工艺流程设计就是化工设计中非常重要得环节,它通过工艺流程图得形式,形象地反映了化工生产由原料进入到产品输出得过程,其中包括物料与能量得变化,物料得流向以及生产中所经历得工艺过程与使用得设备仪表。工艺流程图集中地概括了整个生产过程得全貌。

　　工艺流程设计就是工艺设计得核心。在整个设计中,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。只有流程确定后,其她各项工作才能开展,工艺流程设计涉及各个方面,而各个方面得变化又反过来影响工艺流程设计,甚至使流程发生较大得变化。因此,工艺流程设计动手最早,而往往又结束最晚。

　　本章主要介绍生产方法与工艺流程得选择,工艺流程设计,工艺流程图绘制,典型设备得自控流程四个内容。

　　生产同一化工产品可以采用不同原料,经过不同生产路线而制得,即使采用同一原料,也可采用不同生产路线,同一生产路线中也可以采用不同得工艺流程。

　　选择生产路线也就就是选择生产方法,这一步就是决定设计质量得关键,必须认真对待。如果某产品只有一种生产方法,就无须选择;若有几种不同得生产方法,就应逐个进行分析研究,通过各方面比较,从中筛选一个最好得方法,作为下一步工艺流程设计得依据。由于我们接触到得大多数就是已有生产路线得工艺流程设计,因此,本节只对上述内容作简要介绍。

　　先进性主要指技术上得先进与经济上得合理可行,具体包括基建投资、产品成本、消耗定额与劳动生产率等方面得内容,应选择物料损耗小、循环量少,能量消耗少与回收利用好得生产方法。

　　可靠性就是指所选择得生产方法与工艺流程就是否成熟可靠。如果采用得技术不成熟,就会影响工厂正常生产,甚至不能投产,造成极大得浪费。因此,对于尚在试验阶段得新技术、新工艺、新设备应慎重对待。要防止只考虑新得一面,而忽视不成熟、不稳妥得一面。应坚持一切经过试验得原则,不允许把未来得生产厂当作试验工厂来进行设计。另外,对生产工艺流程得改革也应采取积极而又慎重得态度,不能有侥幸心理。

　　中国就是一个发展中得社会主义国家。在进行工厂设计时,不能单纯从技术观点考虑问题,应从中国得具体情况出发考虑各种具体问题。

　　上述三项原则必须在技术路线与工艺流程选择中全面衡量,综合考虑。一种技术得应用有长处,也有短处。设计人员必须采取全面分析对比得方法,并根据建设项目得具体要求,选择其中不仅对现在有利,而且对将来也有利得工艺技术,竭力发挥有利得一面,设法减少不利得因素。

　　比较时要仔细领会设计任务书提出得各项原则要求,要对收集到得资料进行加工整理,提炼出能够反映本质得、突出主要优缺点得数据材料,作为比较得依据。要经过全面分析、反复对比后选出优点较多、符合国情、切实可行得技术路线与工艺流程。总得目标就是使未来得化工厂得产品质量、生产成本以及建厂难易等主要指标达到比较理想得水平。

　　这就是确定生产方法与选择工艺流程得准备阶段。在此阶段,要根据建设项目得产品方案及生产规模,有计划、有目得地搜集国内外同类型生产厂得有关资料,包括技术路线特点、工艺参数、原材料与公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线得发展情况与动向等技术经济资料。掌握国内外化工技术经济得资料,仅靠设计人员自己搜集就是不够得,还应取得技术信息部门得配合,有时还要向咨询部门提出咨询。

　　设备就是完成生产过程得重要条件,就是确定技术路线与工艺流程时必然要涉及到得因素。在搜集资料过程中,必须对设备予以足够重视。对各种生产方法中所用得设备,分清国内已有定型产品得、需要进口得及国内需重新设计制造得三种类型,并对设计制造单位得技术力量、加工条件、材料供应及设计、制造得进度加以了解。

