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1、一、基本概念二、工艺流程设计方法与步骤三、工艺流程图四、化工典型设备的自控流程第二章 工艺流程设计（一）什么叫工艺流程 化学加工过程是将一种或几种化工原料，经过一系列的 化学加工过程是将一种或几种化工原料，经过一系列的物理和化学的单元操作，最终获得产品。这一系列的单元 物理和化学的单元操作，最终获得产品。这一系列的单元必须在相应的单元设备里进行，用管道将这些单元设备连 必须在相应的单元设备里进行，用管道将这些单元设备连接，以便于物料从一个单元设备进到另一个单元设备。为 接，以便于物料从一个单元设备进到另一个单元设备。为了使物料便于控制，要在设备和相应的位置安装一些测量、了使物料便于控制，要在设
2、备和相应的位置安装一些测量、显示和控制元件，这些设备、连接的管路和相应的控制元 显示和控制元件，这些设备、连接的管路和相应的控制元件一起就组成了化工工艺流程。件一起就组成了化工工艺流程。由上可知，由 由上可知，由设备 设备、连接的、连接的管路 管路和相应的 和相应的控制元件 控制元件一 一起组成的、能使原料获得化工产品的系统，称为 起组成的、能使原料获得化工产品的系统，称为化工工 化工工艺流程 艺流程，简称为工艺流程。，简称为工艺流程。第 一节 基本概念工艺流程的形成简例电解食盐水化盐工序流程图（11）盐水的实验室配制方法）盐水的实验室配制方法(见图见图)（22）盐水的工业化生产过程）盐水的工
3、业化生产过程(见图见图)电解食盐水化盐工序流程图（二）工艺流程设计的任务11、确定六项内容、确定六项内容(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过程，来构成由原料制得产品的全过程，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,即物料通过时要发生什么 即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化和能量变化 物理变化、化学变化和能量变化;(3)(3)确定由什么设备来完成每一个生产过程以及各设备的操作条件 确定由什么设备来完成每
4、一个生产过程以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)确定三废治理和综合利用方案 确定三废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、阻火器和事故贮槽 例如设置安全阀、阻火器和事故贮槽,危险状 危险状况下发出信号、或自动开启放空阀或自动停车联锁等。况下发出信号、或自动开启放空阀或自动停车联锁等。22、在流程设计的不同阶段、在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。（三）工艺流程设计的成果11、工艺流程图、工艺流程图 2 2、表格、表格:如工艺设备一览表等。如工
5、艺设备一览表等。(1)方框流程图:在技术路线选定后,工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图、不列入设计文件。(2)方案流程图 方案流程图:是一个半图解式工艺流程图,供化工计算时使用,不列入设计文件。(3)工艺物料流程图和带控制点工艺流程图:列入初步设计阶段的设计文件中。(4)管道仪表工艺流程图(PID):表示全部工艺设备、物料管路、阀门、设备的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。列入施工图设计阶段的设计文件中。Cl2卤化反应器 蒸发器C C2 2H H4 4排放泵蒸馏塔（）热裂解炉喷淋急泠塔冷凝塔蒸馏塔（）C C2 2H H4 4Cl Cl2 2C C2 2H H3 3Cl ClHCl HCl图
6、：C2H3Cl生产工艺方框流程图（一）（一）生产方法和工艺流程的选择原则 生产方法和工艺流程的选择原则（1 1）先进性）先进性 技术上的先进和经济上的合理可行。技术上的先进和经济上的合理可行。（2 2）可靠性）可靠性 生产方法和工艺流程是成熟可靠。生产方法和工艺流程是成熟可靠。（3 3）结合国情）结合国情 消费水平及各种化工产品的消费趋势。消费水平及各种化工产品的消费趋势。机械设备及电气仪表的制造能力。机械设备及电气仪表的制造能力。化工原材料及设备用金属村料的供应情况。化工原材料及设备用金属村料的供应情况。环境保护的有关规定和化工生产中三废排放情况。环境保护的有关规定和化工生产中三废排放情况。
