二講 化工過程分析及流程設(shè)計ppt課件

1、第二講第二講化工過程分析及流程設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 化工過程構(gòu)造分析化工過程構(gòu)造分析按照消費方式可以將工業(yè)領(lǐng)域分為兩大類：按照消費方式可以將工業(yè)領(lǐng)域分為兩大類：1過程工業(yè)過程工業(yè)process industry也稱流程工業(yè)，是指經(jīng)也稱流程工業(yè)，是指經(jīng)過物理變化和化學(xué)變化進展的消費工業(yè)過程，其特點是過物理變化和化學(xué)變化進展的消費工業(yè)過程，其特點是延續(xù)性。如石化、電力、冶金、造紙、醫(yī)藥、食品等工延續(xù)性。如石化、電力、冶金、造紙、醫(yī)藥、食品等工業(yè)。業(yè)。過程工業(yè)與離散工業(yè)過程工業(yè)與離散工業(yè)2離散工業(yè)離散工業(yè)discrete industry 離散工業(yè)的產(chǎn)品往往由多個零件經(jīng)過一系列離散工業(yè)的產(chǎn)品往往由多個零

2、件經(jīng)過一系列并不延續(xù)的工序的加工最終裝配而成。加工此類并不延續(xù)的工序的加工最終裝配而成。加工此類產(chǎn)品的企業(yè)可以稱為離散制外型企業(yè)。例如火箭產(chǎn)品的企業(yè)可以稱為離散制外型企業(yè)。例如火箭、飛機、武器配備、船舶、電子設(shè)備、機床、汽、飛機、武器配備、船舶、電子設(shè)備、機床、汽車等制造業(yè)，都屬于離散制外型企業(yè)。車等制造業(yè)，都屬于離散制外型企業(yè)。年產(chǎn)年產(chǎn)1000噸茶皂素消費線流程框圖噸茶皂素消費線流程框圖化學(xué)工業(yè)是典型的過程工業(yè)化學(xué)工業(yè)是典型的過程工業(yè)以以糖糖蜜蜜為為原原料料無無水水酒酒精精消消費費流流程程框框圖圖p化工產(chǎn)品千千萬萬，工藝各有不同，流程有長有短化工產(chǎn)品千千萬萬，工藝各有不同，流程有長有短如何進

3、展分析和歸納？如何進展分析和歸納？p要進展工藝過程設(shè)計，首先要對化工消費過程進展分析，要進展工藝過程設(shè)計，首先要對化工消費過程進展分析，從個性問題中尋覓共性，是化學(xué)工程師必備的根本素質(zhì)。從個性問題中尋覓共性，是化學(xué)工程師必備的根本素質(zhì)。p化學(xué)工程學(xué)的本質(zhì)：單元操作、三傳一反、多尺度化學(xué)化學(xué)工程學(xué)的本質(zhì)：單元操作、三傳一反、多尺度化學(xué)工程工程就是歸納總結(jié)的最好例證。就是歸納總結(jié)的最好例證?；瘜W(xué)反響化學(xué)反響原料原料產(chǎn)品產(chǎn)品提提 純純1保保證：平衡證：平衡轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率，反響速率；反響速率；2催催化劑對毒化劑對毒物的要求物的要求分分 離離1未未反響原料反響原料的回收；的回收；2副副反響產(chǎn)物反響產(chǎn)物分

4、別，產(chǎn)分別，產(chǎn)品提純品提純自動控制自動控制物料保送物料保送能量交換能量交換公用工程公用工程中心例例 以乙醇為原料消費乙酸以乙醇為原料消費乙酸乙醇乙醛乙酸嘗試以化學(xué)反響為中心起點組織流程C2H5OH + O2 CH3CHO + H2O 反響條件：氣固相催化放熱反響；反響條件：氣固相催化放熱反響； 反響溫度：反響溫度：550580； 催化劑為銀，網(wǎng)狀或不規(guī)那么狀；催化劑為銀，網(wǎng)狀或不規(guī)那么狀； 反響轉(zhuǎn)化率約為反響轉(zhuǎn)化率約為6070%； 過程中有副反響。過程中有副反響。 Ag第一步反響第一步反響: :根據(jù)以上條件，我們要思索根據(jù)以上條件，我們要思索:原料乙醇需求氣化并加熱到接近反響溫度原料乙醇需求氣

5、化并加熱到接近反響溫度;處理氧氣的供應(yīng)與配比問題；處理氧氣的供應(yīng)與配比問題；控制副反響的發(fā)生；控制副反響的發(fā)生；反響后產(chǎn)物的分別及未反響原料的回收；反響后產(chǎn)物的分別及未反響原料的回收；乙醇、乙醛、水、副產(chǎn)物乙醇、乙醛、水、副產(chǎn)物能量高效利用。能量高效利用。思索：思索：每個單元的作用？每個單元的作用？為什么經(jīng)過這個流程可為什么經(jīng)過這個流程可以到達由原料乙醇以到達由原料乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品乙醛的轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品乙醛的目的？目的？不這樣做可以嗎？不這樣做可以嗎？原料酒精原料酒精配料配料蒸發(fā)蒸發(fā)氧化反響氧化反響Ag催化劑催化劑冷卻冷卻吸收吸收精餾濃縮精餾濃縮乙醛乙醛+水水+酒精酒精酒精酒精+水水82V 乙醛乙醛+

6、水水+酒精酒精+N2濃乙醛濃乙醛水水水水空氣空氣酒精酒精+水水+空氣空氣過熱過熱N2酒精酒精+水水水水精餾分別精餾分別回收酒精回收酒精1.配料罐配料罐 2. 料泵料泵 3.酒精蒸發(fā)器酒精蒸發(fā)器 4.過熱器過熱器 5.阻火器阻火器 6.氧化爐氧化爐(帶余熱鍋爐帶余熱鍋爐) 7.汽包汽包 8.軟水換熱器軟水換熱器 9.酒精換熱器酒精換熱器 10.水冷凝器水冷凝器 11.鹽水冷凝器鹽水冷凝器 12.吸收吸收塔塔 13.稀乙醛貯罐稀乙醛貯罐 14.稀乙醛泵稀乙醛泵 15.廢水換熱器廢水換熱器 16.預(yù)熱器預(yù)熱器 17.乙醛精餾塔乙醛精餾塔 18.冷凝器冷凝器 19.回收酒精塔回收酒精塔 20. 冷凝器

