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第三章工艺流程设计本章教学目标11了解：工艺流程的基本程序213理解：工艺流程设计的原则掌握：工艺流程的选择和设计2本章内容工艺路线的选择3.1工艺流程的设计3.2施工图设计阶段3.333.1工艺路线的选择ABCA+B+CA+B+CAB+CBC工艺路线（一）工艺路线（二

）问题：工艺路线（一）、（二）孰优孰劣？43.1工艺路线的选择生产同一化工产品可以采用不同原料，经过不同工艺路线而制得，即使采用同一原料，也可采用不同工艺路线，同一工艺路线中也可以采用不同的工艺流程。选择工艺路线也就是选择工艺方法，这一步是决定设计质量的关键。如果某产品只有一种工艺方法

，就无须选择；若有几种不同的工艺方法，就应逐个进行分析研究，通过各方面比较，从中筛选一个最好的方法，作为下一步工艺流程设计的依据。53.1工艺路线的选择确定工艺路线主要进行的工作：❖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。63.1工艺路线的选择❖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。确定工艺路线考虑的因素：73.1工艺路线的选择❖（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。上述三项原则必须在技术路线和工艺流程选择中全面衡量，综合考虑。设计人员必须采取全面分析对比的方法，选择其中不仅对现在有利，而且对将来也有利的工艺

技术，竭力发挥有利的一面，设法减少不利的因素。工艺路线的选择的原则：83.1.1工艺路线论证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条件。❖（４）对各项

技术经济指标进行比较。❖（５）操作连续化问题；装置大型化。❖（6）治理三废，消除污染。❖（7）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生产控制和管理。93.2工艺流程设计当工艺路线选定之后，即可进行流程设计。流程设计的主要任务包括两个方面：（一）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，达到由原料制得所需产品的目的；（二）绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。103.2工艺流

程设计生产工艺流程的设计一般分为三个阶段——（１）生产工艺流程草图；（２）生产工艺物料流程图；（３）工艺管道及仪表流程图。化工设计主要绘制两种图纸：PID（ProcessInstrumentDiagram）带控制点的工艺仪表管道流程图PFD（Proc

essFlowsheetDiagram）过程物料流程图113.2工艺流程设计(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；(6)确定公用工程的配套设施；(7)制定三废的治理方法；(8)制定安全生

产措施。在工艺流程设计中，主要涉及的问题：123.2工艺流程设计生产工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。（１）生产工艺流程草

图生产工艺流程草图一般组成：1.物料流程；2.图例；3.图签；4.图框133.2工艺流程设计工艺流程草图——物料流程包含的内容：❖（１）设备示意图；❖（２）所有物料的管线、流向和部分管线；❖（３）管线上的主要阀门；❖（４）必要的计量和控

制仪表；❖（５）必要的文字说明等工艺流程草图是一种示意性的从左至右的展开图。143.2工艺流程设计工艺流程草图中物料流程——图例图例是将物料流程中画出的有关管线、阀门、设备附件、计量和控制仪表等图形注明名称，被测量变量要用

图例的形式加以说明。工艺流程草图中物料流程——图签图签的作用是标明图名、设计单位、制图、审核人员、绘图比例和图号等。，其位置在右下角。尺寸一般长18cm；宽5.4cm。153.2工艺流程设计工艺流程草图中物料流程——图框图框采用粗线条，给整个工艺流程以框界

。工艺流程草图按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右地展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。其中设备画法、设备位号及名称的注写、工艺流程线的画法的详细规定参见化工工艺图纸的国家标准规定。16设备设备位号工艺流程线用文字表明流程情况某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图17（1）

设备画法工艺流程流程图的画法用细实线画出设备的大概轮廓和示意图，一般不按比例，但应保持它们的相对大小。填料塔板式塔喷洒塔18工艺流程流程图的画法（2）设备位号及名称的注写真空受槽车间或工段号设备分类号设

备序号相同设备的序号设备名称V0408A19工艺流程流程图的画法设备类别代号（摘自HG/T2051.35-1992）设备类别泵火炬、烟囱容器其它机械其它设备计量设备代号PSVMXW设备类别塔工业炉换热器反应器起重设备压缩机代号TFERLC20工艺流程流程图的画法a用粗实线画出各设备之间的

