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hmb化工设计概论第二章 工艺流程设计

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化工设计 第二章 工艺流程设计1

化工设计 第二章 工艺流程设计1

芳烃含量≤0.1 （wt%）; 凝固点 ≥6.0℃; 环烷烃 ≤1000mg/kg; 正烷烃(C7或C7以上) ≤50mg/kg
非挥发物 ≤10mg/kg; 总硫 ≤2mg/kg; 甲基环己烷 ≤300；
反应系统设计
反应方程式
+ 3H 2 + 2.135 x 10 KJ/Kmol
5
☆体积缩小、产生大量热的平衡反应
例：碳酸二甲酯
中文名称 结构式 外观与性状 危险标记 无色液体，有芳香气味 7（易燃液体） 碳酸二甲酯（碳酸甲酯）
主要用途
用作溶剂，用于有机合成
CH3-、CH3O-、-CO-、CH3O-CO-等官能团，化学活性高。 重要的有机合成中间体。 羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有机反应。 聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、甲胺基甲酸萘酯（西维因）、苯甲醚、呋喃唑酮等。
酸二甲酯（DMC）的工艺：

光气法；


酯交换法；
甲醇和二氧化碳直接合成法； 尿素醇解法。
1.光气法

光气法是最早的DMC合成方法，反应分两步进行， 氯甲酸甲酯为中间产物。
COCl2 CH3OH ClCOOCH3 HCl
ClCOOCH3 CH3OH (CH3O)2 CO HCl
确定生产 工艺流程一般要经过三个阶段。 1.搜集资料，调查研究 2.落实设备 3.全面对比
全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项： ① 几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势； ② 产品的质量情况； ③ 生产能力及产品规格； ④ 原材料、能量消耗情况； ⑤ 建设费用及产品成本； ⑥ 三废的产生及治理情况； ⑦ 其他特殊情况。
二、工艺流程设计方法

工艺流程四部分: 一般的工作方法:

化工设计第2章工艺流程设计-修改

化工设计第2章工艺流程设计-修改

（3）设备保温及伴热： 画出一段隔热层或伴热管示意。
绝热层
伴热管
▲ 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？
A
BA
B
B
A
B
A
固定管板换热器：
A流体走壳程， B流体走管程。
通过本课程的学习， 了解一些化工设备 的知识。
只有了解设备才能 正确画好流程图！
釜式换热器
( 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
管道仪表流程图(PID)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》
设计规范： HG20559-93《管道仪表流程图设计规定》
各设计院自己的设计规定
第三节 工艺流程图
（一）通用设计规定
① 国内外生产方法及工艺流程； ② 原料来源及产品应用情况； ③ 试验研究报告； ④综合利用及三废处理； ⑤生产技术的先进水平； ⑥安全技术及劳动保护措施； ⑦ 设备的大型化及制造、运输情况； ⑧ 基本建设投资、产品成本、占地面积； ⑨ 水、电、汽、燃料及主要基建材料的用量及供应； ⑩ 厂址、地质、水文、气象等资料；工厂环境与周围的情况。
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processflowdiagrampfdpipinginstrumentationdiagrampid或pid1工艺流程草图工艺流程草图又称方案流程图或流程示意图是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样