7、冷凝器配料、蒸發(fā)工段配料、蒸發(fā)工段反響、冷卻工段反響、冷卻工段吸收工段吸收工段乙醛提純、酒精回收工段乙醛提純、酒精回收工段CH3CHO + O2 CH3COOH反響條件：放熱反響；反響條件：放熱反響； 催化劑為醋酸錳；催化劑為醋酸錳； 反響溫度：反響溫度：6080； 反響轉(zhuǎn)化率與氧氣的供應(yīng)有關(guān)；反響轉(zhuǎn)化率與氧氣的供應(yīng)有關(guān)； 存在副反響。存在副反響。第二步反響第二步反響醋酸錳醋酸錳根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們思索：根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們思索：反響體系：氣相反響體系：氣相/液相；液相；反響壓力；反響壓力；反響物濃度配比，醛反響物濃度配比，醛/氧配比；氧配比；反響溫度的控制，反響熱的移出；反響溫度的控制，反響熱的

8、移出；催化劑的回收利用；催化劑的回收利用；副反響產(chǎn)物的處置，產(chǎn)品的提純。副反響產(chǎn)物的處置，產(chǎn)品的提純。醋酸產(chǎn)品醋酸產(chǎn)品氧化反響氧化反響醋酸錳催化醋酸錳催化劑劑精餾分別精餾分別蒸發(fā)蒸發(fā)濃乙醛濃乙醛醋酸醋酸+副產(chǎn)物副產(chǎn)物+催化劑催化劑醋酸醋酸+催化劑催化劑低沸副產(chǎn)物低沸副產(chǎn)物新穎醋酸新穎醋酸錳催化劑錳催化劑空氣空氣N2循環(huán)醋酸錳催化劑循環(huán)醋酸錳催化劑高沸副產(chǎn)物高沸副產(chǎn)物思索：思索：每個單元的作用？每個單元的作用？反響反響II是氣是氣/液液/固反響，應(yīng)采用什么方式的設(shè)備？固反響，應(yīng)采用什么方式的設(shè)備？怎樣保證空氣按比例進展反響器參與反響？怎樣保證空氣按比例進展反響器參與反響？在化工加工過程中，普通原

9、料不能一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，需求在化工加工過程中，普通原料不能一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，需求將總的轉(zhuǎn)化過程分解為一系列獨立的操作步驟，這些步驟將總的轉(zhuǎn)化過程分解為一系列獨立的操作步驟，這些步驟包括反響、分別、混合、加熱、冷卻、壓力改動等。然后包括反響、分別、混合、加熱、冷卻、壓力改動等。然后將這些步驟相互銜接起來，以實現(xiàn)總的轉(zhuǎn)變。將這些步驟相互銜接起來，以實現(xiàn)總的轉(zhuǎn)變。表示這些步驟的圖形就稱為加工流程圖。表示這些步驟的圖形就稱為加工流程圖。這種加工過程稱為過程工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)根本都是過程工業(yè)。這種加工過程稱為過程工業(yè)?；瘜W(xué)工業(yè)根本都是過程工業(yè)。延續(xù)過程延續(xù)過程Continuous process延續(xù)與間歇過程延

10、續(xù)與間歇過程 延續(xù)過程中每個安裝都每天運轉(zhuǎn)延續(xù)過程中每個安裝都每天運轉(zhuǎn)24小時，每周運轉(zhuǎn)小時，每周運轉(zhuǎn)7天，天，幾乎全年都在根本不變的穩(wěn)定條件下運轉(zhuǎn)，直到為了檢修而停幾乎全年都在根本不變的穩(wěn)定條件下運轉(zhuǎn)，直到為了檢修而停車。車。 延續(xù)過程普通固定產(chǎn)品，消費操作是在給定設(shè)備中以固延續(xù)過程普通固定產(chǎn)品，消費操作是在給定設(shè)備中以固定的順序進展的。定的順序進展的。 延續(xù)過程是在同一時段，不同的空間進展不同的操作。延續(xù)過程是在同一時段，不同的空間進展不同的操作。加熱加熱反響器反響器進料進料分別器分別器產(chǎn)物產(chǎn)物2進料進料催化劑催化劑產(chǎn)物產(chǎn)物1間歇過程間歇過程Batch process 與延續(xù)過程相反，間歇

11、過程經(jīng)常是多產(chǎn)品或多目的消費，與延續(xù)過程相反，間歇過程經(jīng)常是多產(chǎn)品或多目的消費，消費操作的方式多樣化。間歇過程能夠有并聯(lián)操作，也能夠有消費操作的方式多樣化。間歇過程能夠有并聯(lián)操作，也能夠有串聯(lián)操作，普通幾套安裝有時是一切安裝都設(shè)計成經(jīng)常地串聯(lián)操作，普通幾套安裝有時是一切安裝都設(shè)計成經(jīng)常地開車和停車。在一個正常的間歇操作循環(huán)中，各種設(shè)備充注了開車和停車。在一個正常的間歇操作循環(huán)中，各種設(shè)備充注了物料，在規(guī)定的周期內(nèi)完成各自預(yù)期的功能，然后停車、放料、物料，在規(guī)定的周期內(nèi)完成各自預(yù)期的功能，然后停車、放料、清理，直到反復(fù)開場下一個周期。間歇操作的另一個特性是經(jīng)清理，直到反復(fù)開場下一個周期。間歇操作

12、的另一個特性是經(jīng)?？梢栽趩我蝗萜鲀?nèi)完成幾項操作。常可以在單一容器內(nèi)完成幾項操作。間歇過程是在一個空間，不同的時段從事不同的操作。間歇過程是在一個空間，不同的時段從事不同的操作。進料進料1催化劑催化劑加熱加熱產(chǎn)物產(chǎn)物1產(chǎn)物產(chǎn)物2進料進料2反響器反響器分別器分別器換熱器換熱器混合器混合器兩種過程的比較兩種過程的比較延續(xù)過程延續(xù)過程 由于其操作穩(wěn)定、消費才干大而日益在化工過程中由于其操作穩(wěn)定、消費才干大而日益在化工過程中占主導(dǎo)位置。在延續(xù)過程中，由于過程中的物流是延續(xù)流動的，占主導(dǎo)位置。在延續(xù)過程中，由于過程中的物流是延續(xù)流動的，因此整個過程中的存料量較小，也就意味著設(shè)備的尺寸較小，因此整個過程中的

