第二章工艺流程设计-上课.ppt

化工设计电子课件,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,化工设计,第二章 工艺流程设计,Chart 2 Process flow design,工艺流程设计,在确定工艺路线基础上，使操作过程和选用设备型式,具体化,的过程。,工艺流程设计成果,工艺流程设计图。,工艺流程,也称,加工流程,或,生产过程,，是按原材料投入到成品生产顺序，连续地通过设备或管道进行的加工过程,。,工艺流程设计的重要性：,工艺流程设计是化工工艺设计的核心。,工艺流程设计和车间布置设计决定整个装置的基本面貌；,工艺流程设计与设备的设计选型与布置，工艺计算和管路设计密切相关。,工艺流程设计的过程：,工艺流程设计开始于,可行性研究,，,完善于,初步设计、扩大初步设计和施工图,设计各个阶段。,工艺流程设计贯穿于整个设计过程中，是由浅入深、由定性而定量逐步分阶段地进行的。,实验室与工业化制混酸对比,2.1生产方法和工艺流程的确定,2.2,工艺流程设计,2.3,工艺流程图,2.4,典型设计的自控流程,2.5,工艺流程图计算机绘制软件,2.1,生产方法和工艺流程的确定,工艺路线,通常指生产方法,.,可以用不同原料、不同生产方法，不同工艺流程生产同一产品。,化工设计中遇到的大多数是,已有工艺路线的工艺流程设计,。,一、工艺路线论证的原则,1.,先进性,指,技术上先进,和,经济上合理,可行，具体包括基建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择,物料损耗小、循环量少，能耗少和回收利用好的生产方法。,2.,可靠性,指所选择的,生产方法,和,工艺流程是否成熟可靠,。对于尚在,试验阶段,的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。,3.,结合国情,中国是发展中国家,在工厂设计时不仅要,从技术观点考虑，,也应,结合中国具体国情：,(1),中国人的,消费水平,及各种,化工产品的消费趋势,；,(2),中国化工,机械设备及电气仪表的制造能力,；,(3),中国化工生产所用的原材料设备所用,金属材料供应情况,；,(4),中国,环境保护的有关规定,和,三废排放,情况；,(5),劳动就业与化工,生产自动化,关系；,(6),资金筹措与外汇贮备情况。,在生产方法和工艺流程论证中需,全面衡量，综合考虑,三项原则。,二、工艺路线确定的步骤,1.,搜集资料，调查研究,搜集,国内外同类生产厂,的相关资料：,工艺路线的特点、投资情况、生产运营情况；,设备制造的,难易程度及维修保养,要求；,原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理；,安全和劳动保护措施等。,2.,原料路线的选择,根据当地,资源情况,，原料的,运输情况,，不同原料引发出来的反应条件、转化率；不同原料,主、副反应的产品是否满足需要,等决定原料路线。,4.,全面对比,几种工艺路线在国内外的,采用情况及发展趋势,；,产品的,质量情况,；,生产能力及产品规格；,原材料、能量消耗情况；,建设费用及产品成本；,三废的产生及治理情况；,其他特殊情况。,3.,落实设备,设备类型,国内已有定型产品,需进口设备,需重新设计制造,设计制造单位,技术力量,加工条件,材料供应,设计、制造进度,(1),反应过程,反应器类型及操作方式,(,连续、间歇,),反应的动力学特性、物料特性、工艺条件,能量供给、移出方式,反应器结构设计和辅助设施。