第二章工艺流程设计

第二章工艺流程设计

第二章工艺流程设计2.1 生产方法和工艺流程的选择2.2 工艺流程设计2.3 工艺流程图2.4 典型设备的自控方案第二章工艺流程设计第一节生产方法和工艺流程的选择一、生产方法和工艺流程选择的原则二、生产方法和工艺流程确定的步骤生产方法和工艺流程选择的原则•先进性(advanced)–技术上的先进和经济上的合理•可靠性(reliable)–技术成熟和原料供给的可靠•合理性(suitable)–符合国情，实际可行选择工艺流程，一般需经过三个阶段：•搜集资料与项目调研(Literature search)–准备阶段•落实设备(Sourcing of equipment and equipment supplies)•全面对比(Through investigation)Literature search•Scientific journals•Patents•Encyclopedias•Handbooks•Indexes•The World Wide Web•The Stanford Research Institute (SRI) Design Reports选择工艺流程，一般需经过三个阶段：•搜集资料与项目调研(Literature search)–准备阶段•落实设备(Sourcing of equipment and equipment supplies)–重要条件•全面对比(Through investigation)Sourcing of equipment and equipment supplies•Standard equipment should be preferred over non-standard equipment•Equipment supplies: Regarding their technical capability, processing conditions, price and reputation选择工艺流程，一般需经过三个阶段：•搜集资料与项目调研(Literature search)•落实设备(Sourcing of equipment and equipment supplies)•全面对比(Through investigation)The following issues should be addressed:•The current applications and future trends of the various processing routes•Quality of the product•Process capability•Raw materials and energy consumption •Construction cost and production cost •Generation of waste and the related treatment methods•Safety measures and related technologies •Other special issues第二章工艺流程设计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二、工艺流程设计的方法工艺流程设计的任务任务任务：：确定生产过程的具体内容和绘制工艺流程图步骤步骤：：（1）确定整个流程的组成；（2）确定每个过程或工序的组成；（3）确定工艺操作条件；（4）控制方案的确定；（5）原料与能量的合理利用；（6）制定“三废”处理方案；（7）制定安全生产措施。

hmb化工设计概论第二章 工艺流程设计

hmb化工设计概论第二章 工艺流程设计

简化后的工艺流程简图
盐酸 汽提塔 催化剂
甲醇
计量槽
汽化釜
反应釜
冷凝器
Hale Waihona Puke 脱酸塔盐酸 产品 钢瓶 冷凝器 压缩机 冷冻塔 冷凝器
举例说明工艺路线的流程化
简化后的流程示意图
工艺流程设计
2.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。
物流表图例
二、工艺物料流程图的绘制
名称 1 2 乙苯 甲苯 合计
kg/h 1.0
wt% 1.7
kmol/h mol% 1.630 0.019 1.649 97.2 2.8 100
173.5 98.3 174.5 100
V0104
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 ①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 ②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。

化工设计概论之工艺流程设计PPT(共103页)

化工设计概论之工艺流程设计PPT(共103页)

反 应
产品 分离
产品 精制
贮存 包装
一、概念设计
1.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。
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
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）确定生产流程中各个过程的具体内容， 顺序和组织方式，操作条件，控制方案，确定 “三废”治理方案，确定安全生产措施，达到 加工原料以制得所需产品的目的。
（2）在工艺流程设计的不同阶段，绘制不 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)尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟 的科学技术成就，以保证产品质量。
(2)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 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。

化工设计概论

化工设计概论

化工设计概论绪论化工是化学工艺、化学工业、化学工程等的简称。

凡运用化学方法改变物质组成、结构或和成新物质的，都属于化工生产技术，也称化学工艺。

化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的一个建设环节，化工设计的核心是化工工艺设计。

第1章化工设计程序和内容全部设计过程划分为两大设计阶段：基础设计、工程设计。

工程设计分为三个阶段：工艺设计、基础工程设计、详细工程设计。

第2章工艺流程设计化工工艺流程原料原料贮存、原料预处理、反应、产品分离、产品精制、包装和运输产品工艺路线流程化一般工作方法：主反应过程、原料准备过程和投料方式流程、产物净化分离过程、产品计量包装或后处理工艺过程、副产物处理的工艺过程、“三废”排出物的综合治理流程、确定动力使用和公用工程的配套。

2.3 工艺流程图的绘制2.3.1 方框流程图和工艺流程简图（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工艺物料流程图（process flowsheet diagram）2.3.3 管道及仪表流程图（piping and instrument diagram）设备分类代号、物料代号、管道材质代号、隔热及隔声代号、测量参数代号、仪表功能代号、管道工程压力等级代号。