13、存料量較小，也就意味著設(shè)備的尺寸較小，節(jié)省了設(shè)備的投資。由于操作是在穩(wěn)定形狀下進展的，因此消節(jié)省了設(shè)備的投資。由于操作是在穩(wěn)定形狀下進展的，因此消費效率較高，消費才干較大，例如，延續(xù)型反響器可以在轉(zhuǎn)化費效率較高，消費才干較大，例如，延續(xù)型反響器可以在轉(zhuǎn)化率高的操作條件下運轉(zhuǎn)。另外，由于延續(xù)操作屬于穩(wěn)態(tài)過程，率高的操作條件下運轉(zhuǎn)。另外，由于延續(xù)操作屬于穩(wěn)態(tài)過程，因此實際上研討比較容易，也便于自動控制；而且由于過程中因此實際上研討比較容易，也便于自動控制；而且由于過程中物料存量少，平安性也相應(yīng)提高。物料存量少，平安性也相應(yīng)提高。 但相對于間歇過程而言，延續(xù)過程對設(shè)備的可靠性要求高。但相對于間歇過程

14、而言，延續(xù)過程對設(shè)備的可靠性要求高。一些易損設(shè)備，如緊縮機、泵等必需安配備用件。一些易損設(shè)備，如緊縮機、泵等必需安配備用件。 間歇或半延續(xù)過程間歇或半延續(xù)過程 在精細化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等在精細化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中作為主要過程存在。工業(yè)中作為主要過程存在。 它的一個顯著特點，就是具有消費的靈敏性，對于同一它的一個顯著特點，就是具有消費的靈敏性，對于同一系列的消費設(shè)備，可利用它按市場需求消費多種類產(chǎn)品，那系列的消費設(shè)備，可利用它按市場需求消費多種類產(chǎn)品，那些高附加值、低產(chǎn)量或消費過程復(fù)雜、消費周期長，特別是些高附加值、低產(chǎn)量或消費過程復(fù)雜、消費周期長，特別是有固相中間體的產(chǎn)品

15、，最適宜采用間歇過程消費。有固相中間體的產(chǎn)品，最適宜采用間歇過程消費。 從消費的開展趨勢來預(yù)測，在如今或未來，間歇過程都從消費的開展趨勢來預(yù)測，在如今或未來，間歇過程都將與延續(xù)過程長期并存下去。將與延續(xù)過程長期并存下去。兩種過程的組合兩種過程的組合 許多間歇過程中含有一臺或多臺延續(xù)操作的設(shè)備。例許多間歇過程中含有一臺或多臺延續(xù)操作的設(shè)備。例如，在一個流程中，經(jīng)常把幾臺間歇反響器的產(chǎn)物暫時存如，在一個流程中，經(jīng)常把幾臺間歇反響器的產(chǎn)物暫時存儲起來，作為中間產(chǎn)物再送入一組延續(xù)操作的蒸餾塔內(nèi)。儲起來，作為中間產(chǎn)物再送入一組延續(xù)操作的蒸餾塔內(nèi)?；蛘撸迅鞣N少量生成的副產(chǎn)物累積起來，到達足夠量時，或者，

16、把各種少量生成的副產(chǎn)物累積起來，到達足夠量時，再用一臺間歇式蒸餾塔來分別產(chǎn)品。又如，固定床吸附過再用一臺間歇式蒸餾塔來分別產(chǎn)品。又如，固定床吸附過程，采用兩床或多床將間歇過程變?yōu)槌蹋捎脙纱不蚨啻矊㈤g歇過程變?yōu)椤把永m(xù)過程。延續(xù)過程。去 成 品 罐去回水總管來 自 進 水 總 管醋 酸 乙 酯 帶 控 制點 流 程 圖LC-01HG-ETA-02華 南 理 工 大 學(xué)化 工 學(xué) 院位 號名 稱規(guī) 格 、 型 號數(shù) 量數(shù) 量名 稱位 號規(guī) 格 、 型 號規(guī) 格 、 型 號位 號名 稱數(shù) 量 位 號名 稱規(guī) 格 、 型 號數(shù) 量901醋 酸 計 量 罐酒 精 計 量 罐902硫 酸 高 位 槽低 酯

17、 罐904903酒 精 泵醋 酸 泵酯 化 塔酯 化 釜915906914912蒸 汽 分 配 器1531粗 酯 預(yù) 熱 器粗 酯 泵酯 化 分 相 器粗 酯 槽酯 化 冷 卻 器酯 化 冷 凝 器910921928908909907脫 水 冷 卻 器脫 水 冷 凝 器成 品 塔成 品 再 沸 器脫 水 汽 化 室脫 水 分 相 器925931932927926924943946948941944945937942935廢 水 再 沸 器廢 水 泵廢 水 冷 凝 器廢 水 冷 卻 器廢 水 貯 槽廢 水 分 相 器廢 水 塔成 品 泵成 品 計 量 罐923922脫 水 再 沸 器脫 水 塔9

18、34933成 品 冷 凝 器成 品 冷 卻 器911酸 液 分 離 器905酯 化 再 沸 器來 自 蒸 汽 總 管視 盅936913硫 酸 壓 送 罐916汽 液 分 離 器947汽 液 分 離 器1533冷 卻 水 分 配 器固定床吸附枯燥流程圖固定床吸附枯燥流程圖選擇原那么選擇原那么 1產(chǎn)率產(chǎn)率 消費才干大于消費才干大于4500噸噸/年的消費安裝采用延續(xù)過年的消費安裝采用延續(xù)過程，否那么采用間歇過程。程，否那么采用間歇過程。 2市場需求市場需求 短期的，季節(jié)性產(chǎn)品適用間歇消費。短期的，季節(jié)性產(chǎn)品適用間歇消費。 3 操作操作 反響速度問題反響速度問題1 1過程的選擇過程的選擇 在化學(xué)工藝流

