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1、工艺流程设计4.1 4.1 概述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(装置装置)基基本面貌的关键性步骤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对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。决定性的作用。工艺流程设计的任务包括两部分。工艺流程设计的任务包括两部分。(1)(1)确定以下各项内容确定以下各项内容:1)1)确定采用多少生产过程确定采用多少生产过程(或工序或工序)来构成由原料制得产品的全来构成由原料制得产品的全过程过程,以及每个生产过程以及每个生产过程(或工序或工序)之间如何连接之间如何连接;2)2)确定
2、每个生产过程确定每个生产过程(或工序或工序)的具体任务的具体任务,即物料通过该生产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过程发生什么物理变化、化学变化和能量变化;23)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)4)确定控制方案、选用合适的控制仪表确定控制方案、选用合适的控制仪表;5)5)确定确定“三废三废”治理和综合利用方案治理和综合利用方案;6)6)确定安全生产措施确定安全生产措施,例如设置安全阀、阻火器、事故储槽例如设置安全阀、阻火器、事故储槽,危危险状态下发出信号或自动开启空阀、或自动停车连锁等。险
3、状态下发出信号或自动开启空阀、或自动停车连锁等。(2)(2)在工艺流程设计的不同阶段在工艺流程设计的不同阶段,绘制不同的工艺流程图。绘制不同的工艺流程图。34.2 4.2 工艺流程设计的分类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表格的形式表现出来的,按照设计阶段的不同：按照设计阶段的不同：方框流程图、工艺流程草方框流程图、工艺流程草(简简)图、工艺物料流程图、带控制点图、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。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
4、阶段的带控制点的工艺流程图的主要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。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。44.3 4.3 工艺流程设计工艺流程设计1.1.工艺流程设计的原则工艺流程设计的原则一、工艺流程设计的原则与方法一、工艺流程设计的原则与方法(1)(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果,以保证产品质量
5、以保证产品质量;(2)(2)“就地取材就地取材”,充分利用当地原料充分利用当地原料,以便获得最佳的经济效以便获得最佳的经济效益益;(3)(3)采用高效率的设备采用高效率的设备,降低原材料消耗及水、电、蒸汽消耗降低原材料消耗及水、电、蒸汽消耗,以使产品的成本降低以使产品的成本降低;(4)(4)经济效益高经济效益高;(5)(5)充分预计生产的故障充分预计生产的故障,以便即时处理以便即时处理,保证生产的稳定性。保证生产的稳定性。52.2.工艺流程设计应考虑的问题工艺流程设计应考虑的问题(1)(1)技术的成熟程度技术的成熟程度:是流程设计首先应考虑的问题；是流程设计首先应考虑的问题；设计工艺流程是一项
6、复杂的技术工作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、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:(2)(2)及时采用新技术和新工艺及时采用新技术和新工艺,但要注意技术的可靠性；但要注意技术的可靠性；(3)(3)流程的可操作性、可控制性：流程的可操作性、可控制性：1)1)尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程；尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程；2)2)反应物在设备中的停留时间既要尽可能得短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；又要使之反应完全；3)3)维
