《化工設計》PPT教學課件第二章 工藝流程設計

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1、第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計化工設計化工設計化工設計化工設計 本章主要內容：本章主要內容：2.1 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇2.2 工藝流程設計2.3 工藝流程圖2.4 典型設備的自控方案2.5 工藝流程圖計算機繪制軟件簡介 本章重點難點：本章重點難點：工藝流程選擇原則和設計方法；工藝流程圖的類型及其繪制法；設備、管道、閥門與管件、自控方案的表示方法。 第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 第一節(jié)生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇第一節(jié)生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇 教學內容：教學內容： 理解生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則和生產(chǎn)方法和工藝流程確定

2、的步驟和內容，了解工藝流程設計技術。 重點和難點：重點和難點： 重點掌握生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟，連續(xù)操作的優(yōu)點?；ぴO計化工設計 2.12.1 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇 一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則 在選擇生產(chǎn)方法和工藝流程時，應該著重考慮以下三項原則：l 1. 先進性 l 2. 可靠性 l 3. 合理性 2.1 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.12.1 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇 二二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟、生產(chǎn)方法和工

3、藝流程確定的步驟 確定生產(chǎn)方法和工藝流程時，通常要經(jīng)過下列幾個階段： 1. 資料搜集與項目調研； 2. 生產(chǎn)設備類型與制造廠商調研； 3. 對調研結果進行全面分析對比 。2.1 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 三、工藝流程設計技術工藝流程設計技術 采用連續(xù)式還是間歇式應做如下考慮： 采用連續(xù)式操作的優(yōu)點采用連續(xù)式操作的優(yōu)點：（1）設備小、生產(chǎn)能力大、費用小，降低了投資和維修費用；（2）穩(wěn)定、易操作，易機械化、自動化，降低了勞動強度；（3）產(chǎn)品均勻、質量好。 下列情況適合采用間歇式下列情況適合采用間歇式：（1）產(chǎn)量小、市場不穩(wěn)定的貴重產(chǎn)品；

4、（2）舊設備轉到新設備時轉移費用較低（改建）；（3）數(shù)據(jù)不全或技術不很成熟，而間歇操作已可靠；（4）連續(xù)操作反應太慢，停留時間過長，不能獲得滿意的產(chǎn)品數(shù)量和質量；（5）同一裝置生產(chǎn)不同產(chǎn)品或不同牌號的產(chǎn)品。 第二章 工藝流程設計第二節(jié)第二節(jié) 工藝流程設計工藝流程設計 教學內容：教學內容： 理解工藝流程設計的任務和工藝流程的設計方法。 重點和難點：重點和難點： 重點掌握工藝流程設計的步驟和內容，以及反應過程、原料預處理過程、產(chǎn)物的分離凈化過程設計應考慮的問題。 難點是綜合運用所學知識，以反應過程為核心，根據(jù)反應過程的特點，提出對原料預處理過程、產(chǎn)物的分離凈化過程的的要求，組織工藝流程?；ぴO計化

5、工設計 2.2 工藝流程設計工藝流程設計 一、工藝流程設計的任務一、工藝流程設計的任務 （1）確定整個流程的組成 ； （2）確定每個過程或工序的組成； （3）確定工藝操作條件； （4）控制方案的確定； （5）原料與能量的合理利用； （6）制定“三廢”處理方案； （7）制定安全生產(chǎn)措施。 2.2 工藝流程設計工藝流程設計第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.2 工藝流程設計工藝流程設計 二、工藝流程設計的方法二、工藝流程設計的方法 工藝流程設計方法，首先要看所確定的生產(chǎn)方法是正在生產(chǎn)或曾經(jīng)運行過的成熟工藝，還是待開發(fā)的新工藝。前者是可以參考借鑒但需要局部改進或局部采用新技

6、術、新工藝的問題；后者須針對新技術開發(fā)進行概念設計。 工藝流程分為四大部分工藝流程分為四大部分：原料預處理過程、反應過程、產(chǎn)物的后處理（分離凈化）過程和“三廢”的處理過程。 第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 2.2 工藝流程設計工藝流程設計化工設計化工設計 工藝流程設計主要應考慮如下幾個方面的問題：工藝流程設計主要應考慮如下幾個方面的問題：（1）以反應過程為中心 （2）原料預處理過程 （3）產(chǎn)物的分離凈化（4）產(chǎn)品的后處理 （5）未反應原料的循環(huán)與利用 （6）確定“三廢”排出物的處理措施 （7）確定公用工程的配套措施 （8）確定操作條件和制定控制方案 （9）制定切實可靠的安全生產(chǎn)措施 （