,催化反应,催化反应方式和催化剂的选择,。,确定主反应装置，可参考,文献、资料、中试结果或已工业化装置。,预热,(,冷,),汽化,干燥,粉碎筛分,提纯精制,混合,配制,压缩等,根据原料性质、处理方法不同可选不同的装置及输送方式。,如连续催化重整装置的原料预处理过程：,泵送、换热、加热炉加热、预加氢、预脱砷和预分馏,等。,(3),产物后处理,副反应的发生,乙烯裂解反应物,受反应时间或化学平衡限制，产物中存在过剩组分,如合成,NH3,、尿素过程中，过量,H,2,、,NH,3,有害杂质净化,合成气的脱硫、脱碳,产物中有固体产品，也增加了后处理过程。,(2),原料预处理过程,(4),三废处理,三废：废气、废液、废渣,所含有害物质在排放前应该,达到排放标准,相关政策法规,!,尽量综合利用，变废为宝；,污染问题不解决，不允许投产。,(5),其他相关措施及设计,确定公用工程的配套措施,动力电、水、蒸汽、压缩空气、冷冻、电热、氮气等。,确定操作条件和控制方案,控制方案和控制仪表。,制定安全生产措施,对开车、停车、长期运转及检修中，可能存在的不安全因素进行分析，制订切实可靠的安全措施。,保温、防腐的设计,对需要保温、防腐的设备进行设计。,三、工艺流程设计的基本方法,方案比较,基本前提,原始信息不变,温度,压力,流量,流速,判断依据,产品收率,原材料单耗,能量单耗,产品成本,工程投资,硝化,分层,混酸,氯苯,废酸层,出售,硝基物层,送精制,硫酸,未反应硝酸,硝基氯苯,硝化,分层,混酸,废酸层,出售,硝基物层,送精制,萃取,分层,氯苯,混合料,萃取废酸层,图,1.,硝化,-,分层方案,图,2.,硝化,-,分层,-,萃取方案,实例比较,方案的比较举例,在产品精制中，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。,解：首先选定过滤速度和溶剂收率为方案比较的评判标准。,常压过滤方案,方案一：常压过滤,真空抽滤方案,方案二：真空过滤,方案三：真空过滤,冷凝,真空抽滤,-,冷凝方案,方案四：加压过滤,加压过滤方案,常压过滤方案,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，因而不宜采用。,方案一：常压过滤,真空抽滤方案,方案二：真空过滤,该方案采用真空抽滤,方式，过滤速度明显加快，从而克服了方案,I,过滤速度较慢的缺陷，但由于出口未设置冷凝器，因而易造成大,量低沸点溶剂的挥发损失，使溶剂的收率下降，故该方案不太合理,。,方案三：真空过滤,冷凝,真空抽滤,-,冷凝方案,同方案,II,相比，,该方案在出口设置了冷凝器，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，因而较为合理。,方案四：加压过滤,加压过滤方案,该方案是,在压滤器上部通入压缩空气或氮气，即采用加压过滤方式，过滤速度快，且,溶剂的挥发损失,很少，因而最为,合理。,2.3,工艺流程图,一、,流程图,的分类和用途,1.,方框流程图,（,block flowsheet,）,根据选定工艺路线，对工艺流程进行,概念性设计时,完成的流程图，不编入设计文件，多用于,项目建议书、可行性研究报告,等。,一般用,方框、文字,表示一个单元，用,箭头表示物流方向,，表示化学加工过程的轮廓。,工艺流程图,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,完整的生产工艺过程,，并用图形描绘出来,。,不同设计阶段流程图的,内容、重点和深度,也有所不同。