7、持各个反应在最适宜的工艺条件下进行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多相反应尽可能增大反应物间的接触面；反应物间的接触面；4)4)设备或器械的设计要考虑到流动形态对过程的影响设备或器械的设计要考虑到流动形态对过程的影响,也要考虑到也要考虑到某些因素可能的变化；某些因素可能的变化；5)5)尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制尽可能使器械构造、反应系统的操作和控制,简单、灵敏和有效；简单、灵敏和有效；6)6)为易于控制和保证产品质量一致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在技术水平和设备材料等允许的条件下的条件下,大型单系列或少系列优于小型多系列大型单系
8、列或少系列优于小型多系列,且便于实现微且便于实现微机控制。机控制。62.2.工艺流程设计应考虑的问题工艺流程设计应考虑的问题(4)(4)投资和操作费用投资和操作费用:1)1)多采用已定型生产的标准型设备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以及结构简单和造价低廉的设备。设备。2)2)尽可能选用条件温和、低能耗、原料价廉的技术路线。尽可能选用条件温和、低能耗、原料价廉的技术路线。3)3)选用小而有效的设备和建筑选用小而有效的设备和建筑,以降低投资费用以降低投资费用,并便于管理和运并便于管理和运输输,同时同时,也要考虑到操作、安全和扩建的需要。也要考虑到操作、安全和扩建的需要。4)
9、4)工厂应接近原料基地和销售地域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或有相应规模的交通运输系统。统。5)5)现代过程工业装置的趋向是大型、高效、节能、自动化、微机现代过程工业装置的趋向是大型、高效、节能、自动化、微机控制控制;而一些精细产品则向小批量、多品种、高质量方向发展。而一些精细产品则向小批量、多品种、高质量方向发展。6)6)用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作用各种方法减少不必要的辅助设备或辅助操作,例如利用地形例如利用地形或重力进料以减少输送机械。或重力进料以减少输送机械。7)7)选用适宜的耐久抗蚀材料。选用适宜的耐久抗蚀材料。8)8)工序和厂房的衔接安排要合理
10、。工序和厂房的衔接安排要合理。(5)(5)安全安全:(6)(6)环境和生态环境和生态:73.3.工艺流程设计方法工艺流程设计方法 不论哪种情况不论哪种情况,一般都是将一个工艺过程分为四个重要部分一般都是将一个工艺过程分为四个重要部分:原料原料预处理过程、反应过程、产物的后处理预处理过程、反应过程、产物的后处理(分离净化分离净化)和和“三废三废”的的处理过程处理过程。一般的工作方法是。一般的工作方法是:(1)(1)以反应过程为中心以反应过程为中心:根据反应过程的特点、产品要求、物料特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性、基本工艺条件来决定采用
11、反应器类型及决定采用连续操作作,还是间歇操作。还是间歇操作。(2)(2)考虑原料预处理过程考虑原料预处理过程:在主反应装置已经确定之后在主反应装置已经确定之后,根据反应特根据反应特点点,必然对原料提出要求必然对原料提出要求,如纯度、温度、压力及加料方式等。如纯度、温度、压力及加料方式等。(3)(3)产物的后处理过程产物的后处理过程:根据反应原料的特性和产品的质量要求根据反应原料的特性和产品的质量要求,以以及反应过程的特点及反应过程的特点,产物的后处理有多种形式。产物的后处理有多种形式。(4)(4)产品的后处理产品的后处理:经过前述分离、净化后达到合格的目的产品经过前述分离、净化后达到合格的目的
12、产品,有有些是下一工序的原料些是下一工序的原料,可加工为其他产品。可加工为其他产品。(5)(5)未反应原料的循环或利用未反应原料的循环或利用,以及副产物的处理以及副产物的处理:由于反应并不完由于反应并不完全全,剩余组分在产物处理中被分离出来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一般应循环回到反应设备中继续参与反应。备中继续参与反应。83.3.工艺流程设计方法工艺流程设计方法(6)(6)确定确定“三废三废”排出物的处理措施排出物的处理措施:在生产过程中在生产过程中,不得不排放不得不排放的各种废气、废液和废渣的各种废气、废液和废渣,在现有的技术条件下在现有的技术条件下,尽量综合利尽量