19、程中，要想使原料經(jīng)過該過程在化學(xué)工藝流程中，要想使原料經(jīng)過該過程消費出合格產(chǎn)品，需求將一個一個操作單元消費出合格產(chǎn)品，需求將一個一個操作單元“藝術(shù)地藝術(shù)地銜接在一同，構(gòu)成根本的操作工藝過程。銜接在一同，構(gòu)成根本的操作工藝過程。 選擇什么樣的單元，怎樣將它們銜接起來，選擇什么樣的單元，怎樣將它們銜接起來，怎樣表示這個過程？是本章要處理的問題。怎樣表示這個過程？是本章要處理的問題。1. 工藝流程的組織工藝流程的組織第二節(jié)第二節(jié) 化工過程的構(gòu)建化工過程的構(gòu)建2過程的條件過程的條件 濃度、溫度、壓力、相態(tài)、停留時間濃度、溫度、壓力、相態(tài)、停留時間確確實定。思索技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面實定。思索技術(shù)和經(jīng)濟兩個

20、方面如中間儲罐如中間儲罐的尺寸確實定。的尺寸確實定。3過程的構(gòu)造過程的構(gòu)造 在根本流程的根底上，如何對過程進展優(yōu)化，在根本流程的根底上，如何對過程進展優(yōu)化，物料能否有再循環(huán)？能量如何回收利用？物料能否有再循環(huán)？能量如何回收利用？4其它條件的選擇其它條件的選擇 可操作性，平安性，易控制性?？刹僮餍裕桨残?，易控制性。 在化工過程中，原料通常不能一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，需求在化工過程中，原料通常不能一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，需求將總的轉(zhuǎn)化過程分解為一系列獨立的操作步驟，這些步驟將總的轉(zhuǎn)化過程分解為一系列獨立的操作步驟，這些步驟包括反響、分別、混合、加熱、冷卻、壓力改動等。然后包括反響、分別、混合、加熱、冷卻、壓力改

21、動等。然后將這些步驟相互銜接起來，以實現(xiàn)總的轉(zhuǎn)變。將這些步驟相互銜接起來，以實現(xiàn)總的轉(zhuǎn)變。嘗試以化學(xué)反響為中心起點組織流程嘗試以化學(xué)反響為中心起點組織流程含一個化學(xué)反響的工藝過程含一個化學(xué)反響的工藝過程: :化學(xué)化學(xué)反響反響分別分別原料原料A、B產(chǎn)品產(chǎn)品C預(yù)處置預(yù)處置副產(chǎn)品或雜副產(chǎn)品或雜質(zhì)質(zhì)D、E能量的輸入能量的輸入/輸出輸出化學(xué)反響：化學(xué)反響：A+B C+D+E其中其中C為目的產(chǎn)品，為目的產(chǎn)品，D和和E為副產(chǎn)品或雜質(zhì)。為副產(chǎn)品或雜質(zhì)。思索了未反響原料循環(huán)的工藝過程思索了未反響原料循環(huán)的工藝過程: :化學(xué)化學(xué)反響反響混合混合分別分別未反響原料未反響原料A、B循環(huán)循環(huán)預(yù)處置預(yù)處置能量的輸入能量的

22、輸入/輸出輸出原料原料A、B產(chǎn)品產(chǎn)品C副產(chǎn)品或雜副產(chǎn)品或雜質(zhì)質(zhì)D、E化學(xué)工藝流程模型：化學(xué)工藝流程模型：第一步反響第一步反響分別分別原料原料中間半廢品中間半廢品預(yù)處置預(yù)處置中間緩沖罐中間緩沖罐中間緩沖罐中間緩沖罐第一工藝過程第一工藝過程第第n步反響步反響分別分別廢品廢品預(yù)處置預(yù)處置第第n工藝過程工藝過程例例2：化工過程設(shè)計：化工過程設(shè)計以反響器為中心開場設(shè)計。以反響器為中心開場設(shè)計。反響器將原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品和副產(chǎn)品反響器將原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品和副產(chǎn)品反響器反響器進料進料AB蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水進料進料+產(chǎn)品產(chǎn)品+副產(chǎn)品副產(chǎn)品AB+C+DE需求用分別系統(tǒng)來分別產(chǎn)品和循環(huán)利用未反響的原料需求用分別系統(tǒng)來分

23、別產(chǎn)品和循環(huán)利用未反響的原料反響器反響器進料進料AB循環(huán)循環(huán)ABAB+C+DECDEC+DE進料進料AB反響器反響器DEC循環(huán)循環(huán)ABAB+C+DE采用不同的分別系統(tǒng)會改動工藝過程采用不同的分別系統(tǒng)會改動工藝過程思索：思索：1. 假設(shè)假設(shè)DE要進一步分別，該如何組織流程？要進一步分別，該如何組織流程？2. 假設(shè)循環(huán)假設(shè)循環(huán)AB與進料與進料AB比例不一致，該如何處置？比例不一致，該如何處置？添加了熱集成的工藝過程添加了熱集成的工藝過程1反響器反響器進料進料AB蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水冷卻水冷卻水蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽循環(huán)循環(huán)ABDECAB反響器反響器進料進料AB蒸汽蒸汽冷卻水冷卻水冷卻水冷卻水蒸汽蒸汽循環(huán)

24、循環(huán)ABDEC添加了熱集成的工藝過程添加了熱集成的工藝過程22. 物料衡算與能量衡算物料衡算與能量衡算p在工藝流程確定后，需利用物理與化學(xué)的根本定律，對化工在工藝流程確定后，需利用物理與化學(xué)的根本定律，對化工過程單元及系統(tǒng)的物料與能量平衡進展定量的計算，該過程過程單元及系統(tǒng)的物料與能量平衡進展定量的計算，該過程稱為物料衡算與能量衡算。稱為物料衡算與能量衡算。p經(jīng)過計算，從中找出主副產(chǎn)品的生成量，廢物的排出量，確經(jīng)過計算，從中找出主副產(chǎn)品的生成量，廢物的排出量，確定原資料的耗費量，確定各物流的流量、組成和形狀，確定定原資料的耗費量，確定各物流的流量、組成和形狀，確定每一設(shè)備內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)換與能量傳送的

