工藝流程設(shè)計(jì)課件

第二章工藝流程設(shè)計(jì)第二章工藝流程設(shè)計(jì)1本章主要內(nèi)容：

2.1生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇

2.2工藝流程設(shè)計(jì)

2.3工藝流程圖

2.4典型設(shè)備的自控方案

2.5用AutoCADP&ID繪制工藝流程圖本章主要內(nèi)容：2一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則（1）先進(jìn)性

技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上合理可行

先進(jìn)性評(píng)價(jià)包括：技術(shù)先進(jìn)性、建設(shè)投資、生產(chǎn)成本、消耗定額及對(duì)環(huán)境的危害等方面（2）可靠性

指生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。原料來(lái)源是否可靠。（3）合理性

國(guó)家資源的合理利用、建廠地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃、“三廢”處理是否可行等。第一節(jié)生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇綜合考慮各方面因素，進(jìn)行流程優(yōu)化和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。一個(gè)化學(xué)過程如何實(shí)現(xiàn)工程化？在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)的前提下進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則第一節(jié)生產(chǎn)方法和工3二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟（1）資料搜集與項(xiàng)目調(diào)研；①國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)方法及工藝流程；

②原料來(lái)源及產(chǎn)品應(yīng)用情況；

③試驗(yàn)研究報(bào)告；

④綜合利用及三廢處理；

⑤生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)水平；⑥安全技術(shù)及勞動(dòng)保護(hù)措施；

⑦設(shè)備的大型化及制造、運(yùn)輸情況；

⑧基本建設(shè)投資、產(chǎn)品成本、占地面積；⑨水、電、汽、燃料及主要基建材料的用量及供應(yīng)；

⑩廠址、地質(zhì)、水文、氣象等資料；工廠環(huán)境與周圍的情況。（2）生產(chǎn)設(shè)備類型與制造廠商調(diào)研——設(shè)備是實(shí)現(xiàn)化工技術(shù)的關(guān)鍵，同時(shí)在投資中占很大比例。（3）對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行全面分析對(duì)比二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟①國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)方法及工藝流程4第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)

一、工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù)（流程組織或過程合成）

按步驟逐步解決以下問題：（1）確定整個(gè)流程的組成；由哪些生產(chǎn)過程和單元過程構(gòu)成？各個(gè)單元之間如何連接？流程組織：權(quán)衡技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、安全、工程等方面的因素，在過程開發(fā)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合化工生產(chǎn)過程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將某個(gè)化工過程的原料準(zhǔn)備、反應(yīng)合成、產(chǎn)物分離三個(gè)階段的有關(guān)單元操作有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)較優(yōu)的工藝流程。第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)一、工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù)（流程組織5以煤為原料生產(chǎn)合成氨為例：氣化(造氣)

C、O2、H2OCO、H2、CO2CO變換CO+H2O=CO2+H2脫硫、脫碳除去混合氣體中的H2S、CO2甲烷化除去混合氣體中剩余的少量CO、CO2合成

N2+H2=NH3?O2CCOH2CO2H2CO2N2H2空分H2S、CO2變換造氣甲烷化脫硫脫碳分離合成氨原料循環(huán)氣微量CO、CO2所以合成氨由以下生產(chǎn)過程組成：CNH3例如：脫硫和變換過程的順序？要解決各個(gè)過程的生產(chǎn)方法、安排順序問題以煤為原料生產(chǎn)合成氨為例：氣化(造氣)C、O6煤氣化工藝的改變及鈷鉬耐硫催化劑的使用，改變了合成氨工藝流程中變換和脫硫的順序。中壓氣化，先變換，再脫硫，避免煤氣熱—冷—熱的流程以及產(chǎn)生能量的損失。同時(shí)副產(chǎn)蒸汽。從而大大減少蒸汽耗量，取得顯著的節(jié)能降耗效果。這也是研制新型變換催化劑的原因和動(dòng)力之所在。例如：脫硫和變換過程的順序如何組織？煤氣化工藝的改變及鈷鉬耐硫催化劑的使用，改變了合成氨工藝流程7以CO變換制氫生產(chǎn)過程為例，將CO由42%-65%降低至0.4%以下：CO+H2O==CO2+H2+△H可逆放熱反應(yīng)過程組成：粗煤氣除水→預(yù)熱→配比水蒸氣（過量）→反應(yīng)→降溫(回收反應(yīng)熱)→反應(yīng)→降溫(回收反應(yīng)熱)→…降溫(回收多余水蒸氣)→

蒸汽冷凝液分離…催化劑（2）確定每個(gè)過程或工序的組成；每個(gè)過程又由許多單元過程組成。由哪些設(shè)備來(lái)完成？設(shè)備之間如何連接？設(shè)備主要工藝參數(shù)？原料預(yù)處理反應(yīng)分離以CO變換制氫生產(chǎn)過程為例，將CO由42%-65%降低至0.8工藝流程設(shè)計(jì)的方法：流程組織（過程合成）化工過程的典型流程框圖原料預(yù)處理階段反應(yīng)合成階段產(chǎn)物分離階段工藝流程設(shè)計(jì)即確定整個(gè)流程的組成，合理進(jìn)行流程組織。工藝流程設(shè)計(jì)的方法：流程組織（過程合成）化工過程的典型流程框9原料預(yù)處理階段：◆以物理方法為主，但不排除化學(xué)方法?！艨赡芤玫揭恍┓蛛x的單元操作?！艨赡軤可娴健叭龔U”處理?！艨赡苡懈碑a(chǎn)品產(chǎn)出。反應(yīng)合成階段：◆可能是多步反應(yīng)組成（多個(gè)反應(yīng)器）?！舳鄠€(gè)反應(yīng)器之間可能穿插著分離單元操作。

