第二章生产工艺流程设计2

真空系统控制
吸入支路调节
吸入管阻力调节
调节蒸汽流量调节
换热器的温度自控
调节换热介质流量 调节传热面积 分流调节
调节变化快， 是应用最广 的一种调节 方案
滞后大，需要有较大的 面积余量，变化缓和， 可防止局部过热，用于
热敏性介质
蒸馏塔控制方案
控制出料组成 控制塔压
通过控制精馏塔某一点 温度来控制
温度为被调参数，选择 回流量ＬＲ或馏出液流 量D（W)或塔内蒸汽量 Vs为调节参数
–按精馏段指标控制
按提馏段指标控制
2-4工艺流程图的绘制
2-4-1 设计过程中需完成的工艺流程图的种类
初步设计阶段的成 品
●工艺流程图（Process Flow Diagram)PFD图 ●带主要控制点的工艺流程图 ●管道仪表流程图（Piping and Instrumentation Diagram) PID图
施工图设计阶段的成品
三类流程图的表达内容
PFD图：要求清楚的表明主要物料的来龙去脉。
①图中要反映出工艺物料至产品所经过的全部设备。 ②全部反映出主要工艺物料的管道及其进出界区的流向。
③公用工程系统管线只表示出在工艺设备使用点的进出 位置。
带主要控制点的工艺流程图： 在PFD图上反映出工艺设备及工艺物料管线 上的主要控制点内容
控制点内容包括
控制项目：温度、压力、流量、液位等
控制点的仪表功能：指示、记录、调节、控制等
仪表的位置：集中安装、就地安装
控制点内容以控制点符表示。包括： 控制点的图形符号
P RC
被测变量的仪表参量代号
仪表功能的字母组合代号
PID图： 要求清楚地表明工艺装置所必需的全部设 备、仪表、管道、阀门、管件 。是施工 的依据，也是操作、运行和维修的指南。
回收率↑N↑Qw QD↑设备费↑
如何选择塔顶和塔釜流程？
4 塔顶与塔釜流程的选择
塔顶 冷凝方式：全凝和分凝 回流方式：自回流和强制回流
塔釜 塔釜加热方式：直接蒸汽加热和间接蒸汽加热 再沸器型式：热虹吸式和强制循环式
热虹吸式再沸器
强制循环式再沸器
6 其它结构的优化
考虑是否采用多股进料或侧线采出流程 考虑是否采用中间冷却器或中间再沸器 热泵或者精馏系统之间热集成的采用 精馏系统与全过程的热集成
第二章生产工艺流程设计
2-1工艺流程设计包括那些内容？
1 流程的组织和分析：确定原料要顺序地经过那些设备， 经历那些变化，以最经济最合理的方式变为产品。 该部分工作内容通常称为过程设计。
2 绘制生产工艺流程图
2－2工艺流程的组织和分析
2-2-1 流程组织的基本要求：
1.能满足产品的质量和数量指标
2.具有经济性 3.具有安全性 4.符合环保要求，三废要能够治理 5.整个系统必须可操作和可控制
2-3化工典型设备的自控流 程
建立由操作人员和控制设备（测量仪表、传感器、 控制器、执行器及记录仪表）组成控制系统，控制 系统应满足抑制外部扰动的影响和使过程在优化的 工况下工作这两项基本要求。
•泵的流量自控
容积式泵（往复泵、齿轮泵等）不允 许采用出口阀调节，只能采用旁路调 节方式
压力控制
冷媒量不允许变化
考虑运输因素后的制备混酸工艺中的硫酸系统流程 图
2-2-5 精馏流程的组织和分析
●塔序的选择 ●塔型的选择 ●工艺参数的确定 ●塔顶和塔釜流程的选择 ●其它结构的优化
1.如何确定塔序?
主要从节约设备投资，减 少能耗考虑
①按相对挥发度大小顺序分离，避免重复消耗冷量。 ②最难分离的两个组分应放在最后分离。 ③进料中含量占主要的成分应先分离出来。 ④腐蚀性物料应先分离出来。 ⑤回收率高的组分应放在最后分离。 ⑥易分解或易聚合的组分应先分离。 ⑦纯度要求高的组分应保证从塔顶采出。
3.如何确定精馏过程的工艺参数？
塔压 回流比 进料热状态 产品纯度 回收率
塔压的选择
●由塔顶组分的露点和塔釜组分的泡点决定
常压下露点低的物料，加压可以提高组分的露点，节约冷量，降低操作费用
P↑ α↓ N↑ 设备费用↑
常压下釜液泡点高容易引起釜液聚合、结焦需采用减压精馏
●有时也可通过塔压调节精馏塔之间或和其它部分之间进行 热集成
2.如何选择塔型?
板式塔适用于以下几种 场合： ①直径大于800的塔，造 价比填料塔便宜。
②适用于液体负荷特Biblioteka Baidu 小的情况。
③精馏过程中易聚合结 焦需定期清理的过程。
④进出口过多。
填料塔适用于以下几种 场合：
①填料塔阻力低，适用 于真空精馏。 ②适用于高发泡系统。 ③适用于腐蚀性介质。
④新型高效填料的理论 板高度较板式塔低，生 产能力大。
2-2-2 如何合理的组织流程？
化工生产过程可分为三个主要部分：
原料的预处理
反应过程
产品的分离和精制
反应条件
反应结果
以反应过程为核心组织不同的流程方案。
化工生产的主要变化过程
温度的变化 压力的变化 化学变化
相变化 混合物的分离
提浓过程
加热器、冷却器
鼓风机、压缩机、加压泵、 真空泵、减压阀、节流阀
回流比的选择
回流比要大于最小回流比
R/Rmin↑N↓V↑D ↑公用工程耗量↑ R/Rmin 控制在1.11~1.24
进料热状况q值的选择
q值表示每千摩尔进料变成饱和蒸汽所需要的热量与 每千摩尔进料气化潜热之比
q↑冷凝器负荷↓再沸器负荷↑ 低温精馏，q ↑操作费用↓ 高温精馏，q ↓操作费用↓
产品纯度和回收率的选择
③物流管线的表示方法
主物流管线用粗实线(0.9~1.2)， 其它物流管线用中实线（0.5~0.7） 物流走向 两设备之间的物流走向以物流线本身带箭头表示
2-4-2 流程图的绘制规定
1 PFD图的绘制规定
①图幅： A1号图纸。 图面内容包括：流程图、图例图、图签及版次
②设备的表示方法 用细实线(0.15~0.3)，按规定的
图例绘制
标明设备名称和位号
P 设备类别代号
P0102A 泵
01 设备所在主项编号 02 同类设备的顺序号 A 相同设备的数量尾号
各种反应器 汽化器、冷凝器 蒸馏塔、吸收塔、萃取塔， 干燥塔、过滤器、结晶器
蒸发器
2-2-3 流程优化的方法
以生产费用最低为优化目标
2-2-4 流程设计对工艺人员的要求：
●专业理论知识 ●工业化生产的概念 ●工程上的基本知识
例一 工业上硝酸与硫酸混合制混酸
考虑设备因素后的制备混酸工艺中的硫酸系统流程图