工艺流程设计资料教学课件讲议

3.1 生产方法和工艺流程的选择
① 国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程； ② 原料来源及产品应用情况； ③ 试验研究报告； ④ 安全技术及劳动保护措施； ⑤ 综合利用及三废处理； ⑥ 生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度； ⑦ 设备的大型化及制造、运输情况； ⑧ 基本建设投资、产品成本、占地面积； ⑨ 水、电、汽、燃料及主要基建材料的用量及供应； ⑩ 厂址、地质、水文、气象等资料；车间（装置）环境与周围
2.1 生产方法和工艺流程的选择
B.可靠性 可靠性是指所选择的工艺路线是否成熟可靠。如果采
用的技术不成熟，就会影响工厂正常生产，甚至不能投产， 造成极大的浪费。因此，对尚处于试验阶段的新技术、新 工艺、新设备应慎重对待，要防止只考虑先进性，而忽视 装置运行的可靠性。
应避免将新建厂设计成试验工厂；对将实验室成果转 化为工业化的新建厂，应坚持要求提供较完整的基础设计， 另一方面，如果实验数据完整可靠，设计人员要以创新的 劳动使装置能可靠地运转。
（6）制定“三废”处理方案；对全流程中所排出的三废要尽量综合利用， 对于暂时无法回收利用的，则须进行妥善处理；
（7）制定安全生产措施。对设计出来的化工装置在开车、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 的各项有关规定，结合以往的经验教训，制订出切实可靠的安全措施。
2.3 工艺流程图
3、物料流程图（PFD）——表达物料衡算、热量衡算 结果 ：
➢ 用图例表示出主要工艺设备及部分关键的辅助设备； ➢ 用箭头表示物流方向； ➢ 标注工艺设备的位号和名称； ➢ 用表格形式表示出各流股的温度、压力、流量、组分含量
百分比；在有热量变化的过程或设备旁，标出热量计算值。
例如：
2.1 生产方法和工艺流程的选择
C.是否符合国情 在设计中，不能单纯只从技术观点，而应从我国的具
体情况出发考虑各种具体问题。
(1)消费水平及消费趋势； (2)化工机械设备及电气仪表的制造能力； (3)化工原材料及设备用金属材料的供应情况； (4)环境保护的有关规定和化工生产中三废排放情况 (5)劳动就业与化工生产自动化水平的关系； (6)资金筹措和外汇储备情况。
2.3 工艺流程图
工艺流程框图（项目建议书）
一
、
工艺流程草图（可行性研究及
工
工艺计算）
艺
流
工艺物料流程图PFD（工艺计算结果表达）
程 图
（Process Flow Diagram）
的 种
带控制点的工艺流程图PCD（初步设计阶段）
类
（Process Control Diagram）
管道及仪表流程图（初步设计阶段） （Piping and Instrumentation Diagram）
一、工艺流程设计的任务
工艺流程设计的主要任务包括两个方面： 一是确定生产流程中全部生产过程的具体内容、顺序和组合
方式，达到由原料制得所需产品的目的； 二是绘制工艺流程图，要求以图解的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，物料和能量发 生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再 进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。
A．先进性 工艺技术路线首要条件是技术上可行和经济上合理。为
了能有较高的经济效益，技术上要尽可能先进，体现当代化 工水平的企业，才可能有较大的竞争能力。技术上先进主要 考虑技术经济指标优良，原材料及能源消耗少，成本低，此 外生产工厂环境优良，生产安全，产品质量好。
在评价时，应在同一规模情况下进行比较，以避免规模 效应的影响。
固液 分离
光卤石 水
洗涤
分解
2.3 工艺流程图
2、工艺流程草图 ： 工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简
图，它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，亦是 工艺流程图设计的依据。