產(chǎn)物分離階段：◆可能要用到多種單元操作?！糁匾暋叭龔U”處理技術(shù)問題?！糁匾暬厥?。問題：在兩個(gè)反應(yīng)器之間為什么可能要用到分離操作？經(jīng)濟(jì)效益的重要來(lái)源之一。原料預(yù)處理階段：反應(yīng)合成階段：產(chǎn)物分離階段：?jiǎn)栴}：經(jīng)濟(jì)效益的10耐硫變換流程示意圖（3）確定工藝操作條件；確定整個(gè)生產(chǎn)工序或每臺(tái)設(shè)備要達(dá)到和保持的操作條件。溫度、壓力、濃度、液位、流量…容積、換熱面積…？（4）控制方案的確定；如何維持以上操作條件，及實(shí)現(xiàn)各參數(shù)之間的聯(lián)系？確定正確控制方案，選用合適的控制儀表。耐硫變換流程示意圖（3）確定工藝操作條件；確定整個(gè)生產(chǎn)工序或11德士古（GE）水煤漿氣化概略流程磨煤機(jī)煤漿泵氣化爐鎖斗蒸發(fā)熱水塔旋風(fēng)分離器混合器第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)

水洗塔合成氣煤渣水酸氣廢渣德士古（GE）水煤漿氣化概略流程磨煤機(jī)煤漿泵氣化爐鎖斗蒸發(fā)熱12烷基化苯，甲苯塔苯塔乙苯塔乙苯塔苯乙烯乙苯脫氫乙烯多烷基苯苯,甲苯苯乙烯苯重物質(zhì)乙苯回流苯回流①②乙烯:苯=1:5560K,600kPa850K例3-4苯乙烯制取過程：反應(yīng)器之間穿插著分離單元操作，未反應(yīng)完的物料重新回到反應(yīng)器。烷基化苯，甲苯塔苯塔乙苯塔乙苯塔苯乙烯13第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)

問題：流程組織得好不好，怎么來(lái)判斷？產(chǎn)物收率、原材料單耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、工程投資等?？紤]環(huán)保、安全、占地面積等因素?；ゎI(lǐng)域包括相關(guān)領(lǐng)域的一些科技進(jìn)步與發(fā)明，都可能對(duì)某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的流程組織帶來(lái)顯著的影響。流程模擬AspenPlus

流程圖繪制AutoCADP&ID流程組織的依據(jù):過程開發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)行方案比較計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)問題：產(chǎn)物收率、原材料單耗、能量單耗、14（5）原料與能量的合理利用；計(jì)算并確定各個(gè)生產(chǎn)過程的效率，得出全裝置的最佳總收率，同時(shí)合理地做好能量回收與綜合利用，降低能耗以確定水、電、蒸汽和燃料的消耗（6）制定“三廢”處理方案；對(duì)全流程中所排出的三廢要盡量綜合利用，對(duì)于暫時(shí)無(wú)法回收利用的，則須進(jìn)行妥善處理。（7）制定安全生產(chǎn)措施。對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的化工裝置在開車、停車、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)以及檢修過程中，可能存在哪些不安全因素進(jìn)行認(rèn)真分析，再遵照國(guó)家的各項(xiàng)有關(guān)規(guī)定，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制訂出切實(shí)可靠的安全措施。第二節(jié)工藝流程設(shè)計(jì)

（5）原料與能量的合理利用；計(jì)算并確定各個(gè)生產(chǎn)過程的效率，得15耐硫變換工藝流程方案設(shè)計(jì)：變換反應(yīng)分段；根據(jù)變換爐進(jìn)出口氣體溫度設(shè)計(jì)合理的換熱流程。變換過程核心設(shè)備：變換爐其他重要設(shè)備：換熱設(shè)備要考慮高溫、高壓，氫腐蝕等因素。耐硫變換工藝流程方案設(shè)計(jì)：變換過程核心設(shè)備：變換爐其他重要設(shè)16各變換爐出口溫度、變換率的確定CO+H2O==CO2+H2+△H圖1變換爐平衡溫度曲線、最適宜溫度、操作線圖各變換爐出口溫度、變換率的確定CO+H2O==17第三節(jié)工藝流程圖工藝物料流程圖管道儀表流程圖第三節(jié)工藝流程圖18把各個(gè)生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來(lái)，即是工藝流程圖。工藝流程圖中的主要線型：第三節(jié)工藝流程圖

輔助物料管線其他如工藝設(shè)備、閥門、管件、儀表為細(xì)實(shí)線工藝主物料管線原有管道蒸汽伴熱管道電伴熱管道保溫管道把各個(gè)生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)19第三節(jié)工藝流程圖（一）按設(shè)計(jì)階段不同分類方案（不計(jì)入設(shè)計(jì)文件）工藝流程簡(jiǎn)圖（草圖）（示意圖）初步設(shè)計(jì)文件（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）

工藝物料流程圖（PFD）管道儀表流程圖（PID）施工圖設(shè)計(jì)文件（詳細(xì)工程設(shè)計(jì)）

管道儀表流程圖（PID最終版）一、工藝流程圖的種類ProcessFlowDiagram（PFD）PipingandInstrumentationDiagram（PID或P&ID）第三節(jié)工藝流程圖（一）按設(shè)計(jì)階段不同分類一、工藝流程圖的種201、工藝流程草圖