25、速度，從而為確定操作方每一設(shè)備內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)換與能量傳送的速度，從而為確定操作方式、設(shè)備選型以及設(shè)備尺寸、管路設(shè)計與公用工程的設(shè)計提式、設(shè)備選型以及設(shè)備尺寸、管路設(shè)計與公用工程的設(shè)計提供根據(jù)。供根據(jù)。吸吸收收塔塔加熱加熱蒸蒸餾餾塔塔冷卻冷卻冷卻冷卻廢水廢水水水 ？丙酮丙酮吸收尾氣吸收尾氣丙酮丙酮空氣空氣丙酮吸收流程例：丙酮吸收流程例：經(jīng)過衡算，可以確定流程中各個位置的技術(shù)參數(shù)。經(jīng)過衡算，可以確定流程中各個位置的技術(shù)參數(shù)。第三節(jié)第三節(jié) 化工過程的表示方法化工過程的表示方法 化工過程用化工工藝流程圖表示?；み^程用化工工藝流程圖表示。 化工工藝流程圖是按工藝過程順序?qū)⒃O(shè)備和工藝流程管化工工藝流程圖是按工

26、藝過程順序?qū)⒃O(shè)備和工藝流程管線自左至右地展如今同一平面上的表示圖。普通含有如下內(nèi)容：線自左至右地展如今同一平面上的表示圖。普通含有如下內(nèi)容：設(shè)備的簡單圖形；管道、閥門、管件、儀表控制點等圖形符號；設(shè)備的簡單圖形；管道、閥門、管件、儀表控制點等圖形符號；設(shè)備位號及稱號、管道編號、物料走向、儀表控制點代號、圖設(shè)備位號及稱號、管道編號、物料走向、儀表控制點代號、圖例闡明和標題欄等。例闡明和標題欄等。 化工工藝流程圖普通以工藝安裝的主項工段或工序化工工藝流程圖普通以工藝安裝的主項工段或工序為單元繪制，也可以安裝車間為單元繪制。為單元繪制，也可以安裝車間為單元繪制。 根據(jù)工藝設(shè)計的不同階段，化工工藝流程

27、圖可分為方框流程根據(jù)工藝設(shè)計的不同階段，化工工藝流程圖可分為方框流程圖、工藝流程簡圖、工藝物料流程圖圖、工藝流程簡圖、工藝物料流程圖PFD和帶控制點的工藝和帶控制點的工藝流程圖流程圖PID。這幾種圖要求不同，其內(nèi)容和表達的重點也不。這幾種圖要求不同，其內(nèi)容和表達的重點也不同，但它們之問有著密不可分的聯(lián)絡(luò)。同，但它們之問有著密不可分的聯(lián)絡(luò)。 它們之問的差別，主要反映在圖樣所表示的內(nèi)容詳盡與否。它們之問的差別，主要反映在圖樣所表示的內(nèi)容詳盡與否。通常，通常，在工程建議書上，采用方框流程圖或工藝流程簡圖；在工程建議書上，采用方框流程圖或工藝流程簡圖；在初步設(shè)計階段，采用工藝流程簡圖或在初步設(shè)計階段，

28、采用工藝流程簡圖或PFD；在工藝計算階段，繪制在工藝計算階段，繪制PFD ；在施工圖設(shè)計階段繪制在施工圖設(shè)計階段繪制PID 。 方框流程圖也稱為流程框圖，是工藝道路選擇確定之后，方框流程圖也稱為流程框圖，是工藝道路選擇確定之后，對工藝流程進展概念性設(shè)計時完成的一種流程圖。對于工程對工藝流程進展概念性設(shè)計時完成的一種流程圖。對于工程技術(shù)人員，是進一步設(shè)計的參考；對于投資者，可以大約了技術(shù)人員，是進一步設(shè)計的參考；對于投資者，可以大約了解工藝的走向。解工藝的走向。1. 方框流程圖方框流程圖 block flowsheet燃料乙醇脫水工段討論框圖燃料乙醇脫水工段討論框圖2. 工藝流程簡圖工藝流程簡圖

29、simplified flowsheet 在方框圖的根底上，將各個工序過程換成設(shè)備表示圖，在方框圖的根底上，將各個工序過程換成設(shè)備表示圖，進一步修正、完善，可得到工藝流程簡圖。主要供化工工進一步修正、完善，可得到工藝流程簡圖。主要供化工工藝計算和設(shè)備訂貨及計算運用。藝計算和設(shè)備訂貨及計算運用。 從該圖上可以看出必需對哪些消費工序、步驟和關(guān)鍵從該圖上可以看出必需對哪些消費工序、步驟和關(guān)鍵設(shè)備進展計算，不至于混亂、脫漏和反復(fù)。設(shè)備進展計算，不至于混亂、脫漏和反復(fù)。3. 工藝物料流程圖工藝物料流程圖Process Flowsheet Diagram, PFD 在完成工藝計算即物料與能量衡算后，應(yīng)繪制

30、工藝物料在完成工藝計算即物料與能量衡算后，應(yīng)繪制工藝物料流程圖流程圖PFD，簡稱物流圖。，簡稱物流圖。 PFD表達了一個消費工藝過程中的關(guān)鍵設(shè)備，關(guān)鍵節(jié)點的表達了一個消費工藝過程中的關(guān)鍵設(shè)備，關(guān)鍵節(jié)點的物料性質(zhì)如溫度、壓力、流量及組成等。物料性質(zhì)如溫度、壓力、流量及組成等。4. 帶控制點的工藝流程圖帶控制點的工藝流程圖Piping and Instrument Diagram, PID 帶控制點的工藝流程圖有時也被稱為管道及儀表流程帶控制點的工藝流程圖有時也被稱為管道及儀表流程圖。它表示出全部設(shè)備、物料管道、輔助管道、閥門、自動圖。它表示出全部設(shè)備、物料管道、輔助管道、閥門、自動控制點等，是工

