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1、第四章第四章 工艺流程设计工艺流程设计 工艺流程工艺流程是以化学反应为工艺是以化学反应为工艺核心，将反应前、后对物料进行处核心，将反应前、后对物料进行处理的工艺步骤连在一起，形成一个理的工艺步骤连在一起，形成一个由原料到产品的生产工艺程序。由原料到产品的生产工艺程序。第一节第一节 工艺流程设计工艺流程设计一、工艺流程设计的任务及重要性一、工艺流程设计的任务及重要性a)确定整个流程的组成确定整个流程的组成b)确定各个单元过程的组成确定各个单元过程的组成c)确定操作条件确定操作条件d)确定控制方案确定控制方案e)合理利用原料及能量，计算整个装置的技术合理利用原料及能量，计算整个装置的技术经济指标经
2、济指标f)确定三废治理和安全生产措施确定三废治理和安全生产措施1.任务任务第一节第一节 工艺流程设计工艺流程设计一、工艺流程设计的任务及重要性一、工艺流程设计的任务及重要性a)确定整个流程的组成确定整个流程的组成b)确定各个单元过程的组成确定各个单元过程的组成c)确定操作条件确定操作条件d)确定控制方案确定控制方案e)合理利用原料及能量，计算整个装置的技术合理利用原料及能量，计算整个装置的技术经济指标经济指标f)确定三废治理和安全生产措施确定三废治理和安全生产措施1.任务任务 工艺流程设计是化工设计中最重要的工艺流程设计是化工设计中最重要的一环，它直接影响产品质量、成本、生一环，它直接影响产品
3、质量、成本、生产规模、操作条件、安全生产、三废治产规模、操作条件、安全生产、三废治理、经济效益等一系列根本性地问题。理、经济效益等一系列根本性地问题。2.重要性重要性二、工艺流程设计的工作内容二、工艺流程设计的工作内容1.确定生产流程中各个生产过程的具确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式体内容、顺序和组合方式 2.绘制工艺流程图绘制工艺流程图 三、工艺流程及生产方法的选择三、工艺流程及生产方法的选择1.选择原则选择原则 （1）先进性原则）先进性原则：生产能力，原、辅材料单耗，产品质量，三废治理，劳动生产率，投资，占地，成本等。（2）可靠性原则）可靠性原则：具备工业化生产，经过实
4、验检验，有经济效益的工艺路线，不成熟的不用。（3）合理性原则）合理性原则：结合国情，因地制宜，尽量采用新工艺、新技术，结合现有物资、技术条件。（1）搜集资料，调查研究）搜集资料，调查研究 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。分为三种类型：1）国内已有定型产品；2）需要进口；3）国内需重新设计制造2.工作步骤工作步骤（2）落实设备）落实设备（3）全面对比）全面对比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
5、他特殊情况。四、设计思想的基本观点四、设计思想的基本观点1.服从国家近期和远期经济发展规划目标服从国家近期和远期经济发展规划目标,执行党和国家的各种方执行党和国家的各种方针政策。针政策。2.严格遵守法律、法规、标准、规范和技术规定。严格遵守法律、法规、标准、规范和技术规定。3.重视国土资源的合理配置利用重视国土资源的合理配置利用,资源的综合利用。资源的综合利用。4.重视企业的经济效益的同时重视企业的经济效益的同时,还应注意社会效益。还应注意社会效益。5.重视产品的国内、国际市场的调查和预测发展趋势。重视产品的国内、国际市场的调查和预测发展趋势。6.化工厂设计要符合经济规模化工厂设计要符合经济规