工藝流程草圖又稱方案流程圖或流程示意圖，是用來(lái)表達(dá)整個(gè)工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣。它定性地標(biāo)出由原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的變化、流向順序以及生產(chǎn)中采用的各種化工單元及設(shè)備。用于工藝方案討論。

脫硫系統(tǒng)工藝方案流程圖第三節(jié)工藝流程圖H2S約占總硫含量的90％1、工藝流程草圖脫硫系統(tǒng)工藝方案流程圖第三節(jié)工藝流程圖H21半水煤氣脫硫工藝流程說明：圖2-1是合成氨工藝中原料氣脫硫系統(tǒng)的工藝流程圖。半水煤氣自氣柜用羅茨鼓風(fēng)機(jī)1從底部鼓入脫硫塔2，稀氨水自氨水槽3用氨水泵4-1從脫硫塔頂部泵進(jìn)入，用氨水吸收半水煤氣中的硫化氫。由脫硫塔2底部出來(lái)的廢氨水，經(jīng)氨水泵4-2打入再生塔6的上部，用鼓風(fēng)機(jī)5由再生塔下部向塔內(nèi)吹進(jìn)空氣使廢氨水解吸。解吸出來(lái)的硫化氫隨空氣流從塔頂排出（應(yīng)該回收硫）。再生氨水則由再生塔底部排出，用氨水泵4-1送往脫硫塔循環(huán)使用。脫硫后的半水煤氣經(jīng)除塵塔7除塵后，去壓縮工段進(jìn)行壓縮。半水煤氣脫硫工藝流程說明：222、工藝物料流程圖(PFD)

工藝物料流程圖是把物料衡算和熱量衡算的結(jié)果反映在流程圖上。它是初步設(shè)計(jì)階段最重要、最本質(zhì)、最基礎(chǔ)的圖紙。芐基甲苯（MBT)和二芐基甲苯（DBT)物料流程圖DBTDBT物料編號(hào)設(shè)備位號(hào)2、工藝物料流程圖(PFD)芐基甲苯（MBT)和二芐基甲苯23R-101a,b原料儲(chǔ)槽B-101原料泵R-101a,bB-101243、工藝管道儀表流程圖(PID或P&ID)管道儀表流程圖的內(nèi)容畫出全部工藝設(shè)備、所有工藝物料管線、輔助物料管線、全部閥門，以及工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量、液位、物料組成、濃度等)的測(cè)量和自動(dòng)控制儀表的位置和功能代號(hào)。管道儀表流程圖的作用各專業(yè)開展設(shè)計(jì)的依據(jù)之一；施工的依據(jù)；生產(chǎn)管理、操作、維修和開停車的指導(dǎo)性文件。3、工藝管道儀表流程圖(PID或P&ID)管道儀表流程圖的作25二、管道儀表流程圖（PID）1版（詳細(xì)設(shè)計(jì)1版）ForDetailEngineeringRev.12版（詳細(xì)設(shè)計(jì)2版）ForDetailEngineeringRev.23版（施工版）ApprovedForConstruction工程版PID基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段：詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段：上述7版PID為常規(guī)PID開發(fā)過程，小型或成熟工藝至少完成三個(gè)版次。有些設(shè)計(jì)院劃分為A、B、C、D、E、F、G版。2個(gè)設(shè)計(jì)階段，7版次。A版（初步條件版）ApprovedForPlanningB版（內(nèi)部審核版）IssueForReviewC版（用戶批準(zhǔn)版）IssueForApproval0版（設(shè)計(jì)版）ApprovedForDesign工藝版PID二、管道儀表流程圖（PID）1版（詳細(xì)設(shè)計(jì)1版）Fo26圖樣包括如下內(nèi)容:(l）圖形將各設(shè)備的簡(jiǎn)單形狀按工藝流程次序，展示在同一平面上，配以連接的主輔管線及管件、閥門、儀表控制點(diǎn)符號(hào)等。(2）標(biāo)注注寫設(shè)備位號(hào)及名稱、管段編號(hào)、控制點(diǎn)代號(hào)、必要的尺寸、數(shù)據(jù)等。(3）圖例（首頁(yè)圖）。代號(hào)、符號(hào)及其他標(biāo)注的注明，有時(shí)還有設(shè)備位號(hào)的索引等。(4）標(biāo)題欄注寫圖名、圖號(hào)、設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)單位等。第三節(jié)工藝流程圖第三節(jié)工藝流程圖27第三節(jié)工藝流程圖管道儀表流程圖(PID)設(shè)計(jì)規(guī)定：設(shè)計(jì)規(guī)范：HG20559-93《管道儀表流程圖設(shè)計(jì)規(guī)定》施工圖規(guī)范：HG/T20519-2009《化工工藝設(shè)計(jì)施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》各設(shè)計(jì)院自己的設(shè)計(jì)規(guī)定第三節(jié)工藝流程圖管道儀表流程圖(PID)設(shè)計(jì)規(guī)定：設(shè)計(jì)規(guī)范28（一）通用設(shè)計(jì)規(guī)定

（1）圖幅多采用A1圖幅或A0圖幅

PID分主項(xiàng)繪制，主項(xiàng)較大時(shí)，一個(gè)主項(xiàng)的流程圖一般分成數(shù)張繪制，每張圖紙按順序編寫圖號(hào)。