31、藝設(shè)計中最詳細、也是最終的施工圖樣?？刂泣c等，是工藝設(shè)計中最詳細、也是最終的施工圖樣。第四節(jié)第四節(jié) 工藝流程圖的繪制工藝流程圖的繪制u化工工藝流程圖是用圖示的方法把化工消費的工藝流程和化工工藝流程圖是用圖示的方法把化工消費的工藝流程和所需的設(shè)備、管道、閥門、管件、管道附件及儀表控制點所需的設(shè)備、管道、閥門、管件、管道附件及儀表控制點表示出來的一種圖樣，是設(shè)備布置和管道布置設(shè)計的根據(jù)表示出來的一種圖樣，是設(shè)備布置和管道布置設(shè)計的根據(jù)，也是施工、操作、運轉(zhuǎn)及檢修的指南，是化工工藝設(shè)計，也是施工、操作、運轉(zhuǎn)及檢修的指南，是化工工藝設(shè)計的主要內(nèi)容。的主要內(nèi)容。u在化工廠的建立過程中，無論是設(shè)計、施工，

32、還是設(shè)備的在化工廠的建立過程中，無論是設(shè)計、施工，還是設(shè)備的制造、安裝，或是消費過程中的試車、檢修、技術(shù)改造，制造、安裝，或是消費過程中的試車、檢修、技術(shù)改造，均離不開化工圖樣。均離不開化工圖樣。u化工制圖是專門研討化工圖樣的繪制和閱讀的一門科學(xué)?；ぶ茍D是專門研討化工圖樣的繪制和閱讀的一門科學(xué)。u在化工制圖中普通采用在化工制圖中普通采用的國家規(guī)范。的國家規(guī)范。u繪制化工工藝流程圖是化工制圖的內(nèi)容之一，因此，國家繪制化工工藝流程圖是化工制圖的內(nèi)容之一，因此，國家規(guī)范對化工制圖的約束，在繪制化工工藝流程圖同樣規(guī)范對化工制圖的約束，在繪制化工工藝流程圖同樣有效。但由于化工工藝流程圖的特殊性，原化工

33、部對化工工有效。但由于化工工藝流程圖的特殊性，原化工部對化工工藝流程圖制定了一套行業(yè)規(guī)范藝流程圖制定了一套行業(yè)規(guī)范HG20591.*-92.規(guī)范對圖樣幅畫規(guī)范對圖樣幅畫、標題欄等作了闡明，并規(guī)定了設(shè)備圖形、線型、閥門管件、標題欄等作了闡明，并規(guī)定了設(shè)備圖形、線型、閥門管件圖線、圖例等的表達方式，設(shè)備、管線、儀表等的標注方式圖線、圖例等的表達方式，設(shè)備、管線、儀表等的標注方式等。等。u本節(jié)以本節(jié)以PID圖的繪制為例闡明工藝流程的設(shè)計過程。圖的繪制為例闡明工藝流程的設(shè)計過程。1. 圖樣幅畫圖樣幅畫 圖樣幅畫又稱圖紙幅畫，國家規(guī)范對機械制圖的圖樣幅畫的根圖樣幅畫又稱圖紙幅畫，國家規(guī)范對機械制圖的圖樣

34、幅畫的根本規(guī)定，是采用本規(guī)定，是采用A0至至A5號圖樣幅畫。號圖樣幅畫。u圖框線用粗實線繪制，周邊各部分尺寸均按照上表中的圖框線用粗實線繪制，周邊各部分尺寸均按照上表中的規(guī)定。規(guī)定。u無論裝訂與否，均應(yīng)畫出圖框線和標題欄。無論裝訂與否，均應(yīng)畫出圖框線和標題欄。u需裝訂的圖樣橫幅格式如以下圖所示：需裝訂的圖樣橫幅格式如以下圖所示：不需求裝訂的圖樣橫幅格式如以下圖所示：不需求裝訂的圖樣橫幅格式如以下圖所示：v化工工藝流程圖的圖樣幅畫仍采用國家規(guī)范對圖樣幅畫化工工藝流程圖的圖樣幅畫仍采用國家規(guī)范對圖樣幅畫的規(guī)定，但根據(jù)流程圖的特點，有一些特殊的規(guī)定：的規(guī)定，但根據(jù)流程圖的特點，有一些特殊的規(guī)定：v普

35、通化工工藝流程圖采用規(guī)范中普通化工工藝流程圖采用規(guī)范中A1規(guī)格的圖樣幅畫，橫規(guī)格的圖樣幅畫，橫幅繪制。幅繪制。v對流程簡單者可以采用對流程簡單者可以采用A2規(guī)格的圖樣幅畫。規(guī)格的圖樣幅畫。乙醇蒸餾工段PID圖 對消費流程過長，在繪制流程圖時可以采用規(guī)范幅面加對消費流程過長，在繪制流程圖時可以采用規(guī)范幅面加長的格式。每次加長為圖樣寬度的長的格式。每次加長為圖樣寬度的1/4倍。也可以采用分段倍。也可以采用分段分張的流程圖格式。分張的流程圖格式。酒精發(fā)酵工段PID圖v在流程圖中，設(shè)備機器普通只取相對比例。允許實在流程圖中，設(shè)備機器普通只取相對比例。允許實踐尺寸過大的設(shè)備機器比例適當(dāng)減少，實踐尺寸過踐

36、尺寸過大的設(shè)備機器比例適當(dāng)減少，實踐尺寸過小的設(shè)備機器比例適當(dāng)放大。小的設(shè)備機器比例適當(dāng)放大。v要表示出各設(shè)備間的相對高低。要表示出各設(shè)備間的相對高低。2. 比例比例v在化工制圖中，圖樣比例仍采用國家規(guī)范在化工制圖中，圖樣比例仍采用國家規(guī)范GB/T 14690-93的規(guī)定。對某些部分放大圖、斜視圖、剖的規(guī)定。對某些部分放大圖、斜視圖、剖視圖等，其比例與主視圖不同時，應(yīng)在圖樣中該圖的上方視圖等，其比例與主視圖不同時，應(yīng)在圖樣中該圖的上方單獨進展比例標注。單獨進展比例標注。3. 字體字體v化工工藝流程圖的字體應(yīng)該按化工工藝流程圖的字體應(yīng)該按GB/T 14691-93的有關(guān)規(guī)定，做到字體端正、筆畫清

