水文、气象等资料。2 2、落实设备、落实设备 对生产中所用设备要分清三种类型:对生产中所用设备要分清三种类型:(1 1)国内已有的定型产品;)国内已有的定型产品;(2 2)进口产品;)进口产品;(3 3)国内需重新设计制造的产品,要对制造单位的技术力)国内需重新设计制造的产品,要对制造单位的技术力量、加工条件、材料供应、
10、加工进度加以了解。量、加工条件、材料供应、加工进度加以了解。为节省投资和操作费用应多采用已定型生产的标准设为节省投资和操作费用应多采用已定型生产的标准设备备1 1)各种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势;)各种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势;2 2)产品的质量、指标及其规格情况;)产品的质量、指标及其规格情况;3 3)生产能力及工艺技术条件;)生产能力及工艺技术条件;4 4)原材料及能量消耗情况;)原材料及能量消耗情况;5 5)建设费用及产品成本;)建设费用及产品成本;6 6)三废的产生及治理情况;)三废的产生及治理情况;7 7)安全生产及劳动保护措施;)安全生产及劳动保护措施;8 8
11、)其他特殊情况。)其他特殊情况。3、全面对比、全面分析、全面对比、全面分析对比分析的内容主要有以下几点:对比分析的内容主要有以下几点:第二节第二节 工艺流程设计工艺流程设计一、工艺流程设计的任务一、工艺流程设计的任务 生产路线选定之后,即可进行流程设计。生产路线选定之后,即可进行流程设计。流程设计的主要任务包括两个方面:流程设计的主要任务包括两个方面:1 1、确定生产流程中各个生产过程的具体内容,顺序和组合、确定生产流程中各个生产过程的具体内容,顺序和组合方式;方式;2 2、绘制工艺流程图,以图解的形式表示生产过程中物料和、绘制工艺流程图,以图解的形式表示生产过程中物料和能量的变化。能量的变化
12、。v应解决的问题:应解决的问题:v(1)确定整个流程的组成。确定整个流程的组成。v(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。v(3)确定操作条件。确定操作条件。v(4)确定控制方案。确定控制方案。v(5)合理利用原料及能量。合理利用原料及能量。v(6)制定三废的治理方法。制定三废的治理方法。v(7)制定安全生产措施。制定安全生产措施。(一)确定生产流程中各个生产过程的具体内容一)确定生产流程中各个生产过程的具体内容(1 1)确定整个流程的组成)确定整个流程的组成 应确定采用多少单元过程或工序来构成由原料制得应确定采用多少单元过程或工序来构成由原料制得产品的全过程,确定每个单元过
13、程的具体任务以及每个产品的全过程,确定每个单元过程的具体任务以及每个生产过程或工序之间如何连接。生产过程或工序之间如何连接。(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和具体任务和具体任务 应采用多少和由哪些设备来完成这一生产过程,以应采用多少和由哪些设备来完成这一生产过程,以及各种设备之间应如何连接,并明确每台设备的作用和及各种设备之间应如何连接,并明确每台设备的作用和它的工艺参数。它的工艺参数。(3 3)确定操作条件:为使每个过程、每台设备起到预定)确定操作条件:为使每个过程、每台设备起到预定作用,要确定各工序和每台设备要达到和保持的操作条作用,要确定各工序和每台设备要达到
14、和保持的操作条件。件。(4 4)控制方案的确定:为实现并保持各生产工序和每台)控制方案的确定:为实现并保持各生产工序和每台设备的操作条件,需确定正确的控制方案,选用合适的设备的操作条件,需确定正确的控制方案,选用合适的控制仪表。控制仪表。(5 5)合理利用原料及能量,计算出整个装置的技术经济)合理利用原料及能量,计算出整个装置的技术经济指标:要确定各个生产过程的效率,得出全装置的最佳指标:要确定各个生产过程的效率,得出全装置的最佳总收率,同时要做好能量回收与综合利用,降低能耗。总收率,同时要做好能量回收与综合利用,降低能耗。(6 6)制定三废的治理方法:对流程中排出的三废要尽量)制定三废的治理