（2）圖線與比例流程圖不要求比例，但設(shè)備大小相對(duì)比例要協(xié)調(diào)。名稱圖線線寬主要用途粗實(shí)線0.8～0.9主物料管道流程線中粗線0.4～0.5輔助物料管道線細(xì)實(shí)線0.15～0.25設(shè)備、閥門、管件輪廓線圖線寬度推薦值第三節(jié)工藝流程圖（3）文字與字母的標(biāo)注字體大小7、5、3.5、3（4）圖面布置

（一）通用設(shè)計(jì)規(guī)定（2）圖線與比例流程圖不要求比例，但291.設(shè)備圖形（1）按規(guī)定圖例畫出設(shè)備外形輪廓和內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)特征簡(jiǎn)圖（P35）；圖例可參照HG-20519.2（2）設(shè)備之間的相對(duì)位置及管口位置：設(shè)備示意圖之間的距離以布置流程線合理方便為原則；▲設(shè)備示意圖之間的高低位置及設(shè)備上接管口的位置應(yīng)符合實(shí)際情況；（3）設(shè)備保溫及伴熱：畫出一段隔熱層或伴熱管示意。第三節(jié)工藝流程圖（二）設(shè)備的表示方法絕熱層伴熱管1.設(shè)備圖形第三節(jié)工藝流程圖（二）設(shè)備的表示方法絕熱層30▲設(shè)備接管口的位置應(yīng)符合實(shí)際情況：對(duì)于圖中換熱器，管程流體？殼程流體？進(jìn)出口位置？BBAABBAA▲設(shè)備接管口的位置應(yīng)符合實(shí)際情況：對(duì)于圖中換熱器，管程流31A流體走殼程，B流體走管程。固定管板換熱器：A流體走殼程，B流體走管程。固定管板換熱器：32通過本課程的學(xué)習(xí)，了解一些化工設(shè)備的知識(shí)。只有了解設(shè)備才能正確畫好流程圖！通過本課程的學(xué)習(xí)，了解一些化工設(shè)備的知識(shí)。33雙管程四管程分程隔板釜式換熱器雙管程四管程分程隔板釜式換熱器34化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共同特點(diǎn)：主體（外殼）是壓力容器，內(nèi)部裝有各種強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)的構(gòu)件。填料塔、板式塔如何畫？化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共同特點(diǎn)：填料塔、板式塔如何畫？35列管式：反應(yīng)同時(shí)換熱固定床：氣體通過靜止的催化劑床層流化床：固體催化劑顆粒處于懸浮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反應(yīng)器：列管式：反應(yīng)同時(shí)換熱固定床：氣體通過靜止的催化劑床層流化床：36（1）標(biāo)注內(nèi)容：設(shè)備位號(hào)和名稱設(shè)備位號(hào)的一致性：同一工程設(shè)計(jì)中同一設(shè)備在不同設(shè)計(jì)階段的所有圖樣中，位號(hào)必須一致。不同的設(shè)計(jì)階段設(shè)備增減時(shí)怎么辦？施工圖設(shè)計(jì)階段取消設(shè)備則保留空號(hào)，增加設(shè)備則在該主項(xiàng)內(nèi)按已存在的同類設(shè)備順序號(hào)后依次編號(hào)。例：初步設(shè)計(jì)階段：R101R102R103R104施工圖設(shè)計(jì)階段：R101空號(hào)

R103R104施工圖設(shè)計(jì)階段：R101R102

R105

R103R1042、設(shè)備的標(biāo)注第三節(jié)工藝流程圖（1）標(biāo)注內(nèi)容：設(shè)備位號(hào)和名稱設(shè)備位號(hào)的一致性：同一工程設(shè)計(jì)37第二種編寫方式（2）設(shè)備位號(hào)和名稱的編寫規(guī)則：（P39）PL精制塔給料泵P301a,bPL精制塔T301PL殘液冷卻器E303PL中間槽V0301P32-33流程圖的設(shè)備位號(hào)和名稱:第三節(jié)工藝流程圖PL精制塔再沸器E302精PL泵P02PL精制塔頂冷凝器E301精PL儲(chǔ)槽V302a,b設(shè)備位號(hào)——在主項(xiàng)內(nèi)分類按順序編寫，不得重復(fù)。P－301a,bPL精制塔給料泵設(shè)備類別代號(hào)主項(xiàng)代號(hào)同類設(shè)備順序號(hào)相同設(shè)備尾號(hào)位號(hào)線(粗實(shí)線)可省略A.設(shè)備位號(hào)第二種編寫方式（2）設(shè)備位號(hào)和名稱的編寫規(guī)則：（P39）PL38設(shè)備順序號(hào)在同一主項(xiàng)內(nèi)，按照設(shè)備類別，按流程順序依次編號(hào)。相同設(shè)備尾號(hào)所謂相同設(shè)備是指設(shè)備結(jié)構(gòu)大小完全相同、設(shè)備執(zhí)行的任務(wù)完全一致。作用有兩種：增加生產(chǎn)能力或備用設(shè)備。如設(shè)計(jì)選用三臺(tái)泵，2開1備例如：P0302A

