【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位上設(shè)置事故槽、安全閥、放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等以保證安全生產(chǎn)。 (10) 保溫、防腐的設(shè)計(jì)。這是在工藝流程設(shè)計(jì)中的最后一項(xiàng)工作，也是施工安裝時(shí)最后一道工序。流程中應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的溫度、特性和狀態(tài)以及周圍環(huán)境狀況決定管道和設(shè)備是否需要保溫和防腐。 三、工藝流程設(shè)計(jì)的基本方法 —— 方案比較 一個(gè)優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)只有在多種方案的比較中才能產(chǎn)生。進(jìn)行方案比較首先要明確判據(jù)，工程上常用的判據(jù)有產(chǎn)物收率、原材料單耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、工程投資等。此外，也要考慮環(huán)保、安全、占地面積等因素。 進(jìn)行方案比較的基本前提是保持原始信息不變。這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出，過程的操作參數(shù)如溫度、壓力、流速、流量等原始信息 ，設(shè)計(jì)者是不能變更的。設(shè)計(jì)者只能采用各種工程手段和方法，保證實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)定的操作參數(shù)。 工業(yè)生產(chǎn)中，一個(gè)過程往往可以有多種方法來實(shí)現(xiàn)，例如液固混合物的分離，可以用離心、沉降、壓縮和真空過濾等方法；含濕固體的干燥，可以用氣流、雙錐、滾筒、箱式、沸騰等干燥方法，這些也都需要進(jìn)行方案比較，因地制宜地選擇一種最佳工程方案。 第三節(jié) 工藝流程圖 一、工藝流程圖概述 把各個(gè)生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來，即是工藝流程圖。 化工工藝圖中，屬于工藝流程圖性質(zhì)的圖樣 有若干種，它們都用來表達(dá)工藝生產(chǎn)流程。由于它們的要求各不相同，所以在內(nèi)容、重點(diǎn)和深度方面也不一致，但這些圖樣之間是有密切聯(lián)系的。工藝流程圖一般有如下幾種。 1．全廠總工藝流程圖或物料平衡圖 總工藝流程圖是在煉油化工廠設(shè)計(jì)中，為總說明部分提供的全廠流程圖樣。對(duì)綜合性化工廠則稱全廠物料平衡圖。圖上各車間（工段）用細(xì)實(shí)線畫成長(zhǎng)方框來示意。流程線只畫出主要物料，用粗實(shí)線表示。流程方向用箭頭畫在流程線上。圖上還注明了車間名稱，各車間原料、半成品和成品的名稱、平衡數(shù)據(jù)和來源、去向等。 2．物料流程圖 物料流程圖是在全廠 總工藝流程圖基礎(chǔ)上，分別表達(dá)各車間內(nèi)部工藝物料流程的圖樣。在流程上標(biāo)注出各物料的組分、流量以及設(shè)備特性數(shù)據(jù)等。 3．工藝管道及儀表流程圖 工藝管道及儀表流程圖是以物料流程圖為依據(jù)，內(nèi)容較為詳細(xì)的一種工藝流程圖。在管線和設(shè)備上畫出配置的某些閥門、管件、自控儀表等的有關(guān)符號(hào)。 二、工藝流程草圖 工藝流程草圖亦稱方案流程圖、流程示意圖、流程簡(jiǎn)圖，是用來表達(dá)整個(gè)工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣。它是設(shè)計(jì)開始時(shí)供工藝方案討論常用的流程圖，亦是工藝流程圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。 當(dāng)生產(chǎn)方法確定以后，就可以開始設(shè)計(jì)繪制流程草圖。因?yàn)樗皇菫?