1、第二章 工藝流程設(shè)計Contents概 述 工藝流程設(shè)計基本程序工藝流程圖工藝流程圖的技術(shù)處理4123典型單元設(shè)備的自控流程5第一節(jié) 概述 一、工藝流程設(shè)計的重要性是工藝設(shè)計的核心！優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗的產(chǎn)品：取決于工藝流程設(shè)計的可靠性、合理性及先進(jìn)性流程設(shè)計與車間設(shè)計決定車間或裝置的基本面貌分為：實驗工藝流程設(shè)計 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計第一節(jié) 概述 二、工藝流程設(shè)計的任務(wù)和結(jié)果確定生產(chǎn)控制方法編寫工藝操作方法確定流程的組成載能介質(zhì)“三廢”治理繪制流程圖安全技術(shù)措施任務(wù)第一節(jié) 概述 二、工藝流程設(shè)計的任務(wù)和結(jié)果初步設(shè)計階段的工藝流程圖初步設(shè)計階段帶控制點的工藝流程圖工藝操作說明結(jié)果施工圖設(shè)計階段的工藝流程圖

2、施工圖設(shè)計階段的帶控制點工藝流程圖即管道儀表流程圖（PID）第一節(jié) 概述三、工藝流程圖設(shè)計的原則保證產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)定的要求采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備滿足GMP要求盡可能少的能耗妥善解決“三廢”具備開車、停車、易于控制，采用機(jī)械化和自動化，具有柔韌性具有良好的經(jīng)濟(jì)效益確保安全生產(chǎn)第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 一、工程分析及處理對小試、中試工藝報告或工廠實際生產(chǎn)工藝及操作控制數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析，在確定產(chǎn)品方案、設(shè)計規(guī)模、及生產(chǎn)方法的情況下按職業(yè)類別和制劑品種分解為若干個單元反應(yīng)、單元操作或工序，并確定每個基本步驟的基本操作參數(shù)和載能介質(zhì)的技術(shù)規(guī)格溫度、壓力、時間、進(jìn)料

3、流量、濃度、生產(chǎn)環(huán)境、潔凈級別、包裝、能耗等第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 二、工藝流程方框圖配料 硫化鈉 水 硫磺 還原 水 對硝基苯乙醚 分離 大蘇打回收 還原母液 蒸餾 污水處理 精胺 第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 三、方案的比較與選擇 四、設(shè)備工藝流程圖第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 五、物料流程圖第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 六、帶控制點的工藝流程圖管道儀表流程圖（PID）：用圖示方法把工藝所需要的全部設(shè)備（裝置）、管道、閥門、管件和儀表及其控制方法等表示出來，是設(shè)計中必須完成的圖樣是施工、安裝和生產(chǎn)過程中設(shè)備操作、運行和檢修的依據(jù)。二氯甲苯精餾工段帶控制點的工藝流程圖 依非韋倫

4、（PID）第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 1、帶控制點的工藝流程圖的基本要求 用設(shè)備圖形表示單元反應(yīng)和操作，同時，要反應(yīng)物流及載能介質(zhì)的流向及連接要表示生產(chǎn)過程中所以閥門和管件 表示生產(chǎn)過程中的全部儀表和控制方案 要反映設(shè)備間的相對空間關(guān)系第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 2、帶流程的工藝流程圖的繪制步驟連接管線及控制閥圖例和符號說明確定圖幅畫出設(shè)備儀表控制點標(biāo)題欄標(biāo)注設(shè)備、管道、樓層高繪制步驟設(shè)備一覽表第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 3、繪制帶控制點的工藝流程圖的一般規(guī)定管道儀表流程圖設(shè)計規(guī)定HG 20559-93（1） 圖幅與圖框 尺寸幅面代號A0A1A2A3A4BXL841*1189594

5、X841420X594297X420210X297第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序（2） 比例繪制PID圖不按比例，但按相對比例（3） 圖例管線、閥門、設(shè)備附件、計量-控制儀表燈圖形符號用文字說明，以便了解流程圖內(nèi)容包括：流體代號、設(shè)備名稱和位號、管道標(biāo)注、管道等級號及管道材料等級表、隔熱及隔聲代號、管件閥門及管道附件、檢測和控制系統(tǒng)的符號、代號等圖例第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序（3） 圖例第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 （4） 相同系統(tǒng)的繪制方法多個完全相同的局部系統(tǒng)時，只繪制一個系統(tǒng)的流程，其他系統(tǒng)用細(xì)雙點畫線的方框表示，框內(nèi)注明系統(tǒng)名稱及編號整個系統(tǒng)比較復(fù)雜時，繪一張當(dāng)獨的局部系統(tǒng)流程圖