7、劳动就业与化工生产自动化水平的关系。劳动就业与化工生产自动化水平的关系。资金筹措和外汇贮备情况。资金筹措和外汇贮备情况。第二节 工艺流程设计方法与步骤原料路线的选择 一个工业项目的产品可以从几种原料取，首先遇 一个工业项目的产品可以从几种原料取，首先遇到的问题就是选择哪种原料。到的问题就是选择哪种原料。（1 1）可靠性：必须保证在其服务期限内有足够的、）可靠性：必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料来源。稳定的原料来源。例如若是矿石原料，要看它的储藏量、品位和开采 例如若是矿石原料，要看它的储藏量、品位和开采量。量。凡以经过加工的原材料和部件作为原料的工业项目，凡以经过加工的原材料和部件作
8、为原料的工业项目，最好与供应部门达成协议，以保证供应的可靠性。最好与供应部门达成协议，以保证供应的可靠性。（2）经济性：在产品成本中，原料价格是一个重要因素。即要对各种原料投入后对单位成本的影响进行详细的分析。原料价格受其供求关系变化的影响很大，要根据供求关系对将来的价格进行预测。（3）合理性：这主要是指对资源的综合利用是否合理。例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问题：在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。工艺技术路线的选择 采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有
9、不同的工艺技术路线。每种工艺技术路线的投资费用和日常操作费用也不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经济比较，挑选出最适合的加以采用，就叫做工艺技术路线的选择，简称技术路线选择。p选择工艺技术路线的原则是：p选择技术路线时应考虑：所选择的技术必须是经过全面检验、并能在实践中应用的，以保证建成投产后生产的安全可靠，但也必须避免使用即将过时的技术。必须与可能得到的主要原料结合起来考虑。如就地取材。不仅要考虑主要产品，而且要考虑副产品的利用价值的销售。即一项具体技术要按其所产生的全部产品组合来看。若一种供选择的技术以相同的基本原材料投入而得到更广泛的产品组合，那么就应考虑其全部产品的价值。不选择
10、超过自己技术吸收能力的技术（技术过盈）。从劳动和资金两个角度出发进行各种考虑，以便选择最适合的技术。例如：在缺乏劳动力或劳动力非常昂贵的国家或地区，选择资金相对密集的技术，可能是经济合理的；而在劳动力过剩的国家或地区，节约劳动力的技术就可能会增加必要的投资，因此应选择劳动力相对密集的技术。(二)生产方法和工艺流程确定的步骤 确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶段。段。1.搜集资料，调查研究地形、气象、水文、地址、人文地理、地形、气象、水文、地址、人文地理、原料燃料、动力、交通、施工条件 原料燃料、动力、交通、施工条件生产方式及其工艺流程 生产方式
11、及其工艺流程 原料路线、原料路线、操作规程、控制指标、主要设备等 操作规程、控制指标、主要设备等物料衡算、热量衡算、设备计算 物料衡算、热量衡算、设备计算车间布置、非工艺专业资料、车间布置、非工艺专业资料、及其他与建设项目有关的资料 及其他与建设项目有关的资料生产方式生产方式基础资料基础资料工艺资料工艺资料其他资料其他资料搜集设计资料的原则和步骤 搜集设计资料的原则和步骤（1 1）资料的完整性 资料的完整性 全面的、完整的资料数据能够反映 全面的、完整的资料数据能够反映客观事物的全过程，才能用于设计。客观事物的全过程，才能用于设计。（2 2）资料的正确性 资料的正确性 正确的资料数据具有再现性
12、，能反 正确的资料数据具有再现性，能反映客观事物的本质规律，才能用于设计。映客观事物的本质规律，才能用于设计。（3 3）资料的适用性 资料的适用性 科学技术都是有条件依据的，搜集 科学技术都是有条件依据的，搜集资料要严格注意资料的适用条件。资料要严格注意资料的适用条件。（4 4）资料的恰当性 资料的恰当性 资料年代的差异会造成技术上的不 资料年代的差异会造成技术上的不同，在整理、分析资料时应注意资料恰当性，不可盲目一味追 同，在整理、分析资料时应注意资料恰当性，不可盲目一味追求先进性，要综合考虑整个设计的技术水平与建设项目的投资 求先进性，要综合考虑整个设计的技术水平与建设项目的投资总额。总额