,工艺流程框图的画法,采用由左至右或从上到下展开式。,在绘图技术上，不要求精工细作，要少花时间。,但是在考虑技术路线问题上，则不能马虎，要多花时间，多加研究。,图,3-2,阿司匹林的生产工艺流程框图,定性,标出由原料转化成产品的,变化、流向,以及所采用的各种化工单元及设备，供设计开始时,工艺方案讨论,。,2.,工艺流程草图,（,simplified flowsheet,）,设计初始阶段用来表达整个,工厂或车间生产流程,的图样,，,不编入设计文件。,化工设计,2.3,工艺流程图,第二章 工艺流程设计,3.,工艺物料流程图,（,process flowsheet,）,PFD,完成物料衡算和热量衡算后，以,图形与表格的形式,反映物料衡算和热量衡算的结果，即绘制工艺物料流程图,工艺物料流程图,列入初步设计阶段的设计文件,，为设计审查提供资料。也作为生产操作和技术改造的参考资料,设计档案资料,。,工艺物料流程图中：,采用常用图例表示出,主要工艺设备及部分关键的辅助设备,；用箭头表示物流方向，标注工艺设备位号和名称；,用,表格表示出各物流的,T,、,p,、,V,s,、组成,；在有热量变化的设备旁，标出热量计算值。,物料表包,括物料名称、质量流量、质量分数、摩尔流量和摩尔分率。有时还列出物料的某些参数如温度、压力、密度等。,氯苯硝化的物料流程图,物料流程图,序号,物料名称,流量,/kg,h,-1,HNO,3,H,2,SO,4,H,2,O,氯苯,硝基氯苯,总计,1,补充硫酸,2.4,0.2,2.6,2,硝酸,230,4.7,234.7,3,回收废酸,237.6,14.7,252.3,4,配制混酸,230,240,19.6,489.6,5,萃取氯苯,403.4,18.7,422.1,6,硝酸损失,2.3,2.3,7,硝化液,909.4,8,粗硝基苯,2.4,0.2,6.1,569.3,578.0,9,分离废酸,5.2,237.6,82.9,5.7,331.4,10,氯苯,416.8,416.8,11,萃取废酸,237.6,84.4,4.1,326.1,12,浓缩蒸汽,73.8,13,冷凝,液,73.8,14,废水,69.7,69.7,15,回收氯苯,4.1,4.1,物料流量表,化工设计,2.3,工艺流程图,第二章 工艺流程设计,图,2-2 M/DBT,工艺物料流程图,4.,带控制点工艺流程图（,process and control flowsheet,）,完成,设备设计计算，确定控制方案,，即可绘制初步设段带控制点工艺流程图。并作为设计成果编入初步设段的设计文件中。,带控制点的工艺流程图,初步设计阶段带控制点工艺流程图,施工设计阶段带控制点工艺流程图,也称管道及仪表流程图,(PID,图,),在带控制点的工艺流程图中：,(1),用图例表示出,全部工艺设备、工艺物料管道、辅助管道,。,(2),表示出工艺物料和辅助,管道的流向及工艺物料管道上的阀门,、异径管等管件，不画法兰、弯头、三通等一般管件。,(3),表示出工艺参数（温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等）的,测量点自动控制方案,。,(4),标注全部,设备的位号和名称,。,(5),表示出全部管道的,管道代号、管径、材料、保温,等。,5.,管道仪表流程图（,piping and instrument diagram,）,施工阶段工艺流程图,PID,图，,PI,图，,PID,图是,以车间,(,装置,),或工段,为主项进行绘制，原则上一个车间或工段绘一张图，如流程复杂可分成数张，但仍算一张图，使用同一图号。