13、综合利用用,变废为宝变废为宝,加以回收。而无法回收的应妥善处理。加以回收。而无法回收的应妥善处理。(7)(7)确定公用工程的配套措施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、氮气等用水、蒸汽、压缩空气、氮气等,以及冷冻、真空都是工艺中以及冷冻、真空都是工艺中要考虑的配套设施。要考虑的配套设施。(8)(8)确定操作条件和控制方案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一个完善的工艺设计除了工艺流程等以外等以外,还应把投产后的操作条件确定下来还应把投产后的操作条件确定下来,这也是设计要求。这也是设计要求。(9)(9)制定
14、切实可靠的安全生产措施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、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,根据生产过程根据生产过程中物料性质和生产特点中物料性质和生产特点,在工艺流程和装置中在工艺流程和装置中,除设备材质和结除设备材质和结构的安全措施外构的安全措施外,在流程中应在适宜部位上放置事故槽、安全阀、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、阻水栓等放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等,以保证安全生产。以保证安全生产。93.3.工艺流程设计方法工艺流程设计方法(10)(10)保
15、温、防腐的设计保温、防腐的设计:1)1)保温的任务保温的任务: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一般具有下列情况之一的场合均应保温:a)a)凡设备或管道表面区温度超过凡设备或管道表面区温度超过50,50,减少热损失减少热损失;b)b)设备内或输送管道内的介质要求不结晶不凝结设备内或输送管道内的介质要求不结晶不凝结;c)c)制冷系统的设备和管道中介质输送要求保冷制冷系统的设备和管道中介质输送要求保冷;d)d)介质的温度介质的温度,低于周围空气露点温度低于周围空气露点温度,要求保冷要求保冷;e)e)季节温度变化大季节
16、温度变化大,有些常温湿气或液体有些常温湿气或液体,冬季易冻结冬季易冻结,有些介质有些介质在夏季易引起蒸发、汽化。在夏季易引起蒸发、汽化。保温的任务保温的任务就是就是选择合适的保温材料选择合适的保温材料,确定一个经济合理的保温确定一个经济合理的保温厚度厚度,即最佳经济厚度即最佳经济厚度,可参考有关设计手册确定可参考有关设计手册确定,同时根据所选同时根据所选保温材料确定保温结构。保温材料确定保温结构。103.3.工艺流程设计方法工艺流程设计方法(10)(10)保温、防腐的设计保温、防腐的设计:1)1)保温的任务保温的任务:根据管内或设备容器的温度确定是否需要保温根据管内或设备容器的温度确定是否需要
17、保温,一般具有下列情况之一的场合均应保温一般具有下列情况之一的场合均应保温:a)a)凡设备或管道表面区温度超过凡设备或管道表面区温度超过50,50,减少热损失减少热损失;b)b)设备内或输送管道内的介质要求不结晶不凝结设备内或输送管道内的介质要求不结晶不凝结;c)c)制冷系统的设备和管道中介质输送要求保冷制冷系统的设备和管道中介质输送要求保冷;d)d)介质的温度介质的温度,低于周围空气露点温度低于周围空气露点温度,要求保冷要求保冷;e)e)季节温度变化大季节温度变化大,有些常温湿气或液体有些常温湿气或液体,冬季易冻结冬季易冻结,有些介质有些介质在夏季易引起蒸发、汽化。在夏季易引起蒸发、汽化。保
18、温的任务保温的任务就是就是选择合适的保温材料选择合适的保温材料,确定一个经济合理的保温确定一个经济合理的保温厚度厚度,即最佳经济厚度即最佳经济厚度,可参考有关设计手册确定可参考有关设计手册确定,同时根据所选同时根据所选保温材料确定保温结构。保温材料确定保温结构。113.3.工艺流程设计方法工艺流程设计方法(10)(10)保温、防腐的设计保温、防腐的设计:2)2)防腐设备和管道的防腐处理防腐设备和管道的防腐处理:化工生产中的物料介质化工生产中的物料介质,大多数都具有或轻或重的腐蚀性大多数都具有或轻或重的腐蚀性,因此因此所选用的设备和管道常常选用能够抵抗介质侵蚀的耐腐蚀材料。所选用的设备和管道常常