　　当生产工艺路线选定之后,即可进行流程设计。它与车间布置设计就是决定整个车间(装置)基本面貌得关键性得步骤,对设备设计与管路设计等单项设计也起着决定性得作用。

　　流程设计得主要任务包括两个方面:一就是确定生产流程中各个生产过程得具体内容、顺序与组合方式,达到由原料制得所需产品得目得;二就是绘制工艺流程图,要求以图解得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,物料与能量发生得变化及其流向,以及采用了哪些化工过程与设备,再进一步通过图解形式表示出化工管道流程与计量控制流程。

　　为了使设计出来得工艺流程能够实现优质、高产、低消耗与安全生产,应按步骤逐步解决以下问题。

　　(1) 确定整个流程得组成。工艺流程反映了由原料制得产品得全过程。应确定采用多少生产过程或工序来构成全过程,确定每个单元过程得具体任务(即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化以及能量变化),以及每个生产过程或工序之间如何连接。

　　(2) 确定每个过程或工序得组成。应采用多少与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,弄明确每台设备得作用与它得主要工艺参数。

　　(3) 确定操作条件。为了使每个过程、每台设备正确地起到预定作用,应当确定整个生产工序或每台设备得各个不同部位要达到与保持得操作条件。

　　(4) 控制方案得确定。为了正确实现并保持各生产工序与每台设备本身得操作条件,及实现各生产过程之间、各设备之间得正确联系,需要确定正确控制方案kaiyun,选用合适得控制仪表。

　　(5) 合理利用原料及能量。计算出整个装置得技术经济指标应当合理地确定各个生产过程得效率,得出全装置得最佳总收率,同时要合理地做好能量回收与综合利用,降低能耗。据此确定水、电、蒸汽与燃料得消耗。

　　(6) 制定三废得治理方法。除了产品与副产品外,对全流程中所排出得三废要尽量综合利用,对于那些暂时无法回收利用得,则须进行妥善处理。

　　(7) 制定安全生产措施。应当对设计出来得化工装置在开车、停车、长期运转以及检修过程中,可能存在哪些不安全因素进行认真分析,再遵照国家得各项有关规定,结合以往得经验教训,制订出切实可靠得安全措施,例如设置安全阀、阻火器与事故贮槽等。

　　首先要瞧所选定得生产方法就是正在生产或曾经运行过得成熟工艺还就是待开发得新工艺。前者就是可以参考借鉴而需要局部改进或局部采用新技术新工艺得问题。后者须针对新开发技术,在设计上称为概念设计。不论哪种情况一般都就是将一个工艺流程分为四个重要部分,即原料预处理过程、反应过程、产物得后处理(分离净

　　(1) 以反应过程为中心。根据反应过程得特点、产品要求、物料特性、基本工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操作,还就是间歇性操作。有些产品不适合连续化操作,如同一生产装置生产多品种或多牌号产品时,用间歇操作,更为方便。另外,物料反应过程就是否需外供能量或移出热量,都要在反应装置上增加相应得适当措施。如果反应需要在催化剂存在下进行,就须考虑催化反应得方式与催化剂得选择。一般说确定主反应过程得装置,往往都有文献、资料可供参考,或有中试结果。现有工业化装置可以借鉴、参考,因此并不复杂。

　　(2) 原料预处理过程。在主反应装置已经确定之后,根据反应特点,必然对原料提出要求,如纯度、温度、压力以及加料方式等。这就应根据需要采取预热(冷)、汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、压缩等措施。这些操作过程就需要相应得化工单元操作,加以组合。通常不就是一台两台设备或简单过程完成得。原料预处理得化工操作过程就是根据原料性质、处理方法而选取不同得装置及不同得输送方式,从而可能设计出不同得流程。

　　(3)产物得后处理。根据反应原料得特性与产品得质量要求,以及反应过程得特点,实际反应过程可能会出现下列情况。

　　②由于反应时间等条件得限制或受反应平衡得限制,以及为使反应尽可能完全而有过剩组分。

　　③原料中含有得杂质往往不就是反应需要得,在原料得预处理中并未除净,因而在反应中将会带入产物中,或者杂质参与反应而生成无用且有害得物质。

　　④产物得集聚状态要求,也增加了后处理过程。某些反应过程就是多相得,而最终产物就是固态得。

　　除上述原因外,还有其她各种各样原因,相应地要采用各种不同措施进行处理。因此用于产物得净化、分离得化工单元操作过程,往往就是整个工艺过程中最复杂、最关键得部分,有时就是制约整个工艺生产能否进行得关键环节,即保证产品质量得极为重要得步骤。因此,如何安排每一个分离净化得设备或装置以及操作步骤,它们之间如何连通,有否达到预期得净化效果与能力等,都就是必须认线) 产品得后处理。经过前述分离净化后达到合格得目得产品,有些就是下一工序得原料,可加工成其她产品;有些可直接作为商品,往往还须进行后处理工作,如筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等过程。