,所有工艺流程图,不按精确比例绘制,，一般设备,(,机器,),图例只取相对比例。,设备,名称、位号和参数；,接管和连接形式,；,设备安装标高,；,配管,所有工艺、公用工程,管线规格、取样点位置,。,仪表与仪表配管,包括调节阀、旁通阀、安全阀；仪表冲洗、吹扫等。,6,三维流程图,将工厂的设备、软件按其建成时的情况用等轴角测图表示，这种表达方式十分清晰，对于各个设备在空间所处的位置及它们之间的相互关系都表达的一目了然,二、工艺流程图绘制内容及表示方法,以,PID,图为例,1.PID,图的组成,(1),设备图形及管线、管件将各设备按工艺流程顺序，表示在同一平面上，配以连接的主辅管线及管件、阀门、仪表控制点符号等。,(2),标注：,设备位号、名称，管道号、管径及管道等级，管段编号，仪表控制点图形符号、字母代号、仪表位号，必要尺寸、数据等。,(3),图例：,对流程图中所采用的代号、符号及其他标注的说明，有时还有设备位号的索引等。,(4),标题栏：,注写图名、图号、设计项目、设计阶段等。,（,1,）比例,PID,图,不按比例绘制,，一般,设备（机器）图例只取相对比例,。允许实际尺寸相对过大的设备（机器）比例,适当缩小,，实际尺寸过小的设备（机器）比例可,适当放大,。可以,相对示意出各设备位置的高低,。整个图面要协调、美观。,（,2,）图幅,采用,A0,图幅，横幅绘制，数量不限，流程简单者可用,A1,。,（,3,）图线和字体,PID,图中,工艺物料管道用,粗实线,，,辅助管道用,中粗线,，,其它用,细实线,。,图中的,设备（机器）用中线条，阀门、管件和管道附件都用细实线绘制。,粗实线,:0.6,0.9mm,；中粗线：,0.3,0.5mm;,细实线,:0.15,0.25mm,图面上书写的字体应为,长仿宋体,或者（至少）写成,正楷体（,签名除外），并要,以国家正式公布的简化字为标准，不准任意简化、杜撰,。,文字书写必须做到字体端正、笔划清楚，排列整齐，间隔均匀，粗细均匀。,2.,设备的表示方法,(1),设备的画法,图例：,参照附录,1,，,按比例用,中线条,绘制。,相对位置：设备间高低和楼面高低相对位置，一般,按实际比例绘制,。,相同系统,(,或设备,),的处理：两个或两个以上相同的系统,(,或设备,),，一般,应全部画出,。,对需要隔热的设备（机器）要在其相应部位,画出一段,隔热层,图例，必要时注出其隔热等级,有伴热者要在相应部位画出,一段,伴热管,，必要时可注出伴热类型和介质代号,地下或半地下设备（机器）在图上要表示出一段,相关的地面,设备（机器）的,支承和底（裙）座可不表示,(2),设备的标注,标注的内容：设备在图上应标注位号及名称。,标注的方式：设备位号、名称一般标注在相应设备图形上方或下方。,T-,A,设备位号线（中实线）,相同设备尾号,设备顺序号,主项代号,设备分类,序号,设备名称,代号,序号,设备名称,代号,1,塔,T,7,火炬、烟囱,S,2,泵,P,8,换热器,E,3,压缩机、鼓风机,C,9,起重机,L,4,反应器,R,10,搅拌器,M,5,容器,(,储槽、储罐,),V,11,称量设备,W,6,工业炉,F,12,其他设备,X,常用设备代号,3.,管道的画法及标注,一般应画出,全部工艺管道 与工艺有关的一段辅助管道,。,主工艺物料管道用,粗实线,，辅助管线用,中实线,，仪表及信号传输管线用,细线条绘制,。,常用管道图例见,p35,表,2-3,。,管道的交叉与转弯,放气、排液、液封,管道图纸连接：,一般将其端点引至图的左方或右方，以空心箭头标出物流方向。