P0302B

P0302C

例如合成氨的生產(chǎn)過程：造氣、變換、脫硫脫碳、甲烷化、合成設(shè)備分類代號(hào)：

HG20559-2009、HG20559-93主項(xiàng)代號(hào)：按生產(chǎn)過程特點(diǎn)劃分，用數(shù)字代號(hào)表示不同的工序。設(shè)備順序號(hào)在同一主項(xiàng)內(nèi)，按照設(shè)備類別，按流程順序39B.設(shè)備名稱的編寫a)

設(shè)備原名加工藝用途的限定詞；（盡可能反映設(shè)備的用途）如：貯槽：精PL貯槽

；泵：精PL泵b)附屬于主設(shè)備的輔助設(shè)備名稱前應(yīng)加上主設(shè)備名稱的限定詞，但可簡(jiǎn)化；如：

PL精制塔給料泵；

萃取解吸塔蒸發(fā)器

→

萃解塔蒸發(fā)器

預(yù)精餾塔回流泵→預(yù)塔回流泵

（3）標(biāo)注方式第一處：在設(shè)備圖旁邊或形內(nèi)標(biāo)注位號(hào)，此處不注名稱。第二處：標(biāo)注設(shè)備位號(hào)、名稱，標(biāo)注在設(shè)備圖形的正上方或下方；B.設(shè)備名稱的編寫（3）標(biāo)注方式40（4）標(biāo)出設(shè)備管口畫出管口及法蘭，用字母標(biāo)示出每個(gè)管口。第三節(jié)工藝流程圖（4）標(biāo)出設(shè)備管口第三節(jié)工藝流程圖41

（三）管道的表示方法

1．管道的畫法P43表2-7和表2-8圖上一般應(yīng)畫出所有工藝管道、閥門、主要管件和輔助物料及公用物料（如蒸汽、冷卻水、冷凍鹽水等）的管道。第三節(jié)工藝流程圖(2）交叉與轉(zhuǎn)彎

(3）放氣閥、排液閥及液封液封U型液封管盡可能按實(shí)際比例長(zhǎng)度表示。

(1）線型規(guī)定（三）管道的表示方法第三節(jié)工藝流程圖(2）交叉與42(4）管道的接續(xù)各流程圖之間的管道連接符號(hào)CWS公用工程物料：所連接的管道（物料）所連接的設(shè)備（同一主項(xiàng)）所連接的圖號(hào)（同一主項(xiàng)）圖紙左側(cè)的接續(xù)符號(hào)：圖紙右側(cè)的接續(xù)符號(hào)：工藝物料：(4）管道的接續(xù)各流程圖之間的管道連接符號(hào)C43物料代號(hào)：P41管道序號(hào)：又稱管道分段順序號(hào)，在主項(xiàng)內(nèi)按物料分類編寫，相同類別的物料在同一主項(xiàng)內(nèi)以流向先后為序，依次編號(hào)。公稱直徑(DN)：mm,是管子的名義直徑，以DN表示。凡是同一公稱直徑的管子，外徑必定相同，而內(nèi)徑則因壁厚不同而異。如：DN50φ57×3.5φ57×4DN100φ108×4φ108×6在管道組合號(hào)PG0601-50A1A-H中，50即代表公稱直徑DN50。公稱壓力(PN)：MPa

1.0,1.6,2.0,2.5,4.0,6.4,10.0,16…與內(nèi)徑相近的整數(shù)2．管道的標(biāo)注物料代號(hào)：P41與內(nèi)徑相近的整數(shù)2．管道的標(biāo)注44ASME(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))425℃對(duì)應(yīng)常溫下的壓力SI(國(guó)內(nèi)及歐洲標(biāo)準(zhǔn))常溫(<120℃)等級(jí)代號(hào)LB(LB)PN(MPa)等級(jí)代號(hào)PN(MPa)等級(jí)代號(hào)PN(MPa)A150(260℃)2H0.25R10.0B3005K0.6S16.0C400L1.0T20.0D60011M1.6U22.0E90015N2.5V25.0F150026P4.0W32.0G250042O6.4ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)）壓力等級(jí)標(biāo)記為CL150,CL300…和PN2.0,PN4.0…管道公稱壓力：管道、管件和閥門在一定溫度范圍內(nèi)的最大允許工作壓力ASME（AmericanSocietyofMechanicalEngineers）美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)管道公稱壓力等級(jí)代號(hào)表對(duì)照(1LB/in2=6894.8Pa)

ASME(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))對(duì)應(yīng)常溫下的壓力SI(國(guó)內(nèi)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)45管道及管道元件的連接：管道通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接要求公稱直徑、公稱壓力相同。根據(jù)公稱直徑和公稱壓力選用設(shè)備和管道標(biāo)準(zhǔn)件。管道及管道元件的連接：根據(jù)公稱直徑和公稱壓力選用設(shè)備和管道標(biāo)46同一管道等級(jí)順序號(hào)：相同管道等級(jí)的順序號(hào)。管道材質(zhì)代號(hào)：用大寫字母表示。

材質(zhì)鑄鐵碳鋼普通低合金鋼合金鋼不銹鋼有色金屬非金屬襯里及內(nèi)防腐代號(hào)ABCDEFGH簡(jiǎn)化標(biāo)注當(dāng)工藝流程簡(jiǎn)單、管道較少時(shí)，簡(jiǎn)化標(biāo)注管道：如：PG0601-50A1C-H簡(jiǎn)化為