6、模,而不是规模经济。而不是规模经济。7.设计者应是先进技术的组织者和推广。设计者应是先进技术的组织者和推广。8.采用的技术装备应尽量提高国产化率。采用的技术装备应尽量提高国产化率。9.尽量降低原材料、燃料消耗尽量降低原材料、燃料消耗,降低能耗降低能耗,减少人员减少人员,降低产品成本降低产品成本,提高劳动生产率。提高劳动生产率。10.工厂设计要设法减少投资。工厂设计要设法减少投资。11.搞好工厂环境保护搞好工厂环境保护,保持生态环境良好保持生态环境良好,重视劳动保护和安全卫生。重视劳动保护和安全卫生。12.便于实现工厂现代化经营管理。便于实现工厂现代化经营管理。五、工艺流程设计的方法五、工艺流程
7、设计的方法工艺流程分为四个重要部分：原料预处理过程；原料预处理过程；反应过程；反应过程；产物后处理过程；产物后处理过程；三废处理过程三废处理过程。预处理预处理化学反应化学反应分离与提纯分离与提纯产品产品废料废料原料原料循环循环化工生产工艺模式化工生产工艺模式工艺流程设计的一般方法：工艺流程设计的一般方法：1.确定生产线数目确定生产线数目确定生产线数目是流程设计的第一步，产品品种牌号多，换产次数多，常可设计几条生产线同时生产，以满足产品品种的要求。2.确定操作方式确定操作方式根据物料特性，反应特点，生产规模，工业化条件是否成熟等因素，确定采用间歇操作还是连续操作。3.确定主要生产过程及设备确定主
8、要生产过程及设备以反应过程为核心，逐个建立与之相关的其他生产过程及设备1）进料方式，泵送还是靠位压；2）进料是否需要预热，涉及设置预热问题；3）塔底再沸的考虑，及塔底残夜的排出与储存问题；4）塔顶蒸汽的冷凝及回流分布；5）塔顶蒸汽冷凝液的冷却及存储4.原料预处理过程原料预处理过程（1）确定对原料的要求：纯度、温度、压力、加料方式等（2）制定处理方法：提纯精制、预热、压缩、配制、混合等操作5.产品的后处理产品的后处理（1）产物处理（分离净化）（2）产品处理（作为下一工序原料、筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等）（3）未反应物循环利用（返回反应过程或加工成副产物）（4）副产物处理（设计制备、包装
9、、贮运等6.确定确定“三废三废”排放物的处理措施排放物的处理措施 三废：废气、废液、废渣（1）三废处理方法及治理工艺应与主产品工艺同时设计、同时施工、同时运行，污染问题不解决，不允许投产。（2）尽量综合利用，变废为宝；（3）所含有害物质在排放前应达到排放标准，符合相关政策法规，促进环境保护工程。7.确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施生产工艺流程设计中使用的工艺水、蒸汽、压缩空气、氮气及冷冻、真空设备等。8.确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案对整个流程中个单元设备的物料流量、组成、温度、压力等操作条件进行确定，并提出控制方案。9.确定安全生产措施确定安全生产措施（1）开停车、
10、长期运转、检修工程的各种不安全因素（2）设备材质和结构的安全措施（3）流程中设置事故槽、安全阀、排空管、安全水封、防爆板等第二节第二节 工艺流程图工艺流程图工艺流程示意图工艺流程示意图全厂总工艺流程图或物料平衡图全厂总工艺流程图或物料平衡图物料流程图物料流程图(PFD)带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图(PID)工艺流程图工艺流程图是把各个生产单元按照一定的目是把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来。的生产工艺过程，并用图形描绘出来。一、工艺流程示意图一、工艺流程示意图 根据不同深度有时又称根
11、据不同深度有时又称工艺流程草图工艺流程草图、方案流程图方案流程图，是在工艺路线选定后，进行概，是在工艺路线选定后，进行概念性设计时完成，不编入设计文件。念性设计时完成，不编入设计文件。依据：可行性报告中的工艺路线依据：可行性报告中的工艺路线目的：解决工艺技术问题目的：解决工艺技术问题一般有一般有物料流程物料流程、图例图例、标题栏标题栏三部分组成三部分组成1.设备示意图设备示意图 可按设备大致几何形状画出（或用方块图表示）。设备位置的相对高低。不要求准确，但要标出设备名称及位号。2.物流管线（流程线）及流向箭头物流管线（流程线）及流向箭头 包括全部物流管线和部分辅助管线如：水、气、压缩空气、冷冻