19、选用能够抵抗介质侵蚀的耐腐蚀材料。除此之外除此之外,还要采用防腐措施还要采用防腐措施,一般有一般有衬里和涂层衬里和涂层两类措施。两类措施。衬里衬里:一般在金属容器内壁一般在金属容器内壁,衬以衬以一定厚度的有机或无机材料衬一定厚度的有机或无机材料衬里里,以隔断介质与金属的接触以隔断介质与金属的接触。有机衬里如橡胶、塑料或其他。有机衬里如橡胶、塑料或其他有机高聚物有机高聚物,主要为主要为热固性的树脂热固性的树脂;无机衬里一般为玻璃、瓷砖、无机衬里一般为玻璃、瓷砖、耐腐水泥、辉绿岩板等。耐腐水泥、辉绿岩板等。在设备和管道外表面在设备和管道外表面,因为大气的腐蚀因为大气的腐蚀,尤其在周围环境可能含尤其
20、在周围环境可能含有酸性气体时更为严重有酸性气体时更为严重,所以外表面都要进行防腐处理。所以外表面都要进行防腐处理。121.1.方框流程图方框流程图二、工艺流程图的绘制二、工艺流程图的绘制工艺流程示意图也称方框流程图工艺流程示意图也称方框流程图,通常是用来向决策机构、高通常是用来向决策机构、高级管理部门提供该工艺过程的快速说明级管理部门提供该工艺过程的快速说明,如可行性研究报告中如可行性研究报告中所提供的就是流程示意图。所提供的就是流程示意图。工艺过程的总体概念用方框流程图按不同的部分表示工艺过程的总体概念用方框流程图按不同的部分表示,每个方每个方框根据不同的详略要求框根据不同的详略要求,可以是
21、整个工艺流程的一个部分可以是整个工艺流程的一个部分,也也可以是一个操作单元。可以是一个操作单元。131.1.方框流程图方框流程图二、工艺流程图的绘制二、工艺流程图的绘制流程示意图一般用流程示意图一般用细实线矩形框细实线矩形框表示表示,流程线只画出流程线只画出主要物主要物流流,用粗实线表示用粗实线表示,流程方向用箭头画在流程线上流程方向用箭头画在流程线上,并加上其他并加上其他必要的注释等。必要的注释等。流程示意图中的方框流程示意图中的方框,除了除了标注操作名称标注操作名称外外,有时还要有时还要注上部注上部分号码分号码,这些号码可以与以后的工艺流程图上的相关物流编号这些号码可以与以后的工艺流程图上
22、的相关物流编号相互参照。相互参照。该图的功能是说明某一已确定的工艺过程所包含的每一个主该图的功能是说明某一已确定的工艺过程所包含的每一个主要工艺步骤。要工艺步骤。最简单也是最常用的格式是最简单也是最常用的格式是一系列的长方框一系列的长方框,每一个方框加每一个方框加上标记或文字即代表了工艺过程中的一步或一段。上标记或文字即代表了工艺过程中的一步或一段。142.2.工艺流程草图工艺流程草图(简图简图)二、工艺流程图的绘制二、工艺流程图的绘制(1)(1)工艺流程草图的内容工艺流程草图的内容:1)1)设备示意图设备示意图,按设备大致几何形状画出按设备大致几何形状画出,画方块图也可以画方块图也可以;2)
23、2)流程管线及流向箭头流程管线及流向箭头,包括全部物料管线和部分辅助管线包括全部物料管线和部分辅助管线,如水、如水、汽、气等汽、气等;3)3)文字注释文字注释,如设备名称、物料名称、来自何处、去何处等。如设备名称、物料名称、来自何处、去何处等。为一种仅为一种仅定性表示物料由原料转化为产品的变化过程和流向顺定性表示物料由原料转化为产品的变化过程和流向顺序序,以及生产中所采用的化工单元过程及设备的流程图。以及生产中所采用的化工单元过程及设备的流程图。(2)(2)工艺流程草图的绘制与标注工艺流程草图的绘制与标注:工艺流程草图工艺流程草图由左至右展开由左至右展开,设备轮廓线用细实线、物料管线用粗设备轮
24、廓线用细实线、物料管线用粗实线、辅助管线用中实线画出实线、辅助管线用中实线画出。在图的下方或其他显著位置。在图的下方或其他显著位置,列出列出各设备的位号。各设备的位号。设备位号由四个单元组成设备位号由四个单元组成,分别为由设备分类代号、分别为由设备分类代号、设备所在主项的编号、主项内同类设备顺序号、相同设备的设备所在主项的编号、主项内同类设备顺序号、相同设备的(数量数量)尾号组成。尾号组成。15 设备类别代号设备类别代号,一般取英文名称的第一个字母一般取英文名称的第一个字母(大写大写)做代号。做代号。主项编号采用两位数字主项编号采用两位数字,从从01 01 开始开始,最大为最大为9999。设备