PG0601-φ57×3.5C

隔熱或隔音代號(hào)：

PG0601-50A1C-H同一管道等級(jí)順序號(hào)：相同管道等級(jí)的順序號(hào)。材質(zhì)鑄鐵碳鋼普通低47流程圖中需要標(biāo)注的限位尺寸有：孔板距彎頭的距離；液封管高度排氣口高于E010201管口i23300mmE010201i2液封管：應(yīng)盡量按實(shí)際比例長(zhǎng)度畫(如右圖，脫水塔塔底液封)：3．限位尺寸標(biāo)注流程圖中需要標(biāo)注的限位尺寸有：排氣口高于E010201E0148（四）閥門與管件的表示方法a)內(nèi)容：在管道上應(yīng)畫出全部閥門和各種管件（如補(bǔ)償器、軟管、疏水器、視鏡、盲板等）；b)線型：細(xì)實(shí)線；c)圖形：按規(guī)定圖例，HG20519.2—2009；參見P43d)要求：閥門的位置盡量體現(xiàn)實(shí)際安裝情況；（四）閥門與管件的表示方法a)內(nèi)容：在管道上應(yīng)畫出全部閥門和49平衡角式截止、節(jié)流閥球閥圖例：安裝在管道中：球閥蝶閥平衡角式截止、節(jié)流閥球閥圖例：安裝在管道中：球閥蝶閥50（四）閥門與管件的表示方法（四）閥門與管件的表示方法51（五）儀表控制點(diǎn)的表示方法工程版管道儀表流程圖(PID)上應(yīng)該表示全部與工藝有關(guān)的檢測(cè)和控制儀表。

（1）儀表的功能標(biāo)志P44-45表2-9，2-10一個(gè)儀表只有一個(gè)參量代號(hào)，但可以集中實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，一般不超過4個(gè)。后繼字母的排列順序：IRCTQSAK（指示、記錄、控制、變送、積分、連鎖、報(bào)警、操作器）例TIRC，LICA，PSA，F(xiàn)FICA？首位字母(+修飾詞)表示被測(cè)變量后繼字母表示儀表的功能。+（2）儀表位號(hào)由儀表功能標(biāo)志和儀表回路編號(hào)兩部分組成。P46圖2-6（五）儀表控制點(diǎn)的表示方法工程版管道儀表流程圖(PID)上應(yīng)52可編程邏輯控制（PLC控制）DCS控制就地儀表嵌裝在管道中控制室儀表盤安裝就地儀表盤安裝單臺(tái)常規(guī)儀表：控制系統(tǒng)中的儀表：計(jì)算機(jī)功能（3）圖形符號(hào)P46表2-1圖形符號(hào)表示監(jiān)控儀表的類型和安裝位置?？删幊踢壿嬁刂艱CS控制就地儀表嵌裝在管道中控制室儀表盤安裝53流量測(cè)量?jī)x表圖形符號(hào)（檢測(cè)裝置鑲嵌安裝在管道中）流量測(cè)量?jī)x表種類繁多，主要有差壓式流量計(jì)(節(jié)流裝置)和非差壓式流量計(jì)兩類。FT5FE5流量測(cè)量?jī)x表圖形符號(hào)（檢測(cè)裝置鑲嵌安裝在管道中）流量測(cè)量?jī)x表54工藝流程設(shè)計(jì)ppt課件55

（六）首頁(yè)圖P47圖2-7

每個(gè)單獨(dú)裝置編制一份首頁(yè)圖。

課后閱讀和總結(jié)首頁(yè)圖的主要內(nèi)容。復(fù)習(xí)總結(jié)設(shè)備、管道、閥門及儀表控制點(diǎn)的表示方法。（六）首頁(yè)圖P47圖2-756自力式壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)自力式壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)57課堂作業(yè)1、根據(jù)課堂講解的設(shè)備編號(hào)和管道編號(hào)規(guī)則，指出下面設(shè)備位號(hào)或管號(hào)的含義：設(shè)備位號(hào)：V0203B；R2101A/B管道代號(hào)：AM0604-50A1B-H；PL2105-100A2A-H2、指出下列管道的內(nèi)徑、外徑、壁厚及公稱直徑。φ159×6，φ89×4，φ328×83、根據(jù)課本表1-6，1-7指出下列儀表代號(hào)的含義：PIC；FQIR；LICA4、說明下列符號(hào)在流程圖上的作用。課堂作業(yè)4、說明下列符號(hào)在流程圖上的作用。58作業(yè)

繪制課本30頁(yè)M/DBT工藝物料流程圖

要求：根據(jù)首頁(yè)圖的主要規(guī)定標(biāo)注設(shè)備位號(hào)和名稱，標(biāo)注在正確位置。作業(yè)59管道儀表流程圖(PID)