12、盐水、真空等。3.必要的文字解释必要的文字解释 包括设备名称、物料名称、物料流向、图例（只要标出管线图，阀门、仪表等不必标出）物料流程包括：物料流程包括：标题栏包括：标题栏包括：图名、图号、设计阶段等图名、图号、设计阶段等设备设备设备位号设备位号工艺流程线工艺流程线用文字表明用文字表明流程情况流程情况某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图某物料残液蒸馏处理的工艺方案流程图 1.1.1.1.功能及作用：功能及作用：功能及作用：功能及作用：为设计说明部分提供的全厂总流为设计说明部分提供的全厂总流程图样。对综合性化工厂改称为全厂物料平衡
13、图。程图样。对综合性化工厂改称为全厂物料平衡图。2.2.2.2.绘制方法：绘制方法：绘制方法：绘制方法：各车间（或工段）用细实线方框示各车间（或工段）用细实线方框示意。流程线只表示主要物料，用粗实线表示，箭头意。流程线只表示主要物料，用粗实线表示，箭头表示物料流向。表示物料流向。3.3.3.3.标注：标注：标注：标注：标注车间名称；各车间原料、半成品和标注车间名称；各车间原料、半成品和成品的名称、平衡数据和来源、去向。成品的名称、平衡数据和来源、去向。对于小规模化工厂没有必要绘制此图对于小规模化工厂没有必要绘制此图。二、全厂总工艺流程图或物料平衡图二、全厂总工艺流程图或物料平衡图全厂总工艺流程
14、图或物料平衡图全厂总工艺流程图或物料平衡图三、物料流程图三、物料流程图(PFD)物料流程图是在工艺流程示意图的基础上，物料流程图是在工艺流程示意图的基础上，用图形与用图形与表格相结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果表格相结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样的图样。它既可用作提供审查的资料，又可作为进一步设。它既可用作提供审查的资料，又可作为进一步设计的依据。计的依据。在初步设计阶段进行设计在初步设计阶段进行设计。物料流程图一般包括以下内容：物料流程图一般包括以下内容：1.图形：图形：包括设备示意图和流程线包括设备示意图和流程线2.标注：标注：设备的位号、名称、特性数据，流
15、程中设备的位号、名称、特性数据，流程中物料的组分、流量等物料的组分、流量等3.标题栏：标题栏：包括图号、图名、设计阶段等包括图号、图名、设计阶段等设备特性数据设备特性数据或参数或参数物料变化前后物料变化前后物料流程图的绘制绘制，一般在方案流程图方案流程图上增加以下内容：1.在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数。在设备位号及名称的下方加注设备特性数据或参数。如：换热设备的换热面积；塔设备的直径、高度；贮罐的容积；机器的型号等。2.在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注列表注明物料变化前后其组分的名称、流量（明物料变化前后其组分的名称、流量（kg/h）、摩尔分数）、摩尔分数（%）
16、等参数及各项的总和）等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况有所变化。3.表格线和指引线都用细实线绘制。表格线和指引线都用细实线绘制。四、带控制点的工艺流程图四、带控制点的工艺流程图(PID)又称又称管道及仪表流程图管道及仪表流程图(P&ID)或或施工流施工流程图程图，是以，是以工艺流程草图工艺流程草图和和物料平衡图物料平衡图为基础为基础绘制的内容较为详尽的一种工艺流程图。绘制的内容较为详尽的一种工艺流程图。该图样在不同的设计阶段所表达的深度有该图样在不同的设计阶段所表达的深度有所不同。所不同。带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图（初步设计阶段初步设计阶段）带控制点的工艺流程图带控制点的