13、。2.确定方案，落实设备分析各种工艺路线所使用的设备已有定型设备 国内设计制造 国外进口3.全面分析，对比比较各各种种工工艺艺路路线线国内外采用情况及发展趋势 国内外采用情况及发展趋势产品质量比较 产品质量比较生产能力及产品规格 生产能力及产品规格原材料及能量消耗 原材料及能量消耗建设费用及产品成本 建设费用及产品成本三废的产生与治理 三废的产生与治理其他特殊的情况 其他特殊的情况（三）工艺流程设计的方法（三）工艺流程设计的方法 以 以反 反应过程为核心 应过程为核心，以方案比较作决定，以方案比较作决定v化工工艺的一般流程原料贮存原料预处理反应或提取产品分离产品精制贮存包装液、气、固及易燃、液
14、、气、固及易燃、易爆、腐蚀、剧毒等 易爆、腐蚀、剧毒等粉碎 粉碎.稀释 稀释.混合 混合.输送条件 输送条件催化剂 催化剂.反应条件或提取条件 反应条件或提取条件分离方式及分离工艺条件 分离方式及分离工艺条件精制的方式与工艺条件 精制的方式与工艺条件干燥方式与干燥工艺条件 干燥方式与干燥工艺条件包装 包装.贮存 贮存1.以反应过程为中心（1）定反应器:根 根据 据反 反应 应过 过程 程的 的特 特点 点、产 产品 品要 要求 求、物 物料 料特 特性 性、基 基本 本工 工艺 艺条 条件 件来 来决 决定 定采 采用 用反 反应 应器 器类 类型 型及 及决 决定 定采 采用 用连 连续 续
15、操 操作，还是间歇性操作。作，还是间歇性操作。有 有些 些产 产品 品不 不适 适合 合连 连续 续化 化操 操作 作，如 如同 同一 一生 生产 产装 装置 置生 生产 产多 多品 品种或多牌号产品时，用间歇操作，更为方便。种或多牌号产品时，用间歇操作，更为方便。物 物料 料反 反应 应过 过程 程是 是否 否需 需外 外供 供能 能量 量或 或移 移出 出热 热量 量，都 都要 要在 在反 反应 应装置上增加相应的适当措施。装置上增加相应的适当措施。如 如果 果反 反应 应需 需要 要在 在催 催化 化剂 剂存 存在 在下 下进 进行 行，就 就须 须考 考虑 虑催 催化 化反 反应 应的
16、方式和催化剂的选择。的方式和催化剂的选择。p p 一 一般 般说 说确 确定 定主 主反 反应 应过 过程 程的 的装 装置 置，往 往往 往都 都有 有文 文献 献、资 资料 料可 可供 供参 参考 考，或 或有 有中 中试 试结 结果 果。现 现有 有工 工业 业化 化装 装置 置可 可以 以借 借鉴 鉴、参 参考，因此并不复杂。考，因此并不复杂。(2)(2)设计原料预处理过程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、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 压力以及加料方式等，以保证反应过程的实现。，以保证反应过程的实现。原料预处理过程
17、：原料预处理过程：固体：粉碎、溶解 固体：粉碎、溶解-目数、浓度、纯度 目数、浓度、纯度 液体：配制、混合 液体：配制、混合-浓度、均一 浓度、均一 气体：配比、压缩 气体：配比、压缩-浓度、输送 浓度、输送 原料预处理过程可以牵涉到：原料预处理过程可以牵涉到：粉碎、筛分、配制、混合、压缩、提纯等单元操作。粉碎、筛分、配制、混合、压缩、提纯等单元操作。这些操作过程主要根据原料的性质及处理方法选择不同的 这些操作过程主要根据原料的性质及处理方法选择不同的装置进行组合。因此，设计的工艺流程就有所不同。装置进行组合。因此，设计的工艺流程就有所不同。(3)(3)设计产物的后处理过程设计产物的后处理过程
18、 根据反应原料的特性和产品的质量要求，以及反应过 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 程的特点，实际反应过程可能会出现下列情况:除了 除了获得目的产物外，由于存在 获得目的产物外，由于存在副反应 副反应，还生成了，还生成了副产物 副产物。由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，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 以及为使反应尽可能完全而有过剩组分 过剩组分。原料中含 原料中含有的 有的杂质 杂质往往不是反应需要的，在原料的预处理中并 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