閱讀P32-33管道儀表流程圖，回答以下問題：該流程完成的任務(wù)，有哪些工藝設(shè)備？主要物料是什么？輔助物料有哪些？舉一例說明設(shè)備位號(hào)的編寫規(guī)則。舉一例說明管道位號(hào)的編寫規(guī)則。塔底物料的溫度如何控制？塔頂物料回流量如何控制？控制閥在儀表能源中斷時(shí)的狀態(tài)？管道儀表流程圖(PID)閱讀P32-33管道儀表流程圖，回答60化工流程中經(jīng)常需要控制的工藝變量（參數(shù)）：溫度壓力流量液位攪拌轉(zhuǎn)速PH值濁度、粘度、各種組份濃度如何對(duì)一個(gè)化工流程進(jìn)行控制人工控制（手動(dòng)操作閥門）儀表和計(jì)算機(jī)控制（自動(dòng)控制閥）第四節(jié)典型設(shè)備自控方案化工流程中經(jīng)常需要控制的工藝變量（參數(shù)）：溫度壓力61自動(dòng)調(diào)節(jié)：1）測(cè)量液位并變送特定的信號(hào)（電流）——測(cè)量元件或變送器。2）把變送器送來(lái)的信號(hào)與設(shè)定液位值比較，將結(jié)果用特定的信號(hào)發(fā)送出去——自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表。LIC0502被控變量：液位操作變量：進(jìn)料流量LT3）能自動(dòng)地根據(jù)調(diào)動(dòng)器送出來(lái)的信號(hào)改變閥門的開啟度——調(diào)節(jié)閥。通過改變進(jìn)料流量控制液位了解自動(dòng)控制(調(diào)節(jié))系統(tǒng)的構(gòu)成，被控變量和操作變量是什么。自動(dòng)調(diào)節(jié)：LIC被控變量：液位LT3）能自動(dòng)地根據(jù)調(diào)動(dòng)器送62

1.離心泵(a)控制泵的出口閥門開度(b)控制泵的出口旁路第二節(jié)典型設(shè)備的自控方案二、泵類的自控方案①出口節(jié)流法：②旁路調(diào)節(jié)法(回流法)：離心泵旁路調(diào)節(jié)較為耗費(fèi)能量，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小。旁路調(diào)節(jié)法(回流法)：

2.容積泵容積泵只能而且必須有旁路調(diào)節(jié)。被控變量？操作變量？考慮離心泵效率最大值在適當(dāng)?shù)牧髁糠秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)流量管路阻力、旁路流量1.離心泵(a)控制泵的出口閥門開度63流量P=E+K’L’2P=E+KL2往復(fù)泵離心泵節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)工作點(diǎn)的變化流量P=E+K’L’2P=E+KL2往復(fù)泵離心泵節(jié)流調(diào)節(jié)64三、壓縮機(jī)的自控方案

圖2-10壓縮機(jī)分程控制方案分程控制方案三種方式入口端流量控制+出口端流量輔助控制不適用于壓差大的場(chǎng)合第二節(jié)典型設(shè)備的自控方案壓縮機(jī)效率低調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速效率最高，節(jié)能。①②被控變量？操作變量？旁路回流方案圖2-11壓縮機(jī)旁路控制方案三、壓縮機(jī)的自控方案圖2-10壓縮機(jī)分程控制方案分程控制65四、換熱器的自控方案(一)無(wú)相變時(shí)換熱器的自控方案1．控制載熱體的流量被控變量：主變量

工藝物料溫度T副變量載熱體流量F操作變量：載熱體流量F被控變量：工藝物料溫度T操作變量：載熱體流量F(a)單回路控制(b)串級(jí)控制(c)旁路控制第二節(jié)典型設(shè)備的自控方案用三通控制閥分流載熱體（物料1）2滯后較少此控制回路慣性小缺點(diǎn)？管程流體？殼程流體？四、換熱器的自控方案(一)無(wú)相變時(shí)換熱器的自控方案被控變量66(b)串級(jí)控制副變量載熱體流量發(fā)生變化時(shí)，流量控制器首先給控制閥發(fā)出信號(hào)，控制載熱體流量，減少了對(duì)主變量溫度影響。主、副回路相互配合，加速響應(yīng)，穩(wěn)定主變量，提高了對(duì)主變量的控制質(zhì)量。干擾F1干擾F2(b)串級(jí)控制副變量載熱體流量發(fā)生變化時(shí)，流量控制器67CO變換制氫：CO+H2O==CO2+H2+△H催化劑耐硫變換流程示意圖變換爐進(jìn)料溫度：控制煤氣的旁路流量。CO變換制氫：CO+H2O==CO2+H2+△68(a)改變被控物料流量(b)改變物料旁路流量(一)無(wú)相變時(shí)換熱器的自控方案2．控制被控物料的流量圖2-13第二節(jié)典型設(shè)備的自控方案被控變量：工藝物料溫度T操作變量：工藝物料流量F被控變量：工藝物料溫度T操作變量：工藝物料旁路流量F圖2-13(b)=圖2-12(c)(a)改變被控物料流量69(二)有相變時(shí)的換熱器控制方案——相變潛熱起主要作用1．加熱器的溫度控制方案(a)改變?nèi)肟谡羝髁?b)溫度與蒸汽壓力的串級(jí)控制方案減少蒸汽壓力波動(dòng)的干擾，減少滯后，提高控制品質(zhì)（1）直接控制蒸汽流量考慮儀表空氣中斷時(shí)，控制閥的狀態(tài)？(二)有相變時(shí)的換熱器控制方案——相變潛熱起主要作用(a70(二)有相變時(shí)的換熱器控制方案1．加熱器的溫度控制方案（2）控制換熱器的有效換熱面積(a)改變換熱面積(b)溫度-液位串級(jí)控制減少蒸汽壓力波動(dòng)的干擾，提高控制品質(zhì)(c)溫度-流量串級(jí)控制蒸汽冷凝液提高響應(yīng)，改善控制品質(zhì)。時(shí)間滯后較大液位對(duì)應(yīng)一定的傳熱面積有效換熱面積？管程流體？殼程流體？(二)有相變時(shí)的換熱器控制方案（2）控制換熱器的有效換熱面71蒸汽冷凝液管程流體？殼程流體？有效換熱面積？蒸汽冷凝液管程流體？殼程流體？有效換熱面積？72(二)有相變時(shí)的換熱器控制方案2．冷卻器的溫度控制方案(a)用冷卻劑流量控制(b)溫度-液位串級(jí)控制(c)用冷卻劑的氣化壓力控制氣氨液氨（控制液氨的液位）有效換熱面積：氣相？液相？（控制液氨的蒸發(fā)速度）LC控制液氨維持一定的液位，因此換熱面積穩(wěn)定。液氨氣相壓力減少時(shí)，氣化速度大大增加，溫度下降。(二)有相變時(shí)的換熱器控制方案(a)用冷卻劑流量控制(b)73五、反應(yīng)器的自控方案1.釜式反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制(a)用進(jìn)料溫度控制(b)用傳熱量控制(1)控制進(jìn)料溫度(2)控制傳熱量反應(yīng)釜傳熱面積小，滯后很大被控變量：反應(yīng)釜溫度操縱變量：熱載體流量五、反應(yīng)器的自控方案(a)用進(jìn)料溫度控制(b)用傳熱量控制74五、反應(yīng)器的自控方案1.釜式反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制(c)載熱體流量-釜溫串級(jí)控制(d)夾套溫度-釜溫串級(jí)控制(e)釜壓-釜溫串級(jí)控制(3)串級(jí)控制用于壓力隨溫度變化敏感的場(chǎng)合,防止壓力失控。載熱體的流量和溫度哪個(gè)波動(dòng)大？選擇影響較大的參數(shù)為副變量。此控制回路慣性小五、反應(yīng)器的自控方案(c)載熱體流量-釜溫串級(jí)控制75