37、楚、陳列的有關(guān)規(guī)定，做到字體端正、筆畫清楚、陳列整齊、間隔均勻，并要求采用長仿宋矢量字體。代號、整齊、間隔均勻，并要求采用長仿宋矢量字體。代號、符號要符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定符號要符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定v1漢字輸出時普通采用正體，并采用國家正式公布的簡化漢漢字輸出時普通采用正體，并采用國家正式公布的簡化漢字方案。字方案。 v2字體高度由圖樣幅面大小確定。字體大小分為字體高度由圖樣幅面大小確定。字體大小分為1.8，2.5，3.5，5，7，10，14，20八種字號八種字號 v3規(guī)定字體的最小字距、行距，以及間隔線、基準線與書寫規(guī)定字體的最小字距、行距，以及間隔線、基準線與書寫字體間的最小間隔。字體間的最小間隔。

38、v4標點符號應(yīng)正確運用，除省略號、破折號為兩個字位外，標點符號應(yīng)正確運用，除省略號、破折號為兩個字位外，其他均為一個字位。其他均為一個字位。v5小數(shù)點輸出時，應(yīng)占一個字位，并位于中間靠下處。小數(shù)點輸出時，應(yīng)占一個字位，并位于中間靠下處。v6各計量單位、稱號應(yīng)符合各計量單位、稱號應(yīng)符合的規(guī)定。的規(guī)定。4. 圖線圖線v圖線指圖線的根本線型和根本線型的變形。圖線指圖線的根本線型和根本線型的變形。GB/T17450-98對圖線有詳細的闡明。對圖線有詳細的闡明。v在化工制圖中的圖線應(yīng)采用國家規(guī)范規(guī)定的各種圖線。圖在化工制圖中的圖線應(yīng)采用國家規(guī)范規(guī)定的各種圖線。圖線分為粗、細兩種，粗線寬度線分為粗、細兩種

39、，粗線寬度b在在0.52mm之間選擇，細之間選擇，細線寬度約為線寬度約為1/22/3b。v繪圖時根據(jù)明晰、醒目、按圖形大小和復(fù)雜程度選擇圖線繪圖時根據(jù)明晰、醒目、按圖形大小和復(fù)雜程度選擇圖線寬度。但在同一圖樣中，同類圖線的寬度和類型應(yīng)一致。寬度。但在同一圖樣中，同類圖線的寬度和類型應(yīng)一致。v在實踐繪制過程中對圖線有如下幾點要求：在實踐繪制過程中對圖線有如下幾點要求：v1虛線、點劃線、雙點劃線的線段長度及間隔應(yīng)均勻分布。虛線、點劃線、雙點劃線的線段長度及間隔應(yīng)均勻分布。v2點劃線和雙點劃線的首末端應(yīng)是線段而不是點。點劃線和雙點劃線的首末端應(yīng)是線段而不是點。v3圓的中心線在圓心處為線段的交點，且中

40、心線兩端超出圓圓的中心線在圓心處為線段的交點，且中心線兩端超出圓輪廓線輪廓線25mm。v4在較小圖形上繪制點劃線或雙點劃線有困難時，可以用細在較小圖形上繪制點劃線或雙點劃線有困難時，可以用細實線替代。實線替代。5. 標題欄標題欄v標題欄：標題欄位于圖框右下角，其格式在標題欄：標題欄位于圖框右下角，其格式在GB/T 10609.1-93中有詳細的規(guī)定。中有詳細的規(guī)定。v在普通情況下，每張圖紙的右下角都要有標題欄，用于在普通情況下，每張圖紙的右下角都要有標題欄，用于闡明設(shè)備的稱號及設(shè)計等內(nèi)容。闡明設(shè)備的稱號及設(shè)計等內(nèi)容。6. 設(shè)備的表示方法和標注設(shè)備的表示方法和標注1設(shè)備的表示方法：化工設(shè)備與機器

41、的圖形表示方法在設(shè)備的表示方法：化工設(shè)備與機器的圖形表示方法在原化工部原化工部HG20519.34-92規(guī)范中已作了規(guī)定。在規(guī)范中規(guī)范中已作了規(guī)定。在規(guī)范中未規(guī)定的設(shè)備、機器圖形可以根據(jù)其實踐外形和內(nèi)部構(gòu)未規(guī)定的設(shè)備、機器圖形可以根據(jù)其實踐外形和內(nèi)部構(gòu)造特征繪制，只取相對大小，不按照實物比例繪制。造特征繪制，只取相對大小，不按照實物比例繪制。 化工工藝流程圖中各設(shè)備、機器的位置應(yīng)便于管道化工工藝流程圖中各設(shè)備、機器的位置應(yīng)便于管道銜接和標注，其相互間物料關(guān)系親密者的相對高低位置銜接和標注，其相互間物料關(guān)系親密者的相對高低位置要與設(shè)備實踐布置相吻合。要與設(shè)備實踐布置相吻合。 對于需隔熱的設(shè)備和機

42、器要在其相應(yīng)部位畫出一段隔熱層對于需隔熱的設(shè)備和機器要在其相應(yīng)部位畫出一段隔熱層圖例，必要時標注出其隔熱等級；圖例，必要時標注出其隔熱等級； 管道有伴熱的也要在相應(yīng)的部位畫出一段伴熱管，必要時管道有伴熱的也要在相應(yīng)的部位畫出一段伴熱管，必要時可標注出伴熱類型和介質(zhì)代號?？蓸俗⒊霭闊犷愋秃徒橘|(zhì)代號。 地下或半地下的設(shè)備、機器在化工工藝流程圖上要表示出地下或半地下的設(shè)備、機器在化工工藝流程圖上要表示出一段相關(guān)的地面。一段相關(guān)的地面。 設(shè)備、機器的支承和底座可不表示。設(shè)備、機器的支承和底座可不表示。以以下下摘摘錄錄規(guī)規(guī)范范中中的的部部分分圖圖例例2設(shè)備的標注設(shè)備的標注 設(shè)備普通在兩個地方標注：設(shè)備普

43、通在兩個地方標注： 一是在設(shè)備的上方或下方標注，要求陳列整齊，并盡一是在設(shè)備的上方或下方標注，要求陳列整齊，并盡能夠正對設(shè)備。標注方式如分式，在位號的上方分子能夠正對設(shè)備。標注方式如分式，在位號的上方分子標注設(shè)備位號，在位號的下方分母標注設(shè)備稱號。標注設(shè)備位號，在位號的下方分母標注設(shè)備稱號。 二是在設(shè)備內(nèi)或其近旁進展標注，僅標注設(shè)備位號，二是在設(shè)備內(nèi)或其近旁進展標注，僅標注設(shè)備位號，不標注設(shè)備稱號。不標注設(shè)備稱號。 設(shè)備位號由設(shè)備分類代號、車間或工段號、設(shè)備序號和設(shè)備位號由設(shè)備分類代號、車間或工段號、設(shè)備序號和一樣設(shè)備序號組成。對于同一設(shè)備，在不同設(shè)計階段必需是一樣設(shè)備序號組成。對于同一設(shè)備，