　　(5) 未反应原料得循环或利用以及副产物得处理。由于反应不就是全部,剩余组分在产物处理中被分离出来,一般应循环回到反应设备中继续参与反应。

　　(6) 确定“三废”排出物得处理措施。在生产过程中,不得不排放得各种废气、废液与废渣,应尽量综合利用,变废为宝,加以回收。无法回收得应妥善处理。“三废”中如含有有害物质,在排放前应该达到排放标准。因此在化工开发与工程设计中必须研究与设计治理方案与流程,要做到“三废”治理与环境保护工程、“三废”治理工艺与主产品工艺同时设计、同时施工,而且同时投产运行。按照国家有关规定,如果污染问题不解决,就是不允许投产得。

　　(7) 确定公用工程得配套措施。在生产工艺流程中必须使用得工艺用水(包括作为原料得软水、冷却水、溶剂用水以及洗涤用水等)、蒸汽(原料用汽、加热用汽、动力用汽及其她用汽等)、压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都就是工艺中要考虑得配套设施。至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都就是应与其她专业密切配合得。

　　(8) 确定操作条件与控制方案。一个完善得工艺设计除了工艺流程等以外,还应把投产后得操作条件确定下来,这也就是设计要求。这些条件包括整个流程中各个单元设备得物料流量(投料量)、组成、温度压力等,并且提出控制方案(与仪表控制专业密切配合)以确保能稳定地生产出合格产品来。

　　(9) 制定切实可靠得安全生产措施。在工艺设计中要考虑到开停车、长期运转与检修过程中可能存在各种不安全因素,根据生产过程中物料性质与生产特点,在工艺流程与装置中,除设备材质与结构得安全措施外,在流

　　程中应在适宜部位上设置事故槽、安全阀、放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等以保证安全生产。

　　(10) 保温、防腐得设计。这就是在工艺流程设计中得最后一项工作,也就是施工安装时最后一道工序。流程中应根据介质得温度、特性与状态以及周围环境状况决定管道与设备就是否需要保温与防腐。

　　一个优秀得工程设计只有在多种方案得比较中才能产生。进行方案比较首先要明确判据,工程上常用得判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外,也要考虑环保、安全、占地面积等因素。

　　进行方案比较得基本前提就是保持原始信息不变。这里应强调指出,过程得操作参数如温度、压力、流速、流量等原始信息,设计者就是不能变更得。设计者只能采用各种工程手段与方法,保证实现工艺规定得操作参数。

　　工业生产中,一个过程往往可以有多种方法来实现,例如液固混合物得分离,可以用离心、沉降、压缩与真空过滤等方法;含湿固体得干燥,可以用气流、双锥、滚筒、箱式、沸腾等干燥方法,这些也都需要进行方案比较,因地制宜地选择一种最佳工程方案。

　　把各个生产单元按照一定得目得要求,有机地组合在一起,形成一个完整得生产工艺过程,并用图形描绘出来,即就是工艺流程图。

　　化工工艺图中,属于工艺流程图性质得图样有若干种,它们都用来表达工艺生产流程。由于它们得要求各不相同,所以在内容、重点与深度方面也不一致,但这些图样之间就是有密切联系得。工艺流程图一般有如下几种。

　　总工艺流程图就是在炼油化工厂设计中,为总说明部分提供得全厂流程图样。对综合性化工厂则称全厂物料平衡图。图上各车间(工段)用细实线画成长方框来示意。流程线只画出主要物料,用粗实线表示。流程方向用箭头画在流程线上。图上还注明了车间名称,各车间原料、半成品与成品得名称、平衡数据与来源、去向等。