19、中，或者杂质参 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 与反应而生成无用且有害的物质 有害的物质。产物的集聚状态 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 要求，也增加了后处理过程。某些反应过程是多相 多相的，的，而最终产物是固态的。而最终产物是固态的。p p 因此用于产物的 因此用于产物的净化、分离 净化、分离的化工单元操作过程，往 的化工单元操作过程，往往是整个工艺过程中 往是整个工艺过程中最复杂、最关键 最复杂、最关键的部分。的部分。产品分离 产品分离 固液分离 固液分离-过滤、离心 过滤、离心 液液分离 液液分离-蒸发、精馏、萃取 蒸发、精馏、萃
20、取 气液分离 气液分离-吸收 吸收 产品分离牵涉到的单元过程：产品分离牵涉到的单元过程：过滤、离心、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元操作 过滤、离心、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元操作过程。这些单元操作过程，同样应根据被分离产物 过程。这些单元操作过程，同样应根据被分离产物的特征，设计与之相适应的单元过程。的特征，设计与之相适应的单元过程。产品精制 产品精制对产物进一步纯化，以满足产品的质量要求。对产物进一步纯化，以满足产品的质量要求。液体 液体-精馏、浓缩、结晶 精馏、浓缩、结晶固体 固体-重结晶 重结晶气体 气体-吸收 吸收产品精制牵涉到的单元过程：产品精制牵涉到的单元过程：精馏、浓缩、结晶、重
21、结晶等单元操作过程。这些 精馏、浓缩、结晶、重结晶等单元操作过程。这些单元操作过程，同样应根据产品的质量要求，设计与之 单元操作过程，同样应根据产品的质量要求，设计与之相适应的单元过程。相适应的单元过程。(4)(4)设计产品的后处理过程设计产品的后处理过程 经精制后的产物，成为最终的产品还需要干燥、包装、经精制后的产物，成为最终的产品还需要干燥、包装、储运等过程。储运等过程。固体 固体-干燥、包装 干燥、包装 液体 液体-灌装 灌装 气体 气体-灌装 灌装 储运包装过程牵涉到的单元操作过程有：储运包装过程牵涉到的单元操作过程有：干燥、计量、包装等过程，应根据产品的特性进行设计 干燥、计量、包装
22、等过程，应根据产品的特性进行设计工艺过程。工艺过程。(5)(5)设计未反应原料的循环或利用以及副产物的处理设计未反应原料的循环或利用以及副产物的处理 由 由于 于反 反应 应不 不是 是全 全部 部，剩 剩余 余组 组分 分在 在产 产物 物处 处理 理中 中被 被分 分离 离出 出来 来，一般应循环回到反应设备中继续参与反应。一般应循环回到反应设备中继续参与反应。(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 在生 生产 产过 过程 程中 中，不 不得 得不 不排 排放 放的 的各 各种 种废 废气 气、废 废液 液和 和废 废渣 渣，应 应尽 尽量 量综 综合 合利
23、利用 用，变 变废 废为 为宝 宝，加 加以 以回 回收 收。无 无法 法回 回收 收的 的应 应妥 妥善 善处 处理 理。“三 三废 废”中 中如 如含 含有 有有 有害 害物 物质 质，在 在排 排放 放前 前应 应该 该达到排放标准。达到排放标准。p p 因 因此 此在 在化 化工 工开 开发 发和 和工 工程 程设 设计 计中 中必 必须 须研 研究 究和 和设 设计 计治 治理 理方 方案 案和 和流 流程 程，要 要做 做到 到“三 三废 废”治 治理 理与 与环 环境 境保 保护 护工 工程 程、“三 三废 废”治 治理 理工 工艺 艺与 与主 主产 产品 品工 工艺 艺同 同时
24、 时设 设计 计、同 同时 时施 施工 工，而 而且 且同 同时 时投 投产 产运 运行 行。按 按照 照国 国家 家有 有关 关规 规定 定，如 如果 果污 污染 染问 问题 题不 不解 解决 决，是不允许投产的。是不允许投产的。(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。p 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。(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 一个 个完
25、 完善 善的 的工 工艺 艺设 设计 计除 除了 了工 工艺 艺流 流程 程等 等以 以外 外，还 还应 应把投产后的操作条件确定下来，这也是设计要求。把投产后的操作条件确定下来，这也是设计要求。p p 这 这些 些条 条件 件包 包括 括整 整个 个流 流程 程中 中各 各个 个单 单元 元设 设备 备的 的物 物料 料流 流量 量（投 投料 料量 量）、组 组成 成、温 温度 度压 压力 力等 等，并 并且 且提 提出 出控 控制 制方 方案 案（与 与仪 仪表 表控 控制 制专 专业 业密 密切 切配 配合 合）以 以确 确保 保能 能稳 稳定地生产出合格产品来 定地生产出合格产品来。(
