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1第四章工艺流程设计及设备布置设计教学重点：三种工艺流程图的绘制教学难点：PID图24.1工艺流程设计及工艺流程图4.1.1工艺流程设计一、设计原则1、先进性尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成果，以保证产品质量举例：如甲烷法、甲醇法生产二氯甲烷。先进性经济性可靠性32、经济性“就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效益；采用高效率的设备，降低原材料消耗及水电汽消耗．以使产品的成本降低，经济效益高。举例43、可靠性充分预计生产的故障，以便即时处理，保证生产的稳定性。举例:如泵的并联,备用泵。5二、设计重点1、工艺技术方面①连续性：在连续和半连续、间歇性生产工艺中，优选连续型生产工艺。②反应时间：反应物在设备中的停留时间既要使之反应完全．又要尽可能的短。③反应条件：维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行，不同性质的反应或需要不同条件的分阶段的反应，宜在相应的各特殊设计的设备中进行。不能在同一设备中进行多种条件要求不同的反应。6④流动形态：设备的设计要考虑到流动形态对过程的影响。举例：（搅拌器）。⑤操作控制：尽可能使操作和控制简单、灵敏和有效。⑥创新性：及时采用新技术和新工艺。⑦规模：为易于控制和保证产品质量一致，在技术水平和设备材料等允许的条件下，大型单系列或少系列优于小型多系列。72、其它方面（经济、管理、环保、安全）①选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，同时也考虑扩建的需要。②工厂应接近原料基地和销售地域，或有相应规模的交通运输系统。③充分利用当地资源和有利条件。④用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作，例如利用地形或重力进料以减少输送机械。⑤选用适宜的耐久抗蚀材料。⑥各分厂厂房的衔接安排要合理。⑦创造有职业保护的安全工作环境．减轻体力劳动。⑧重视环境保护，搞好“三废”治理。84.1.2工艺流程图工艺流程设计涉及面很广，它最先开始，最后完成，是由浅入深、由定性到定量逐步分段进行的。逐步得到工艺流程草图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、管道仪表流程图。9工艺流程草图：定性标出物料从原料转化为产品的过程。主要用于物料衡算、能量衡算以及部分设备的工艺计算，不编入设计文件。图4-1合成氨厂变换工段工艺流程草图（系统压差0.08MPa）10物料流程图：它是以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果的。其作用是为设计审查提供资料，为进一步设计提供依据，为日后生产操作作参考。11带控制点的工艺流程图：当设备设计结束，控制方案也确定下来之后就可以绘制带控制点的工艺流程图。编入初步设计阶段的设计文件中。带控制点的工艺流程图由物料流程、控制点和图例三部分组成。管道仪表流程图：管道仪表流程图是设备布置设计和管道布置设计的基本资料，也是仪表测量点和控制调节器安装的指导性文件。它是在施工阶段进行的，管道仪表流程图又叫施工流程图。它与初设阶段的带控制点的工艺流程图的主要区别在于：它不仅更为详细的描绘了装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关系，测量、控制及调节的全部手段。现在一般只绘制管道仪表流程而不再绘制带控制点的工艺流程图。12134.1.3工艺流程图的绘制一、工艺流程草图二、物料流程图三、管道和仪表流程图1415一、工艺流程草图图4-1合成氨厂变换工段工艺流程草图（系统压差0.08MPa）161、工艺流程草图包括的三部分内容①设备示意图按设备大致几何形状画出，甚至画方块图也可以17②流程管线及流向箭头包括全部物料管线和部分辅助管线．如水、汽、气等1819③文字注释设备名称、物料名称、来自何处、去何处等202、画法规定①按主要物料进入设备、机器的顺序，从左至右展开21②线型22③设备位号和名称23设备类别代号塔T泵P压缩机、风机C换热器E反应器R工业炉F火炬、烟囱S容器（槽、罐）V起重运输设备L计量设备W其他机械M其他设备X24④空心箭头变换工段25二、物料流程图26272829303132三、管道和仪表流程图33PG1310—300M1E—HPG1310—300M1E—H第1单元第2单元第3单元第4单元第5单元第6单元管道号（管段号）图4-6管道组合号三、管道和仪表流程图1、管道标注34第1单元为物料代号，按HG20519．36规定填写。如PG、PW分别代表工艺气体和工艺水；SW、HW、CW分别代表软水、回水、循环冷却水；SC代表蒸汽冷凝水等。第2单元为主项编号，按工程规定的主项编号填写，采用两位数字，从01开始，至99为止。