6、，在總流程圖中各系統(tǒng)均用細(xì)雙點畫線方框表示第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 （5） 圖形線條 粗實線、中粗線和細(xì)實線的寬度比例一般為：4:2:1 第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 （6） 字體 所有字體寫成長仿宋體；GB/T 14691-1993第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 （7） 圖形繪制和標(biāo)注 繪出設(shè)備圖設(shè)備外形：設(shè)備與裝置圖、接口設(shè)備位號：從左至右排列第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序設(shè)備的標(biāo)注設(shè)備位號、位號線、設(shè)備名稱在流程圖上方或下方，排列整齊，盡可能正對設(shè)備；幾個裝置或設(shè)備垂直重疊，由上到下標(biāo)注或水平標(biāo)注另一種是，在設(shè)備圖形內(nèi)部或近旁僅標(biāo)注設(shè)備位號一致性，在工藝敘述、PID圖、設(shè)備一覽表

7、、車間設(shè)備布置圖中出現(xiàn)第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 （2）繪出管道，包括閥門、管件、管道附件要求：按標(biāo)準(zhǔn)繪制輸送介質(zhì)不同，可采用不同寬度的實線或虛線表示避免穿過設(shè)備、避免管道交叉管道線之間、管道線與設(shè)備之間的間距勻稱、美觀第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 管道標(biāo)注流體代號、管道號、管徑和管道等級代號管道號：設(shè)備位號及其后續(xù)的管道序號組成管道號：與某一設(shè)備連接的管道號，數(shù)字表示公用系統(tǒng)的管道號：三位數(shù)字組成，前一位總管或區(qū)域（樓層），后兩位表示支管管徑：公稱直徑管道等級：管道代號、管道壓力等級和序號三部分組成第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 管道標(biāo)注第二節(jié) 工藝流程設(shè)

8、計的基本程序 繪出檢測儀表、調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及分析取樣系統(tǒng)檢測儀表用于測量、顯示和記錄過程進(jìn)行中的溫度、壓力、流量、液位、濃度等各種參數(shù)各種檢測儀表具有不同功能和需要不同的安裝位置第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 圓圈分上下兩部分：上部第一個字母為參數(shù)代號，后續(xù)的為功能代號；下部分寫數(shù)字，第一個代表主項號，后續(xù)的為儀表序號第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 反應(yīng)罐內(nèi)溫度檢測及自動控制T為溫度、RC調(diào)節(jié)記錄控制室儀表盤上集中安裝氣動薄膜調(diào)節(jié)閥第二節(jié) 工藝流程設(shè)計的基本程序 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的符號與調(diào)節(jié)閥的表示符號第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 二、操作方式 一、確定生產(chǎn)線數(shù)目產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定操作易控制，便于機(jī)械化自動

9、化產(chǎn)能大、設(shè)備小型、降低投資1、連續(xù)操作第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理小批量產(chǎn)品生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)可靈活調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)方案可靈活改變生產(chǎn)速率多用途設(shè)備生產(chǎn)不同的產(chǎn)品從實驗室直接放大的過程2、間歇操作第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 3、聯(lián)合操作 連續(xù)與間歇過程之間采用中間儲槽緩沖和銜接大部分間歇過程有一系列的間歇步驟和半連續(xù)步驟；半連續(xù)伴有經(jīng)常性的開車和關(guān)閉的連續(xù)過程第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 3、聯(lián)合操作 Gantt圖：時間-事件圖表示任務(wù)之間用帶箭頭的線連接，描述各任務(wù)先后順序第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 由丁二烯和二氧化硫生產(chǎn)丁二烯砜，經(jīng)反應(yīng)、蒸發(fā)、汽提三個步驟3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率

10、第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率方案一間歇過程循環(huán)前一步驟的結(jié)束與后一步驟開始同時進(jìn)行第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 方案二：間歇步驟重疊循環(huán)的Gantt圖反應(yīng)器批與批之間不間斷生產(chǎn)3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率 方案三：兩臺反應(yīng)器平行操作第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理方案四：反應(yīng)器和蒸發(fā)器以及蒸發(fā)器和汽提器之間有中間儲槽3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率降低死時間多功能平行操作串聯(lián)操作覆蓋操作儲槽策略第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 原料預(yù)處

11、理、反應(yīng)過程、產(chǎn)物的分離過程、產(chǎn)品的精制干燥包裝和“三廢”處理過程，圍繞這些部分有物料的輸送和能量交換 五、以化學(xué)單元反應(yīng)為中心 完善生產(chǎn)過程四、考慮全流程的彈性采用新技術(shù)、新設(shè)備1“三合一”多功能過濾、洗滌、干燥一體機(jī)第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 減少消耗定量、減少“三廢”處理量3、設(shè)備生產(chǎn)能力優(yōu)化和提高利用率物料回收與循環(huán)套用2第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理案例：用混酸硝化氯苯制備混合硝基氯苯。已知混酸的組成為：HNO3 47%、H2SO4 49%、H2O 4%；氯苯與混酸中HNO3的摩爾比為1：1.1；反應(yīng)開始溫度為4055oC，并逐漸升溫至80oC；硝化時間為2h；硝化廢酸中含硝酸小