7、10）保溫、防腐的設計 第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 2.2 工藝流程設計工藝流程設計第三節(jié)第三節(jié) 工藝流程圖工藝流程圖 教學內容：教學內容： 理解工藝流程圖的種類和表達內容和管道儀表流程圖的設備、管道、管件、閥門和儀表 控制點的表達方法。 重點和難點：重點和難點： 重點掌握管道儀表流程圖的設備、管道、管件、閥門和儀表控制點的表達內容和方法，以及管道標注內容和方法。 難點是如何確定管道等級，以及管道標注內容和表示方法?；ぴO計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 一、工藝流程圖的種類一、工藝流程圖的種類（一）（一） 工藝流程草圖工藝流程草圖 l 工藝流程草圖工藝流程草圖又稱方案流程

8、圖或流程示意圖，是用來表達整個工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣。它是設計開始時供工藝方案討論常用的流程圖，是工藝流程圖設計的依據(jù)。 2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 圖圖2-1 脫硫系統(tǒng)工藝方案流脫硫系統(tǒng)工藝方案流程圖程圖1一羅茨鼓風機；2一脫硫塔；3一氨水槽；4-1、4-2一氨水泵；5一空氣鼓風機；6一再生塔；7一除塵塔化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 一、工藝流程圖的種類一、工藝流程圖的種類（二）工藝物料流程圖（二）工藝物料流程圖 l 工藝物料流程圖工藝物料流程圖是在物料衡算和熱量衡算完成后繪制，是以圖形與表格相結合的形式來反映物料衡算和熱量衡算的結

9、果。它是初步設計階段的沒計成品，提交設計主管部門和投資者審查，并用作投產(chǎn)后的操作與技術改造的重要資料。 2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 工藝物料流程圖工藝物料流程圖是在物料衡算和熱量衡算完成后繪制，是以圖形與表格相結合的形式來反映物料衡算和熱量衡算的結果?；ぴO計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 一、工藝流程圖的種類一、工藝流程圖的種類（三）帶控制點的工藝流程圖（三）帶控制點的工藝流程圖 帶控制點的工藝流程圖帶控制點的工藝流程圖是一個工程項目工程設計的一個指導性文件，也是各專業(yè)開展設計的依據(jù)之一。 帶控制點的工藝流程圖應畫出所有工藝設備、工藝物料管線、

10、輔助物料管線、主要閥門，以及工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量、液位、物料組成、濃度等)的測量點，并表示出自動控制的方案。2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 一、工藝流程圖的種類一、工藝流程圖的種類（四）管道儀表流程圖l 管道儀表流程圖管道儀表流程圖(PI圖圖) 是借助統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字代號，用圖示的方法把建立化工工藝裝置所需的全部設備、儀表、管道及主要管件，按其各自的功能，為滿足工藝要求和安全、經(jīng)濟目的而組合起來，以起到描述工藝裝置結構和功能的作用。l PI圖圖在基礎工程設計階段應繪制A版PI圖(初版)、B版PI圖

11、(內審版)、C版PI圖(用戶版)及D版PI圖(確認版)；在詳細工程設計階段應繪制E版PI圖(詳1版)、F版PI圖(詳2版)、G版PI圖(施工版)。 2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 二、管道儀表流程圖二、管道儀表流程圖(PI圖圖) 管道儀表流程圖管道儀表流程圖(PI圖圖)應依據(jù)應依據(jù) “化工工藝設計施工圖內容和化工工藝設計施工圖內容和深度統(tǒng)一規(guī)定深度統(tǒng)一規(guī)定” HG20519-92和和 “管道儀表流程圖設計規(guī)定管道儀表流程圖設計規(guī)定” HG20559-93的有關規(guī)定進行繪制。的有關規(guī)定進行繪制。 （一）通用設計規(guī)

12、定（一）通用設計規(guī)定 1、圖紙規(guī)格與圖幅、圖紙規(guī)格與圖幅 管道儀表流程圖的圖紙應采用標準規(guī)格，管道儀表流程圖的圖紙應采用標準規(guī)格，并帶有設計單位名稱的統(tǒng)一標題欄。圖幅應采用并帶有設計單位名稱的統(tǒng)一標題欄。圖幅應采用0號號(A0)標標準尺寸圖紙，也可用準尺寸圖紙，也可用1號號(Al)標準尺寸圖紙。標準尺寸圖紙。 2、線條與比例、線條與比例 3、文字與字母的標注、文字與字母的標注 4、圖面布置、圖面布置 2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 二、管道儀表流程圖二、管道儀表流程圖(PI圖圖) （二）設備的表示方法（二）設備

