第03章 化工工藝流程圖

1、Chemical Process Design Institute of Chemical Engineering Process Diagram 工藝流程圖設(shè)計(jì)的基本步驟 1. 作工藝流程草圖或示意圖（方框圖） 2. 作工藝物料流程圖（物料衡算圖）PFD 3. 作帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 PID Introduction to Chemical Process Design “Got a few problems going from lab-scale up to full-scale commercial” Meteric Tank Mixed Acid Waste Acid Nitric

2、Acid Sulfuric Acid M Equipment Description C-101 Feed Air Compressor E-101 Reactor Preheater E-102 Condenser E-103 Reboiler E-104 Condenser E-105 Reboiler E-106 Condenser P-101A/B Water Pump P-102A/B Reflux Pump P-103A/B Reflux Pump R-101 Packed Bed Reactor T-101 Acrolein Absorber T-102 Water Distil

3、lation Tower T-103 Propylene Distillation Tower T-104 Acrolein Distillation Tower V-101 Reflux Vessel V-102 Reflux Vessel V-103 Reflux Vessel 5 Steam Propylene lps DowthermA Propylene Acrolein To Waste Treatment To Inclnerator Air 6 34 12 78 10 Deionized Water 11 lps 13 Deionized Water 12 9 15 14 lp

4、s lps lps lps 17 lps lps 18 20 17 21 Propylene (Stream 2), steam (Stream 4),and compressed air (Stream 6) are mixed and heated to 150 C. The resultant stream (Stream 8) is sent to a catalytic packed bed reactor where propylene and oxygen react to form acrolein. The reactor effluent is quickly quench

5、ed to 50 C with deionized water (Stream 13) to avoid further homogeneous oxidation reactions. Stream 12 is then sent to an absorber, T-101, where it is scrubbed with water and acrolein is recovered in the bottoms (Stream 15). The off gas, Stream 14, is sent to an incinerator for combustion. Stream 1

6、5 is then distilled in T-102 to separate acrolein and propylene from water and acrylic acid. The bottoms (Stream16) consisting of wastewater and acrylic acid are sent to waste treatment. The distillate (Stream 17) is sent to T-103 where propylene is separated from acrolein and the remaining water in

7、 the system. The distillate from T-103, contains 98.4% propylene. The possibility of recycling this stream can be investigated. The bottoms (Stream 19) is then sent to T-104 where acrolein is separated from water. Stream 21 is sent to waste treatment, and the distillate (Stream 20) consists of 98% p

8、ure acrolein. 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)（Preliminary Design） 施工圖設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì) Detailed Design M01 V02 V03 P01 P02 P03 R01 R02 E01 V02 P01 M01 V03 P02 R01 E01 P03 R02 環(huán)己酮肟中間槽 環(huán)己酮肟進(jìn)料泵 混合器 環(huán)己酮肟溶解槽 循環(huán)泵 反應(yīng)器 冷卻器 循環(huán)泵 熟化反應(yīng)器 V02 P01 M01 V03 P02 R01 E01 P03 R02 環(huán)己酮肟中間槽 環(huán)己酮肟進(jìn)料泵 混合器 環(huán)己酮肟溶解槽 循環(huán)泵 反應(yīng)器 冷卻器 循環(huán)泵 熟化反應(yīng)器 正己烷 蒸汽 P-03 FIC LIC TI

9、C FIC P-01 P-02 CW E01 R02 R01 V03 V02 CWR 07 06 01 02 05 03 04 M01 07 正己烷 正己烷 蒸汽 環(huán)己酮肟 酸團(tuán) R03 閥閥 組組 化工工藝流程設(shè)計(jì)化工工藝流程設(shè)計(jì) 5.1 概概 述述 5.2 工藝方案流程圖工藝方案流程圖 5.3 物料流程圖物料流程圖 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 第五章第五章 化工工藝流程設(shè)計(jì)化工工藝流程設(shè)計(jì) n 一. 工藝流程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù) n 目的：用圖解形式來表達(dá)整個(gè)生產(chǎn)工藝過程 n 任務(wù)：（1）確定生產(chǎn)工藝流程中各個(gè)過程的 具體內(nèi)容、順序和組織形式。 n （2）繪制工藝流程圖。