,管道及仪表流程图中管道、管件阀门及管道附件图例,HG 20519-2009,(2),管道的标注,一般横向管道标注在,管道上方,，竖向管道（直管）标注在,管道左边,。,分段注明管道号（管段号）、管径、管道等级及隔热,管道号和管径为一组，用一短横线隔开；管道等级和隔热为另一组,，用一短横线隔开，两组间留适当的空隙。,管道代号,管道号：物料代号,+,主项代号,+,管道分段顺序号（管段顺序号）,主项代号,工段或工序代号，用一位或两位数字表示。,管道分段顺序号,按工艺流程顺序用两位数字,01,，,02,等编号。,物料代号一般以物料的,英文名称的首字母,大写表示。,PA,工艺空气,PG,工艺气体,PGL,气液两相流工艺物料,PGS,气固两相流工艺物料,PL,工艺液体,PLS,液固两相流工艺物料,PS,工艺固体,PW,工艺水,管径,管径一般标注,公称直径,，公制管以,mm,单位，只标数字,，,DN25,，标注,25,；英制管以英寸为单位，需标注英寸符号，如,1/2,、,4,等。,管道等级：,三个参数组成,阿拉伯数字由,1,开始,隔热或隔声代号,按隔热及隔声功能类型的不同，以大写英文字母作为代号，见下表：,4.,管件和阀门的图形符号,竖管上的阀门在图上的高低位置应大致符合实际高度。,p38,表,2-8,#,阀门的图例尺寸,一般为长,6mm,宽,3mm,或长,8mm,宽,4mm,5.,仪表控制点,在相应管道,大致安装位置,标注仪表及控制点。,仪表控制点标注包括,图形符号、文字代号两,部分。,(1),图形符号,仪表的图形符号为直径约,10mm,的细线圆；,图例见,p46,表,2-11,所示。,(2),字母代号,表示被测变量和仪表功能,p44,表,2-9,如：,PI,字母,第一字母,后继字母,字,母,第一字母,后继字母,被测变量或,初始变量,修饰词,功能,被测变量或初始变量,修饰词,功能,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,分析,喷嘴火焰,电导率,密度,电压,流量,尺度,手动,电流,功率,时间或时间程序,物位,水分或湿度,差比,扫描,报警,供选用,控制,检出元件,玻璃,指示,自动,.,手动操作,指示灯,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z,供选用,供选用,压力或真空,数量或件数,发射性,速度或频率,温度,多变量,粘度,质量或力,未分类,供选用,位置,积分,.,积算,安全,供选用,节流孔,试验点,积分、积算,记录或打印,开关或联锁,传达（变送）,多功能,阀、挡板,套管,未分类,计算器,驱动器、执行器,被测变量和仪表功能的字母代号,(3),仪表位号,仪表位号的方法是将字母代号填写在圆圈上半部分，数字编号填写在圆圈下半部分。,第一个字母表示,被测变量,，后继字母表示,仪表的功能；,数字编号表示,仪表的顺序号,，可按车间或工段进行编号。,仪表位号,仪表位号的组成,被测变量字母代号,功能字母代号,P RC3 01,序号,工段代号,仪表位号的标注方式,就地安装的,压力指示仪表,PRC,301,集中仪表盘面安装的,压力记录控制仪表,PI,603,6.,首页图,每个单独装置（装置包括若干个工序）编制一份首页图，适用于该装置的工艺管道仪表流程图和辅助物料、公用物料管道仪表流程图。