工艺流程设计分解
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第四章 工艺流程设计
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1. 概述 2. 工艺流程设计的分类 3. 工艺流程设计 4. 计算机辅助流程设计
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4.1 概述
工艺流程设计与依此而确定的车间布置是决定整个车间(装置) 基 本面貌的关键性步骤, 对设备设计和管道设计等单项设计也起着 决定性的作用。
工艺流程设计的任务包括两部分。 (1) 确定以下各项内容:
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பைடு நூலகம்
2. 工艺流程设计应考虑的问题
设计工艺流程是一项复杂的技术工作, 需要从技术、经济、社会、 安全和环保等多方面进行综合考虑。其中应特别注意如下问题:
(1) 技术的成熟程度: 是流程设计首先应考虑的问题；
(2) 及时采用新技术和新工艺, 但要注意技术的可靠性；
(3) 流程的可操作性、可控制性： 1) 尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程； 2) 反应物在设备中的停留时间既要尽可能得短, 又要使之反应完全； 3 )维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行, 多相反应尽可能增大
1) 确定采用多少生产过程(或工序) 来构成由原料制得产品的全 过程, 以及每个生产过程(或工序) 之间如何连接;
2) 确定每个生产过程(或工序) 的具体任务, 即物料通过该生产 过程发生什么物理变化、化学变化和能量变化;
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3) 确定由什么设备来完成每一个生产过程及各设备的操作条件; 4) 确定控制方案、选用合适的控制仪表; 5) 确定“三废”治理和综合利用方案; 6) 确定安全生产措施, 例如设置安全阀、阻火器、事故储槽, 危 险状态下发出信号或自动开启空阀、或自动停车连锁等。 (2 ) 在工艺流程设计的不同阶段, 绘制不同的工艺流程图。
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2. 工艺流程设计应考虑的问题 (4) 投资和操作费用: 1) 多采用已定型生产的标准型设备, 以及结构简单和造价低廉的
设备。 2) 尽可能选用条件温和、低能耗、原料价廉的技术路线。 3) 选用小而有效的设备和建筑, 以降低投资费用, 并便于管理和运
输, 同时, 也要考虑到操作、安全和扩建的需要。 4) 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
(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、蒸汽、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。
(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。
(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, 在工艺流程和装置中, 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放置事故槽、安全阀、 放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等, 以保证安全生产。
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3. 工艺流程设计方法 (10) 保温、防腐的设计: 1) 保温的任务: 根据管内或设备容器的温度确定是否需要保温,
一般具有下列情况之一的场合均应保温: a) 凡设备或管道表面区温度超过50℃ , 减少热损失; b) 设备内或输送管道内的介质要求不结晶不凝结; c) 制冷系统的设备和管道中介质输送要求保冷; d) 介质的温度, 低于周围空气露点温度, 要求保冷; e) 季节温度变化大, 有些常温湿气或液体, 冬季易冻结, 有些介质
些是下一工序的原料, 可加工为其他产品。
(5)未反应原料的循环或利用, 以及副产物的处理: 由于反应并不完
全, 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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3. 工艺流程设计方法 (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, 在现有的技术条件下, 尽量综合利 用, 变废为宝, 加以回收。而无法回收的应妥善处理。
统。 5) 现代过程工业装置的趋向是大型、高效、节能、自动化、微机
控制; 而一些精细产品则向小批量、多品种、高质量方向发展。 6) 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。 7) 选用适宜的耐久抗蚀材料。 8) 工序和厂房的衔接安排要合理。
(5)安全:
(6 )环境和生态: 8
3. 工艺流程设计方法 不论哪种情况, 一般都是将一个工艺过程分为四个重要部分: 原料 预处理过程、反应过程、产物的后处理(分离净化) 和“三废”的 处理过程。一般的工作方法是:
(1)以反应过程为中心: 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, 还是间歇操作。
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4.3 工艺流程设计
一、工艺流程设计的原则与方法 1. 工艺流程设计的原则 (1) 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; (2) “就地取材”, 充分利用当地原料, 以便获得最佳的经济效
益; (3) 采用高效率的设备, 降低原材料消耗及水、电、蒸汽消耗,
以使产品的成本降低; (4) 经济效益高; (5) 充分预计生产的故障, 以便即时处理, 保证生产的稳定性。
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4.2 工艺流程设计的分类
工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是用各种工艺流程图和 表格的形式表现出来的, 按照设计阶段的不同： 方框流程图、工艺流程草(简) 图、工艺物料流程图、带控制点 工艺流程图和管道及仪表流程图等种类。 ➢ 管道及仪表流程图与初设阶段的带控制点的工艺流程图的主要 区别在于: 它不仅更为详细地描述了该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。
反应物间的接触面； 4) 设备或器械的设计要考虑到流动形态对过程的影响, 也要考虑到
某些因素可能的变化； 5) 尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制, 简单、灵敏和有效； 6) 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, 且便于实现微 机控制。
(2) 考虑原料预处理过程: 在主反应装置已经确定之后, 根据反应特 点, 必然对原料提出要求, 如纯度、温度、压力及加料方式等。
(3) 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, 产物的后处理有多种形式。
