化工設(shè)計(jì)-第二章-工藝流程設(shè)計(jì)

1、1,趙云鵬 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,化工設(shè)計(jì),2,第二章 工藝流程設(shè)計(jì),工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心。 工藝流程設(shè)計(jì)的成品通過(guò)圖解形式表示工藝流程圖，它反映了化工生產(chǎn)由原料到產(chǎn)品的全部過(guò)程，既物料和能量的變化，物料的流向以及生產(chǎn)中所經(jīng)歷的工藝過(guò)程和使用的設(shè)備儀表。,3,第一節(jié) 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇 第二節(jié) 工藝流程設(shè)計(jì) 第三節(jié) 工藝流程圖 第四節(jié) 典型設(shè)備的自控方案 第五節(jié) 工藝流程圖計(jì)算機(jī)繪制軟件,第二章 工藝流程設(shè)計(jì),4,第二章 工藝流程設(shè)計(jì),教學(xué)目的與要求：,熟悉生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則和步驟； 熟悉工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法； 掌握工藝流程圖的分類、表示、繪制和閱讀； 掌握典型設(shè)備

2、的自控方案。,重點(diǎn)難點(diǎn)：,工藝流程圖的類型和繪制 典型設(shè)備自控方案,5,第一節(jié) 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇,一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則,二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟,6,一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則,選擇生產(chǎn)方法和工藝流程的三項(xiàng)原則： 1.先進(jìn)性 先進(jìn)性是指技術(shù)上的先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上的合理可行。 先進(jìn)性評(píng)價(jià)包括：基建投資、產(chǎn)品成本、消耗定額和勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面。應(yīng)選擇物料損耗小、循環(huán)量少并利于回收利用，能量消耗少和環(huán)境友好的生產(chǎn)方法 。,7,一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的原則,2. 可靠性 可靠性是指生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。應(yīng)堅(jiān)持一切經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的原則，不允許把未來(lái)的生產(chǎn)廠當(dāng)作試驗(yàn)工廠來(lái)

3、進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，要考慮原料供給的可靠性。,3. 合理性 合理性是指設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合我國(guó)國(guó)情。應(yīng)該著重考慮消費(fèi)水平和趨勢(shì)、原材料供應(yīng)、設(shè)備和儀表技術(shù)和制造能力、環(huán)保、就業(yè)、資金。,8,確定生產(chǎn)方法和工藝流程要經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段： 資料搜集與項(xiàng)目調(diào)研 資料搜集與項(xiàng)目調(diào)研是確定生產(chǎn)方法和選擇工藝流程的準(zhǔn)備階段。 在此階段，要根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模，有計(jì)劃、有目的地搜集國(guó)內(nèi)外同類型生產(chǎn)廠的有關(guān)資料，包括技術(shù)路線特點(diǎn)、工藝參數(shù)、原材料和公用工程單耗、產(chǎn)品質(zhì)量、三廢治理以及各種技術(shù)路線的發(fā)展情況與動(dòng)向等技術(shù)經(jīng)濟(jì)資。,二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟,9,二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟,具體搜集和整理的內(nèi)

4、容主要有以下幾個(gè)方面: 國(guó)內(nèi)外各種生產(chǎn)方法及工藝流程，生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃； 原料來(lái)源、產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用情況； 試驗(yàn)研究技術(shù)報(bào)告； 綜合利用及 “三廢”處理情況； 生產(chǎn)技術(shù)是否先進(jìn)，生產(chǎn)連續(xù)化、自動(dòng)化程度； 安全技術(shù)、勞動(dòng)保護(hù)與衛(wèi)生措施； 設(shè)備的大型化及制造、運(yùn)輸情況； 基本建設(shè)投資和產(chǎn)品生產(chǎn)成本、車間占地面積； 水、電、汽、燃料及主要基建材料的用量及供應(yīng)； 廠址、地質(zhì)、水文、氣象等資料；工廠環(huán)境與周圍 的情況。,10,二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟,2. 生產(chǎn)設(shè)備類型與制造廠商調(diào)研,設(shè)備是完成化工生產(chǎn)的重要條件； 定型設(shè)備、需要進(jìn)口的設(shè)備及需要設(shè)計(jì)的設(shè)備,11,二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟

5、,3. 對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行全面分析對(duì)比 各種技術(shù)路線在國(guó)內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢(shì)； 產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)和產(chǎn)品規(guī)格情況； 生產(chǎn)能力及工藝技術(shù)條件情況； 主要原材料和能量消耗情況； 建設(shè)費(fèi)用及產(chǎn)品生產(chǎn)成本情況； “三廢”的產(chǎn)生及治理情況； 安全生產(chǎn)與勞動(dòng)保護(hù)措施 其他特殊情況。,12,第二節(jié) 工藝流程設(shè)計(jì),工藝流程設(shè)計(jì)是在確定原料路線和工藝技術(shù)路線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于在整個(gè)設(shè)計(jì)中，設(shè)備選型、工藝計(jì)算、設(shè)備布置等工作都與工藝流程有直接關(guān)系。工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的核心，動(dòng)手最早，又結(jié)束最晚。 一、工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) 二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,13,一、工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù),1.工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù) （1）確定生產(chǎn)