,p47,图,2-7,中药提取工艺流程,2.4,典型设备的自控流程,2.4.1,化工工艺流程的经验设计,1,容器,（,1,）接口,设备与管线、管线与管线连接,管接头：用于,38,以下的管线,法兰,任何尺寸的管线,#,容器的,物料进口处不一定设切断阀,#,容器相接的,空气、蒸汽、水等公用工程管线,在靠近设备处应设,切断阀,，并在切断阀,前设止回阀,#,输送高黏度液体时,管线要向容器倾斜,含,空气、惰性气体,及少量水蒸汽,的放空管线应在容器顶部,非致命气体,(,如热气体,),的放空管线应延伸到室外,其终点应超过附近建筑物高度,危险性气体,应引到,火炬或收集系统,进一步处理,放空管的顶端要采用,防雨弯头,或,防雨帽,等,见图,放空管直径,物料进口管最大直径,(2),放空,密闭容器,通常情况下应设放空管线,放空管的形式,(3),溢流管,&,处理液体,开口容器,或,低压容器,需配置一个溢流接口,&,溢流接口管的,最高位置必须低于容器顶部,&,对封闭、有盖容器或微负压容器，其溢流管须,装,液相型管密封装置,(4),放净,大多数,容器、型管底部应设放净阀,，供放净用。放净管道的去处应注明。,（,5,）下降腿（插入管）,容器设置下降腿的主要作用：,减少液体进入容器产生,气泡,可燃液体，减少,静电,的产生,有利于反应液体,充分混合,真空系统保持一定,液封高度,，防止空气进入,（）折角管进料管,可以折角管代替下降腿，减少,静电效应,。,（,7,）传热,设施,夹套：,是比较简单的一种容器换热设施。,夹套中可以,用水（冷却）水蒸气（加热），,两者可以交替使用。但,公用工程,的管道上必须设置,放空口和放净阀,。,内部盘管：,一般用于带有搅拌容器的内部以便改善热传递。可以单独使用，也可以作为夹套的补充。要注意直径的选择，与搅拌浆之间有足够的回流空间。,伴热设施：,为了,保持储罐的温度或防止冻结，,需要,储罐伴热。,可以用,电热带缠绕,在容器上的方式,；,也可以,蒸汽管缠绕伴热。,2,换热器,(1),介质走向,:,一般情况,:,冷物料,:,下进上出,蒸汽,从上部进,冷凝水从下部排出,排出口设置,疏水阀,易结垢和有腐蚀性,的介质走管程,温度高或压力高,的介质走管程,制冷剂或低温冷媒,走管程,如有,悬浮固体,则物流从顶部进入向下流动,以防固体积累,(2),放空,:,液体,T,升高，使溶解的气体逸出，,P,增大，,K,传,下降，,液体应低点进入高点离开。且壳程最高点处设置放空系统,。,若换热器阀门关闭后，因热膨胀或液体蒸发而压力增高的部位设,安全阀,。,(3),冲溅防护：,为了保护管子和内部构件，,防止进入壳体的高速流体的冲蚀磨损,，在进口处设置冲溅防护装置，如安装,挡板或扩充管,等。,3,泵和压缩机,(1),离心泵,入口、出口均需设置切断阀；,一般不能自吸,启动前必须,灌泵,，,吸入端安装单向阀,泵,出口,安装止回,阀,，以防止泵,未启动时物流的倒流,。,为了防止杂物进入泵体损坏叶轮，,应泵入口处设置,过滤器,，安装在泵,吸,入口和入口切断阀之间。,止回阀上方应装一个,泄压阀,以便于止回阀拆卸前的泄压。为了节省安装空间，可以在止回阀和,切断阀之间装一个,泄压环,。泵体和泵切断阀前后的管线应安装,放净阀,。,泵出口处安装压力表。,有时在出口管路上安装,循环管路,，以维持泵的最小流量。小流量旁通管路上不装阀门，只装,限流孔板,。,输送处于,闪蒸状态液体,时为了防止蒸汽进入泵体发生气蚀，应设,平衡管线,，平衡管线接入吸入罐的气相段。,小流量旁通管线,平衡管线,塔是容器的一种，对容器设计的很多要求也使用于塔设计，但也有与容器不同的要求,（,1,）多进料口、多出料,每个进、出料口要,设,阀门,，,直接安装在管子上，,以便于调节,（,2,）塔顶流程,全凝和分凝流程,a,塔顶产品在后继加工,:,气态,使用则采用,分凝,流程,液态,使用采用,全凝,流程,b,、采用全凝器时蒸汽至少冷凝到,T,泡点,；,C,、分凝器在理论上相当于一块理论板。