当生产方法确定以后，就可以开始设计绘制流程草图。 它只是为将要进行的物料衡算和部分设备计算和能量衡算 服务的，并不编入设计文件中，在绘制流程草图时尚未进 行定量计算，因而只是定性地标出由原料转化成产品的变 化，流向顺序以及生产中采用的各种化工单元及设备。 生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表等三个 部分组成。
③ 文字注解 ：在流程图的下方或图纸的其他空白处列出各设 备的编号和名称。在管线的上方或右方用文字注明物料的 名称。在流程线的起始和终了处注明物料的名称来源及去 向
➢ 图例：图例中只须标出管线图例。阀门、仪表等无须标出； ➢ 设备一览表：设备一览表只包括序号、位号、设备名称和
备注。有时可省略设备一览表和图框。 • 画法：从左至右的展开。
二、管道及仪表流程图（PID）
➢图框：（按规定图幅） ➢图鉴（标题栏）：例（有 规定标准） ➢流程图： ➢标注： ➢图例： ➢说明和注： ➢版次及修改栏：
HG20519-2009《化工 工艺设计施工图内容 和深度统一规定》和 HG20559-93《管道仪 表流程图设计规定》
2.3 工艺流程图
（一）设计通用规定 1.图纸规格与图幅
一般要考虑在130 ℃以上，以此确定真空度
2.2 工艺流程的设计
真空系统： （4）考虑能量的综合利用
冷凝水余热利用：设置预热器
问题：蒸发是间歇操作
冷凝水回锅炉问题：平衡桶、冷凝水泵
（5）设备及管道的材质 蒸发器：加热管、蒸发室、循环泵
（6）控制方式
管路：温度、PH
（7）三废
（8）安全生产：高温、安全阀
的情况。
3.1 生产方法和工艺流程的选择
B.生产设备类型与制造厂商调研搜集资料 设备是完成生产过程的重要条件，是确定技术路线和
工艺流程时必然要涉及到的因素。 对各种生产方法中所用的设备，分清国内已有定型产
品的、需要进口的及国内需重新设计制造的三种类型，并 对设计制造单位的技术力量、加工条件、材料供应及设计、 制造的进度加以了解 。
（3）确定工艺操作条件:确定整个生产工序或每台设备 的各个不同部位要达到和保持的操作条件。
3.2 工艺流程的设计
（4）控制方案的确定；确保各生产工序和每台设备本身的操作条件，及实 现各生产过程之间、各设备之间的正确联系，需要确定正确控制方案， 选用合适的控制仪表。
（5）原料与能量的合理利用；计算并确定各个生产过程的效率，得出全装 置的最佳总收率，同时合理地做好能量回收与综合利用，降低能耗以确 定水、电、蒸汽和燃料的消耗；
2.2 工艺流程的设计 三、工艺流程设计举例
提溴废液为原料生产工业氯化镁（片状）
原料：提溴废液，氯化镁含量约30%，少量NaCl、MgSO4、KCl等， PH约3-4。
产品：卤片（片状氯化镁），氯化镁含量≥45%。 实验室过程如下图：
容器内加热蒸发
刮片
2.2 工艺流程的设计
（1）确定整个流程的组成 ： 蒸发浓缩、制片
4、带控制点的工艺流程图（PCD）
带控制点工艺流程图一般应画出： （1）所有工艺设备、 （2）工艺物料管线、辅助管线、阀门、管件 （3）工艺参数的测量点，并表示出自动控制方案。 它是由工艺专业人员和自控专业人员合作完成的
例
2.3 工艺流程图
5、管道及仪表流程图（PID）——施工设计依据：
管道及仪表流程图是施工设计的依据——也称施工流程图。
安全生产化学工业是一个易发生火灾和爆炸的行业，因此从设备上、技术上、 管理上对安全予以保证，严格制订规章制度、对工作人员进行安全培训是安全 生产的重要措施。同样，对有毒化工产品或化工生产中产生的有毒气体、液体 或固体，应采用相应的措施避免外溢，达到安全生产的目的。
2.1 生产方法和工艺流程的选择
二、工艺路线论证选择的原则
（2）确定每个过程或工序的组成: 蒸发器、制片机
原料怎么储存？
原料槽
操作方式：蒸发连续还是间歇 制片：连续
两者之间衔接？
容积设计？？？
中间槽保温
中间槽
考虑45%MgCl2的凝固点 为120℃
蒸发器的型式：膜式、强制循环式
制片过程： 片状（大） 考虑粉碎、输送
需要降温，用冷却水， 冷却水来源及循环 利用
2.3 工艺流程图
➢ 物料流程 ：
① 设备示意图 ：只画出大致轮廓和示意结构，甚至画一个方 框代替 ；设备的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；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和 一部分动力管线(如水、蒸汽、压缩空气和真空等)，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 用箭头表示物料的流向。