26、9)(9)制定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 在工 工艺 艺设 设计 计中 中要 要考 考虑 虑到 到开 开停 停车 车、长 长期 期运 运转 转和 和检 检修 修过 过程 程中 中可 可能 能存 存在 在各 各种 种不 不安 安全 全因 因素 素，根 根据 据生 生产 产过 过程 程中 中物 物料 料性 性质 质和 和生 生产 产特 特点 点，在 在工 工艺 艺流 流程 程和 和装 装置 置中 中，除 除设 设备 备材 材质 质和 和结 结构 构的 的安 安全 全措 措施 施外 外，在 在流 流程 程中 中应 应在 在适 适宜 宜部 部位 位上 上设 设置 置事 事故
27、故槽 槽、安 安全 全阀 阀、放 放空 空管 管、安 安全 全水 水封 封、防 防爆 爆板 板、阻 阻水 水栓 栓等 等以 以保 保证 证安 安全生产 全生产。(10)保温、防腐的设计 这 这是 是在 在工 工艺 艺流 流程 程设 设计 计中 中的 的最 最后 后一 一项 项工 工作 作，也 也是 是施 施工 工安 安装 装时最后一道工序。时最后一道工序。p p 流 流程 程中 中应 应根 根据 据介 介质 质的 的温 温度 度、特 特性 性和 和状 状态 态以 以及 及周 周围 围环 环境 境状 状况决定管道和设备是否需要保温和防腐 况决定管道和设备是否需要保温和防腐。2.以方案比较作决定
28、工 工业 业生 生产 产中 中，一 一个 个过 过程 程往 往往 往可 可以 以有 有多 多种 种方 方法 法来 来实 实现 现，例 例如 如液 液固 固混 混合 合物 物的 的分 分离 离，可 可以 以用 用离 离心 心、沉 沉降 降、压 压缩 缩和 和真 真空 空过 过滤 滤等 等方 方法 法；含 含湿 湿固 固体 体的 的干 干燥 燥，可 可以 以用 用气 气流 流、双 双锥 锥、滚 滚筒 筒、箱 箱式 式、沸 沸腾 腾等 等干 干燥 燥方 方法 法，这 这些 些也 也都 都需 需要 要进 进行 行方 方案 案比 比较 较，因 因地 地制宜地选择一种最佳工程方案。制宜地选择一种最佳工程方
29、案。一 一个 个优 优秀 秀的 的工 工程 程设 设计 计要 要在 在多 多种 种方 方案 案的 的比 比较 较中 中才 才能 能产 产生 生。进 进行 行方 方案 案比 比较 较首 首先 先要 要明 明确 确判 判据 据，工 工程 程上 上常 常用 用的 的判 判据 据有 有产 产物 物收 收率 率、原 原材 材料 料单 单耗 耗、能 能量 量单 单耗 耗、产 产品 品成 成本 本、工 工程 程投 投资 资等 等。此 此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。过程操作 进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。
30、过程操作参数如温度、压力、流速、流量等原始信息，设计者是不 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 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。现工艺规定的操作参数。（四）工艺流程设计的步骤1.1.搜集资料，调查研究 搜集资料，调查研究 2.2.确定生产线数目 确定生产线数目3.3.确定操作方式 确定操作方式4.4.确定主要生产过程 确定主要生产过程5.5.确定辅助过程 确定辅助过程6.6.合理确定操作条件 合理确定操作条件7.7.考虑流程的弹性和进行设备设计 考虑流程的弹性和进行设备设计8.8.确定控制
31、系统 确定控制系统9.9.逐步完善和简化所设计的流程 逐步完善和简化所设计的流程10.10.对多种流程设计方案进行比较 对多种流程设计方案进行比较,选出最优方案 选出最优方案1.搜集资料，调查研究 要 要根 根据 据建 建设 设项 项目 目的 的产 产品 品方 方案 案及 及生 生产 产规 规模 模，有 有计 计划 划、有 有目 目的 的地 地搜 搜集 集国 国内 内外 外同 同类 类型 型生 生产 产厂 厂的 的有 有关 关资 资料 料，包 包括 括技 技术 术路 路线 线特 特点 点、工 工艺 艺参 参数 数、原 原材 材料 料和 和公 公用 用工 工程 程单 单耗 耗、产 产品 品质 质