,4,塔,回流流程,a,、自流式回流：,#,冷凝器装在塔顶附近台架上，靠足够台架高度来获得,回流和采出需要的,位差,#,适合于冷凝器体积和质量不大的情况,#,设置,液封管,以防止气相倒流,#,塔顶蒸汽流出线一般不设置阀门,#,为避免塔被超压损坏，塔顶,常设安全阀,b,强制回流：,回流液用,泵,打循环,冷凝器固定在地面的某一,高度的台架上保证冷凝器,与泵入口之间的位差足够,大，以避免,汽蚀现象,发生,间接加热的塔釜流程,介绍最常用六种间接加热流程,（,3,）塔底流程,加热方式,a,直接加热,:,把直接蒸汽通入到塔釜液中,仅使用于塔釜液为,稀水溶液,的情况,b,间接加热,:,通过再沸器用蒸汽间接加热塔釜液,（,a,）卧式蒸发器：,釜液,:,壳程沸腾,可得,80%,的蒸发率,操作弹性较大,#,当,加压,时釜液靠塔压,自行排除，不需设泵,#,减压,时须用泵抽出，,泵汽蚀余量的要求，,需架高再沸器,（,b,）夹套蒸发器：,#,用于,F,传,较小场合,或,间歇精馏,中,#,（,a,）和（,b,）再沸器相当于,一块理论板,#,物料在加热段,停留时间较长，,易结垢，,K,传,也较小，,不适应于,高黏度和有难溶附物,析出的系统,热虹吸式再沸器器内,液体部分汽化所产生的气液混合物，其密度小于塔底的热液体，由此,密度差,产生静压差，使液体从塔底自动流入再沸器，,再沸器内加热产生的气液混合物则返回塔内,(c)(d)(e),热虹吸式再沸器：,(c)(d):,立式热虹吸式再沸器，用,F,不太大的场合,(d),一次过热虹吸再沸器,取自液体不断更新的末层塔板,物料在再沸器中,仅过并加热一次,用于,热敏或易聚合物系,但蒸,发率大于,3/7,时,不能使用这种再沸器,(c),再沸器可使釜液多次循环，循环的速率取决,于所产生的静压差,(e),卧式,热虹吸式再沸器,因釜液走壳程，故,不易清理,，,但它有,F,传,大,，塔的,标高小,等优点,(f),强制循环式再沸器：,用泵使液体循环，通常使液体在加压下,再沸器内被加热，但不沸腾，,然后在塔内,闪急汽化,以获得所需的汽化率,适用于,需要,减压精馏及高黏度液体,的情况,；对于有,固体粒子析出、容易结垢的情况也效果较好,缺点：,设备费和操作费高，只能使用于热虹吸式再沸器受到限制的情况,2.4.2,输送设备的自控流程,Pump,一、泵类的自控方案,1,、离心泵,离心泵基本流程包括：入口阀、出口阀、出口处的止回阀、出口压力表、泵体前后设放净阀。,1.,简单管路流量调节方式,(a),出口节流（直接节流法）,优点：,简单易行，普遍采用。,缺点：,能耗大。,限制：,不适宜于正常流量低于额定流量,30%,以下的场合。,(b),通过,改变回路阀门的开度,来调节流量,优点,:,可用于液体流量偏低的场合,缺点,:,要消耗一部分高压液体能量,使泵的总效率下降,2,、容积泵,（往复泵、齿轮泵、螺杆泵和漩涡泵）,禁止,在出口管道上直接安装节流装置来调节流量，,原因：,容积泵流量减小，压力急剧上升。,调节方法：,旁路调节；改变转速或改变冲程大小；,图,2-9,是旋涡泵的流量调节流程。,二、压缩机的自控方案,三、换热器的自控方案,（一）无相变的管壳式换热器,1,控制载热体的流量,2,控制被控物料的流量,（二）有相变的管壳式换热器,1.,加热器的温度控制方案,2,冷却器的温度控制方案,四、反应器的自控,Reactor,釜式反应器,浓缩釜或脱色釜,环氧乙烷反应器,(,一,),釜式反应器的温度自动控制,1,控制进料温度,物料经过预热器（或冷却器）后进入反应釜，通过改变进入预热器（或冷却器）的热剂量（或冷剂量）改变进入反应釜的物料温度，从而达到控制釜内物料温度的目的（见教材图,2-17(a),）。