12、于1.6%，含混合硝基氯苯為獲得混合硝基氯苯量的1%。試通過方案比較，確定適宜的硝化及后處理工藝流程。首先選定混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的單耗作為方案比較的評判標(biāo)準(zhǔn)。第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理圖5 硝化-分離方案 4749480，2h第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理圖6 硝化-分離-萃取方案 回收硝基苯廢酸回用第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理圖7 硝化-分離-萃取-濃縮方案 第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理提高能量利用率，降低能耗3合理安排設(shè)備間的相對高度，盡量采用物料自流充分利用余熱、余能第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理提高能量利用率，降低能耗3充分利用余熱、余能第三節(jié) 工藝流程設(shè)計

13、的技術(shù)處理提高能量利用率，降低能耗3案例：在加壓連續(xù)釜式反應(yīng)器中，用混酸硝化苯制備硝基苯。已知混酸組成為：HNO3 5%、H2SO4 65%、H2O 30%；苯與混酸中HNO3的摩爾比為1：1.1；反應(yīng)壓力為0.46MPa，反應(yīng)溫度為130oC；反應(yīng)后的硝化液進(jìn)入連續(xù)分離器，分離出的酸性硝基苯和廢酸的溫度約為120oC；酸性硝基苯經(jīng)冷卻、堿洗、水洗等處理工序后送精制工段。試以單位能耗為評判標(biāo)準(zhǔn)，確定適宜的工藝流程。第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 間接水冷-常壓濃縮方案 第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 原料預(yù)熱-閃蒸濃縮方案 第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理提高能量利用率，降低能耗3 利用余壓 帶

14、壓操作結(jié)束以后，在放料時仍有一定的壓力，可充分利用余壓輸送物料，以降低能耗六、合理設(shè)計各個單元操作 對每個單元的流程方案、設(shè)備類型以及設(shè)備的安排順序等，都要從全系統(tǒng)最優(yōu)出發(fā)。第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理 七、工藝流程的完善與簡化安全閥1自動閥門：當(dāng)壓力超出預(yù)定的安全值，會自動打開排出一定量的流體；當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門再自行關(guān)閉蒸汽加熱夾套、壓縮氣體貯罐等設(shè)備上爆破閥2是一種可在容器或管道壓力突然升高但未引起爆炸前先行破裂，排出設(shè)備或管道內(nèi)的高壓介質(zhì)，安全泄壓裝置由于物料易堵、腐蝕等原因不能用安全閥時使用第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理溢流管3為避免物料過滿造成危險和物料損失時，可采用溢流管使

15、多余的物料能流回貯槽溢流管接口的最高位置必須低于容器頂部，管徑大于輸液管溢流管道上設(shè)置視鏡，便于操作者觀察是否已滿第三節(jié) 工藝流程設(shè)計的技術(shù)處理報警裝置事故貯槽阻火器設(shè)置排空閥接地裝置防雷裝置 第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程離心泵1 離心泵的流程設(shè)計 一、泵的自控流程設(shè)計第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程離心泵1 離心泵的流程設(shè)計 一、泵的自控流程設(shè)計直接節(jié)流法旁路調(diào)節(jié)法改變泵的轉(zhuǎn)速第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程 一、泵的自控流程設(shè)計真空泵2機(jī)械泵水噴泵蒸汽噴射泵控制的是真空度，常用的自控方法有吸入管阻力調(diào)節(jié)和吸入支管調(diào)節(jié)第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量1 二、管式換熱器的自控流程設(shè)

16、計無相變時，當(dāng)熱流體進(jìn)出口溫度差小于冷流體進(jìn)出口溫度差時，調(diào)節(jié)冷流體的流量；反之，調(diào)節(jié)熱流體的流量當(dāng)熱流體進(jìn)出口溫度大于150，不宜采用三通調(diào)節(jié)閥采用兩個兩通調(diào)節(jié)閥，一個氣開，一個氣關(guān)第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量1 二、管式換熱器的自控流程設(shè)計有相變時，對于蒸汽冷凝供熱的換熱器，調(diào)節(jié)閥一般裝在蒸汽管道上，調(diào)節(jié)蒸汽的壓力，達(dá)到控制被加熱介質(zhì)溫度的目的第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程調(diào)節(jié)換熱面積2 二、管式換熱器的自控流程設(shè)計調(diào)節(jié)閥在冷凝水管路上，如出口冷流體的溫度高于給定值，閥則關(guān)小，冷凝液積聚，使得傳熱面積減小，傳熱量減小，反之亦然較大的傳熱面積余量，且滯后大，只適合有相變的情況變化比較緩和，防止局部過熱，對熱敏性介質(zhì)有好處第四節(jié) 典型單元設(shè)備的自控流程分流調(diào)節(jié)3 二、管式換