(4)产品的后处理: 经过前述分离、净化后达到合格的目的产品, 有
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1. 概述 2. 工艺流程设计的分类 3. 工艺流程设计 4. 计算机辅助流程设计
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4.1 概述
工艺流程设计与依此而确定的车间布置是决定整个车间(装置) 基 本面貌的关键性步骤, 对设备设计和管道设计等单项设计也起着 决定性的作用。
工艺流程设计的任务包括两部分。 (1) 确定以下各项内容:
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பைடு நூலகம்
2. 工艺流程设计应考虑的问题
设计工艺流程是一项复杂的技术工作, 需要从技术、经济、社会、 安全和环保等多方面进行综合考虑。其中应特别注意如下问题:
(1) 技术的成熟程度: 是流程设计首先应考虑的问题；
(2) 及时采用新技术和新工艺, 但要注意技术的可靠性；
(3) 流程的可操作性、可控制性： 1) 尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程； 2) 反应物在设备中的停留时间既要尽可能得短, 又要使之反应完全； 3 )维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行, 多相反应尽可能增大
1) 确定采用多少生产过程(或工序) 来构成由原料制得产品的全 过程, 以及每个生产过程(或工序) 之间如何连接;
2) 确定每个生产过程(或工序) 的具体任务, 即物料通过该生产 过程发生什么物理变化、化学变化和能量变化;
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3) 确定由什么设备来完成每一个生产过程及各设备的操作条件; 4) 确定控制方案、选用合适的控制仪表; 5) 确定“三废”治理和综合利用方案; 6) 确定安全生产措施, 例如设置安全阀、阻火器、事故储槽, 危 险状态下发出信号或自动开启空阀、或自动停车连锁等。 (2 ) 在工艺流程设计的不同阶段, 绘制不同的工艺流程图。
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2. 工艺流程设计应考虑的问题 (4) 投资和操作费用: 1) 多采用已定型生产的标准型设备, 以及结构简单和造价低廉的
设备。 2) 尽可能选用条件温和、低能耗、原料价廉的技术路线。 3) 选用小而有效的设备和建筑, 以降低投资费用, 并便于管理和运
输, 同时, 也要考虑到操作、安全和扩建的需要。 4) 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
(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、蒸汽、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。
(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。
(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, 在工艺流程和装置中, 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放置事故槽、安全阀、 放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等, 以保证安全生产。
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3. 工艺流程设计方法 (10) 保温、防腐的设计: 1) 保温的任务: 根据管内或设备容器的温度确定是否需要保温,
一般具有下列情况之一的场合均应保温: a) 凡设备或管道表面区温度超过50℃ , 减少热损失; b) 设备内或输送管道内的介质要求不结晶不凝结; c) 制冷系统的设备和管道中介质输送要求保冷; d) 介质的温度, 低于周围空气露点温度, 要求保冷; e) 季节温度变化大, 有些常温湿气或液体, 冬季易冻结, 有些介质
些是下一工序的原料, 可加工为其他产品。
(5)未反应原料的循环或利用, 以及副产物的处理: 由于反应并不完
全, 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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3. 工艺流程设计方法 (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, 在现有的技术条件下, 尽量综合利 用, 变废为宝, 加以回收。而无法回收的应妥善处理。
统。 5) 现代过程工业装置的趋向是大型、高效、节能、自动化、微机
控制; 而一些精细产品则向小批量、多品种、高质量方向发展。 6) 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。 7) 选用适宜的耐久抗蚀材料。 8) 工序和厂房的衔接安排要合理。
(5)安全:
(6 )环境和生态: 8
3. 工艺流程设计方法 不论哪种情况, 一般都是将一个工艺过程分为四个重要部分: 原料 预处理过程、反应过程、产物的后处理(分离净化) 和“三废”的 处理过程。一般的工作方法是:
(1)以反应过程为中心: 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, 还是间歇操作。
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4.3 工艺流程设计
一、工艺流程设计的原则与方法 1. 工艺流程设计的原则 (1) 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; (2) “就地取材”, 充分利用当地原料, 以便获得最佳的经济效
益; (3) 采用高效率的设备, 降低原材料消耗及水、电、蒸汽消耗,
以使产品的成本降低; (4) 经济效益高; (5) 充分预计生产的故障, 以便即时处理, 保证生产的稳定性。
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4.2 工艺流程设计的分类
工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是用各种工艺流程图和 表格的形式表现出来的, 按照设计阶段的不同： 方框流程图、工艺流程草(简) 图、工艺物料流程图、带控制点 工艺流程图和管道及仪表流程图等种类。 ➢ 管道及仪表流程图与初设阶段的带控制点的工艺流程图的主要 区别在于: 它不仅更为详细地描述了该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。
反应物间的接触面； 4) 设备或器械的设计要考虑到流动形态对过程的影响, 也要考虑到
某些因素可能的变化； 5) 尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制, 简单、灵敏和有效； 6) 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, 且便于实现微 机控制。
(2) 考虑原料预处理过程: 在主反应装置已经确定之后, 根据反应特 点, 必然对原料提出要求, 如纯度、温度、压力及加料方式等。
(3) 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, 产物的后处理有多种形式。
(4)产品的后处理: 经过前述分离、净化后达到合格的目的产品, 有