第3单元为管道顺序号，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序编号。采用两位数字，从01开始，至99为止。以上三个单元组成管道号(管段号)PG1310—300M1E—H第1单元第2单元第3单元第4单元第5单元第6单元管道号（管段号）35第4单元为管道尺寸，一般标注，以mm为单位，只注数字，不注单位。凡采用HGJ35—90标准中II系列外径管者，只需注数字，如“200”；若采用HGJ35-90中I系列外径管（ISO管子），则需在数字后加“B”，如200B。PG1310—300M1E—H第1单元第2单元第3单元第4单元第5单元第6单元管道号（管段号）提问（基础知识）：管子公称直径的概念？36第5单元为管道等级。由大写英文字母+阿拉伯数字+大写英文字母表示。第一位大写英文字母表示管道的公称压力(MPa)，第二位为设计顺序号，用阿拉伯数字表示，由1开始。第二位大写英文字母表示管道材料类别。PG1310—300M1E—H第1单元第2单元第3单元第4单元第5单元第6单元管道号（管段号）37策6单元为隔热或隔声代号38PW0311—159×4.5—E2对于工艺流程简单、管道品种规格不多时，则管道组合号中的第5、6两单元可省略。第4单元管道尺寸可直接填写管子的外径×壁厚，并标注工程规定的管道材料代号。详细参见HG20519．36和HG20519．37以及HG20519．38。392、仪表标注A表示人工取样点、1301为取样点编号(13为主项编号，01为取样点序号)。40413、其它42管线的伴热管要全部绘出，隔热管道要在适当部位绘出隔热图例。43同一个管道号只是管径不同时，可以只注管径，异径管标注大端公称通径乘小端公称通径，如图4—7(a)、(b)所示。44同一管道号而管道等级不同时，应表示出等级的分界线，并注出相应的管道等级。如图4—7(c)所示。在管道等级与材料选用表未实施前，暂按图4—7(d)所示标注。45管线、阀门、管件和管道附件要按规定(HG20519．32)进行绘制4647484950514.2.1设备布置设计一、设备布置的原则1、满足工艺及流程的要求设备的平面位置和高低位置，应符合工艺流程和工艺条件的要求，如真空、重力流、固体卸料等，一律按管道及仪表流程图的要求布置设备。对处理腐蚀性、有毒、粘稠物料的设备宜按物料性质紧凑布置，有时需采取设隔离墙等措施。根据实际地形、主导风向和厂房建筑结构的特点，因地制宜合理布置。4.2设备布置设计及设备布置图52为减少厂房的荷载和振动，降低造价。设备布置计量设备主要设备贮槽、传动设备(如压缩机、冷冻机、泵、离心机等)高层中层底层532、符合经济原则优先考虑露天布置或半露天布置。注意整齐美观。除有热膨胀要求的管道外，设备布置时应考虑管道尽量短而直。设备布置常用规则：①成排布置的塔，设置联合平台。②并排布置的换热器，靠管廊侧管程接管中心线取齐。③离心泵的排列应以泵出口管中心线取齐。④卧式容器推荐以靠管廊侧封头切线取齐。⑤加热炉、反应器等推荐以中心线取齐。54设备建筑物、构筑物等的防火间距应符合现行的有关防火规范的要求利用电能或电动机的电气设备的布置，应符合国家现行的《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规定》的要求。3、符合安全生产要求55设备要排列整齐，避免过挤过松，考虑操作通道、运输通道、检修通道。比如：塔和立式设备的人孔，应对着空场地或检修通道，布置在同一方向。卧式容器的人孔则应布置在一条线上。4、便于安装和维修56⑤有良好的操作条件设备应尽可能避免布置在窗前。另外还要考虑通风。此外，还应考虑厂房的卫生和劳保条件。诸如工人洗手间、休息室、厂房通风保暖，平台、楼梯位置等。57二、设备布置设计的布骤根据工艺的要求与土建设计部门共同拟订各车间的结构形式、柱距、跨度、层高间数等初步方案，并画成1：50或1：100比例的车间建筑平面图。1、车间建筑平面图5859将这些设备的硬纸块或模型按工艺流程布置在相同比例的车间建筑平面图上。从2~3个方案中，选择一个最佳方案，绘制成平面草图。3、选择方案将确定的设备按其数量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬纸块或用木块纸板、聚苯乙烯块做成模型(一般为1：50或1：100)并标明设备的名称。2、做成模型60一般将这些房间集中在规定区域内，防止厂房零乱和影响厂房通风条件。工艺设计人员在取得建筑设计图后，根据布置草图绘制成正式的设备布置图完成后要广泛征求有关专业的意见后交建筑人员设计建筑图。4、安排辅助室和生活室5、完成车间平立面布置草图6、正式的设备布置图61626364656667三、设备布置图的绘制6869……70…………71标准介绍72737475……76以下安排学生课外阅读77以下安排学生课外阅读7879808182834.2.2实例84858687作业：根据教材中图1-1，绘出全部工艺管道和辅助管道，完成“中压法合成氨生产”过程的工艺流程图，并标出各设备的位号和名称。