將要進(jìn)行的物料衡算和部分設(shè)備計(jì)算和能量衡算服務(wù)的，并不編入設(shè)計(jì)文件中，所以繪制時(shí)不需在繪圖技術(shù)上多花費(fèi)時(shí)間，而要把主要精力用于工藝技術(shù)問題上。在繪制流程草圖時(shí)尚未進(jìn)行定量計(jì)算，因而它只是定性地標(biāo)出由原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的變化，流向順序以及生產(chǎn)中采用的各種化工單元及設(shè)備。 生產(chǎn)工藝流程草圖一般由物料流程、圖例和設(shè)備一覽表等三個(gè)部分組成。 1．物料流程 (1) 設(shè)備示意圖。圖中的設(shè)備只畫出大致輪廓和示意結(jié)構(gòu)，甚至畫一個(gè)方框代替也可以。設(shè)備的相對(duì)位置高低也不要求準(zhǔn)確，備用設(shè)備在流程草圖中一般省略不畫。但設(shè)備一般都要編號(hào) ，并在圖紙空白處按編號(hào)順序集中列出設(shè)備名稱。 (2) 流程管線及流向箭頭。流程草圖中應(yīng)畫出全部物料管線和一部分動(dòng)力管線（如水、蒸汽、壓縮空氣和真空等）。物料管線用粗實(shí)線畫出，動(dòng)力管線用中粗實(shí)線畫出。在管線上用箭頭表示物料的流向。 (3) 文字注解 ①在流程圖的下方或圖紙的其他空白處列出各設(shè)備的編號(hào)和名稱。 ②在管線的上方或右方用文字注明物料的名稱。 ③在流程線的起始和終了處注明物料的名稱來源及去向。 2．圖例 圖例中只須標(biāo)出管線圖例。閥門、儀表等無須標(biāo)出。 3．設(shè)備一覽表 設(shè)備一覽表也只包括序號(hào)、位號(hào)、設(shè)備 名稱和備注，有時(shí)可省略設(shè)備一覽表和圖框。工藝流程草圖是一種示意性的從左至右的展開圖。 三、工藝管道及儀表流程圖 工藝管道及儀表流程圖又稱施工流程圖或帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。與之配套的尚有輔助管道及儀表流程圖、公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖。它是由工藝人員和自控人員合作進(jìn)行繪制的，在初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)中都要提供這種圖樣。 工藝管道及儀表流程圖是在工藝流程草圖和物料流程圖的基礎(chǔ)上繪制的，它是設(shè)備布置和管道布置設(shè)計(jì)的依據(jù)，并可供施工、安裝、生產(chǎn)操作時(shí)參考。 （一）比例與圖幅 工藝管道及儀表流程圖可以車間（裝置）或工段（ 分區(qū)或工序）為主項(xiàng)進(jìn)行繪制，原則上一個(gè)主項(xiàng)繪一張圖解，如圖 24 所示即以一個(gè)工段為主項(xiàng)繪制的圖樣。若流程復(fù)雜，一個(gè)主項(xiàng)也可以分成數(shù)張（或分系統(tǒng)）繪制但仍算一張圖樣，且需使用同一個(gè)圖號(hào)，但要注明各是該圖號(hào)圖紙總張數(shù)的第幾張。必要時(shí)也可適當(dāng)縮小比例進(jìn)行繪制。 (1) 比例。圖上的設(shè)備圖形及其高低間相對(duì)位置大致按 1:100 或 1:200 的比例進(jìn)行繪制，流程簡(jiǎn)單時(shí)也有用 1:50 的比例。整個(gè)圖形因展開等種種關(guān)系，實(shí)際上并不全按比例繪制，因此在標(biāo)題欄中的“比例”一欄，不予注明。 (2) 圖幅。由于圖樣采用展開圖形式，圖形 多呈長(zhǎng)條形，因而以前的圖紙幅面常采用標(biāo)準(zhǔn)幅面加長(zhǎng)的規(guī)格。加長(zhǎng)后的長(zhǎng)度以方便閱讀為宜。近年來，考慮到圖樣繪讀使用和底圖檔案保管的方便，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已有統(tǒng)一規(guī)定，一般均采用 A1圖幅，特別簡(jiǎn)單的可采用 A2 圖幅，且不宜加長(zhǎng)或加寬。 （二）設(shè)備的表示方法 (1)圖形。化工設(shè)備在圖上一般按比例用細(xì)實(shí)線（ b/3）繪制，畫出能夠顯示形狀特征的主要輪廓。 (2)相對(duì)位置。設(shè)備間的高低和樓面高低的相對(duì)位置，一般也按比例繪制。低于地面的需相應(yīng)畫在地平線以下，盡可能地符合實(shí)際安裝情況。對(duì)于有位差要求的設(shè)備，還要注明其限 定尺寸。 (3)相同系統(tǒng)（或設(shè)備）的處理。兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的系統(tǒng)（或設(shè)備），一般應(yīng)全部畫出。只畫出一套時(shí)，被省略部分的系統(tǒng)，則需用細(xì)雙點(diǎn)劃線繪出矩形框表示?？騼?nèi)注明設(shè)備的位號(hào)、名稱，并繪出引至該套系統(tǒng)（或設(shè)備）的一段支管。 (1)標(biāo)注的內(nèi)容。設(shè)備在圖上應(yīng)標(biāo)注位號(hào)及名稱。 (2)標(biāo)注的方式。設(shè)備的位號(hào)、名稱一般標(biāo)注在相應(yīng)設(shè)備的圖形上方或下方，即在圖紙的上端及下端兩處，各設(shè)備在橫向之間的標(biāo)注方式應(yīng)基本排成一行。 （三）管道的表示方法 圖上一般應(yīng)畫出所有工藝物料和輔助物料（如蒸汽、冷卻水、冷凍鹽 水等）的管道。當(dāng)輔助管道系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單時(shí)，可將其總管繪制在流程圖的上方，其支管則下引至有關(guān)設(shè)備；當(dāng)輔助管道系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，待工藝管道布置設(shè)計(jì)完成后，另繪輔助管道及儀表流程圖予以補(bǔ)充，此時(shí)流程圖上只繪出與設(shè)備相連接位置的一段輔助管道（有時(shí)包括操作所需要的閥口等），如圖 24 所示。圖上各支管與總管連接的先后位置應(yīng)與管道布置圖一致。公用管道比較復(fù)雜的系統(tǒng)，通常還需另繪公用系統(tǒng)管道及儀表流程圖。 1．管道的畫法 管道畫法的原則規(guī)定可參閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和化工行業(yè)有關(guān)規(guī)定。 每段管道上都票有相應(yīng)的標(biāo)注，一般橫向 管線標(biāo)注在管線的上方，豎向管線則標(biāo)注在管線的左方；若標(biāo)注位置不夠時(shí)，可將標(biāo)注中的部分內(nèi)容移至管線下方或右方。不得已時(shí)，也可用指引線引出標(biāo)注。標(biāo)注內(nèi)容應(yīng)包括三個(gè)組成部分：即管道號(hào)、管徑和管道等級(jí)。 當(dāng)未采用管道等級(jí)及與之配套的材料選用表時(shí)，管道標(biāo)注中的公制管需注外徑厚度；對(duì)隔熱（或隔音）的管道，則將隔熱（隔音）代號(hào)注在管徑之后。 （四）閥門與管件的表示方法 (1)圖形符號(hào) (2)字母代號(hào)表示被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)。 (3)儀表位號(hào)在檢測(cè)控制系統(tǒng)中，一個(gè)回路中的每一個(gè)儀表（或元件）都應(yīng)標(biāo)注儀表位號(hào)。 在管道及儀表流程圖中，標(biāo)注儀表位號(hào)一的方法是將字母代號(hào)填寫在圓圈的上半部分，數(shù)字編號(hào)填寫在圓圈的下半部分。 第四節(jié) 典型設(shè)備的自控流程 本節(jié)介紹常用的化工典型設(shè)備（泵、換熱器、反應(yīng)釜、蒸餾塔）的自控流程。 一、泵 1．離心泵 離心泵的流量調(diào)節(jié)一般是采用出口節(jié)流的方法，但也可以使用旁路調(diào)節(jié)方法，旁路調(diào)節(jié)耗費(fèi)能量，但調(diào)節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小是它的優(yōu)點(diǎn)。 在離心泵設(shè)有分支路時(shí)，即一臺(tái)泵要分送幾支并聯(lián)管路時(shí)，可采用分支調(diào)節(jié)方案。 