,2,控制传热量,用改变载热体流量来调节反应釜内物料温度，见教材图,2-17(b),。滞后严重。,3,串级控制,当反应釜滞后现象较严重时或控温要求较高时，应改单回路控制为串级控制。,(,二,),固定床反应器的温度控制,Tower equipment,五、蒸馏塔的自控流程,板波纹规整填料,丝网波纹,规整填料,丝网波纹规整填料,板波纹规整填料,液体分配器,(a),提馏段控制方案,(b),精馏段控制方案,图,2-19,蒸馏塔原则控制方案,蒸馏塔的具体控制方案,1.,塔顶压力控制,(1),塔顶气体不冷凝时，用塔顶线调节阀；,(2),部分冷凝时，在回注罐出口不凝气线设调节阀。,(3),塔顶全凝时，塔顶压力控制方案如下：,常压塔：,塔顶可不设压力控制系统，回流罐设一通大气的管道。,减压塔：,改变不凝性气体抽吸量；改变旁路吸入空气或惰性气体量。,加压塔,a.,馏出物中不含或仅含微量不凝性体时：,冷凝器的冷剂量控制；,直接调节塔顶气相流量；,采用热旁路；,用冷凝器排液量与热旁路接合的方法。,b.,馏出物中含有少量不凝气：,分程控制，首先用冷却水调节阀控制塔压，再打开放空阀，维持塔压。,c.,馏出物中含有较多不凝气：,改变回流罐的气相排放量，适于进料流量、组分、塔釜加热蒸汽压力波动不大，且塔顶蒸汽流经冷凝器的阻力变化不大的条件。,2.,精馏塔的温度控制,分馏塔顶温度：以塔顶冷凝回流量或塔顶循环回流量。,再沸器温度：热载体流量控制,3.,精馏塔流量控制：,进料流量、回流量控制,4.,精馏塔液位,塔釜、回流罐、塔侧抽出斗、进料贮槽、成品贮槽液位控制。,化工设计,2.5,工艺流程图计算机绘制软件简介,一、计算机在绘制工艺流程图中的应用,常用流程图绘制软件为美国,Autodesk,公司的,AutoCAD,。,利用其本身强大的开发功能进行了,AutoCAD,的二次开发，出现了很多专业软件：,AspenTech,公司,Aspen Plus,；,加拿大,VMG,集团,(Virtual Materials Group),开发的,VMGSim,；,Chemstations,公司的,ChemCAD,；,青岛伊科思技术工程有限公司开发的,ECSS,化工之星等。,绘制管道仪表流程图还必须使用专门的软件，例如：,上海尤里卡的,PEDS,三维配管工程设计系统、,中科辅龙的,PDSOFT,三维工厂设计软件等都有绘制管道仪表流程图的功能，,深圳维远泰克公司还推出一款专门用于绘制工艺流程图的软件,PIDCAD,。,2.5,工艺流程图计算机绘制软件简介,第二章 工艺流程设计,化工设计,2.5,工艺流程图计算机绘制软件简介,二、,PIDCAD,软件简介,PIDCAD,软件是设计人员基于,AutoCAD,平台，集多年的工程设计经验，融合国内外著名石化工程设计公司的绘图标准以及工程设计人员的绘图习惯而设计、开发的，一种专用于化工及相关工程设计、管道和仪表、物料流程图绘制的专业工具软件。按行业标准，建有国家标准图幅库、设备符号库、阀门库、仪表库。利用,PIDCAD,软件绘制的工艺物料及管道和仪表流程图，使工厂的工艺、设备设计与管理变得更加简单、实用、高效。,PIDCAD,软件操作简单、方便易学，适合于工程技术、设计人员及高校师生从事化工工程设计、流程图绘制时使用，结合工艺设备管理软件，可实现工厂工艺、设备信息化管理。,2.5,工艺流程图计算机绘制软件简介,第二章 工艺流程设计,