常用管道图示符号、测量点图形符号、仪表安装位置图形符号。

管道标注内容包括四部分：管道号、管径、管道等级、隔热或隔声管道号包括：物料代号、主项代号、管道分段顺序号。

管道等级号包括：管道工程压力等级代号、顺序号、管道材质代号。

泵的流量控制方案：（1）出口节流控制；（2）旁路控制。

换热器的温度控制方案：（1）调节换热介质的流量；（2）调节换热面积（适用于蒸汽冷凝换热器）；（3）旁路调节。

第3章物料衡算和能量衡算3.1 物料衡算在化工过程中，物料平衡是指在单位时间你进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉的与积累起来的物料质量。

化工设计工艺流程设计 ppt课件

化工设计工艺流程设计 ppt课件

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原料路线的选择原则 ⑴．原料来源的可靠性
原料数量和质量的稳定可靠供应是进行生产的基本条 件。 ⑵．尽可能选择当地或附近的原料 即可确保来源，又能减少运输费用和货运量。 ⑶．经济型 采用不同的原料路线所造成的经济效果，不能单单 只看原料本身的价格。 ⑷．资源利用的合理
他是根据原料性质、处理方法而选择不同的装置 及不同的输送方式，从而设计出不同的流程。
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3反应合成阶段：
可能是多步反应组成的反应网络（多个反应器）。
多个反应器之间可能穿插着分离单元操作。
主反应过程反应装置的设计和选择，是工业生产过程中的 核心部分，也是工艺是否成功的关键所在。因此，在设计 中除可参考借鉴有关数据外，建设单位必须提供反应装置 的完整设计数据。
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二、什么是流程组织
1、流程组织的定义 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，结合专家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 一个较优的工艺流程。 2、流程组织的结果 画出一个详细的流程草图（包含所有的工艺流股）， 并根据过程开发实验的结果，确定流程中的合适的已 知设计条件。 流程组织是化工工艺设计的“龙头”。
流程（尤其是关键设备）的操作弹性； 5、重视流程的运行安全问题； 6、从经济角度，节省流程的固定投资，减少流程的
操作费用； 7、重视副产品回收，同步考虑环保因素；
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四、流程组织的具体任务
流程组织的具体任务 1、原料的预处理； 2、反应途径的合成与挑选； 3、专用地址分配； 4、分离技术的选择； 5、分离顺序的选择； 6、能量集成与管理(热交换网络)；

化工工艺设计的程序和步骤(精)

化工工艺设计的程序和步骤(精)

化工工艺设计的程序和步骤一、设计准备工作：1.熟悉设计任务和设计内容，全面理解课题提出的设计要求。

2.了解课题所涉及的相关内容，搜集资料，排出设计进度计划。

3.查阅文献资料和工艺路线、工艺流程和重点设备有关资料，并对搜集资料的适用范围进行筛选。

4.搜集相关设计资料，深入生产现场调查研究、消化、筛选、吸收并归类整理。

二、确定生产方法：1.搜集资料，调查研究2.落实关键设备3.对各种生产方法的技术性、经济性、安全性对比分析4.对选定的生产工艺修改、补充、完善5.治理三废，消除污染。

三、工艺流程设计：1.确定整个生产工艺流程的组成，确定每个过程或工序组成2.确定控制方案，确定各过程的连接方法，选用合适仪表，3.建立工艺流程方案（概念设计方框图），勾画工艺物料流程草图，不断修改、补充、完善。

四、化工计算及绘制主要设备图、管道仪表流程施工图：1.根据资料基础数据，进行物料衡算、热量衡算和设备选型工艺计算，确定生产设备型号、规格尺寸和台数、材质等，编制设备表。