6、流程中全部生產(chǎn)過(guò)程的具體內(nèi)容、順序和組合方式，達(dá)到由原料制得所需產(chǎn)品的目的； （2）繪制工藝流程圖。要求以圖解的形式表示生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)原料經(jīng)過(guò)各個(gè)單元操作過(guò)程制得產(chǎn)品時(shí)，物料和能量發(fā)生的變化及其流向，以及采用了哪些化工過(guò)程和設(shè)備，再進(jìn)一步通過(guò)圖解形式表示出化工管道流程和計(jì)量控制流程。,14,一、工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù),2.工藝流程設(shè)計(jì)的步驟 （1）確定整個(gè)流程的組成 ； （2）確定每個(gè)過(guò)程或工序的組成； （3）確定工藝操作條件； （4）控制方案的確定； （5）原料與能量的合理利用； （6）制定“三廢”處理方案； （7）制定安全生產(chǎn)措施。,15,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,工藝流程設(shè)計(jì)的方法：確定的生產(chǎn)

7、方法是正在生產(chǎn)或曾經(jīng)運(yùn)行過(guò)的成熟工藝，還是待開發(fā)的新工藝。 工藝流程分為四大部分：原料預(yù)處理過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程、產(chǎn)物的處理（分離凈化）過(guò)程和三廢”的處理過(guò)程。,16,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,工藝流程設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面的問(wèn)題： （1）反應(yīng)過(guò)程； （2）原料預(yù)處理過(guò)程； （3）產(chǎn)物的分離凈化； （4）產(chǎn)品的后處理； （5）未反應(yīng)原料的循環(huán)與利用； （6）確定“三廢”排出物的處理措施； （7）確定公用工程的配套措施； （8）確定操作條件和制定控制方案； （9）制定切實(shí)可靠的安全生產(chǎn)措施； （10）保溫、防腐的設(shè)計(jì)。,17,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,反應(yīng)過(guò)程,工藝流程設(shè)計(jì)的核心； 反應(yīng)器類型； 連續(xù)

8、操作或間歇操作； 是否需要外供能量或移出熱量； 催化劑的類型和方式。,18,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,原料預(yù)處理過(guò)程,純度、溫度、壓力以及加料方式； 預(yù)熱（冷）、汽化、干燥、粉碎篩分、提純精制、混合、配制、壓縮等措施。,19,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,產(chǎn)物的分離凈化,副產(chǎn)物的分離； 未反應(yīng)原料的分離； 原料中雜質(zhì)或雜質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的清除； 復(fù)雜集聚狀態(tài)產(chǎn)物的分離。,20,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,產(chǎn)品的后處理,篩選、包裝、灌裝、計(jì)量、輸送、儲(chǔ)存等過(guò)程。,未反應(yīng)原料的循環(huán)和利用,返回反應(yīng)設(shè)備繼續(xù)參與反應(yīng)； 引出加工成其其他產(chǎn)物；,21,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,確定“三廢”排出物的處理措施,綜合利用、變廢為

9、寶； 達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)； “三廢”治理工藝與主產(chǎn)品設(shè)計(jì)同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)運(yùn)行； 污染問(wèn)題不解決，不允許開工生產(chǎn)。,22,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,確定公用工程的配套措施,工藝用水：軟水、冷卻水、溶劑用水、洗滌用水等； 蒸汽：原料用汽、加熱用汽、動(dòng)力用汽等； 壓縮空氣、氮?dú)?、冷凍、真空等?生產(chǎn)用電、上下水、空調(diào)、采暖通風(fēng)等。,23,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,確定操作條件和制定控制方案,工藝操作條件包括：各個(gè)單元設(shè)備的物料流量、組成、溫度、壓力等； 制定合理的控制方案，確保能穩(wěn)定生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品；,24,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,制定切實(shí)可靠的安全生產(chǎn)措施,選擇合適的設(shè)備材質(zhì)和采取保證結(jié)構(gòu)安全的措施；