15、方法:对流程中排出的三废要尽量综合利用,对于那些暂时无法回收利用的,则须进行妥综合利用,对于那些暂时无法回收利用的,则须进行妥善处理。善处理。(7 7)制定安全生产措施。)制定安全生产措施。(二)绘制工艺流程图(二)绘制工艺流程图 在工艺流程设计的不同阶段绘制不同的工艺流程图。在工艺流程设计的不同阶段绘制不同的工艺流程图。v其他相关措施及设计其他相关措施及设计二、工艺流程的设计方法二、工艺流程的设计方法 一般将工艺流程设计分为四个组成部分:一般将工艺流程设计分为四个组成部分:1.1.原料预处理:原料预处理:操作方式(连续、间歇);操作方式(连续、间歇);能量供给、移出方式;能量供给、移出方式;
16、催化反应。催化反应。据反应过程的特点、产品的质量要求、物料特性、基据反应过程的特点、产品的质量要求、物料特性、基本工艺条件来决定采用反应器的类型和操作方式。本工艺条件来决定采用反应器的类型和操作方式。2 2、反应过程中涉及的问题:、反应过程中涉及的问题:原料预处理过程:据反应特点,须对原料提出要求,原料预处理过程:据反应特点,须对原料提出要求,如纯度、温度、压力、加料方式等。其措施如:预热、如纯度、温度、压力、加料方式等。其措施如:预热、冷却、汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、冷却、汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、压缩等。压缩等。v产物处理(分离净化)产物处理(分离净化)
17、v产品处理(作为下一工序原料、筛选、包装、灌装、计量、产品处理(作为下一工序原料、筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等贮存、输送等)v未反应物循环利用(返回反应过程或加工成副产物)未反应物循环利用(返回反应过程或加工成副产物)v副产物处理(设计制备、包装、贮运等副产物处理(设计制备、包装、贮运等)3.3.产物后处理:产物后处理:v三废:废气、废液、废渣三废:废气、废液、废渣v所含有害物质在排放前应该达到排放标准;尽量综合利用,所含有害物质在排放前应该达到排放标准;尽量综合利用,变废为宝;污染问题不解决,不允许投产。变废为宝;污染问题不解决,不允许投产。4 4、三废处理、三废处理5 5、其他相关
18、措施及设计:、其他相关措施及设计:确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施 生产中使用的工艺用水、蒸汽、压缩空气、氮气以及生产中使用的工艺用水、蒸汽、压缩空气、氮气以及冷冻、真空都是工艺中要考虑的配套设施。还要考虑生产冷冻、真空都是工艺中要考虑的配套设施。还要考虑生产用电、上下水、空调、采暖通气。用电、上下水、空调、采暖通气。确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案 要确定流程中各个单元设备的物料流量、组成、温要确定流程中各个单元设备的物料流量、组成、温度、压力,并提出控制方案,以确保产品合格。度、压力,并提出控制方案,以确保产品合格。保温、防腐的设计保温、防腐的设计 根据介质的温度、
19、特性和状态以及周围环境状况根据介质的温度、特性和状态以及周围环境状况决定管道和设备是否需要保温和防腐。决定管道和设备是否需要保温和防腐。制定切实可靠的安全生产措施制定切实可靠的安全生产措施 根据物料性质和生产特点,流程中除考虑设备材质根据物料性质和生产特点,流程中除考虑设备材质和结构的安全措施外,还要设置事故槽、安全阀、放空和结构的安全措施外,还要设置事故槽、安全阀、放空管、安全水封、防爆板等。管、安全水封、防爆板等。附:工艺流程的经验设计附:工艺流程的经验设计工艺管线的设计原则:工艺管线的设计原则:1 1、安全第一、操作方便。、安全第一、操作方便。2 2、除满足正常生产要求外,还应适应开、停