(2)固定床反應(yīng)器的溫度控制

(a)用進(jìn)料濃度控制(b)用進(jìn)料溫度控制Ⅰ(c)用進(jìn)料溫度控制Ⅱ(d)用冷料量控制(1)改變進(jìn)料濃度(2)改變進(jìn)料溫度(3)改變段間冷料量部分原料用于下一段床層的冷激。改變反應(yīng)物濃度配比，從而改變反應(yīng)放熱的速度。熱載體加熱冷物料。載熱體為反應(yīng)后的熱物料。操作變量：氨氣流量被控變量：催化劑床層溫度T操作變量：熱載體流量操作變量：冷料流量NH3+O2→NO+H2O變比值控制系統(tǒng):K=Q2/Q1，隨溫度而改變Q1Q2(2)固定床反應(yīng)器的溫度控制(a)用進(jìn)料濃度控制76變比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)：按照工藝指標(biāo)自行修正比值系數(shù)的變化值。以某種質(zhì)量指標(biāo)X（第三參數(shù)）為主變量，以兩個(gè)流量比為副變量的串級(jí)控制系統(tǒng)。F1F2FfCTC反應(yīng)器T反應(yīng)器變比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)：按照工藝指標(biāo)自行修正比77變比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)78氨氧化爐系統(tǒng)工作原理當(dāng)出現(xiàn)氨氣空氣比值變化干擾時(shí)，通過比值控制系統(tǒng)及時(shí)克服保持氧化爐溫度不變。當(dāng)其它干擾引起爐溫變化時(shí)，主控制器輸出變化，相當(dāng)于比值控制器給定值變化，改變比值大小，從而改變溫度。溫度升高測(cè)量值升高主控制器輸出減小比值控制器輸出減小控制閥開度減小氨氣流量減小溫度下降假設(shè)控制器均為反作用形式，控制閥為氣開式，主回路工作原理如下氨氧化爐系統(tǒng)工作原理當(dāng)出現(xiàn)氨氣空氣比值變化干擾時(shí)，通過比值控791、按提餾段指標(biāo)控制（P53圖2-19a）塔底為主要產(chǎn)品；以提餾段溫度為控制質(zhì)量指標(biāo),以再沸器加熱為控制手段;用提餾段塔板溫度控制加熱蒸汽量，從而塔內(nèi)蒸氣量VS,保持回流量LR恒定。2、按精餾段指標(biāo)控制（圖2-19b）塔頂為主要產(chǎn)品；以精餾段溫度為控制質(zhì)量指標(biāo)，以回流量為控制手段；以回流量LR、餾出液量D或塔內(nèi)蒸氣量VS作為調(diào)節(jié)參數(shù).六、蒸餾塔的控制方案1、按提餾段指標(biāo)控制（P53圖2-19a）六、蒸餾塔的控制80六、蒸餾塔的控制方案T、P、F、L(a)提餾段控制方案(b)精餾段控制方案回流罐回流罐精餾塔精餾塔FWDLR關(guān)鍵被控變量：提餾段溫度T操作變量：加熱蒸汽流量關(guān)鍵被控變量：精餾段溫度T操作變量：回流量LRVSFWDVSLR滿足產(chǎn)品的純度要求六、蒸餾塔的控制方案T、P、F、L(a)提餾段控制813、蒸餾塔的雙溫差控制（P53圖2-20）（P48圖2-19）用溫差作為質(zhì)量指標(biāo)的間接變量,消除塔壓波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響.分別在加料板附近的精餾段和提餾段上選取溫差信號(hào)ΔT1和ΔT2。將兩溫差信號(hào)相減后的信號(hào)作為控制器的測(cè)量信號(hào)。被控變量：溫差操作變量：餾出液量D保持蒸發(fā)量Vs、釜液量