2．容積式泵（往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵和旋渦泵等） 當(dāng)流量減小時(shí)容積式泵 的壓力急劇上升，因此不能在容積式泵的出口管道上直接安裝節(jié)流裝置來調(diào)節(jié)流量，通常采用旁路調(diào)節(jié)或改變轉(zhuǎn)速、改變沖程大小來調(diào)節(jié)流程。 3．真空泵 真空泵可采用吸入支路調(diào)節(jié)和吸入管阻力調(diào)節(jié)的方案。 二、換熱器 換熱器的溫度控制方案。 (1)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量，用流體 1的流量作調(diào)節(jié)參數(shù)來控制流體 2的出口溫度。 (2)調(diào)節(jié)傳熱面積，適用于蒸汽冷凝換熱器，調(diào)節(jié)閥裝在凝液管路上。 (3)分流調(diào)節(jié)，在用工藝流體作載熱體回收熱量時(shí)或冷卻水流量不允許改變時(shí)，兩個(gè)流量都不能調(diào)節(jié)。此時(shí)可利用三通閥使其中一個(gè)流體走分路，使部分流體走旁路 。 三、反應(yīng)釜 人工手動(dòng)控制的間歇反應(yīng)器的 PI 流程比較簡(jiǎn)單。加料、反應(yīng)和出料皆由人工操作控制，主要控制指標(biāo)是反應(yīng)溫度（壓力）和反應(yīng)時(shí)間。 自動(dòng)控制的間歇反應(yīng)器的 PI 流程要復(fù)雜得多，控制質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率都要高得多。 1．進(jìn)出料管道 釜頂左部為各種原料及試壓氮?dú)獾冗M(jìn)料管道，水和單體自動(dòng)計(jì)量手動(dòng)遙控進(jìn)料。在進(jìn)料總管中部串聯(lián)一切斷閥（球閥），進(jìn)料完畢后關(guān)閉球閥，各管道就形成二道切斷閥的密封。安全閥前不能有閥，故它裝在切斷閥與進(jìn)口之間。 攪拌軸的密封是釜式反應(yīng)器的關(guān)鍵問題之一，機(jī)械密封是可高而先進(jìn)的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，為了保障它的正常工作必須配有液封與冷卻系統(tǒng)。 密封液罐旁為攪拌電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流的指示、記錄和過載報(bào)警回路。 3．溫度控制 間歇反應(yīng)的溫度控制是分階段周期性變化的，熱負(fù)荷也隨著反應(yīng)時(shí)間而變化，這都造成溫度控制的困難。為此，設(shè)置了熱水升溫、工業(yè)水或冷凍水冷卻共三套系統(tǒng)。 循環(huán)水量大則進(jìn)出口溫差小和傳熱系數(shù)高（流速快），使釜內(nèi)各點(diǎn)的溫度更為均勻，水的流量大還能減少對(duì)象的容量滯后。水量恒定可以減少冷卻水流量變化這個(gè)干擾因素，這些都有助于調(diào)節(jié)質(zhì)量的提高。 四、蒸餾塔 蒸餾是化工廠應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)過程。以下將簡(jiǎn) 單討論蒸餾塔的基本控制方案及管道儀表流程實(shí)例。 （一）蒸餾塔的基本控制方案 蒸餾塔的控制方案很多，但基本形式通常只有兩種。 (1)按精餾段指標(biāo)控制取精餾段某點(diǎn)成分或溫度為被調(diào)參數(shù)，而以回流量壇、餾出液量 D或塔內(nèi)蒸氣量 VB 作為調(diào)節(jié)參數(shù)。 (2)按提餾段指標(biāo)控制當(dāng)對(duì)釜液的成分要求較之對(duì)餾出液為高時(shí)，例如塔底為主要產(chǎn)品時(shí)，常用此方案。如對(duì)塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量要求相近，又是液相進(jìn)料，也往往采用此方案。 （二）塔頂?shù)牧鞒膛c調(diào)節(jié)方案 前面所講的只是原則性的控制方案，具體的方案可按塔頂、塔底及進(jìn)料系統(tǒng)分別考慮。塔頂方案的 基本要求是：把出塔蒸氣的絕大部分冷凝下來，把不凝性氣體排走；調(diào)節(jié) LR和 D 的流量和保持塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。 （三）塔底的流程與調(diào)節(jié)方案 第三章 化工計(jì)算 第一節(jié) 化工過程及過程參數(shù) 化工計(jì)算主要是應(yīng)用守恒定律來研究化工過程的物料衡算和能量衡算問題。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須熟悉有關(guān)化工過程的一些術(shù)語及基礎(chǔ)知識(shí)。例如，對(duì)合成氨或環(huán)氧乙烷生產(chǎn)過程作物料衡算和能量衡算，則首先需要了解有關(guān)合成氨或環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的基本原理、生產(chǎn)方 法和工藝流程，然后，才能以示意圖的形式表示出整個(gè)化工過程的主要設(shè)備及全部進(jìn)、出物流，并選定所需溫度、壓力或物料組成等條件，再逐一進(jìn)行計(jì)算。由此可見，必須具有化工過程方面的基礎(chǔ)知識(shí)，才能進(jìn)行物料和能量衡算。 主要內(nèi)容包括： ? 化工過程； ? 化工工藝流程； ? 化工過程開發(fā)； ? 化工過程基本參數(shù) —— 溫度、壓力、流量、化學(xué)組成等基本概念。 1－ 1 化工過程 所謂化工過程，是指由原料經(jīng)化學(xué)處理和物理處理加工成化學(xué)產(chǎn)品或 中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。它包括許多工序，每個(gè)工序又由若干個(gè)或若干組設(shè)備（如反應(yīng)器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔，分離器、換熱器及輸送設(shè)備等等）組合而成。物料通過各設(shè)備時(shí)，完成某種化學(xué)或物理處理，最終成為合格的產(chǎn)品。 化工過程中的各種設(shè)備所進(jìn)行的主要操作可歸納為下列幾類： ；， ， ， 。各類操作的作用簡(jiǎn)述如下。 化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)是整個(gè)化工過程的核心。一種化學(xué)反應(yīng)是否能在工業(yè)上付諸實(shí)現(xiàn)取決于許多因素，如平衡收率（即反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，加入的原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的數(shù) 量）、反應(yīng)速度、控制或減少副反應(yīng)的可能性等。 分離或提純。化工生產(chǎn)中的分離過程就是將兩種或兩種以上組分的混合物分成純的或比較純的組分。由于生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)過程常常存在副反應(yīng)、反應(yīng)不完全或使用溶劑等方面原因，使原料經(jīng)反應(yīng)后得到的產(chǎn)物往往不是一種純的產(chǎn)物，而是幾種組分的混合物，必須經(jīng)分離或提純后，才能成為較純的產(chǎn)品。 分離過程通常只是一種物理過程，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。它是利用物質(zhì)在相變化過程中某些物理性質(zhì)（如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、溶解度等）的差異來進(jìn)行的。如蒸餾是基于不同組分揮發(fā)度或沸點(diǎn)的不同；結(jié)晶是基于熔點(diǎn)或溶解度的不 同；溶劑萃取是基于一種物質(zhì)在兩種互不相溶的液體中溶解度的不同等。 改變溫度?；瘜W(xué)反應(yīng)速度和收率、物質(zhì)的相態(tài)