10、 5.1 概 述 工藝流程圖是用來表達(dá)化工生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)文件 工藝流程圖 方案流程圖 物料流程圖 施工流程圖 （帶控制點(diǎn)的工藝流程圖） 這幾種圖由于要求不同，其內(nèi)容和表達(dá)的重點(diǎn)也不一致， 但彼此之間卻有著密切的聯(lián)系。 在工藝路線選定后，進(jìn)行概念性 設(shè)計(jì)時(shí)完成，不編入設(shè)計(jì)文件 在初步設(shè)計(jì)階段，完成物料衡算 時(shí)繪制 在方案流程圖的基礎(chǔ)上繪制的內(nèi) 容較為詳細(xì)的一種工藝流程圖 作用：表達(dá)物料從原料到成品或半成品的工藝過程，及所使 用的設(shè)備和機(jī)器。用于設(shè)計(jì)開始時(shí)的工藝方案的討論，也可 作為施工流程圖的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。 內(nèi)容： 設(shè)備用示意圖表示生產(chǎn)過程中所使用的機(jī)器、設(shè)備； 用文字、字母、數(shù)字注寫設(shè)備的名稱

11、和位號(hào)。 工藝流程用工藝流程線及文字表達(dá)物料由原料到成品 或半成品的工藝流程。 5.2 方案流程圖 5.2.1 方案流程圖的作用及內(nèi)容 5.2 方案流程圖 某物料殘液蒸餾處理的工藝方案流程圖某物料殘液蒸餾處理的工藝方案流程圖 5.2 方案流程圖 5.2.2 方案流程圖的畫法 按照工藝流程的順序，把設(shè)備和工藝流程線自左至右地展開畫 在一個(gè)平面上，并加以必要的標(biāo)注和說明。 設(shè)備畫法設(shè)備位號(hào)及名稱的注寫工藝流程線的畫法 用細(xì)實(shí)線畫出設(shè) 備的大概輪廓和 示意圖，一般不 按比例，但應(yīng)保 持它們的相對(duì)大 小。 V 0 4 0 8 A 真 空 受 槽 車間或工段號(hào) 用粗實(shí)線來繪制主 要物料的工藝流程 線，用

12、箭頭標(biāo)明物 料的流向，并在流 程線的起始和終了 位置注明物料的名 稱、來源或去向。 a）管道相連 b）管道交叉 填料塔板式塔噴灑塔 釜 式 換 熱 器套 管 式 換 熱 器 浮 頭 式 列 管 換 熱 器 5.3 物料流程圖 物料流程圖是在方案流程圖的基礎(chǔ)上，用圖形與表格相結(jié) 合的形式，反映設(shè)計(jì)中物料衡算和熱量衡算結(jié)果的圖樣。 在方案流程圖上增加以下內(nèi)容： 在設(shè)備位號(hào)及名稱的下方加注設(shè)備特性數(shù)據(jù)或參數(shù)。 如：換熱設(shè)備的換熱面積； 塔設(shè)備的直徑、高度； 貯罐的容積； 機(jī)器的型號(hào)等。 在流程的起始處以及使物料產(chǎn)生變化的設(shè)備后，列表注明 物料變化前后其組分的名稱、流量（kg/h）、摩爾分?jǐn)?shù)（%） 等

13、參數(shù)及各項(xiàng)的總和，實(shí)際書寫項(xiàng)目依具體情況而定。 表格線和指引線都用細(xì)實(shí)線繪制。 5.3 物料流程圖（物料流程圖（PFD） 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 施工流程圖的內(nèi)容： u設(shè)備示意圖：帶接管口的設(shè)備示意圖，注寫設(shè)備位號(hào)及名 稱； u管道流程線：帶閥門等管件和儀表控制點(diǎn)（測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè) 流量及分析點(diǎn)等）的管道流程線，注寫管道代號(hào)； u對(duì)閥門等管件和儀表控制點(diǎn)的圖例符號(hào)的說明； u標(biāo)題欄。 u帶控制點(diǎn)的工藝流程圖也稱施工流程圖，是在方案流程圖的 基礎(chǔ)上繪制的內(nèi)容較為詳盡的一種工藝流程圖。 u是設(shè)計(jì)、繪制設(shè)備布置圖和管道布置圖的基礎(chǔ)，又是施工安 裝和生產(chǎn)操作時(shí)的主要參考依據(jù)。 u在施工流程圖中應(yīng)把