25、顺序号按同类设备设备顺序号按同类设备在工艺流程中流向的先后顺序编制在工艺流程中流向的先后顺序编制,采用采用两位数字两位数字,从从01 01 开始开始,最大最大9999。(2)(2)工艺流程草图的绘制与标注工艺流程草图的绘制与标注:两台或两台以上相同设备并联时两台或两台以上相同设备并联时,它们的位号前三项完全相同它们的位号前三项完全相同,用不同的数量尾号予以区别。按数量和排列顺序依次以大写英文用不同的数量尾号予以区别。按数量和排列顺序依次以大写英文字母字母A,B,C,A,B,C,作为每台设备的尾号。作为每台设备的尾号。同一设备在施工图设计和初步设计中位号相同。同一设备在施工图设计和初步设计中位号
26、相同。新增的设备则新增的设备则应重新编号应重新编号,不准占用已取消的位号。不准占用已取消的位号。设备位号在流程图、设备布置图及管道布置图中书写时设备位号在流程图、设备布置图及管道布置图中书写时,在规在规定的位置画一条粗实线定的位置画一条粗实线设备位号线。设备位号线。线上方书写位号线上方书写位号,线下方在线下方在需要时可书写名称需要时可书写名称。163.3.工艺物料流程图工艺物料流程图(简图简图)二、工艺流程图的绘制二、工艺流程图的绘制物料计算的内容包括物料计算的内容包括过程中每一个设备的进出口过程中每一个设备的进出口,也即管道内的也即管道内的原料、半成品、成品和副产品原料、半成品、成品和副产品
27、,以及与物料有关的废水、废物等的以及与物料有关的废水、废物等的数量和规格组成。数量和规格组成。计算完成后计算完成后,即着手绘制工艺物料流程图。此图是以图形与表格相即着手绘制工艺物料流程图。此图是以图形与表格相结合的形式来反映物料衡算结果结合的形式来反映物料衡算结果,它可作为设计审查的资料它可作为设计审查的资料,并作并作为进一步设计的重要依据为进一步设计的重要依据,同时也作为日后生产操作的参考。同时也作为日后生产操作的参考。工艺物料流程图只在物料衡算和热量衡算后绘制工艺物料流程图只在物料衡算和热量衡算后绘制,简称简称PFD(PFD(Process Flow Diagram)Process Flo
28、w Diagram)。173.3.工艺物料流程图工艺物料流程图(简图简图)二、工艺流程图的绘制二、工艺流程图的绘制1)1)图形图形:设备的示意图和流程线。设备的示意图和流程线。2)2)标注标注:设备的位号、名称及特性数据等。设备的位号、名称及特性数据等。3)3)物料平衡表物料平衡表:物料代号、物料名称、组分、流量、压力、温度状物料代号、物料名称、组分、流量、压力、温度状态及来源去向。态及来源去向。4)4)标题栏标题栏:包括图名、图号、设计阶段等。包括图名、图号、设计阶段等。(1)(1)工艺物料流程图的内容工艺物料流程图的内容:图样采用图样采用展开图展开图形式形式,一般一般以车间为单位进行以车间
29、为单位进行。按工艺流程顺序。按工艺流程顺序,自左至右依次画出一系列设备的图形自左至右依次画出一系列设备的图形,并配以物料流程线和必要的并配以物料流程线和必要的标注与说明。在保证图样清晰的原则下标注与说明。在保证图样清晰的原则下,图形不一定按比例。图形不一定按比例。图纸图纸规格常采用规格常采用A2 A2 或或A3A3。长边过长时。长边过长时,幅面允许加长幅面允许加长,也可分张绘制。也可分张绘制。(2)(2)工艺物料流程图的绘制工艺物料流程图的绘制:181)1)设备表示法设备表示法:(2)(2)工艺物料流程图的绘制工艺物料流程图的绘制:a)a)图形图形:设备示意图设备示意图用细实线画出设备简略外形
30、和内部特征用细实线画出设备简略外形和内部特征(如塔的如塔的填充物、塔板、搅拌器和加热管等填充物、塔板、搅拌器和加热管等)。目前很多设备的图形已有统。目前很多设备的图形已有统一规定一规定,其图例可参见表其图例可参见表4.14.1。b)b)标注标注:图上应标注设备位号及名称。图上应标注设备位号及名称。)标注的内容标注的内容:设备在图上应标注位号和名称设备在图上应标注位号和名称,设备位号在整个系设备位号在整个系统内不得重复统内不得重复,且在所有工艺图上设备位号均须一致。位号组成如且在所有工艺图上设备位号均须一致。位号组成如图图4.4 4.4 所示。所示。1920212)2)物料流程表示法物料流程表示
31、法:a)a)图中应表示该工艺中各单元操作的主要设备图中应表示该工艺中各单元操作的主要设备,设备之间用带有流设备之间用带有流向的箭头连接起来表示物流通过的工艺过程或进行循环的途径。向的箭头连接起来表示物流通过的工艺过程或进行循环的途径。b)b)标注标注:图上应标注设备位号及名称。图上应标注设备位号及名称。)标注的方法标注的方法:设备位号应在两个地方进行标注设备位号应在两个地方进行标注,一是在图的上方一是在图的上方或下方或下方,标注的位号排列要整齐标注的位号排列要整齐,尽可能地排在相应设备的正上方尽可能地排在相应设备的正上方或正下方或正下方,并在设备位号线下方标注设备的名称。并在设备位号线下方标注