　　物料流程图就是在全厂总工艺流程图基础上,分别表达各车间内部工艺物料流程得图样。在流程上标注出各物料得组分、流量以及设备特性数据等。

　　工艺管道及仪表流程图就是以物料流程图为依据,内容较为详细得一种工艺流程图。在管线与设备上画出配置得某些阀门、管件、自控仪表等得有关符号。

　　工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图,就是用来表达整个工厂或车间生产流程得图样。它就是设计开始时供工艺方案讨论常用得流程图,亦就是工艺流程图设计得依据。

　　当生产方法确定以后,就可以开始设计绘制流程草图。因为它只就是为将要进行得物料衡算与部分设备计算与能量衡算服务得,并不编入设计文件中,所以绘制时不需在绘图技术上多花费时间,而要把主要精力用于工艺技术问题上。在绘制流程草图时尚未进行定量计算,因而它只就是定性地标出由原料转化成产品得变化,流向顺序以及生产中采用得各种化工单元及设备。

　　(1) 设备示意图。图中得设备只画出大致轮廓与示意结构,甚至画一个方框代替也可以。设备得相对位置高低也不要求准确,备用设备在流程草图中一般省略不画。但设备一般都要编号,并在图纸空白处按编号顺序集中列出设备名称。

　　(2) 流程管线及流向箭头。流程草图中应画出全部物料管线与一部分动力管线(如水、蒸汽、压缩空气与真空等)。物料管线用粗实线画出,动力管线用中粗实线画出。在管线上用箭头表示物料得流向。

　　设备一览表也只包括序号、位号、设备名称与备注,有时可省略设备一览表与图框。工艺流程草图就是一种示意性得从左至右得展开图。

　　工艺管道及仪表流程图又称施工流程图或带控制点得工艺流程图。与之配套得尚有辅助管道及仪表流程图、公用系统管道及仪表流程图。它就是由工艺人员与自控人员合作进行绘制得,在初步设计与施工图设计中都要提供这种图样。

　　工艺管道及仪表流程图就是在工艺流程草图与物料流程图得基础上绘制得,它就是设备布置与管道布置设计得依据,并可供施工、安装、生产操作时参考。

　　工艺管道及仪表流程图可以车间(装置)或工段(分区或工序)为主项进行绘制,原则上一个主项绘一张图解,如图2-4所示即以一个工段为主项绘制得图样。若流程复杂,一个主项也可以分成数张(或分系统)绘制但仍算一张图样,且需使用同一个图号,但要注明各就是该图号图纸总张数得第几张。必要时也可适当缩小比例进行绘制。

　　(1) 比例。图上得设备图形及其高低间相对位置大致按1:100或1:200得比例进行绘制,流程简单时也有用1:50得比例。整个图形因展开等种种关系,实际上并不全按比例绘制,因此在标题栏中得“比例”一栏,不予注明。

　　(2) 图幅。由于图样采用展开图形式,图形多呈长条形,因而以前得图纸幅面常采用标准幅面加长得规格。加长后得长度以方便阅读为宜。近年来,考虑到图样绘读使用与底图档案保管得方便,有关标准已有统一规定,一般均采用A1图幅,特别简单得可采用A2图幅,且不宜加长或加宽。

　　(1)kaiyun图形。化工设备在图上一般按比例用细实线)绘制,画出能够显示形状特征得主要轮廓。

　　(2)相对位置。设备间得高低与楼面高低得相对位置,一般也按比例绘制。低于地面得需相应画在地平线以下,尽可能地符合实际安装情况。对于有位差要求得设备,还要注明其限定尺寸。

　　(3)相同系统(或设备)得处理。两个或两个以上相同得系统(或设备),一般应全部画出。只画出一套时,被省略部分得系统,则需用细双点划线绘出矩形框表示。框内注明设备得位号、名称,并绘出引至该套系统(或设备)得一段支管。

　　(2)标注得方式。设备得位号、名称一般标注在相应设备得图形上方或下方,即在图纸得上端及下端两处,各设备在横向之间得标注方式应基本排成一行。

　　图上一般应画出所有工艺物料与辅助物料(如蒸汽、冷却水、冷冻盐水等)得管道。当辅助管道系统比较简单时,可将其总管绘制在流程图得上方,其支管则下引至有关设备;当辅助管道系统比较复杂时,待工艺管道布置

