第一节 工艺流程草图

化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。这里应强 调指出，过程的操作参数如温度、压力、流速、流量等原 始信息，设计者是不能变更的。设计者只能采用各种工程 手段和方法，保证实现工艺规定的操作参数。
设备一览表也只包括序号、位号、设备名称和备注，有时
可省略设备一览表和图框。
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§2-2工艺物料流程图
第二节工艺物料流程图
物料流程图是在全厂总工艺流程图基础上，分别表
达各车间内部工艺物料流程的图样。在流程上标注
出各物料的组分、流量以及设备特性数据等。 图中应表示该工艺中各单元操作的主要设备，设备之间带有 流向的箭头连接表示主要物料通过的工艺过程或进行循环的 途径。在适当的节点，如设备的进出口、管路的分叉点或回 合点等处，要标出物流按质量、物质的量或容积为基础的流 率。重要的物理参数，如温度、压力、相对密度和粘度等都 应在必要处标示出来。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
③原料中含有的杂质往往不是反应需要的，在原料的 预处理中并未除净，因而在反应中将会带入产物中，或 者杂质参与反应而生成无用且有害的物质。 ④产物的集聚状态要求，也增加了后处理过程。某些反 应过程是多相的，而最终产物是固态的。
因此用于产物的净化、分离的化工单元操作过程，往 往是整个工艺过程中最复杂、最关键的部分.
(3)设计产物的后处理过程 根据反应原料的特性和产品的质量要求，以及反应过程的 特点，实际反应过程可能会出现下列情况: ①除了获得目的产物外，由于存在副反应，还生成了副产 物。 ②由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，以及 为使反应尽可能完全而有过剩组分。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤
（二）工艺流程设计的基本方法
(7) 确定公用工程的配套措施 在生产工艺流程中必须使用的工艺用水（包括作为原料 的软水、冷却水、溶剂用水以及洗涤用水等）、蒸汽 （原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽等）、压 缩空气、氮气等以及冷冻、真空都是工艺中要考虑的配 套设施。
水封、防爆板、阻水栓等以保证安全生产。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
(10) 保温、防腐的设计
这是在工艺流程设计中的最后一项工作，也是施工安装 时最后一道工序。 流程中应根据介质的温度、特性和状态以及周围环境状
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
(4) 设计产品的后处理过程 经过前述分离净化后达到合格的目的产品，有些是下一工 序的原料，可加工成其他产品；有些可直接作为商品，往 往还须进行后处理工作，如筛选、包装、灌装、计量、贮
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§2-5工艺流程设计方法与步骤
第五节 工艺流程设计方法与步骤
（一）工艺流程设计的方法 （二）工艺流程设计的步骤
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§2-5工艺流程设计方法与步骤
（一）工艺流程设计的方法 －－以反应过程为核心,以方案比较作决定
1. 以反应过程为中心
⑴定反应器:根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、 基本工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操 作，还是间歇性操作。 有些产品不适合连续化操作，如同一生产装臵生产多品 种或多牌号产品时，用间歇操作，更为方便。
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§3-5工艺流程设计方法与步骤
（二）工艺流程设计的步骤
１．搜集资料，调查研究 要根据建设项目的产品方案及生产规模，有计划、有目的地 搜集国内外同类型生产厂的有关资料，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
Chapter Ⅲ 化工工艺流程图
第二章化工工艺流程图
第一节 工艺流程草图
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。 1．物料流程
(1) 设备示意图
(2) 流程管线及流向箭头
(3) 文字注解
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§2-1 工艺流程草图
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§2-2工艺物料流程图
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§2-3三维流程图
第三节 三维流程图
三维流程图是将工厂的设备、管件按其建成时的 情况用等轴角测图表示。
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的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。
管道仪表流程图又分为工艺管道仪表流程图和公用 工程管道仪表流程图（见图）。
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§2-4管道仪表流程图
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§2-4管道仪表流程图
工艺流程草图是一种示意性的从左至右的展开图。
①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。 ②在管线的上方或右方用文字注明物料的名称。 ③在流程线的起始和终了处注明物料的名称来源及去向 。
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§2-1工艺流程草图