13、的表示方法 1、圖形、圖形 化工設備在圖上一般可不按比例、用中線條、按化工設備在圖上一般可不按比例、用中線條、按HG 20519.31規(guī)定的設備和機械的圖例畫出能夠顯示設備形狀特征的主要輪規(guī)定的設備和機械的圖例畫出能夠顯示設備形狀特征的主要輪廓，并表示出設備類別特征以及內部、外部構件廓，并表示出設備類別特征以及內部、外部構件(內、外構件內、外構件亦用中線條亦用中線條)。 常用設備和機械的圖形畫法，可參見表常用設備和機械的圖形畫法，可參見表2-2，其他設備可參照，其他設備可參照畫出。畫出。2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝

14、流程圖 二、管道儀表流程圖二、管道儀表流程圖(PI圖圖) （二）設備的表示方法（二）設備的表示方法 2、設備的標注、設備的標注 （1）標注的內容）標注的內容 工藝管道儀表流程圖上應標注設備位號及名稱。工藝管道儀表流程圖上應標注設備位號及名稱。（2）設備的位號）設備的位號 每臺設備均有相應的位號每臺設備均有相應的位號;設備位號由兩部分組成，前設備位號由兩部分組成，前部分用大寫英文字母表示設備類別部分用大寫英文字母表示設備類別;后部分用阿拉伯數(shù)字表示設備所在位后部分用阿拉伯數(shù)字表示設備所在位置置(工序工序)及同類設備的順序，一般數(shù)字為及同類設備的順序，一般數(shù)字為3-4位。位。例如，圖例如，圖2-3

15、中的中的“J101”，由三部分組成：，由三部分組成：J為設備類別代號。為設備類別代號。（3）標注的方式）標注的方式 PI圖上通常要表示兩處設備位號，第一處設備位號表圖上通常要表示兩處設備位號，第一處設備位號表示在設備旁，在設備位號線上部注寫設備位號，不注設備名稱；第二處示在設備旁，在設備位號線上部注寫設備位號，不注設備名稱；第二處位號表示在設備相對應位置的圖紙上方或下方，在位號線上部注寫設備位號表示在設備相對應位置的圖紙上方或下方，在位號線上部注寫設備位號，在位號線下部注寫設備名稱。位號，在位號線下部注寫設備名稱。 2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化

16、工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 二、管道儀表流程圖二、管道儀表流程圖(PI圖圖) （三）管道的表示方法（三）管道的表示方法 1管道的畫法管道的畫法 2、管道的標注、管道的標注2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 二、管道儀表流程圖二、管道儀表流程圖(PI圖圖) （四）閥門與管件的表示方法（四）閥門與管件的表示方法2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.3 工藝流程圖工藝流程圖 二、管道儀表流程圖二、管道儀表流程圖(PI圖圖) （五）儀表控制點的表示方法（五）儀表

17、控制點的表示方法 管道儀表流程圖上要以規(guī)定的圖形符號和文字代號，表示出在設備、機械、管道和儀表站上的全部儀表。 2.3 工藝流程圖工藝流程圖第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 表2-11 儀表安裝位置的圖形符號第四節(jié)第四節(jié) 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 教學內容：教學內容： 理解泵類、壓縮機、換熱器、反應器及蒸餾塔的自控方案的內容和方法，以及自控設計條件的內容。 重點和難點：重點和難點： 重點掌握泵類、壓縮機、換熱器、反應器及蒸餾塔的自控方案。 難點是如何確定操縱變量、主變量和副變量，以及控制方案的表達方法?；ぴO計化工設計 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 一、泵類的

18、自控方案一、泵類的自控方案 1. 離心泵 離心泵的流量調節(jié)一般是采用出口節(jié)流的方法，如圖2-7(a)。也可以使用旁路調節(jié)方法(見圖2-7(b)，旁路調節(jié)耗費能量，其優(yōu)點是調節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小。2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 (a)控制泵的出口閥門開度 (b)控制泵的出口旁路圖2-7 離心泵的拴制方案 化工設計化工設計 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 二、壓縮機的自控方案二、壓縮機的自控方案 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 圖2-9 壓縮機分程控制方案 圖2-10壓縮機旁路