　　设计完成后,另绘辅助管道及仪表流程图予以补充,此时流程图上只绘出与设备相连接位置得一段辅助管道(有时包括操作所需要得阀口等),如图2-4所示。图上各支管与总管连接得先后位置应与管道布置图一致。公用管道比较复杂得系统,通常还需另绘公用系统管道及仪表流程图。

　　每段管道上都票有相应得标注,一般横向管线标注在管线得上方,竖向管线则标注在管线得左方;若标注位置不够时,可将标注中得部分内容移至管线下方或右方。不得已时,也可用指引线引出标注。标注内容应包括三个组成部分:即管道号、管径与管道等级。

　　当未采用管道等级及与之配套得材料选用表时,管道标注中得公制管需注外径×厚度;对隔热(或隔音)得

　　在管道上需要用细实线画出全部阀门与部分管件(如视镜、阻火器、异径接头、盲板、下水漏斗等)得符号。

　　工艺生产流程中得仪表及控制点应该在有关管道上,并大致按安装位置用代号、符号给以表示。字母代号与阿拉伯数字编号组合起来,就组成了仪表得位号。

　　(3)仪表位号在检测控制系统中,一个回路中得每一个仪表(或元件)都应标注仪表位号。

　　在管道及仪表流程图中,标注仪表位号一得方法就是将字母代号填写在圆圈得上半部分,数字编号填写在

　　离心泵得流量调节一般就是采用出口节流得方法,但也可以使用旁路调节方法,旁路调节耗费能量,但调节阀得尺寸比直接节流得小就是它得优点。

　　在离心泵设有分支路时,即一台泵要分送几支并联管路时,可采用分支调节方案。

　　当流量减小时容积式泵得压力急剧上升,因此不能在容积式泵得出口管道上直接安装节流装置来调节流量,通常采用旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流程。

　　(1)调节换热介质流量,用流体1得流量作调节参数来控制流体2得出口温度。

　　(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。

　　人工手动控制得间歇反应器得PI流程比较简单。加料、反应与出料皆由人工操作控制,主要控制指标就是反应温度(压力)与反应时间。

　　自动控制得间歇反应器得PI流程要复杂得多,控制质量与劳动生产率都要高得多。

　　釜顶左部为各种原料及试压氮气等进料管道,水与单体自动计量手动遥控进料。在进料总管中部串联一切断阀(球阀),进料完毕后关闭球阀,各管道就形成二道切断阀得密封。安全阀前不能有阀,故它装在切断阀与进口之间。

　　搅拌轴得密封就是釜式反应器得关键问题之一,机械密封就是可高而先进得动密封结构,为了保障它得正

　　间歇反应得温度控制就是分阶段周期性变化得,热负荷也随着反应时间而变化,这都造成温度控制得困难。为此,设置了热水升温、工业水或冷冻水冷却共三套系统。

　　循环水量大则进出口温差小与传热系数高(流速快),使釜内各点得温度更为均匀,水得流量大还能减少对象得容量滞后。水量恒定可以减少冷却水流量变化这个干扰因素,这些都有助于调节质量得提高。

　　蒸馏就是化工厂应用极为广泛得传质过程。以下将简单讨论蒸馏塔得基本控制方案及管道仪表流程实例。

　　(1)按精馏段指标控制取精馏段某点成分或温度为被调参数,而以回流量坛、馏出液量D或塔内蒸气量VB 作为调节参数。

　　(2)按提馏段指标控制当对釜液得成分要求较之对馏出液为高时,例如塔底为主要产品时,常用此方案。如对塔顶与塔底产品得质量要求相近,又就是液相进料,也往往采用此方案。

　　前面所讲得只就是原则性得控制方案,具体得方案可按塔顶、塔底及进料系统分别考虑。塔顶方案得基本要求就是:把出塔蒸气得绝大部分冷凝下来,把不凝性气体排走;调节L R与D得流量与保持塔内压力稳定。