2.绘制主要设备图，绘制施工阶段管道仪表流程图。

五、车间布置设计:1.任务：确定界区内厂房及场地配置、厂房或框架结构形式，确定工艺流程图中全部设备平面布置的具体位置。

2.绘图：绘制平面与立面车间布置图。

六、化工管路设计：1.任务：根据输送介质物化参数，选择流速、计算管径以及管材材质、壁厚，确定管道连接方式及管架形式、高度、跨度等。

确定工艺流程图中全部管线、阀件、管架、管件的位置，满足工艺要求，便于安装、维修，整齐美观。

2.绘图：绘制平面与立面车间管路布置图。

七、提供设计条件：向其他总图、土建、外管、设备、水、电、气、制冷等非工艺专业提设计条件，使其他专业更好地为生产工艺配套服务。

八、编制设计说明书设计说明书，是设计人员在完成本车间工艺（装置）设计后，为了阐明本设计时所采用的先进技术、工艺流程、设备、操作方法、控制指标及设计者需要说明的问题而编制的。

车间工艺设计的最终产品是设计说明书、附图（总平面布置图、流程图、设备布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。

化工设计概论(第二章)

化工设计概论(第二章)
关注我国投资体制的改革问题： （1）、财政资金和限制目录； （2）、谁投资、谁决策、谁收益、谁承担风险的原则； （3）、国家宏观调控下，市场配置资源的原则。
2.1.4 化工项目基建的设计阶段
初步设计（基础设计）
化工项目设计 （按设计深度）
扩初设计（扩大的初步设计） 施工图设计（施工设计）
这就是所谓的“三段设计（设计的三个阶段）”
项目建议书被批准后，才能往下接着进行项目的可行性研究。
2.1.2 项目的可行性研究（简称“可研”）
可行性研究的定义：
根据国家、地区、行业、部门的经济整体规划或布局，对拟建 项目的技术、经济和工程、安全、环保等问题进行详细的研究与分 析。就该项目是否该建、是否缓建、如何建提出建议，为投资决策 提供更可靠的依据。
2.1.3 计划任务书（设计计划任务书）
来源： 项目可行性报告经过论证会（评审会）通过后，上级主管部
门将下达“关于××项目可行性研究报告的批复”和“关于×× 项目的设计计划任务书”。
定义： 由上级主管部门对拟建项目的地点、规模、投资、建设期、
劳动定员等问题，下达的“规定性”文件。它和可行性研究报 告一起，共同作为项目的设计依据。
初步可行性研究
可行性研究报告 （按内容深度分）
详细可行性研究
可行性研究报告
（根据资金来源、投 资额、重要性）
业主自行委托 上级主管部门指定
可行性研究报告，必须由有相应设计资质或咨询资质的单位来完成。
可行性研究报告的实质： 主要内容就是项目的技术经济分析报告，要求针对业主自己做出的
项目建议书的内容逐一地进行论证研究与分析。
2.2 工艺包设计
1、工艺包的定义 工艺包是一个专用的技术名词，特指某个化工产品生产技术方面的全

《工艺流程设计》PPT课件

《工艺流程设计》PPT课件
搜集资料要重点搜集那些为自己研究所需要的资料也要了解和掌握那些观点不一或与自己构思相对立的资料这样才能全面的比较对照分析从而得出正确的或比自己构思更加先进的结论化工设计20052006学年designchemicalengineering化工设计化工设计2生产方法比较确定技术经济安全主要优缺点数据作为比较依据选出符合我国国情化工设计20052006学年designchemicalengineering化工设计化工设计1满足产品性能规格的要求项目产品应尽可能比老产品有更好的性能费用2尽量采用先进生产指标符合国情垃圾处理技术化工设计20052006学年designchemicalengineering化工设计化工设计若拟引进专有技术或者专利必须对引进技术的软硬件进行充分的调查研究对比多家供应商的技术先进性可靠性和购买专有技术或者专利所需的费用
化工设计（2005-2006学年)
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Design of Chemical Engineering 化工设计
• （3）工艺路线必须具备工业化生产条件 • （若拟引进专有技术或者专利，必须对引 进技术的软、硬件进行充分的调查研究， 对比多家供应商的技术先进性、可靠性和 购买专有技术或者专利所需的费用。）
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化工设计（2005-2006学年)
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Design of Chemical Engineering 化工设计
• 3选择生产方法时注意事项 • （1）满足产品性能规格的要求（项目产品 应尽可能比老产品有更好的“性能费用 比”）。
• （2）尽量采用先进生产指标（符合国情， 垃圾处理技术）
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化工设计（2005-2006学年)
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Design of Chemical Engineering 化工设计