32、量 量、三 三废 废治 治理 理以 以及 及各 各种 种技 技术 术路 路线 线的 的发 发展 展情 情况 况与 与动 动向 向等 等技 技术 术经 经济资料。济资料。p p 掌 掌握 握国 国内 内外 外化 化工 工技 技术 术经 经济 济的 的资 资料 料，仅 仅靠 靠设 设计 计人 人员 员自 自己 己搜 搜集 集是 是不 不够 够的 的，还 还应 应取 取得 得技 技术 术信 信息 息部 部门 门的 的配 配合 合，有 有时 时还 还要 要向咨询部门提出咨询。向咨询部门提出咨询。确定生产线数目 大型装置与相同生产能力的数个小型装置相比 大型装置与相同生产能力的数个小型装置相比 优点：节
33、约建设投资，占地少，自动化程度高等；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；缺点：附属设备贵，大都无备用设备，出故障只好停车；若 若以 以单 单生 生产 产线 线的 的大 大型 型装 装置 置与 与生 生产 产能 能力 力相 相同 同的 的双 双生 生产 产线 线小 小型 型装 装置 置相 相比 比，开 开工 工率 率高 高时 时，则 则大 大型 型装 装置 置的 的经 经济 济效 效益 益好 好。假 假如 如开 开工 工率 率不 不足 足或 或生 生产 产负 负荷 荷常 常变 变化 化，尤 尤其 其是 是几 几种 种牌 牌号 号的 的产
34、产品 品经常换产时，则双线小装置的经济效益好。经常换产时，则双线小装置的经济效益好。p p 因 因此 此对 对于 于生 生产 产规 规模 模较 较大 大，涉 涉及 及到 到是 是否 否实 实施 施大 大型 型化 化时 时需 需仔 仔细 细分析比较。分析比较。确定操作方式 尽量采用连续化操作方式。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。有时也采用间歇与连续联合操作化方式。有 有些 些过 过程 程采 采用 用间 间歇 歇操 操作 作反 反而 而更 更有 有利 利些 些，如 如用 用蒸 蒸馏 馏釜 釜处 处理 理精馏塔塔釜的高沸点残液。精馏塔塔釜的高沸点残液。确定主要生产过程 先
35、 先抓 抓住 住全 全流 流程 程的 的核 核心 心 反 反应 应过 过程 程,从 从它 它入 入手 手来 来逐 逐步 步建 建立 立与之相应的生产过程。与之相应的生产过程。即原料 即原料 预处理过程 预处理过程 反应过程 反应过程 产物后处理 产物后处理。55确定辅助过程 降 降低 低能 能耗 耗，提 提高 高能 能量 量利 利用 用率 率的 的过 过程 程。如 如反 反应 应热 热、位 位能 能、静压能等的利用。静压能等的利用。三废处理过程。三废处理过程。为稳定生产而设立的过程 为稳定生产而设立的过程(如缓冲 如缓冲、中间贮存、中间贮存)。6合理确定操作条件 如 如高 高压 压反 反应 应
36、过 过程 程，要 要求 求在 在原 原料 料贮 贮罐 罐到 到反 反应 应器 器间 间必 必须 须设 设立 立升 升压 压过 过程 程和 和相 相应 应的 的压 压缩 缩机 机，而 而在 在反 反应 应器 器到 到产 产品 品间 间必 必须 须设 设立减压过程和相应的设备。立减压过程和相应的设备。又 又如 如确 确定 定了 了反 反应 应器 器内 内的 的操 操作 作温 温度 度和 和允 允许 许波 波动 动范 范围 围，就 就要 要相 相应 应地 地设 设立 立供 供热 热或 或移 移热 热设 设施 施及 及手 手段 段(如 如夹 夹套 套内 内泠 泠管 管等 等)，同时建立自动调剂温度的控
37、制系统。同时建立自动调剂温度的控制系统。7考虑流程的弹性和进行设备设计 即 即全 全流 流程 程设 设计 计要 要考 考虑 虑综 综合 合生 生产 产能 能力 力的 的弹 弹性 性:应 应估 估计 计全 全年 年生 生产 产的 的不 不均 均衡 衡性 性,各 各过 过程 程间 间所 所选 选设 设备 备的 的操 操作 作周 周期 期及 及其 其不 不均 均衡 衡性 性,还 还要 要考 考虑 虑因 因生 生产 产管 管理 理和 和外 外部 部条 条件 件等 等因 因素 素可 可能 能产 产生 生负 负荷 荷的 的波 波动 动,这 这些 些均 均通 通过 过调 调研 研和 和参 参加 加生 生产