20、工和事故处理、除满足正常生产要求外,还应适应开、停工和事故处理的需求。的需求。工艺管道设计的具体要求:工艺管道设计的具体要求:1 1、凡由于停水、停电可能使压力升高造成事故的地方一般、凡由于停水、停电可能使压力升高造成事故的地方一般应设安全阀(如液化气罐、压缩机出口、反应器等)应设安全阀(如液化气罐、压缩机出口、反应器等)2 2、对串料可能引起爆炸着火或影响产品质量的地方,为、对串料可能引起爆炸着火或影响产品质量的地方,为防止阀门内漏引起不良后果,可采取两种措施:防止阀门内漏引起不良后果,可采取两种措施:对间歇操作的管线设对间歇操作的管线设8 8字盲板。字盲板。对连续操作的管线按如图方式设双阀
21、。不通料时关闭对连续操作的管线按如图方式设双阀。不通料时关闭隔断阀,打开检查阀;需通料时,打开隔断阀,关闭隔断阀,打开检查阀;需通料时,打开隔断阀,关闭检查阀。检查阀。3 3、不允许流体倒流的地方可装止回阀,即单向阀。、不允许流体倒流的地方可装止回阀,即单向阀。4 4、对压力相差悬殊的系统,高压通向低压的管线应加节、对压力相差悬殊的系统,高压通向低压的管线应加节流阀或旁路小阀,以免开阀过快而不安全。流阀或旁路小阀,以免开阀过快而不安全。下面分别进行讨论。下面分别进行讨论。1 1容器容器(1)(1)放空管放空管 密闭容器通常情况下都应有放空管线。密闭容器通常情况下都应有放空管线。含有空气、某些惰
22、性气体及少量水蒸汽的放空管线应含有空气、某些惰性气体及少量水蒸汽的放空管线应设在容器的顶部。设在容器的顶部。有害但无毒性、非致命气体的放空管线应延伸到室外,有害但无毒性、非致命气体的放空管线应延伸到室外,其终点应超过附近结构物的高度。其终点应超过附近结构物的高度。危险性气体,应进入火炬或另一个收集系统作进一步的危险性气体,应进入火炬或另一个收集系统作进一步的处理。处理。放空管的顶端要采用防雨弯头或防雨帽,如下图所示。放空管的顶端要采用防雨弯头或防雨帽,如下图所示。放空管的形式放空管的形式(2 2)溢流管)溢流管 处理液体的开口容器或低压容器需配置一个溢流接口。处理液体的开口容器或低压容器需配置
23、一个溢流接口。对于封闭的、有盖的容器,或处于微负压的容器,其溢对于封闭的、有盖的容器,或处于微负压的容器,其溢流管必须加装液相流管必须加装液相U U型管式密封装置或机械密封装置,如型管式密封装置或机械密封装置,如下图所示。如采用密封腿方式密封,则必须注明密封高下图所示。如采用密封腿方式密封,则必须注明密封高度。度。溢流管接口图溢流管接口图(3 3)排放)排放 大多数容器底部应设有放净阀,供容器放净使用。大多数容器底部应设有放净阀,供容器放净使用。排放管道的去处应予注明,如下图所示。排放管道的去处应予注明,如下图所示。(4 4)取样接口)取样接口 取样接口可以设在容器上、容器底部的排料管道上取样
24、接口可以设在容器上、容器底部的排料管道上或容器进料泵的输出管道上,对于有分层倾向的料液,或容器进料泵的输出管道上,对于有分层倾向的料液,需在各个液层里设置取样接口。需在各个液层里设置取样接口。取样口应设在操作方便,具有代表性的地方,对连续进取样口应设在操作方便,具有代表性的地方,对连续进出物料的塔和容器,当体积较大时,取样往往不能及时出物料的塔和容器,当体积较大时,取样往往不能及时反映当时物料质量情况。取样口最好不装在这些设备上,反映当时物料质量情况。取样口最好不装在这些设备上,而尽量装在压力管线上。而尽量装在压力管线上。热油或热气体的取样口一般应装一个小型取样冷却器,热油或热气体的取样口一般
25、应装一个小型取样冷却器,其进口和泵出口连通,出口与泵进口连通,可减少取样其进口和泵出口连通,出口与泵进口连通,可减少取样时油品排放量。取样时:打开阀时油品排放量。取样时:打开阀1 1,2 2;结束时:关闭;结束时:关闭1 1,2 2打开打开3 3。(5 5)下降腿)下降腿 容器设置下降腿主要是为了减少液体进入容器产生容器设置下降腿主要是为了减少液体进入容器产生气泡,对可燃性液体能减少静电的产生,在真空系统中气泡,对可燃性液体能减少静电的产生,在真空系统中保持一定的液封高度,防止空气进入。保持一定的液封高度,防止空气进入。作为液相的下降腿,经常需要有泪孔以防止虹吸作作为液相的下降腿,经常需要有泪
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- 关 键 词:
- 第二 工艺流程 设计
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