19、控制方案 化工設計化工設計 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 三、換熱器的自控方案三、換熱器的自控方案2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 (a)改變被控物料流量 (b)改變物料旁路流量圖2-12 控制被控物料流量的控制方案 化工設計化工設計 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 四、反應器的自控方案四、反應器的自控方案 (一)釜式反應器的溫度自動控制 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 (c)載熱體流量釜溫串級控制 (d)夾套溫度釜溫串級控制 (e)釜壓釜溫串級控制圖2-16 釜

20、式反應器的溫度控制方案化工設計化工設計 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 四、反應器的自控方案四、反應器的自控方案 (二)固定床反應器的溫度控制 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 (a)用進料濃度控制 (b)用進料溫度控制 (c) 用進料溫度控制 (d)用冷料量控制圖2-17 固定床反應器的控制方案 化工設計化工設計 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 五、蒸餾塔的控制方案五、蒸餾塔的控制方案2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 (a)提餾段控制方案 (b)精餾段控制方案 圖2

21、-18 蒸餾塔原則控制方案 2.4 典型設備的自控方案典型設備的自控方案 六、減壓塔的控制方案六、減壓塔的控制方案第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 第五節(jié)工藝流程圖計算機繪制軟件第五節(jié)工藝流程圖計算機繪制軟件 教學內容：教學內容： 運用多媒體手段演示用PIDCAD繪制工藝流程圖的過程，理解PIDCAD的工作界面和繪制工藝流程圖的步驟和方法。 重點和難點：重點和難點： 有條件的院校，應上機讓學生運用計算機繪制一個簡單過程的管道儀表流程圖，重點掌握設備、管道、管件、閥門和儀表控制點的繪制方法和管道標注內容和方法。 難點是繪制工藝流程圖的順序，以及各種管線的類型、線寬的確定，閥門類型的確定。

22、化工設計化工設計 2.5 2.5 工藝流程圖計算機繪制軟件簡介工藝流程圖計算機繪制軟件簡介 一、計算機在繪制工藝流程圖中的應用一、計算機在繪制工藝流程圖中的應用流程圖繪制軟件常用美國Autodesk公司的AutoCAD200 x 。利用其本身強大的開發(fā)功能進行了AutoCAD的二次開發(fā)，出現(xiàn)了很多專業(yè)軟件：l 例如AspenTech公司Aspen Plus ；l 加拿大VMG集團(Virtual Materials Group) 開發(fā)的 VMGSim ；Chemstations公司的ChemCAD；l 青島伊科思技術工程有限公司開發(fā)的ECSS化工之星等。繪制管道儀表流程圖還必須使用專門的軟件，

23、例如：繪制管道儀表流程圖還必須使用專門的軟件，例如：l 上海尤里卡的PEDS三維配管工程設計系統(tǒng)、l 中科輔龍的PDSOFT三維工廠設計軟件等都有繪制管道儀表流程圖的功能，l 深圳維遠泰克公司還推出一款專門用于繪制工藝流程圖的軟件PIDCAD。 2.5工藝流程圖計算機繪制軟件簡介工藝流程圖計算機繪制軟件簡介 第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計 化工設計化工設計 2.5 2.5 工藝流程圖計算機繪制軟件簡介工藝流程圖計算機繪制軟件簡介 二、用二、用PIDCAD軟件簡介軟件簡介 PIDCAD軟件是深圳市維遠泰克科技有限公司開發(fā)研制的，是基于Windows操作系統(tǒng)和AutoCAD2002、AutoCAD 2004、AutoCAD2006平臺從事工程設計、繪制管道、物料及儀表流程圖的專業(yè)軟件。按行業(yè)標準，建有國家標準圖幅庫、設備符號庫、閥門庫、儀表庫。利用PIDCAD軟件繪制的工藝物料及管道和儀表流程圖，使工廠的工藝、設備設計與管理變得更加簡單、實用、高效。 PIDCAD軟件操作簡單、方便易學，適合于工程技術、設計人員及高校師生從事化工工程設計、流程圖繪制時使用；結合工藝設備管理軟件，可實現(xiàn)工廠工藝、設備信息化管理。 2.5工藝流程圖計算機繪制軟件簡介工藝流程圖計算機繪制軟件簡介 第二章第二章 工藝流程設計工藝流程設計