32、设备的名称。二是在设备内或其近旁二是在设备内或其近旁,此处仅注位号此处仅注位号,不注名称。不注名称。b)b)标注标注:)标注内容标注内容:物料经过设备产生变化时物料经过设备产生变化时,需以表格形式标注物料变需以表格形式标注物料变化前后各组分的名称、数量、质量化前后各组分的名称、数量、质量(或摩尔或摩尔)分数等分数等,并标出总和数并标出总和数,具体项目多少可按实际需要而定。具体项目多少可按实际需要而定。)标注方法标注方法:在流程的起始部分和物料产生变化的设备后在流程的起始部分和物料产生变化的设备后,从流程线上用指引线从流程线上用指引线引出引出,指引线及表格线皆用细实线绘制。指引线及表格线皆用细实
33、线绘制。224.4.管道及仪表流程图管道及仪表流程图管道及仪表流程图管道及仪表流程图,简称简称PID(Piping and Inst rumentation Diagram),PID(Piping and Inst rumentation Diagram),有时也叫做带控制点的工艺流程图。有时也叫做带控制点的工艺流程图。1)1)图形图形:表达了工艺流程中所需的全部设备机器、管道、阀门及管表达了工艺流程中所需的全部设备机器、管道、阀门及管件、仪表控制点符号等。件、仪表控制点符号等。2)2)标注标注:注出流程中全部设备的位号及名称、管道公称直径、管段注出流程中全部设备的位号及名称、管道公称直径、管
34、段编号、必要的尺寸及有关附注说明。编号、必要的尺寸及有关附注说明。3)3)标题栏标题栏:注写图名、图号、设计阶段等。注写图名、图号、设计阶段等。(1)(1)管道及仪表流程图的内容管道及仪表流程图的内容:1)1)比例与图幅比例与图幅:管道及仪表流程图不按比例绘制。一般设备管道及仪表流程图不按比例绘制。一般设备(机器机器)图例只取相对比例。图例只取相对比例。图幅一般采用图幅一般采用A1,A1,特别简单的可采用特别简单的可采用A2 A2 图幅图幅。(2)(2)管道及仪表流程图的绘制管道及仪表流程图的绘制:2)2)图线图线(GB4457.484)(GB4457.484)与字体与字体(GB/T14691
35、93):(GB/T1469193):工艺流程图中工艺流程图中,工艺物料管道用粗实线工艺物料管道用粗实线,辅助物料管道用中粗线辅助物料管道用中粗线,其他用细实线。其他用细实线。233)3)设备的表示方法设备的表示方法:a)a)设备的画法设备的画法:)相对位置相对位置:设备的高低和楼面高低的相对位置设备的高低和楼面高低的相对位置,一般也按比例绘制。一般也按比例绘制。)图形图形:化工设备在流程图上一般按比例用化工设备在流程图上一般按比例用细实线细实线绘制绘制,画出能够画出能够显示形状特征的主要轮廓。对于外形过大或过小的设备显示形状特征的主要轮廓。对于外形过大或过小的设备,可以适当可以适当缩小或放大。
36、常用设备的图形画法已标准化缩小或放大。常用设备的图形画法已标准化,参见表参见表4.34.3。)工艺流程图中一般应绘出全部的工艺设备及附件工艺流程图中一般应绘出全部的工艺设备及附件,当流程中包含当流程中包含两套或以上相同系统两套或以上相同系统(设备设备)时时,可以只绘出一套可以只绘出一套,剩余的用细双点划剩余的用细双点划线绘出矩形框表示。线绘出矩形框表示。b)b)设备的标注设备的标注:标注内容与方式同物料流程图。标注内容与方式同物料流程图。244)4)管道的表示方法管道的表示方法:25b)b)管道的标注管道的标注:)标注方法标注方法:如图如图4.8 4.8 所示。所示。)标注的内容标注的内容:标
37、注内容包括标注内容包括管道号管道号(也称管段号也称管段号,其包括物料代其包括物料代号、主项代号、管道分段顺序号三个单元号、主项代号、管道分段顺序号三个单元)、管径、管径(公称通径公称通径)、管、管道等级和隔热道等级和隔热(或隔声或隔声)代号四个部分组成代号四个部分组成,且每根管道必须配画表且每根管道必须配画表示流量的箭头。示流量的箭头。26b)b)管道的标注管道的标注:物料代号物料代号:按按HG20519.3692 HG20519.3692 填写填写,常用物料代号如表常用物料代号如表4.5 4.5 所示。所示。对于物料在表中无规定的对于物料在表中无规定的,可采用英文代号补充可采用英文代号补充,