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。 1．物料流程 2．图例 图例中只须标出管线图例。阀门、仪表等无须标出。 3．设备一览表
等措施。这些操作过程就需要相应的化工单元操作，加
以组合。通常不是一台两台设备或简单过程完成的。 原料预处理的化工操作过程是根据原料性质、处理方法 而选取不同的装臵及不同的输送方式，从而可能设计出 不同的流程。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
存、输送等过程。
(5) 设计未反应原料的循环或利用以及副产物的处理
由于反应不是全部，剩余组分在产物处理中被分离出来，
一般应循环回到反应设备中继续参与反应。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
(6) 确定“三废”排出物的处理措施 在生产过程中，不得不排放的各种废气、废液和废渣，应尽 量综合利用，变废为宝，加以回收。无法回收的应妥善处理。 “三废”中如含有有害物质，在排放前应该达到排放标准。 因此在化工开发和工程设计中必须研究和设计治理方案和流 程，要做到“三废”治理与环境保护工程、“三废”治理工 艺与主产品工艺同时设计、同时施工，而且同时投产运行。 按照国家有关规定，如果污染问题不解决，是不允许投产的。
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(2) 设计原料预处理过程 根据反应特点，必然对原料提出要求，如纯度、温度、 压力以及加料方式等。这就应根据需要采取预热（冷）、 汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、压缩
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （二）工艺流程设计的步骤
３．确定操作方式 尽量采用连续化操作方式 有时也采用间歇与连续联合操作化方式 有些过程采用间歇操作反而更有利些，如用蒸馏釜处理
精馏塔塔釜的高沸点残液
４．确定主要生产过程 先抓住全流程的核心---反应过程,从它入手来逐步建立 与之相应的生产过程 即原料→预处理过程→反应过程→产物后处理
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
物料反应过程是否需外供能量或移出热量，都要在反应装臵
上增加相应的适当措施。
如果反应需要在催化剂存在下进行，就须考虑催化反应的方 式和催化剂的选择。 一般说确定主反应过程的装臵，往往都有文献、资料可供参 考，或有中试结果。现有工业化装臵可以借鉴、参考，因此 并不复杂。
至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都是应与其他
专业密切配合的.
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
(8) 确定操作条件和控制方案
一个完善的工艺设计除了工艺流程等以外，还应把投产后
的操作条件确定下来，这也是设计要求。
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§2-3三维流程图
MgO工段三维流程图
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§2-4管道仪表流程图
第四节 管道仪表流程图 PID（Process and Instrumentation Diagram)
有时又称带控制点工艺流程图。
PID应表示全部工艺设备、物料管路、阀门、设备
这些条件包括整个流程中各个单元设备的物料流量（投料
量）、组成、温度压力等，并且提出控制方案（与仪表控 制专业密切配合）以确保能稳定地生产出合格产品来。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤
（一）工艺流程设计的方法
(9) 制定切实可靠的安全生产措施 在工艺设计中要考虑到开停车、长期运转和检修过程中可能 存在各种不安全因素，根据生产过程中物料性质和生产特点， 在工艺流程和装臵中，除设备材质和结构的安全措施外，在 流程中应在适宜部位上设臵事故槽、安全阀、放空管、安全
况决定管道和设备是否需要保温和防腐。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
2.以方案比较作决定
一个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中才能产生。
进行方案比较首先要明确判据，工程上常用的判据有产物 收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。 此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。
§2-5工艺流程设计方法与步骤
（二）工艺流程设计的步骤
1.搜集资料，调查研究 2.确定生产线数目 3.确定操作方式 4.确定主要生产过程 5.确定辅助过程 6.合理确定操作条件 7.考虑流程的弹性和进行设备设计 8.确定控制系统
9.逐步完善和简化所设计的流程
10.对多种流程设计方案进行比较, 选出最优方案
工业生产中，一个过程往往可以有多种方法来实现，例如
液固混合物的分离，可以用离心、沉降、压缩和真空过滤 等方法；含湿固体的干燥，可以用气流、双锥、滚筒、箱 式、沸腾等干燥方法，这些也都需要进行方案比较，因地 制宜地选择一种最佳工程方案。
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种技术路线的发展情况与动向等技术经济资料
掌握国内外化工技术经济的资料，仅靠设计人员自己搜 集是不够的，还应取得技术信息部门的配合，有时还要 向咨询部门提出咨询。
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （二）工艺流程设计的步骤
２．确定生产线数目 大型装臵与相同生产能力的数个小型装臵相比 优点：节约建设投资，占地少，自动化程度高等 缺点：附属设备贵，大都无备用设备，出故障只好停车 因此对于生产规模较大，涉及到是否实施大型化时需仔细 分析比较． 若以单生产线的大型装臵与生产能力相同的双生产线小型 装臵相比，开工率高时，则大型装臵的经济效益好．假如 开工率不足或生产负荷常变化，尤其是几种牌号的产品经 常换产时，则双线小装臵的经济效益好．