2.3 工艺流程图
1、流程框图 ：一般采用流程框图来说明工业生产中所采用 的技术路线，工艺流程框图在物料衡算、热量衡算阶段 使用，可不列入设计文件。
表示方法：用长方形的方框（细实线）并在框内用文字单元 过程表示生产过程的名称；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。例如：
设备考察
3.1 生产方法和工艺流程的选择
C. 全面分析对比
主要比较下列几项： ① 几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势； ② 产品的质量情况； ③ 生产能力及产品规格； ④ 原材料、能量消耗情况； ⑤ 建设费用及产品成本； ⑥ 三废的产生及治理情况； ⑦ 其他特殊情况。
2.2 工艺流程的设计
3.2 工艺流程的设计
按步骤逐步解决以下问题：
（1）确定整个流程的组成 ：应确定采用多少生产过程或工 序来构成全过程，确定每个单元过程的具体任务，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的组成:应采用多少和由哪些设备 来完成这一生产过程，以及各种设备之间应如何连接，弄 明确每台设备的作用和它的主要工艺参数。
螺ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ输送
包装 除尘
蒸发器刷洗，事故处理等
2.2 工艺流程的设计
（3）确定工艺操作条件
蒸发过程：
考虑45%氯化镁溶液常压下沸点165℃，氯化镁水解130 ℃水解， 又120℃凝固
问题： （1）蒸发效数 （2）加热蒸汽温度至少180℃以上（压力太高） （3）考虑负压蒸发 （4）120℃凝固，考虑管路输送过程降温，防堵管，蒸发温度
工艺流程设计资料
本章主要内容 2.1 生产方法和工艺流程的选择 2.2 工艺流程设计 2.3 工艺流程图 2.4 工艺流程图的绘制
本章重点： 工艺流程设计方法 工艺流程图的绘制
➢ 工艺流程设计是通过图形的形式，形象地反映出 化工生产由原料输入到产品输出的全过程；包括 物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经 历的工艺过程和使用的设备、仪表等；
2.3 工艺流程图
苦卤
高温盐分离
兑卤法生产氯化钾
高温盐
浓厚卤
硫酸镁 分离盐
水蒸气蒸馏法提溴
蒸发法制氯化镁
氯化钾 溴素
氯化镁 苦卤综合利用工艺流程框图
苦卤生产氯化钾的工艺流程（框图）：Ⅰ效兑卤
分离盐
高温盐
苦卤 蒸发 析盐
固液 分离
蒸发析盐 析硫酸镁
高温固 液分离
冷却 结晶
去提溴 副生卤
氯化钾
浓厚卤 水
3.2 工艺流程的设计 二、典型的化工工艺流程组成
原 原料 料 贮存
原料 预处理
产品
包装
反 应
精制
贮存
产 品
核心
3.2 工艺流程的设计
工艺流程设计主要应考虑如下几个方面的问题： （1）以反应过程为中心 （2）原料预处理过程 （3）产物的分离净化 （4）产品的后处理 （5）未反应原料的循环与利用 （6）确定“三废”排出物的处理措施 （7）确定公用工程的配套措施 （8）确定操作条件和制定控制方案 （9）制定切实可靠的安全生产措施 （10）保温、防腐的设计
全面衡量，综合考虑
2.1 生产方法和工艺流程的选择
三、工艺路线确定的步骤—三个阶段
A.搜集资料，调查研究——准备阶段 根据建设项目的产品方案及生产规模，搜集国内外同类
型生产厂的有关资。包括技术路线特点，工艺参数、原材 料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路 线的发展情况与动向等技术经济资料。具体收集的内容主 要有以下几个方面：
工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。
工艺流程设计也是工艺设计的核心，在整个设计过程中 不断修改完善，由浅入深、由定性到定量，在整个设计 中最先开始（例如可行性研究阶段），最后完成（施工 图阶段）。
2.1 生产方法和工艺流程的选择
一、化工产品生产工艺路线的确定考虑的因素
(1)技术上可行； (2)经济上合理； (3)原料的纯度及来源； (4)公用工程中的水源及电力供应； (5)环境保护； (6)安全生产： (7)国家有关的政策及法规。