化工设计工艺流程设计ppt课件

化工设计工艺流程设计ppt课件

管道的标注方法 PL-1301-80-B2A-H
保温等级 管道等级 公称直径 管段代号
介质代号
①管道代号 管道代号包括流体代号、车间代号和管段代号。 管道代号应分段编定，其分段编号用管段代号 表示。管道的分段可按设备到设备之间为一段， 亦可取设备到管道分支点为一段。流程图、系 统图和管道布置图上相应的管道代号必需一致。
设备的标注方法
12345 数量标识符(相同设备尾号) 设备顺序编号
工序、工段或车间代号 设备分类代号
例：H0101A 表示第一车间第1A＃换热器
位号应标注在设备内或附近空白处，位号和称号 用粗实线分开，位号写在上面如：
R 101
××反应器
注：设备位号应与初步设计一致，假设备工图设计中设备添加， 那么位号应按顺序增补；如有取消，原有设备位号不再运用。
化工设计课件工艺流程设计
4.1 概述
工艺流程设计的目的和义务
目的：用图解方式来表达整个消费工艺过程 义务： 〔1〕确定消费工艺流程中各个过程的详细
内容、顺序和组织方式。 〔2〕绘制工艺流程图。
工艺流程设计的重要性
决议车间的命运； 化工设计最主要的一环； 关键性步骤
工艺流程的设计顺序：
从化工设计任务进程看：
多分支调理法 ：
B．容积式泵〔往复泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵〕
特点：当流量减小时容积式 泵的压力急剧上升。
设计时留意：不能在容积式 泵的出口管道上直接安 装节流安装来调理流量
流量的控制方法：
旁路调理
改动转速
图4－改4动是冲旋程涡大泵小的流量调理 流程，此流程亦适用于 其他容积式泵。
C．真空泵 真空泵的调理方案：
流程图物料管道绘制方法
管道、管件及管道附件表示方法 管道、管件及管道附件图例及常用阀门图例，

第二章 化工设计的程序及内容 ppt课件

第二章 化工设计的程序及内容 ppt课件
对化工工艺部分的设计，施工图设计要出的主要文件： 1、PID最终版； 2、UID图； 3、（工厂、车间）平立面布置图； 4、配管图（配管设计图）； 5、施工材料明细表； 6、工程预算书； 7、施工图设计说明书等等。
国际习惯 设计分类
工艺设计(process design) 基础工程设计(basic engineering design) 详细工程设计(detailed engineering design)
IT工程师 财务经理
项目6
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
般可不画出管道、仪表、管架等安装图纸。
中试（装置）设计要求： 中试要进行哪些试验项目，规模多大为益，均要由概念设计来确定 在满足下列条件下，规模应尽量小：
a 能满足试验任务。 b 设备、仪表、管件选型容易。 应选在同类生产装置的老厂内； 力求避免全流程； 在设计流程、规模和设备结构型式上不一定与工业装置完全相同， 但必须在实质上反映工业装置的特性和规律，为基础设计提供基础 数据。
二、根据设计性质分类
新技术开发过程的设计 分为两类
工程设计
概念设计
工程研究 各级经济评估
基础设计
工程设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基础研究 （化学试验）
小试验
过程研究 大型冷模试验
中间试验
化工新技术开发的工作框图
1. 新技术开发过程的设计 新技术开发过程的设计包括：概念设计、中试设计和基础设计。 设计单位：研究单位的工程开发部门、或委托设计单位、或与设计单 位合作进行。 (1) 概念设计 概念设计——应用研究进行到一定阶段，从工程角度，参照常规工程 设计方法和步骤，按未来工业生产装置规模进行的一种假想设计。