14、生產(chǎn)中涉及的所有設(shè)備、管道、閥門 以及各種儀表控制點(diǎn)等都畫出。 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 5.4.1 設(shè)備的畫法與標(biāo)注 l在施工流程圖中，設(shè)備的畫法與方案流程圖基本相同。 l與方案流程圖不同的是：對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上的相同設(shè) 備一般應(yīng)全部畫出。 l施工流程圖中每個(gè)工藝設(shè)備都應(yīng)編寫設(shè)備位號(hào)并注寫設(shè)備 名稱。與方案流程圖中的設(shè)備位號(hào)應(yīng)該保持一致。 l當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中包括兩個(gè)或兩個(gè)以上完全相同的局部系統(tǒng) 時(shí)，可以只畫出一個(gè)系統(tǒng)的流程，其他系統(tǒng)用雙點(diǎn)畫線的 方框表示，在框內(nèi)注明系統(tǒng)名稱及其編號(hào)。 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 細(xì)實(shí)線細(xì)實(shí)線 0.150.3 mm 中粗線中粗線 0.50.7 mm 粗實(shí)線粗

15、實(shí)線 0.91.2 mm 噴淋管噴淋管伴熱（冷）管道伴熱（冷）管道 同心異同心異 徑管徑管 管線寬度與其相接管線寬度與其相接 的新管線寬度相同的新管線寬度相同 原有管線原有管線 柔性管柔性管氣動(dòng)信號(hào)線氣動(dòng)信號(hào)線 翅片管翅片管電動(dòng)信號(hào)線電動(dòng)信號(hào)線 儀表管道儀表管道 管道隔管道隔 熱層熱層 引線、設(shè)備、管引線、設(shè)備、管 件、閥門、儀表件、閥門、儀表 等圖例等圖例 夾套管夾套管 其他物料管道其他物料管道 電伴熱電伴熱 管道管道 主要物料管道主要物料管道 名稱名稱圖例圖例名稱名稱圖例圖例 5.4.2 管道流程線的畫法及標(biāo)注 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 管道流程線要用水平和垂直線表示，注意避免穿過設(shè)備

16、或 使管道交叉，在不可避免時(shí)，則將其中一管道斷開一段，管 道轉(zhuǎn)彎處一般畫成直角。 (a) 管道相連 (b) 管道交叉 管道流程線上應(yīng)用箭頭表示物料的流向。 圖中的管道與其他圖紙有關(guān)時(shí)，應(yīng)將其端點(diǎn)繪制在圖的左 方或右方，并用空心箭頭標(biāo)出物料的流向（進(jìn)或出），在空 心箭頭內(nèi)注明與其相關(guān)圖紙的圖號(hào)或序號(hào)，在其上方注明來 或去的設(shè)備位號(hào)或管道號(hào)或儀表位號(hào)。 進(jìn)進(jìn)出出 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 施工流程圖中的每條管道都要標(biāo)注管道代號(hào)。 l橫向管道的管道代號(hào)注寫在管道線的上方; l豎向管道則注寫在管道線左側(cè)，字頭向左。 管段序號(hào) 工段號(hào) 物料代號(hào) VE 04 01325.5 B 管路外徑 壁厚 管道材

17、料代號(hào) 管段序號(hào)采用兩管段序號(hào)采用兩 位數(shù)字，從位數(shù)字，從01開開 始，至始，至99為止，為止， 相同類別的物料相同類別的物料 在同一主項(xiàng)內(nèi)以在同一主項(xiàng)內(nèi)以 流向先后為序，流向先后為序， 順序編號(hào)順序編號(hào) 隔熱或隔音的功能 管路的使用溫度范圍 管道等級(jí)代號(hào) CW0401325.5A1AC 6 管道尺寸一般 標(biāo)注公稱通徑， 以mm為單位， 注數(shù)字，不注 單位 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 5.4.3 閥門等管件的畫法與標(biāo)注閥門等管件的畫法與標(biāo)注 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 5.4.3 閥門等管件的畫法與標(biāo)注 l在施工流程圖中，管道附件用細(xì)實(shí)線按規(guī)定的符號(hào)在相應(yīng) 處畫出。閥門圖形符號(hào)尺寸一般為長(zhǎng)