10、適宜部位設(shè)置放空管、事故槽、安全閥、阻火栓、安全水封、防爆膜等。,25,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,保溫、防腐設(shè)計(jì),需要保溫的場(chǎng)合：設(shè)備和管道表面溫度超過(guò)50，介質(zhì)要求不結(jié)晶、不凝結(jié)，制冷系統(tǒng)介質(zhì)輸送需要保冷、介質(zhì)溫度低于周圍露點(diǎn)溫度需要保冷等； 保溫設(shè)計(jì)任務(wù)：選擇保溫材料和確定保溫層厚度，確定保溫結(jié)構(gòu)。 選擇合適耐腐蝕材料、防腐襯里和涂層。,26,二、工藝流程設(shè)計(jì)的方法,方案比較,工藝設(shè)計(jì)往往有多個(gè)方案； 方案比較判據(jù)：收率、原料消耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、工程投資等； 需考慮環(huán)保、安全、占地面積； 方案比較前提：保持過(guò)程操作參數(shù)不變； 方案比較方法：人工比較法、計(jì)算機(jī)比較法,27,第三節(jié) 工藝流

11、程圖,工藝流程圖是把各個(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(guò)程，并用圖形描繪出來(lái)。,一、工藝流程圖的種類,二、管道儀表流程圖,28,一、工藝流程圖的種類,按設(shè)計(jì)階段不同 工藝方案討論階段 工藝流程草圖（方框圖、示意圖） 初步設(shè)計(jì)文件階段 工藝物料流程圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 施工圖設(shè)計(jì)文件 管道儀表流程圖,29,一、工藝流程圖的種類,1. 工藝流程草圖,用來(lái)表達(dá)整個(gè)工廠或車間流程的圖樣，是工藝流程圖設(shè)計(jì)的依據(jù)。在物料計(jì)算之前設(shè)計(jì)的，只是定性地說(shuō)明由原料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返募夹g(shù)路線和順序。一般有物料流程、圖例和設(shè)備一覽表組成。,圖2-1 啤酒生產(chǎn)工藝流程示意圖,30,一

12、、工藝流程圖的種類,圖2-2 阿司匹林的生產(chǎn)工藝流程圖,31,一、工藝流程圖的種類,32,2. 工藝物料流程圖（PFD),一、工藝流程圖的種類,物料衡算和熱量衡算完成后繪制，是以圖形與表格相結(jié)合的形式來(lái)反映物料衡算和熱量衡算的結(jié)果。 工藝物料流程圖中的設(shè)備外形不必精確。 流程下方用物料表的形式分別列出物料的名稱、質(zhì)量流量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)及mol流量、mol分?jǐn)?shù)等，一般在設(shè)備附近列出熱量衡算的結(jié)果。,33,一、工藝流程圖的種類,圖2-4 M/DBT 工藝物料流程圖,34,3. 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（PID),一、工藝流程圖的種類,一個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件的指導(dǎo)性文件，各專業(yè)開展設(shè)計(jì)的依據(jù)； 畫出所有工藝設(shè)

13、備、工藝物料管線、輔助物料管線、主要閥門； 工藝參數(shù)（溫度、壓力、流量、液位、物料組成、濃度等）測(cè)量點(diǎn)，并表示出自動(dòng)控制的方案。,35,圖2-5 酒精生產(chǎn)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖,36,一、工藝流程圖的種類,4. 管道儀表流程圖（PI圖）,又稱施工流程圖； 借助統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字代號(hào)，用圖示方法把全部設(shè)備、儀表、管道及主要管件組合起來(lái)，起到描述工藝裝置結(jié)構(gòu)和功能的作用； 要求畫出全部設(shè)備、全部物料管線和主要公用工程管線、閥門、管件，標(biāo)注所有設(shè)備、儀表和控制器的安裝位置和功能代號(hào)。,37,二、管道儀表流程圖,PI圖在基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)繪制A版圖(初版)、B版 (內(nèi)審版)、C版 (用戶版)及D版

14、(確認(rèn)版)；在詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)繪制E版 (詳1版)、F版 (詳2版)、G版(施工版)。 PI圖以車間（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)繪一張圖樣。 管道儀表流程圖樣包括如下內(nèi)容：( l ）圖形；( 2 ）標(biāo)注；( 3 ）圖例；（4 ）標(biāo)題欄。,38,39,1. 通用設(shè)計(jì)規(guī)定 （1）圖紙規(guī)格與圖幅 圖紙采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，并帶有設(shè)計(jì)單位名稱的統(tǒng)一標(biāo)題欄。圖幅應(yīng)采用0號(hào)(A0)標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖紙，也可用1號(hào)(Al)標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖紙。同一裝置只能使用一種規(guī)格的圖紙。 （2）線條和比例 線條清晰、光潔、均勻，線與線間要有充分的間隔，同一類線條寬度應(yīng)一致，不應(yīng)小于0.25mm。管道儀表流程圖上