第二章_工艺流程设计ppt课件

第二章_工艺流程设计ppt课件
确定主反应装置，可参考文献、资料、中试结果或已工业化装置。
(2) 原料预处理过程
主反应对原料提出要求：如纯度、温度、压力以及加料方式等。
第二章 工艺流程设计
预热(冷) 汽化 干燥 粉碎筛分 提纯精制 混合 配制 压缩等
➢ 根据原料性质、处理方法不同可 选不同的装置及输送方式。
➢ 如连续催化重整装置的原料预处 理过程：泵送、换热、加热炉加 热、预加氢、预脱砷和预分馏等。
2. 原料路线的选择 根据当地资源情况，原料的运输情况，不同原料引发出来
的反应条件、转化率；不同原料主、副反应的产品是否满足需 要等决定原料路线。
第二章 工艺流程设计
3. 落实设备
国内已有定型产品
技术力量
设备类型 需进口设备 需重新设计制造
4. 全面对比
设计制造单位 加工条件 材料供应 设计、制造进度
第二章 工艺流程设计
• 本章主要内容：
2.1 生产方法和工艺流程的选择 2.2 工艺流程设计 2.3 工艺流程图 2.4 典型设备的自控方案
第二章 工艺流程设计
《化工设计》
• 本章重点难点：
➢ 工艺流程选择原则和设计方法； ➢ 工艺流程图的类型及其绘制法； ➢ 设备、管道、阀门与管件、自控方案的表示方法。
(3) 产物后处理 ➢ 副反应的发生——乙烯裂解反应物 ➢ 受反应时间或化学平衡限制，产物中存在过剩组分——如合
成NH3、尿素过程中，过量H2、NH3 ➢ 有害杂质净化——合成气的脱硫、脱碳 ➢ 第产二物章 工中艺流有程固设计体产品，也增加了后处理过程。
(4) 三废处理 三废：废气、废液、废渣 ➢所含有害物质在排放前应该达到排放标准——相关政策法规! ➢尽量综合利用，变废为宝； ➢污染问题不解决，不允许投产。