17、工艺流程图（施工图设计阶段）（施工图设计阶段）1.图形：图形：全部工艺设备、连接的主辅管线及管件、全部工艺设备、连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点等符号。阀门、仪表控制点等符号。2.标注：标注：注明设备位号及名称，管段编号、控制注明设备位号及名称，管段编号、控制点代号、必要的尺寸数据。点代号、必要的尺寸数据。3.图例：图例：符号、代号、及其他标注的说明。符号、代号、及其他标注的说明。4.标题栏：标题栏：注写图名、位号、设计阶段等。注写图名、位号、设计阶段等。带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图是以是以车间（装置）或工车间（装置）或工段段为主进行绘制的，原则上一个主项绘一张图为主进行绘制
18、的，原则上一个主项绘一张图（如果复杂可分多张，但仍用同一图号），其（如果复杂可分多张，但仍用同一图号），其内容包括：内容包括：管道代号管道代号管道流程线管道流程线设备示意图设备示意图仪表仪表阀门阀门图例图例标题栏标题栏（1）用细实线画用细实线画出设备（机器）的大概轮廓，有出设备（机器）的大概轮廓，有时也画出显示工艺特性的内部示意结构或者剖视图时也画出显示工艺特性的内部示意结构或者剖视图，设备的传动装置要简单示意。，设备的传动装置要简单示意。一般不按比例，但一般不按比例，但应保持设备间的相对大小，实际过小的设备可适当应保持设备间的相对大小，实际过小的设备可适当放大。放大。1.设备的表示方法设备的
19、表示方法参考：参考：化工工艺设计施工图内容和深度统一化工工艺设计施工图内容和深度统一规规定定 第二第二部分：工部分：工艺艺系系统统管道及仪表流程图中设备、机器图例管道及仪表流程图中设备、机器图例常用设备图例常用设备图例1.1.塔器类塔器类2.2.容器类容器类3.3.泵及输送机械类泵及输送机械类4.4.其它设备类其它设备类（2）设备的位号和名称表示法：设）设备的位号和名称表示法：设备位号及名称分别书写在一条水平备位号及名称分别书写在一条水平粗实线的上、下方，标注在靠近工粗实线的上、下方，标注在靠近工艺设备的上方或下方。艺设备的上方或下方。设备位号及名称的注写格式设备位号及名称的注写格式设备名称设
20、备名称设设备备位位号号设备分类代号设备分类代号车间或工段号车间或工段号设备序号设备序号相同设备的序列号相同设备的序列号设备分类代号设备分类代号:（3）当一个系统中包括两个或两个以上完全相）当一个系统中包括两个或两个以上完全相同的局部系统时，可以只画出一个系统的流程同的局部系统时，可以只画出一个系统的流程（用细实线框定），其他系统用（用细实线框定），其他系统用双点画线的方框双点画线的方框表示，在框内注明系统名称及其编号。表示，在框内注明系统名称及其编号。（4）有隔热或伴热的设备或机器，要在其相应）有隔热或伴热的设备或机器，要在其相应部位画出一段隔热层或伴热管图例，必要时住部位画出一段隔热层或伴热
21、管图例，必要时住出其隔热等级，出伴热类型和介质代号。出其隔热等级，出伴热类型和介质代号。（5）对安装高度有要求的设备必须标出设备要）对安装高度有要求的设备必须标出设备要求的最低标高。求的最低标高。标高一般标注在剖面图上标高一般标注在剖面图上,表示设备高度方向表示设备高度方向的尺寸；的尺寸；标高以米为单位标高以米为单位,数值取至小数点后三位；数值取至小数点后三位；设计标高是以某点（该点设为设计标高是以某点（该点设为）为基准点的）为基准点的建筑物的相对高度值。建筑物的相对高度值。标高可以用符号标高可以用符号+水平引线来标注。水平引线来标注。.基准面基准面高于基准面高于基准面低于基准面低于基准面2.