主要物料流程线；用中粗线画出其它辅助物料的流程线。b流程线一般画成水平线和垂直线（不用斜线），转弯一律画成直角。c当流程线发生交错时，应将其中一线断开或绕弯通过。一般同一物料线交错，按流程顺序“先不断后断”。不同物料线交错，主物料线不断，辅助物料线断，即“主不断辅断”。d在两设备之间

的流程线上，至少应有一个流向箭头。21工艺物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。在方案流程图上增加以下内容：（1）在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数。（2）在流程的起始处以及使物料产生变化的

设备后，列表注明物料变化前后其组分的名称、流量（kg/h）、摩尔分数（%）等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。（3）表格线和指引线都用细实线绘制。生产工艺物料流程图22生产工艺物料流程图23PID图—带控制点的工艺仪表管道流程图

工艺管道及仪表流程图又称施工流程图或带控制点的工艺流程图。与之配套的尚有辅助管道及仪表流程图、公用系统管道及仪表流程图。它是由工艺人员和自控人员合作进行绘制的，在初步设计和施工图设计中都要提供这种图样。工艺管道及仪表流程图是在工艺流程草图和物料流程图的

基础上绘制的，它是设备布置和管道布置设计的依据，并可供施工、安装、生产操作时参考。24带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制（1）设备画法与标注A设备的画法与工艺流程草图基本相同。B与工艺流程草图不同的是：对于两个或两个以上的相同设备一般应全部画出。

C每个工艺设备应编写设备位号并注写设备名称。与工艺流程草图中的设备位号应该保持一致。D当一个系统中包括两个或两个以上完全相同的局部系统时，可以只画出一个系统的流程，其他系统用双点画线的方框表示，在框内注明

系统名称及其编号。25带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制（2）管道流程线的画法与标注细实线0.15～0.3mm中粗线0.5～0.7mm粗实线0.9～1.2mm喷淋管伴热（冷）管道同心异径管管线宽度与其相接的新管线宽度相同原有管线柔性管气

动信号线翅片管电动信号线仪表管道管道隔热层引线、设备、管件、阀门、仪表等图例夹套管其他物料管道电伴热管道主要物料管道名称图例名称图例26带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制（2）管道流程线的画法与标注管道流程线的标注管道流程线上除应画出介质流向箭头，并用文字

标明介质的来源或去向外，还应对每条管道进行标注，水平管道标注在管道的上方，垂直管道则标注在管道的左方（字头向左）。管道应标注四部分内容，即管道号（或称为管段号）（由三个单元组成，即物料代号、工段号、管段序号）、管径、管道等级和隔热（或隔声）代号，总称为管道组合。2

7带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制工段号按工程规定填写，采用两位数字，从01开始，至99为止管段序号工段号物料代号VE0401——32x3.5B管路外径壁厚管道材料代号管段序号采用两位数字，从01开始，至99为止，相同类别的物料在同一主项内以流向先后

为序，顺序编号隔热或隔音的功能管路的使用温度范围管道等级代号CW0401——32x3.5A1A—C6管道尺寸一般标注公称通径，以mm为单位，注数字，不注单位管道流程线的标注范例28带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制管道流程线上应用箭头表示物料的流向。图中的管道与

其他图纸有关时，应将其端点绘制在图的左方或右方，并用空心箭头标出物料的流向（进或出），在空心箭头内注明与其相关图纸的图号或序号，在其上方注明来或去的设备位号或管道号或仪表位号。进出（2）管道流程线的画法与标注29带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制管道上的管道附件有阀门、管接头、异

径管接头、弯头、三通、四通、法兰、盲板等。这些管件可以使管道改换方向、变化口径，可以连通和分流以及调节和切换管道中的流体。截止阀闸阀球阀直流截止阀螺纹管帽管端盲板管帽法兰连接管端法兰(盖)鹤管三通截止阀三通球阀四通球阀四

通旋塞阀（3）阀门等管件的画法与标注30带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制（3）阀门等管件的画法与标注（1）管道附件用细实线按规定的符号在相应处画出。阀门图形符号尺寸一般为长为6mm，宽为3mm或长为8mm，宽为4mm。（2）为了安装和检修等目的所加的法兰、螺纹连接件等也应画出。（3）管