第二章工艺流程设计

第二章工艺流程设计
（5）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，用箭头表示物流方向。
（6）带控制点的工艺流程图
带控制点的工艺流程图一般包括如下内容： ① 用图例表示出全部工艺设备。 ② 表示工艺物料和辅助管道的流向及工艺物料
管道上的阀门，异径管等有关附件，但不必绘出 法兰、弯头、三通等一般管件，流程图管道的连 接位置应与配管图基本一致。 ③ 用图例表示出控制回路，仪表的参数、功能， 仪表信号和控制方法。 ④ 标注全部设备的位号和名称。 ⑤ 表示全部管道的管道代号、管径、材料、保 温等。
（5）未反应原料的循环利用以及副产物的处 理：
（6）“三废”处理；
（7）公用工程配套措施；
（8）确定操作条件和控制方案；
（9）安全措施；
（10）防腐保温设计：保温（5个场合）；防 腐。
2、流程设计程序
① 流程框图
② 流程示意图
③ 流程草图
在工程设计的正规文件中可以有流程草图。
（3）确定操作条件 确定生产工序、每台设备各个部位要达到或保持的操作条
件。
（4）控制方案的确定
确定正确的控制方案，选用合适的控制仪表。 要考虑正常生产开停车和检修所需的各个过程的 连接方法。增补遗漏的管线、阀门，以及采样、 放净、排空、连通等设施。
（5）合理利用原料及能量
确定水、电、蒸汽和燃料的消耗。
（c）在泵吸入侧，入口切断阀后，入泵前设一Y型过 滤器，防止杂物进入泵体。
（d）泵体和泵的切断阀前后的管线应设 置放净阀。
（e）在切断阀与泵之间接压力表，离泵愈近愈 好，压力表供泵开车观察和调节出口压力用。
（f）根据具体和特殊情况应补加辅助管线，如 密封、冲洗、冷却、平衡、保温、防凝等。
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第三节 工艺流程的设计
工艺流程设计的原则
(1) 尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟 的科学技术成就，以保证产品质量。 (2)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 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。
第三节 工艺流程设计
简化后的工艺流程简图
盐酸 汽提塔 催化剂
甲醇
计量槽
汽化釜
反应釜
冷凝器
脱酸塔
盐酸 产品 钢瓶 冷凝器 压缩机 冷冻塔 冷凝器
举例说明工艺路线的流程化
简化后的流程示意图
工艺流程设计
2.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。
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、方框流程图(Block Flowsheet)
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。 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 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 方框连接起来。
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：设备简单的外型图、名称及位号。 B：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、 物料量（kg/h)、质量%、kmol(kmol/h)、以及 mol% 等，每项均应标出其总和数。 C ：标题栏。
反应气体 来自R0201 见图8413-9-40-0320
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 号
组 分
分 子 式
分 子 量
物流点编号 物料名称
kg/h wt% Kgmol/h mol% kg/h
物流点编号 物料名称
wt% kgmol/h mol%
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。 原料来源及成品应用情况。 实验研究报告。 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。 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。 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。 水、电、汽、水文、气象等方面的资料。 车间环境与周围的情况。
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(边长8～10mm)标出各 物流点的编号
二、工艺物料流程图的绘制
（2）物流管线表示方法 d.界区内部，图纸进出管线的始终端用32x45长 方框并注明介质名称，去向等。
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
原料 贮存
原料 预 处理
1 2 合 计 1 2 温 度 压 力
3
4
密 度
黏 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(kg／h)、质量百分数、摩尔流量 (kmol／h)。 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。
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、 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 安装施工指导的工艺流程设计，最终表现为绘 制“管道及仪表流程图”(简称PID图)。
工艺流程设计
工艺流程简图设计练习 1）设计一将98%浓硫酸稀释成 30%的稀硫酸的工艺流程简图。 2）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。
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。
工艺流程设计的原则
(3)确保安全生产，以保证人身和设备的安全，充 分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产 的稳定性。 (4)尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施， 以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回 收和综合利用。 (5)生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、 高产。
第三节 工艺流程设计
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。 例如：
举例说明工艺路线的流程化
简化后的流程示意图
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。
工艺流程设计中应注意和解决的问题 (1) 确定整个流程的组成。 (2) 确定每个过程或工序的组成。 (3) 确定操作条件。 (4) 控制方案的确定。 (5) 合理利用原料及能量，计算出整个装置的 技术经济指标。 (6) 确定三废治理方法。 (7) 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。
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
(2)设备标注 ②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。
工艺流程设计
2.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
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 （１）满足产品性能规格的要求。 （２）尽量采用先进生产技术。 （３）选用的工艺路线必须具备工业化生产的条件。 （４）对各项技术经济指标进行比较。 （５）操作连续化问题。 （６）装置大型化。 （ 7）治理三废，消除污染。 （ 8）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生 产控制和管理。
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
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： （1）参考现有的图纸或资料,进行改进完善。 （2）根据现有的生产装置进行工艺流程设计。 （3）根据实验室的实验装置，进行生产工艺流 程设计。 （4）由概念设计做起，由一个反应式开始进行 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）确定生产流程中各个过程的具体内容， 顺序和组织方式，操作条件，控制方案，确定 “三废”治理方案，确定安全生产措施，达到 加工原料以制得所需产品的目的。 （2）在工艺流程设计的不同阶段，绘制不 同的工艺流程图。