38、产实 实践 践来确定弹性的适宜幅度。来确定弹性的适宜幅度。对 对设 设备 备的 的余 余度 度的 的考 考虑 虑:原 原则 则上 上既 既不 不超 超过 过又 又不 不少 少于 于设 设计 计负 负荷 荷,并 并且 且尽 尽可 可能 能使 使各 各台 台设 设备 备的 的能 能力 力一 一致 致,以 以避 避免 免由 由于 于设 设备能力不平衡而造成浪费。备能力不平衡而造成浪费。p p 在 在考 考虑 虑了 了全 全装 装置 置的 的弹 弹性 性和 和各 各设 设备 备的 的余 余度 度以 以后 后,就 就可 可进 进行 行设备选型和设计计算了。设备选型和设计计算了。8确定控制系统 要 要根
39、根据 据各 各过 过程 程间 间是 是如 如何 何连 连接 接的 的、各 各过 过程 程又 又靠 靠什 什么 么操 操作 作手段来实现的等等来确定它们的控制系统。手段来实现的等等来确定它们的控制系统。要 要考 考虑 虑正 正常 常生 生产 产、开 开停 停车 车和 和检 检修 修所 所需 需的 的各 各个 个过 过程 程的 的连 连接 接方 方法 法,此 此外 外还 还要 要增 增补 补遗 遗漏 漏的 的管 管线 线、阀 阀门 门、过 过滤 滤密 密封 封系 系统 统,以 以及 及采 采样 样、放 放净 净、排 排空 空、连 连通 通设 设施 施,逐 逐步 步完 完善 善控 控制 制系统。系统
40、。p p 注 注意 意:在 在这 这个 个过 过程 程中 中，与 与自 自控 控专 专业 业共 共同 同商 商定 定控 控制 制水 水平 平,进 进而 而设 设计 计全 全流 流程 程的 的控 控制 制系 系统 统和 和仪 仪表 表系 系统 统,画 画在 在流 流程 程图 图上 上，完成 完成PID PID。9逐步完善和简化所设计的流程p p 要从各方面着手来逐步完善和简化 要从各方面着手来逐步完善和简化 考虑到开停车和事故处理等问题，因而设置事故贮槽，考虑到开停车和事故处理等问题，因而设置事故贮槽，增加备用设备以利于必要时可以切换使用。有时需设置 增加备用设备以利于必要时可以切换使用。有时需
41、设置自动往聚合设备内加终止剂的装置。自动往聚合设备内加终止剂的装置。尽量简化对水汽泠冻系统的要求，尽可能采用单一系统。尽量简化对水汽泠冻系统的要求，尽可能采用单一系统。当装置本身需要用到几种不同压力的蒸汽时，应当尽可 当装置本身需要用到几种不同压力的蒸汽时，应当尽可能简化或统一对蒸汽压力的要求。能简化或统一对蒸汽压力的要求。尽量减少物料循环量，在切实可行的基础上采用新技术，尽量减少物料循环量，在切实可行的基础上采用新技术，提高单程转化率以及简化流程等等。提高单程转化率以及简化流程等等。10对多种流程设计方案进行比较,选出最优方案 应当尽量从实际可能出发，多搞一些流程设计方案，然 应当尽量从实际
42、可能出发，多搞一些流程设计方案，然后进行全面的综合比较，从中找出最优的方案作为流程 后进行全面的综合比较，从中找出最优的方案作为流程设计的成果。设计的成果。（五）工艺流程设计实例乙烯制卤乙烯（1）生产方法的选择 反应路线一：乙炔的氢卤化 反应路线二：从乙烯卤化制得二卤乙烷，再热解 反应路线三：从乙烯氧卤化制得二卤乙烷，再热解 反应路线四：乙烯卤化平衡法反应路线 总反应式 毛利（元/Kg)1 C2H2+HCl=C2H3Cl-0.022 C2H4+Cl2=C2H3Cl+HCl 0.943C2H4+HCl0.5O2=C2H3Cl+H2O0.244C2H4+Cl20.5O2=C2H3Cl+H2O0.6
43、5 由上表可选择第二反应路线，其工艺流程如下:第一步:第二步:转化率98%转化率65%(2)其工艺过程简述为：（3）混合物的分离 用什么方法实现裂解产物的分离呢？先考察混合物的沸点，如下表所示 用什么方法实现裂解产物的分离呢？先考察混合物的沸点，如下表所示：HCl、C2H4Cl2 和C2H3Cl的沸点物质 正常沸点0C 压力下沸点0C0.48MPa 1.2MPa 2.6MPaHCl-84.8-51.7-26.2 0C2H3Cl-13.8 33.1 70.5 110 C2H4Cl283.7 146 193 242 由上述沸点可知，混合物中各物质沸点甚大，用蒸馏法实现分离其分离方案可用两个串联的蒸
44、馏塔组成（4）温度、压力和相的变化乙烯制氯乙烯过程单元组合的流程（5）选择适合的设备来实现温度、压力和相的变化第三节 工艺流程图（一）工艺方案流程图（二）工艺物料流程图（三）带控制点的工艺流程图（一）方案流程图 1.方案流程图的作用及内容 作用：表达物料从原料到成品或半成品的工艺过程，作用：表达物料从原料到成品或半成品的工艺过程，及所使用的设备和机器。用于设计开始时的工艺方及所使用的设备和机器。用于设计开始时的工艺方案的讨论，也可作为施工流程图的设计基础。案的讨论，也可作为施工流程图的设计基础。内容：内容：设备设备用示意图表示生产过程中所使用的机器、用示意图表示生产过程中所使用的机器、设备；用