22、管道的表示方法管道的表示方法工艺流程图中一般应画出所有工艺物料和工艺流程图中一般应画出所有工艺物料和辅助物料管道，辅助物料管道，当辅助管道比较简单是，可将当辅助管道比较简单是，可将总管绘制在流程图上方，向下引支管至有关设总管绘制在流程图上方，向下引支管至有关设备备，当辅助管道比较复杂是，需要另绘制辅助，当辅助管道比较复杂是，需要另绘制辅助管道系统图予以补充。管道系统图予以补充。（1）常用管道线路的画法）常用管道线路的画法管道双线表示法：双线条，中实线管道双线表示法：双线条，中实线DN250 mm的大口径管道的大口径管道DN50 受压在受压在12MPa以上的重要管道以上的重要管道双线表示的一段直
23、管双线表示的一段直管（2）管道流程线上应用箭头表示物料的流向。）管道流程线上应用箭头表示物料的流向。（3）图中的管道与其他图纸有关时，应将其端点）图中的管道与其他图纸有关时，应将其端点绘制在图的左方或右方，并用空心箭头标出物料绘制在图的左方或右方，并用空心箭头标出物料的流向（进或出），在的流向（进或出），在空心箭头内注明与其相关空心箭头内注明与其相关图纸的图号或序号图纸的图号或序号，在，在其上方注明来或去的设备其上方注明来或去的设备位号或管道号或仪表位号位号或管道号或仪表位号。进进出出（4）每条管道都要标注管道代号。）每条管道都要标注管道代号。横向管道的管道代号注写在管道线的上方；竖横向管道的
24、管道代号注写在管道线的上方；竖向管道则注写在管道线左侧，字头向左。向管道则注写在管道线左侧，字头向左。管道号（工段号）管道号（工段号）管径管径管道等级管道等级隔热或隔声隔热或隔声管管道道代代号号物料代号物料代号工段号（主项编号）工段号（主项编号）管道顺序号管道顺序号第一组第一组第二组第二组第三组第三组组与组之间用短横线隔开组与组之间用短横线隔开第一组第一组管道号管道号第二组第二组管径和管道等级管径和管道等级第三组第三组隔热或隔声隔热或隔声物料代号物料代号工段号工段号管道顺序号管道顺序号管径管径管壁厚管壁厚管道公称压力管道公称压力顺序号顺序号管道材质管道材质隔热或隔隔热或隔声代号声代号工段号按工
25、程规定填写，采用两工段号按工程规定填写，采用两位字，从位字，从01开始，至开始，至99为止为止管段序号采用两位数字，从管段序号采用两位数字，从01开始，至开始，至99为止，相同类别的物料在同一主项内为止，相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序，顺序编号以流向先后为序，顺序编号管道尺寸一般标注公称直径，以管道尺寸一般标注公称直径，以mm为单位，注数字，不注单位为单位，注数字，不注单位常见的物料代号规定常见的物料代号规定（5）交叉管道的画法）交叉管道的画法管道断裂符号管道断裂符号后方管道断开后方管道断开不用断裂符号不用断裂符号上方管道断开上方管道断开需用断裂符号需用断裂符号（6）重叠管道的画法）
26、重叠管道的画法后方的管道后方的管道最后方最后方最上方最上方次上方次上方上方的管道上方的管道（7）转折管道的画法）转折管道的画法转折方向与转折方向与投影方向一致投影方向一致转折方向与转折方向与投影方向相反投影方向相反二次弯折画法二次弯折画法（8）管道的标高）管道的标高标高以米为单位，小数点后取三位数字；标高以米为单位，小数点后取三位数字；基准地面的设计标高表示为基准地面的设计标高表示为以管道中心线为基准时，用以管道中心线为基准时，用EL.以管底为基准时，用以管底为基准时，用BOP EL.管道有坡度时，用管道有坡度时，用WP EL.高于基准面时高于基准面时100+高度，低于基准面时高度，低于基准面
27、时100-深度深度3.阀门与管件的表示方法阀门与管件的表示方法（1）在管道上用细实线画出全部阀门和各种）在管道上用细实线画出全部阀门和各种管路附件及非标准配件等。管路附件及非标准配件等。（2）竖管上的阀门位置应大致符合实际高度。）竖管上的阀门位置应大致符合实际高度。（3）当阀门的压力等级与管道的压力等级不）当阀门的压力等级与管道的压力等级不一致时，要标注清楚；当法兰面的形式不同一致时，要标注清楚；当法兰面的形式不同时也要标明。时也要标明。（4）一般阀门、管件及非标准管件等都要在）一般阀门、管件及非标准管件等都要在用图例的形式示意说明用图例的形式示意说明常用阀门、管件的画法常用阀门、管件的画法（