38、但不得与规定代但不得与规定代号相同。号相同。27主项代号主项代号:一般采用一般采用二位数字二位数字,从从01 01 至至99,99,应与设备位号的主项一应与设备位号的主项一致。致。管径管径:一般标准公称直径一般标准公称直径,以以mm mm 为单位为单位,只注数字只注数字,不注单位。不注单位。凡凡采用采用HGJ3590 HGJ3590 标准中标准中系列外径管者系列外径管者,只需注数字只需注数字,如如“200”;200”;若采用若采用HGJ3590 HGJ3590 中中系列外径管系列外径管(ISO(ISO 管子管子),),则需在数字后加则需在数字后加“B”,B”,如如“200B”200B”。公用工
39、程分配管道及仪表流程图中公用工程分配管道及仪表流程图中,公用工程管线编号的原则公用工程管线编号的原则与工艺管线相同。与工艺管线相同。管道分段顺序号管道分段顺序号:按按生产流向生产流向依次编号依次编号,采用两位数字采用两位数字01,02,01,02,表表示。由主项代号和管道分段顺序号就构成了工艺中某一管段的惟示。由主项代号和管道分段顺序号就构成了工艺中某一管段的惟一性。一性。以上三个单元以上三个单元物料代号、主项代号、管道分段顺序号物料代号、主项代号、管道分段顺序号组成组成管道管道号号(或管段号或管段号)。28 管道等级管道等级:由由管道的公称压力、管道顺序号、管道材质类别管道的公称压力、管道顺
40、序号、管道材质类别三个三个单元组成单元组成,如图如图4.9 4.9 所示。所示。管道的公称压力管道的公称压力(单位为单位为MPa)MPa)等级代号等级代号,用大写英文字母表示。用大写英文字母表示。A AK K 用于用于ANSI(ANSI(美国国家标准协会美国国家标准协会)标准压力等级代号标准压力等级代号(其中其中I,J I,J 不用不用),L),LZ Z 用于国内标准压力等级代号用于国内标准压力等级代号(其中其中O,X O,X 不用不用)。顺序号顺序号,用阿拉伯数字表示用阿拉伯数字表示,由由1 1 开始。开始。29 管道材质类别管道材质类别,用大写英文字母表示。用大写英文字母表示。隔热及隔声代
41、号隔热及隔声代号,按按隔热及隔声功能类型隔热及隔声功能类型的不同的不同,以大写英文字以大写英文字母表示母表示,如表如表4.6 4.6 所示。所示。管道标注在一般情况下管道标注在一般情况下,横向管道标注在上方横向管道标注在上方,竖向管道标注在竖向管道标注在管道左侧。管道左侧。305)5)阀门与管件的表示方法阀门与管件的表示方法:b)b)标注标注:带各类阀体的管道标注如下带各类阀体的管道标注如下:a)a)图形图形:在管道上须用在管道上须用细实线细实线画出全部阀门和部分管件的符号画出全部阀门和部分管件的符号,并并标注其规格代号。管件中的一般连接件如法兰、三通、弯头及管标注其规格代号。管件中的一般连接
42、件如法兰、三通、弯头及管接头等接头等,若无特殊需要若无特殊需要,均不予画出。竖管上的阀门在图上的高低均不予画出。竖管上的阀门在图上的高低位置应大致符合实际高度。位置应大致符合实际高度。31)同一管段号只是管径不同时同一管段号只是管径不同时,可以只标注管径。如图可以只标注管径。如图4.10(a)4.10(a)所示。所示。)同一管段号而管道等级不同时同一管段号而管道等级不同时,应表示出等级的分界线。如图应表示出等级的分界线。如图4.10(b)4.10(b)所示。所示。在管道等级与材料选用表未实施前在管道等级与材料选用表未实施前,可暂按图可暂按图4.10(c)4.10(c)标注。标注。)异径管标注大
43、端公称直径乘小端公称直径。如图异径管标注大端公称直径乘小端公称直径。如图4.10(d)4.10(d)所示。所示。326)6)仪表控制点的表示方法仪表控制点的表示方法:a)a)仪表位号仪表位号:工艺生产流程中的仪表及控制点以工艺生产流程中的仪表及控制点以细实线细实线在相应的管道上用符号画在相应的管道上用符号画出。符号包括出。符号包括图形符号和字母代号图形符号和字母代号,二者结合起来表示仪表、设备、二者结合起来表示仪表、设备、元件、管线的名称及工业仪表所处理的被测变量和功能。元件、管线的名称及工业仪表所处理的被测变量和功能。)图形符号图形符号:用一个直径约用一个直径约10 mm 10 mm 的细实
44、线圆表示的细实线圆表示,并用细实线引并用细实线引到设备或工艺管道的测量点上到设备或工艺管道的测量点上,如图如图4.11 4.11 所示。所示。33常用流量检测仪表和检出元件的图形符号如表常用流量检测仪表和检出元件的图形符号如表4.7 4.7 所示。所示。34仪表安装位置的图形符号如表仪表安装位置的图形符号如表4.8 4.8 所示所示,图中圆圈为直径图中圆圈为直径10 mm 10 mm 的的细实线圆。细实线圆。35 字母代号字母代号:字母代号表示被测变量和仪表功能字母代号表示被测变量和仪表功能,第一位字母表示被第一位字母表示被测变量测变量,后继字母表示仪表的功能后继字母表示仪表的功能,被测变量和