18、為6 mm，寬為3 mm或長(zhǎng) 為8 mm，寬為4 mm。 l為了安裝和檢修等目的所加的法蘭、螺紋連接件等也應(yīng)在 施工流程圖中畫出。 l管道上的閥門、管件要按需要進(jìn)行標(biāo)注。當(dāng)它們的公稱直 徑同所在管道通徑不同時(shí)，要注出它們的尺寸。 l當(dāng)閥門兩端的管道等級(jí)不同時(shí)，應(yīng)標(biāo)出管道等級(jí)的分界線， 閥門的等級(jí)應(yīng)滿足高等級(jí)管的要求。 l對(duì)于異徑管標(biāo)注大端公稱通徑乘以小端公稱通徑。 測(cè)量點(diǎn) 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 5.4.4 儀表控制點(diǎn)的畫法與標(biāo)注 l在施工流程圖上要畫出所有與工藝有關(guān)的檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)控 制系統(tǒng)、分析取樣點(diǎn)和取樣閥（組）。 l儀表控制點(diǎn)用符號(hào)表示，并從其安裝位置引出。符號(hào)包括圖 形符號(hào)和字

19、母代號(hào)，它們組合起來表達(dá)儀表功能、被測(cè)變量、 測(cè)量方法。 儀表的圖形符號(hào) 檢測(cè)、顯示、控制等儀表的圖 形符號(hào)是一個(gè)細(xì)實(shí)線圓圈，其 直徑約為10 mm。圈外用一條 細(xì)實(shí)線指向工藝管線或設(shè)備輪 廓線上的檢測(cè)點(diǎn)。 就地儀就地儀 表盤面表盤面 后安裝后安裝 儀表儀表 集中集中 儀表儀表 盤面盤面 安裝安裝 儀表儀表 集中儀集中儀 表盤面表盤面 后安裝后安裝 儀表儀表 嵌在嵌在 管道管道 內(nèi)內(nèi) 就地儀就地儀 表盤面表盤面 安裝儀安裝儀 表表 就地就地 安裝安裝 儀表儀表 備備 注注 圖形符圖形符 號(hào)號(hào) 安裝安裝 位置位置 備注備注 圖形符圖形符 號(hào)號(hào) 安裝安裝 位置位置 儀表安裝位置的圖形符號(hào)儀表安裝位

20、置的圖形符號(hào) 儀表位號(hào) 儀表位號(hào)的組成 被測(cè)變量字母代號(hào) 功能字母代號(hào) P RC3 01 儀表位號(hào)的標(biāo)注方式儀表位號(hào)的標(biāo)注方式 PRC 301 PI 60 施工流程圖一般采用A1圖幅，橫幅繪制，特別簡(jiǎn)單 的用A2圖幅，不宜加寬和加長(zhǎng)。 附注的內(nèi)容是對(duì)流程圖上所采用的，除設(shè)備外的所有 圖例、符號(hào)、代號(hào)作出的說明。 5.4.5 圖幅和附注 5.4.6 施工流程圖的閱讀 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 四、其它物料的工藝施工流程線四、其它物料的工藝施工流程線 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 消防水消防水 合成氣合成氣SG 轉(zhuǎn)化氣轉(zhuǎn)化氣CG 氨水氨水AW 放空放空VT 真空排放氣真空排放氣 VE 泥漿泥漿

21、SL 氮氮 N 惰性氣體惰性氣體 IG 氫氫H 物料代號(hào)物料代號(hào) A 1 A 管道材質(zhì)的類別管道材質(zhì)的類別 管 道 順 序管 道 順 序 號(hào)號(hào)管道的公稱壓力管道的公稱壓力 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 第一單元為管道的公稱壓力等級(jí)代號(hào)，用大寫英文字母表示。A-G 用于ASME 標(biāo) 準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)，H-Z 用于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)（其中I、J、O、X 不用）。 第二單元為管道材料等級(jí)順序號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，由1-9 組成。在壓力等 級(jí)和管道材質(zhì)類別代號(hào)相同的情況下，可以有九個(gè)不同系列的管道材料等級(jí)。 第三單元為管道材質(zhì)類別代號(hào)，用大寫英文字母表示。A-鑄鐵，B-碳鋼，E -不銹鋼 5.4 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 A 鑄鐵 B