28、5）一些常见的管件、阀门组合表示法）一些常见的管件、阀门组合表示法阀门不同安装方位的画法阀门不同安装方位的画法螺纹连接螺纹连接法兰连接法兰连接焊接连接焊接连接弯头向上弯头向上 弯头向下弯头向下三通向上三通向上 三通向下：三通向下：已知一管道平面如图所示，试分析管道走向，并画出正立面和已知一管道平面如图所示，试分析管道走向，并画出正立面和左侧立面图（高度尺寸自定）左侧立面图（高度尺寸自定）例例1：管道空间走向为：自左起管道空间走向为：自左起-向右向右-向下向下-向前向前-向上向上-向右向右已知一管道的平面图和立面图，如图（已知一管道的平面图和立面图，如图（a）所示，试画出左）所示，试画出左侧视图
29、侧视图向前向前向下向下向前向前向下向下向右向右向上向上向右向右向下向下向右向右自上向下自上向下正视图正视图左侧视图左侧视图例例2：已知一段管道（装有阀门）的轴测图，如图（已知一段管道（装有阀门）的轴测图，如图（a）所示，试画出其平面）所示，试画出其平面图、立面图和侧面图图、立面图和侧面图例例3：作业（第二次）作业（第二次）注意手轮方向注意手轮方向4.仪表控制点的表示方法仪表控制点的表示方法仪表控制点用符号表示仪表控制点用符号表示，并从其安装位置引出。，并从其安装位置引出。符号包括符号包括图形符号图形符号图形符号图形符号和和字母代号字母代号字母代号字母代号，它们组合起来，它们组合起来表达仪表功能
30、、被测变量、测量方法。表达仪表功能、被测变量、测量方法。测量点测量点测量点测量点仪表的图形符号仪表的图形符号 检测、显示、控制检测、显示、控制等仪表的图形符号等仪表的图形符号是一个细实线圆圈，是一个细实线圆圈，其直径约为其直径约为10 mm。圈外用一条细实线圈外用一条细实线指向工艺管线或设指向工艺管线或设备轮廓线上的检测备轮廓线上的检测点。点。仪表的图形符号仪表的图形符号仪表位号的表示仪表位号的表示仪表位号的组成仪表位号的组成仪表位号的组成仪表位号的组成被测变量字母代号被测变量字母代号被测变量字母代号被测变量字母代号功能字母代号功能字母代号功能字母代号功能字母代号P RC3 01序号序号序号序
31、号工段代号工段代号工段代号工段代号仪表位号的标注方式仪表位号的标注方式就地安装的就地安装的压力指示仪表压力指示仪表PRC 301集中仪表盘面安装的集中仪表盘面安装的压力记录控制仪表压力记录控制仪表 PI60首字母首字母后继字母后继字母HG/T 20505-2000过程测量与控制仪表的过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号功能标志及图形符号仪表功能字母代号仪表功能字母代号常见仪表功能图例常见仪表功能图例变送器：将变送器：将管道中的压管道中的压力变化转变力变化转变成可识别的成可识别的信号传送给信号传送给压力计压力计个引至仪表盘面安装个引至仪表盘面安装的压力计，它具有压的压力计，它具有压力指示功能，
32、其编号力指示功能，其编号为为203。气动阀门气动阀门 一般采用一般采用A1A1图幅，横幅绘制，特别简单图幅，横幅绘制，特别简单的用的用A2A2图幅，不宜加宽和加长。图幅，不宜加宽和加长。5.图幅和附注图幅和附注 附注的内容是对流程图上所采用的，除附注的内容是对流程图上所采用的，除设备外的所有图例、符号、代号作出的说明。设备外的所有图例、符号、代号作出的说明。1 1、看标题栏和图例中的说明、看标题栏和图例中的说明 2 2、掌握系统中设备的数量、名称及位号、掌握系统中设备的数量、名称及位号 3 3、了解主要物料的工艺施工流程线、了解主要物料的工艺施工流程线 4 4、了解其它物料的工艺施工流程线、了
33、解其它物料的工艺施工流程线6.PID的阅读的阅读一、离心泵流量调节一、离心泵流量调节第三节第三节 仪表控制调节设计仪表控制调节设计简单易行，阀门调节简单易行，阀门调节尺寸要大尺寸要大效率低，不经济效率低，不经济阀门尺寸可以较小阀门尺寸可以较小效率低，不经济效率低，不经济转速调节转速调节造价高造价高容积式泵容积式泵出口不能堵死，一般只用旁路调节，控制流量出口不能堵死，一般只用旁路调节，控制流量二、真空泵流量调节二、真空泵流量调节三、换热器温度控制方案三、换热器温度控制方案也可以通过流量、压力等条件控制也可以通过流量、压力等条件控制流量不可改变时，可使用旁路控制流量不可改变时，可使用旁路控制四、塔