道上的阀门、管件要按需要进行标注。当公称直径同所在管道通径不同时，要注出它们的尺寸。当阀门两端的管道等级不同时，应标出管道等级的分界线，阀门的等级应满足高等级管的要求。（4）对于异径管标注大端公称通径乘以小端公称通径

。31带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制（4）仪表控制点的画法与标注测量点（a）画出所有与工艺有关的检测仪表、调节控制系统、分析取样点和取样阀（组）。（b）仪表控制点用符号表示，并从其安装位置引出。符号包括图形符号和字母

代号，它们组合起来表达仪表功能、被测变量、测量方法。仪表的图形符号检测、显示、控制等仪表的图形符号是一个细实线圆圈，其直径约为10mm。圈外用一条细实线指向工艺管线或设备轮廓线上的检测点。32带控制点的工艺仪表管道流程图的绘制仪表位号仪表位号的组成被测变量字母代号功能字母代号PRC

—301序号工段代号仪表位号的标注方式就地安装的压力指示仪表PRC301集中仪表盘面安装的压力记录控制仪表PI6033PID图—带控制点的工艺仪表管道流程图设备示意图管道流程线设备位号管道代号阀门仪表34输送设备的自控流程设计1.离心泵离心泵的流程设计包括：

❖（１）泵的入口和出口均需设置切断阀；❖（２）离心泵出口处安装止回阀；❖（３）泵的出口处安装压力表；❖（４）泵的出口线的管径不小于泵的管口；❖（５）泵体与泵的切断阀前后管线放置放净阀离心泵的流量调节采用的方法：直接节流法；旁路调节

法；改变泵的转速法。35输送设备的自控流程设计FRCPIFRCPI离心泵的流量调节原理图直接节流法旁路调节法36输送设备的自控流程设计FICFIC离心泵的流量调节原理图离心泵出口多支路流量控制37输送设备的自控流程设计2.容积式泵（

往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵）容积式泵的流量调节通常采用旁路调节、改变转速、改变冲程大小的方法。图示容积泵的旁路调节原理图。38输送设备的自控流程设计3.真空泵真空泵采用吸入支路调节和吸入管阻力调节方案。39输送设备的自控流程设计4.离心压缩机离心压缩机的流程设计包括：❖（１）离心压缩机的

进出口管道设置切断阀；❖（２）离心压缩机出口处安装止回阀；❖（３）氢气离心压缩机应设置双切断阀；❖（４）离心压缩机应在进口管与切断阀间设置过滤器；❖（５）往复式离心压缩机设置气液分离器；❖（6）离心压缩机应放置反飞动放空管线；❖

（7）可燃、易爆或有毒介质设置三阀组盲板的惰性气体置换管道。40输送设备的自控流程设计压缩机的流量调节有入口流量调节法、改变进口导向叶片的角度、改变压缩机的转速等。压缩机分程控制方案压缩机旁路控制方案41管壳式换热器的自控流程42管

壳式换热器的自控流程1.无相变管壳式换热器自控流程调节冷流体方案调节热流体方案43管壳式换热器的自控流程2.一侧有相变管壳式换热器自控流程调节传热温差方案改变传热面积方案（1）蒸汽冷凝供热的加热器44管壳式换热器的自控流程2.一侧有相变管壳式换热器自控流程调节阀装在热介质上改变传热面积方案（

2）再沸器常用的控制方式45管壳式换热器的自控流程3.两侧有相变管壳式换热器自控流程蒸汽供热的再沸器及蒸发器等，与一侧有相变的换热器类似，控制方法有：（１）改变蒸汽的冷凝温度；（２）调节阀安装在冷凝管道上；（３）改变换热器的传热面积；46管壳式换热器的自

控流程换热器的温度控制方案总结：(1)调节换热介质流量，用流体1的流量作调节参数来控制流体2的出口温度。(2)调节传热面积，适用于蒸汽冷凝换热器，调节阀装在凝液管路上。(3)分流调节，在用工艺流体作载热体回收热量时或冷却水流量不允许改变时，两个流量都不能调节。此时可利用三通阀使其中一