45、仪表功能字母代号如被测变量和仪表功能字母代号如表表4.9 4.9 所示。一台仪表或一个圆内所示。一台仪表或一个圆内,同时出现下列后继字母时同时出现下列后继字母时,应按应按I I,R,C,T,Q,S,A,R,C,T,Q,S,A 的顺序排列的顺序排列,如同时存在如同时存在I,R I,R 时时,只注只注R R。)标注标注:在仪表图形符号上半圆内在仪表图形符号上半圆内,标注被测变量、仪表功能字母标注被测变量、仪表功能字母代号代号,下半圆内注写数字编号下半圆内注写数字编号,如图如图4.12 4.12 所示。所示。数字编号数字编号:数字编号数字编号前两位为主项前两位为主项(或工段或工段)序号序号,应与设备
46、、管道应与设备、管道主项编号相同。主项编号相同。后二位数字为回路序号后二位数字为回路序号,不同被测量变量可单独编不同被测量变量可单独编号。号。36 图图4.12(a)4.12(a)为集中仪表盘面安装仪表为集中仪表盘面安装仪表,其中第一位字母代号其中第一位字母代号“T”T”为被测变量为被测变量(温度温度),),后继字母后继字母“RC”RC”为仪表功能代号为仪表功能代号(记录、调节记录、调节););图图4.12(b)4.12(b)为就地安装仪表为就地安装仪表,仪表功能为压力指示仪表功能为压力指示,编号为编号为401401。分。分析取样点在选定的位置析取样点在选定的位置(设备管口或管道设备管口或管道
47、)标注和编号标注和编号,其取样阀其取样阀(组组)、取样冷却器也要绘制和标注或加文字说明。如用取样冷却器也要绘制和标注或加文字说明。如用 表示表示,则则1301 1301 为为取样点编号取样点编号,其中其中,13,13 为主项编号为主项编号,01,01 为取样点序号。为取样点序号。37b)b)控制执行器控制执行器:执行器的图形符号由调节机构执行器的图形符号由调节机构(控制阀控制阀)和执行机构的图形符号组和执行机构的图形符号组合而成。如对执行机构无要求合而成。如对执行机构无要求,可省略不画。常用的调节机构可省略不画。常用的调节机构调调节阀阀体节阀阀体的图形符号如表的图形符号如表4.4 4.4 所示
48、。常用执行机构图形符号如所示。常用执行机构图形符号如表表4.10 4.10 所示。二者的组合形式示例所示。二者的组合形式示例,如图如图4.13 4.13 所示。所示。387)7)附注附注:设计中一些特殊要求和有关事宜在图上不宜表示或表示不清楚时设计中一些特殊要求和有关事宜在图上不宜表示或表示不清楚时,可在图上加附注可在图上加附注,采用文字、表格、简图加以说明。例如对高点放采用文字、表格、简图加以说明。例如对高点放空、低点排放设计要求的说明空、低点排放设计要求的说明;泵入口直管段长度的要求泵入口直管段长度的要求;限流孔板限流孔板的有关说明等等。一般附注加在图签附近的有关说明等等。一般附注加在图签
49、附近(上方或左侧上方或左侧)。39 带控制点的工艺流程带控制点的工艺流程 三、化工典型设备的自控流程设计三、化工典型设备的自控流程设计输送设备的自控流程设计输送设备的自控流程设计 输送设备输送设备:固体输送设备：固体输送设备：输送带、斗提机输送带、斗提机 流体输送设备：流体输送设备：离心泵、容积式泵、真空泵、压缩机离心泵、容积式泵、真空泵、压缩机 流体输送设备的控制变量：流量、真空度或压力流体输送设备的控制变量：流量、真空度或压力 A A离心泵离心泵离心泵流程设计的一般要求：离心泵流程设计的一般要求：（1 1）泵的入口和出口均需设置切断阀；）泵的入口和出口均需设置切断阀；（2 2）出口处应安装
50、止回阀；）出口处应安装止回阀；（3 3）在泵的出口处应安装压力表；）在泵的出口处应安装压力表；（4 4）泵出口管线的管径一般与泵的管口一致或放大一档；）泵出口管线的管径一般与泵的管口一致或放大一档；（5 5）泵体与泵的切断阀前后的管线都应设置放净阀。）泵体与泵的切断阀前后的管线都应设置放净阀。40离心泵流量的控制方法：直接节流、旁路调节、调速法离心泵流量的控制方法：直接节流、旁路调节、调速法p直接节流法：直接节流法：在泵的出口管线上设置调节阀，利用阀的开度变化来调节流量在泵的出口管线上设置调节阀，利用阀的开度变化来调节流量优点：优点：简单简单缺缺点点：不不适适用用于于正正常常流流量量低低于于泵