44、在不同設(shè)計階段必需是同一位號。原化工部規(guī)范同一位號。原化工部規(guī)范HG20519.35-92對設(shè)備位號編制有規(guī)對設(shè)備位號編制有規(guī)定，如下圖。定，如下圖。 設(shè)備標注格式設(shè)備標注格式分餾塔頂油氣冷凝冷卻器分餾塔頂油氣冷凝冷卻器7. 管道的表示方法和標注管道的表示方法和標注1管道的表示方法管道的表示方法 在化工工藝流程圖中是用線段表示管道的，常稱為管在化工工藝流程圖中是用線段表示管道的，常稱為管線。在原化工部線。在原化工部HG20592.28-92和和HG20519.32-92規(guī)范中對規(guī)范中對管道的圖例、線型及線寬做出了規(guī)定，圖例如下表所示。管道的圖例、線型及線寬做出了規(guī)定，圖例如下表所示。 在每根管

45、線上都要以箭頭表示其物料流向。圖中管線與在每根管線上都要以箭頭表示其物料流向。圖中管線與其他圖紙有關(guān)時，普通應(yīng)將其端點繪制在圖的左方或右方，其他圖紙有關(guān)時，普通應(yīng)將其端點繪制在圖的左方或右方，并在左方或者右方的管線上用空心箭頭標出物料的流向入并在左方或者右方的管線上用空心箭頭標出物料的流向入或出，空心箭頭內(nèi)注明其銜接圖紙的圖號或序號，在其附或出，空心箭頭內(nèi)注明其銜接圖紙的圖號或序號，在其附近注明來或去的設(shè)備位號或管道號?？招募^畫法如以下圖近注明來或去的設(shè)備位號或管道號?？招募^畫法如以下圖所示。所示。空心箭頭空心箭頭 在化工工藝流程圖中管線的繪制應(yīng)成正交方式，即管線畫在化工工藝流程圖中管線的

46、繪制應(yīng)成正交方式，即管線畫成程度或垂直線段，管線相交和拐彎均畫成直角。成程度或垂直線段，管線相交和拐彎均畫成直角。 在管線交叉時，應(yīng)該將一根管線斷開，如以下圖所示。在管線交叉時，應(yīng)該將一根管線斷開，如以下圖所示。 應(yīng)該盡量防止管線穿過設(shè)備。應(yīng)該盡量防止管線穿過設(shè)備。交叉管線標志交叉管線標志2管線標注管線標注 管線標注是用一組符號標注管道的性能特征。這組符管線標注是用一組符號標注管道的性能特征。這組符號包括物料代號、工段號、管段序號和管道尺寸等，如以號包括物料代號、工段號、管段序號和管道尺寸等，如以下圖所示。下圖所示。 物料代號、工段號和管段序號這三個單元稱為管道號物料代號、工段號和管段序號這三

47、個單元稱為管道號或管段號?；蚬芏翁枴９芫€標注格式管線標注格式按原化工部按原化工部HG20519.36-92規(guī)范中規(guī)定的物料代號如下表所示。規(guī)范中規(guī)定的物料代號如下表所示。v管道外徑和壁厚構(gòu)成管道尺寸，管道尺寸以管道外徑和壁厚構(gòu)成管道尺寸，管道尺寸以mm為單位，為單位，只標注數(shù)字，不標注單位。只標注數(shù)字，不標注單位。v在管道尺寸后應(yīng)標注管道資料代號，管道資料代號如下表在管道尺寸后應(yīng)標注管道資料代號，管道資料代號如下表所示。所示。v管道等級代號和隔熱隔音代號可分別參見原化工部管道等級代號和隔熱隔音代號可分別參見原化工部HG20519.36-92和和HG20519.38-92規(guī)范。以下三個表格中規(guī)范

48、。以下三個表格中給出的溫度運用范圍和隔熱隔音代號等單元?？墒÷?，此給出的溫度運用范圍和隔熱隔音代號等單元常可省略，此時只在管道尺寸后標注管道資料代號。時只在管道尺寸后標注管道資料代號。v每根管線即由管道一端管口至另一端管口之間的管道每根管線即由管道一端管口至另一端管口之間的管道都應(yīng)進展標注。都應(yīng)進展標注。v對橫向管線，普通標注在管線的的上方；對橫向管線，普通標注在管線的的上方；v對豎向的管線普通標注在管道的左側(cè)，也可以用指引線引對豎向的管線普通標注在管道的左側(cè)，也可以用指引線引出標注。出標注。 R04PL 0405 B573.5PL 0406 B573.5PL 0402 B573.5PL 04

49、04 B573.5PL 0401 B573.5PL 0409 B573.5 TI4018. 閥門閥門v管件和管道附件的表示方法管件和管道附件的表示方法:v在化工工藝流程圖中，普通用細實線按規(guī)定的圖形符號全部在化工工藝流程圖中，普通用細實線按規(guī)定的圖形符號全部繪制出管道上的閥門、管件和管道附件但不包括管道之間繪制出管道上的閥門、管件和管道附件但不包括管道之間的銜接件，如彎頭、三通、法蘭等，但為安裝和檢修等緣的銜接件，如彎頭、三通、法蘭等，但為安裝和檢修等緣由所加的法蘭、螺紋銜接件等仍要畫出。由所加的法蘭、螺紋銜接件等仍要畫出。v原化工部原化工部HG20919.3233-92規(guī)范給出了閥門、管件和管道附規(guī)范給出了閥門、管件和管道附件的圖形符號。其中閥門圖形符號普通長為件的圖形符號。其中閥門圖形符號普通長為6mm，寬為，寬為3mm，或長為，或長為8mm，寬為，寬為4mm。9. 儀表儀表v控制點的表示方法：在化工工藝流程圖上