个流体走分路，使部分流体走旁路。47加热炉的自控流程加热炉温度、流量控制48精馏塔的自控流程49精馏塔的自控流程塔顶气体不冷凝塔顶气体部分冷凝精馏塔的自控流程的通用控制方法：50精馏塔的自控流程使用蒸汽喷射泵改变不凝性气体的抽吸量减压塔的塔顶压力调节：51

精馏塔的自控流程使用电动真空泵控制真空减压塔的塔顶压力调节：改变旁路吸入空气或惰性气体52精馏塔的自控流程加压塔馏出物不含或微含气体的塔顶压力调节：用冷剂流量控制用塔顶气体流量控制53精馏塔的自控流程加压塔馏出物不含或微含气

体的塔顶压力调节：用热旁路控制用热旁路联合控制54精馏塔的自控流程加压塔塔顶压力调节方案：用分程控制（少量气体）用回流罐气相排放量控制（大量气体）55精馏塔的自控流程分馏塔塔顶温度控制方案：56精馏塔的自控流程再沸器温度控制方案：5

7精馏塔的自控流程精馏塔的流量的控制方案：58精馏塔的自控流程精馏塔的液位控制方案：塔釜液位定值控制塔釜液位均匀控制59精馏塔的自控流程总结：精馏段控制方案和提馏段控制方案60反应器的自控流程1．釜式反应器的

温度控制冷剂强制循环控制单回路温度控制61反应器的自控流程2．反应器的进料流量控制62特定过程及管道流程1、气体输送过程2、真空流程3、导热油加热系统流程4、取样系统（1）吸送式；（2）压送式；（3）混合式设备有机械真空泵；水喷射泵；蒸汽喷射泵63辅助生产流程——公用工程公用工程

：主要是供排水,供气,供电,仪表,制冷,采暖,通风。❖（１）蒸汽系统流程；❖（２）冷凝水系统流程；❖（３）压缩空气系统流程；❖（４）氮气系统流程；❖（５）供排水系统流程；❖（6）采暖系统流程；❖（7）供电、仪表系统流程。64辅助生产流程❖（１）设备与管道的吹扫

；❖（２）设备与管道的排液、气。辅助生产流程——开停车流程辅助生产流程——安全生产流程❖（１）安全阀的设置；❖（２）爆破片的设置；❖（3）高压管道65本章思考题1、化工流程中的间接测量与控制问题描述：一个真空蒸发结晶的间歇过程，蒸发结晶釜内（釜总体积为6m

3）为正丁醇－水－帕罗西盯物系，釜外加套采用1.3kgf/cm2的饱和蒸汽加热，系统真空度要求控制在720±10mmHg，开始真空蒸发结晶前，首先一次性向釜内压入3m3的正丁醇－水－帕罗西盯均相物料（溶剂基水份含量

质量百分数为23％，起始温度为室温。），开启真空泵，待真空度稳定后，开始控制加热蒸汽流量进行升温蒸发，随着正丁醇－水的馏出，釜内液位将下降，要求采用补加正丁醇的方式维持结晶釜内液位基本不变。当釜内水份含量降低到一定数值时，帕罗西盯开始结晶出来。

整个过程为了保证晶体的成核与生长，还要求控制蒸发过程的蒸发速度，而且在出晶点时蒸发出的冷凝液要部分回流到结晶釜。为了防止帕罗西盯的热降解，整个蒸发过程温度不能超过50℃。蒸发结晶终点控制在结晶釜内物料溶剂

基水份含量质量百分数为0.6％，然后泄掉系统真空，进行过滤、干燥、洗涤，得到帕罗西盯产品（晶体）。66蒸汽冷凝水补加正丁醇结晶釜冷凝液收集器缓冲罐去真空泵分流器蒸发结晶流程示意图67蒸汽冷凝水补加正丁醇结晶釜冷凝液收集器缓冲罐去真空泵分流器蒸发结晶带控制点的流程示意图TILICPIC

PI68本章思考题2、化工工艺流程设计的主要任务是什么？3、化工工艺流程设计中应注意和解决哪些问题？4、试述工艺流程设计的工作步骤？5、在化工设计中公用工程主要指那些？6、离心泵的流程设计包括哪些？7、

离心压缩机的自控流程设计有哪些内容？8、气体输送过程包括哪些方面？9、设计一将98%浓硫酸稀释成30%的稀硫酸的工艺流程简图。10、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。69