34、设备四、塔设备通过压力或真空度、温度、流量、液位等控制通过压力或真空度、温度、流量、液位等控制1.压力控制压力控制（1）常压精馏塔：无需控制，冷凝器或回流罐上开）常压精馏塔：无需控制，冷凝器或回流罐上开气压平衡管气压平衡管（2）减压精馏塔：）减压精馏塔：（3）加压精馏塔：）加压精馏塔：不含不凝性气体或量很少，可不含不凝性气体或量很少，可控制冷却剂流量来控制塔压，控制冷却剂流量来控制塔压，减少冷却剂用来，投资少。减少冷却剂用来，投资少。含少量不凝性气体，可控含少量不凝性气体，可控制冷却剂流量和加放空阀制冷却剂流量和加放空阀联合调节联合调节塔顶气相中含较多不凝性气体，可通过不凝性气体的排塔顶气相中
35、含较多不凝性气体，可通过不凝性气体的排放量来控制塔压。放量来控制塔压。（2）温度控制）温度控制改变冷凝液的回流量，改变冷凝液的回流量，控制塔顶温度控制塔顶温度改变加热即的流量，改变加热即的流量，控制再沸器温度控制再沸器温度（3）流量控制）流量控制精馏塔的进料量、回流量、塔顶出料量、塔釜出料量等精馏塔的进料量、回流量、塔顶出料量、塔釜出料量等流量参数对精馏塔的稳定操作有重要的影响流量参数对精馏塔的稳定操作有重要的影响（4）液位控制）液位控制塔釜、回流罐、进料贮罐、成品贮罐等的液位均应设置相塔釜、回流罐、进料贮罐、成品贮罐等的液位均应设置相应的检测和控制系统，其中塔釜、回流罐的液位自控流程应的检测
36、和控制系统，其中塔釜、回流罐的液位自控流程如图如图五、反应器五、反应器反应器是药品生产的常用设备，其控制变量主要有反应器是药品生产的常用设备，其控制变量主要有温度、温度、压力、进料量压力、进料量等等1.温度控制温度控制通过改变加热剂或冷却剂通过改变加热剂或冷却剂流量来控制反应温度。流量来控制反应温度。简单，仪表较少。简单，仪表较少。当釜内物料较多时，温度当釜内物料较多时，温度滞后；当物料温度不均时滞后；当物料温度不均时还会造成局部过冷或过热。还会造成局部过冷或过热。因此，该方案常用于对温因此，该方案常用于对温度控制要求不高的场合。度控制要求不高的场合。将反应温度与冷却剂将反应温度与冷却剂流量串
37、接的温度控制流量串接的温度控制方案，该方案，该 方案以冷却方案以冷却剂流量为副参数，可剂流量为副参数，可 及时有效地反映冷却及时有效地反映冷却剂流量和压力变化的剂流量和压力变化的干扰，但干扰，但 不能反映冷不能反映冷却剂温度变化的干扰却剂温度变化的干扰。将反应温度与夹套温将反应温度与夹套温度串接的温度控制方度串接的温度控制方案，该案，该 方案以夹套温方案以夹套温度为副参数，不仅可度为副参数，不仅可反映冷却剂方面的干反映冷却剂方面的干扰，而且对反应器内扰，而且对反应器内的干扰也有一定的反的干扰也有一定的反映。映。2.进料流量控制进料流量控制既可使各股原料的进料量保持稳定，又可使各原料之间既可使各
38、股原料的进料量保持稳定，又可使各原料之间的配比符合规定要求的配比符合规定要求第四节第四节 工艺流程设计实例工艺流程设计实例例例1：在药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后在药品精制中，粗品常先用溶剂溶解，然后加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体加入活性炭脱色，最后再滤除活性炭等固体杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确杂质。假设溶剂为低沸点易挥发溶剂，试确定适宜的过滤流程。定适宜的过滤流程。IIIIIIIV解：要比较方案优劣，首先要选定评判标准解：要比较方案优劣，首先要选定评判标准选选过滤速度过滤速度和和溶剂收率溶剂收率为评价方案的标准为评价方案的标准方案方案I：采用常压过滤方案虽可滤除活性炭