45、文字、字母、数字注写设备的名称和位号。设备；用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。工艺流程工艺流程用工艺流程线及文字表达物料由原用工艺流程线及文字表达物料由原料到成品或半成品的工艺流程。料到成品或半成品的工艺流程。设备 设备设备位号 设备位号工艺流程 工艺流程线 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（一）方案流程图 2.方案流程图的画法按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右地展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。地展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。
46、设备画法 设备画法 设备位号及名称的注写 设备位号及名称的注写 工艺流程线的画法 工艺流程线的画法用细实线画出设备的大概轮廓和示意图，一般不按比例，但应保持它们的相对大小。V 0 4 0 8 A真 空 受 槽车间或工段号 设备分类号 设备分类号 设备序号 设备序号相同设备的序号 相同设备的序号设备名称 用粗实线来绘制主要物料的工艺流程线，用箭头标明物料的流向，并在流程线的起始和终了位置注明物料的名称、来源或去向。（一）方案流程图（二）工艺物料流程图 工艺物料流程图是在方案流程图的基础上，用图形与表格相 工艺物料流程图是在方案流程图的基础上，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
47、结果的图样。结合的形式，反映设计中物料衡算和热量衡算结果的图样。在方案流程图上增加以下内容：l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。l在流程的起始处以及使物料产生变化的设备后，列表注明物 料变化前后其组分的名称、流量（kg/h）、摩尔分数（%）等参数及各项的总和，实际书写项目依具体情况而定。l表格线和指引线都用细实线绘制。物料变化前后 物料变化前后 设备特性数据 设备特性数据或参数 或参数（二）工艺物料流程图（三）带控制点的工艺流程图施工流程图的内容：施工流程图的内容：u u设备示意图 设备示意图：带接管口的设备示意
48、图，注写设备位号及名：带接管口的设备示意图，注写设备位号及名 称；称；u u管道流程线 管道流程线：带阀门管件和仪表控制点（测温、测压、测：带阀门管件和仪表控制点（测温、测压、测 流量及分析点等）的管道流程线，注写管道代号；流量及分析点等）的管道流程线，注写管道代号；u u对阀门管件和仪表控制点的图例符号的说明；对阀门管件和仪表控制点的图例符号的说明；u u标题栏。标题栏。u u带控制点的工艺流程图也称施工流程图，是在方案流程图的 带控制点的工艺流程图也称施工流程图，是在方案流程图的基础上绘制的内容较为详尽的一种工艺流程图。基础上绘制的内容较为详尽的一种工艺流程图。u u是设计、绘制设备布置图
49、和管道布置图的基础，又是施工安 是设计、绘制设备布置图和管道布置图的基础，又是施工安 装和生产操作时的主要参考依据。装和生产操作时的主要参考依据。u u在施工流程图中应把生产中涉及的所有设备、管道、阀门 在施工流程图中应把生产中涉及的所有设备、管道、阀门 以及各种仪表控制点等都画出。以及各种仪表控制点等都画出。设备示意图 设备示意图管道流程线 管道流程线设备位号 设备位号管道代号 管道代号阀门 阀门仪表 仪表（三）带控制点的工艺流程图1.1.设备的画法与标注设备的画法与标注l l在施工流程图中，设备的画法与方案流程图基本相同。在施工流程图中，设备的画法与方案流程图基本相同。l l与方案流程图不
50、同的是：对于两个或两个以上的相同设 与方案流程图不同的是：对于两个或两个以上的相同设备一般应全部画出。备一般应全部画出。l l施工流程图中每个工艺设备都应编写设备位号并注写设备 施工流程图中每个工艺设备都应编写设备位号并注写设备名称。与方案流程图中的设备位号应该保持一致。名称。与方案流程图中的设备位号应该保持一致。l l当一个系统中包括两个或两个以上完全相同的局部系统 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，其他系统用双点画线的 时，可以只画出一个系统的流程，其他系统用双点画线的方框表示，在框内注明系统名称及其编号。方框表示，在框内注明系统名称及其编号。（