39、等固体杂质，：采用常压过滤方案虽可滤除活性炭等固体杂质，但过滤速度较慢但过滤速度较慢方案方案II：该方案采用真空抽滤方式，过滤速度明显加快，：该方案采用真空抽滤方式，过滤速度明显加快，但出口未设置冷凝器，易造成大量低沸点溶剂但出口未设置冷凝器，易造成大量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降的挥发损失，使溶剂的收率下降方案方案III：出口设置了冷凝器，以回收低沸点溶剂，从而：出口设置了冷凝器，以回收低沸点溶剂，从而减少了溶剂的挥发损失，提高了溶剂的收率减少了溶剂的挥发损失，提高了溶剂的收率方案方案IV：该方案是在压滤器上部通入压缩空气或氮气，：该方案是在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即采用加压
40、过滤方式，过滤速度快，且溶剂的即采用加压过滤方式，过滤速度快，且溶剂的挥发损失少，提高了溶剂的收率挥发损失少，提高了溶剂的收率例例2：甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸的反应方程式为已知反应在间歇釜已知反应在间歇釜(磺化釜磺化釜)中进行，磺化反应速度与甲苯中进行，磺化反应速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方成反比。为保持较高的浓度成正比，与硫酸含水量的平方成反比。为保持较高的反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措反应速度，可向甲苯中慢慢加入浓硫酸。同时，应采取措施将磺化生成的水及时移出磺化釜。试通过方案比较，确施将磺化生成的水及时移出磺化
41、釜。试通过方案比较，确定适宜的脱水工艺流程。定适宜的脱水工艺流程。III解：解：常温下，甲苯与水不互溶，但甲苯与水能形成共沸混常温下，甲苯与水不互溶，但甲苯与水能形成共沸混合物，共沸点为合物，共沸点为84.1 oC。因此，可在釜内加入过量。因此，可在釜内加入过量50100%的甲苯，的甲苯，利用甲苯与水的共沸特性，将反应生成利用甲苯与水的共沸特性，将反应生成的水及时移出磺化釜的水及时移出磺化釜，经冷却后再将水分出。为保证釜内，经冷却后再将水分出。为保证釜内的甲苯量，分水后的甲苯应及时返回磺化釜。可见，的甲苯量，分水后的甲苯应及时返回磺化釜。可见，磺化磺化过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲苯
42、能否及时过程中产生的水能否及时移走以及脱水后的甲苯能否及时返回磺化釜可作为方案比较的评判标准返回磺化釜可作为方案比较的评判标准。方案方案 I：可将磺化生成的水及时移出磺化釜，但脱水后的可将磺化生成的水及时移出磺化釜，但脱水后的甲苯不能及时返回磺化釜，故难以保证釜内的甲苯量。当甲苯不能及时返回磺化釜，故难以保证釜内的甲苯量。当釜内的甲苯量不足时，还需向釜内补充甲苯。釜内的甲苯量不足时，还需向釜内补充甲苯。方案方案 II：既能将磺化生成的水及时移出磺化釜，又能使脱水既能将磺化生成的水及时移出磺化釜，又能使脱水后的甲苯及时返回磺化釜，故反应过程中无需向釜内补充后的甲苯及时返回磺化釜，故反应过程中无需
43、向釜内补充甲苯。还可降低工作人员的劳动强度甲苯。还可降低工作人员的劳动强度用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸的组成为：为：HNO3 47%、H2SO4:49%、H2O 4%；氯苯与混酸中；氯苯与混酸中HNO3 的摩尔比为的摩尔比为1：；反应开始温度为：；反应开始温度为4055 oC，并逐，并逐渐升温至渐升温至 80 oC；硝化时间为；硝化时间为 2h；硝化废酸中含硝酸小于；硝化废酸中含硝酸小于 1.6%，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的，含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。试以混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单试以混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸及氯苯的单耗作为方案比较的评判标准，分析一下方案，并确定适宜耗作为方案比较的评判标准，分析一下方案，并确定适宜的硝化及后处理工艺流程。的硝化及后处理工艺流程。例例3：作业（第二次）作业（第二次）方案方案I：方案方案II：