15、的線條寬度推薦值見(jiàn)表2-1。,二、管道儀表流程圖,40,二、管道儀表流程圖,（3）文字與字母的標(biāo)注 勻稱、工整，盡量用工程字體。字體大小高度符合要求。 （4）工藝管道儀表流程圖 一般按裝置的工序來(lái)分別繪制，只有當(dāng)工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單時(shí)才按裝置繪制。 （5）備注欄、詳圖和表格 （6）圖面布置 設(shè)備從左到右排布，不同類型設(shè)備布置高度不同，對(duì)有安裝高度的操作臺(tái)需要注明相對(duì)位置尺寸或標(biāo)高。,41,二、管道儀表流程圖,2. 設(shè)備的表示方法 （1）圖形 設(shè)備可不按比例、用中線條畫出設(shè)備主要輪廓，并表示出設(shè)備類別特征以及內(nèi)部、外部構(gòu)件（內(nèi)外部構(gòu)件亦用中線條）。在流程圖上一律不表示設(shè)備的支腳、支架、基礎(chǔ)和平臺(tái)。常

16、用設(shè)備和機(jī)械的圖例和代號(hào)見(jiàn)表2-2。,篩板塔塔板,浮閥塔塔板,42,二、管道儀表流程圖,（2）設(shè)備的標(biāo)注 標(biāo)注內(nèi)容：設(shè)備位號(hào)及名稱，設(shè)備位號(hào)不得重復(fù)，設(shè)備在施工圖和初步設(shè)計(jì)中編號(hào)和名稱應(yīng)一致。 設(shè)備位號(hào)：設(shè)備均有相應(yīng)的位號(hào)，如“J101”，三部分組成： J為設(shè)備類別號(hào)， 第一個(gè)數(shù)字1表示工序代號(hào)， 01為設(shè)備在該工序同類設(shè)備中的順序號(hào)。 標(biāo)注的方式：設(shè)備位號(hào)標(biāo)在設(shè)備旁; 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。,43,3. 管道的表示方法 畫出全部工藝管道、閥門和主要管件，表示出與設(shè)備、機(jī)械、工藝管道相連接的全部輔助物料和公用物料的管道。 （1）管道畫法,二、管道儀表流程圖,線型規(guī)

17、定：各種常用管道的線型見(jiàn)表2-1。 交叉和轉(zhuǎn)彎：盡量避免，不能避免注意斷開間隙； 放氣、排液及液封：注意位置； 管道儀表流程圖工藝物料管道一般采用左進(jìn)右出；輔助和公用物料管道不受左進(jìn)右出限制。注意管道圖紙連接的畫法。,44,二、管道儀表流程圖,（2）管道標(biāo)注 水平管道標(biāo)注在上方，垂直管線標(biāo)注在管線的左側(cè)； 標(biāo)注內(nèi)容：基本管道號(hào)（管段號(hào)，由三個(gè)單元組成）、管徑和管道等級(jí)和隔熱或隔聲等級(jí)，總稱為管道組合號(hào)。,45,二、管道儀表流程圖,第1單元為物料代號(hào)，常用物料代號(hào)見(jiàn)表2-3； 第2單元為工程工序編號(hào)； 第3單元為管道順序號(hào)； 第4單元為管道尺寸，一般標(biāo)注公稱通徑； 第5單元為管道等級(jí),第一個(gè)字母

18、表示公稱壓力等級(jí)，A-K用于ANSI標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)，L-Z用于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)代號(hào)；中間數(shù)字表示同一工程中一種壓力管道的序號(hào)，第二個(gè)字母管道材質(zhì)； 第6單元為隔熱或隔聲代號(hào)。管道材料隔熱、保溫、防火和隔聲代號(hào)見(jiàn)表2-42-6。,46,二、管道儀表流程圖,4. 閥門與管件的表示方法 在管道上需要用細(xì)實(shí)線畫出全部閥門和部分管件（如視鏡、阻火器、異徑接頭、盲板、下水漏斗等）的符號(hào)； 管件中的一般連接件，如法蘭、三通、彎頭、管接頭等，若無(wú)特殊需要均不予畫出； 豎管上的閥門在圖上的高低位置應(yīng)大致符合實(shí)際高度； 部分閥門和管件的圖形符號(hào)見(jiàn)表2-7和2-8。.,47,表2-8 管道儀表流程中常見(jiàn)閥門圖例,

19、48,二、管道儀表流程圖,5. 儀表控制點(diǎn)的表示方法 管道儀表流程圖上要以規(guī)定的圖形符號(hào)，表示出設(shè)備、機(jī)械、管道和儀表站上的全部?jī)x表。 圖形符號(hào)和字母代號(hào)組合起來(lái)表示被測(cè)變量和儀表功能。 字母代號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)組合起來(lái)組成儀表的位號(hào)。 儀表的功能標(biāo)志由1個(gè)首位字母和1-3個(gè)后繼字母組成,表示被測(cè)變量和讀出輸出功能，P39表2-9 字母代號(hào)，P40表2-10 常用組合字母。 儀表位號(hào)由儀表功能標(biāo)志和儀表回路編號(hào)兩部分組成,P40圖2-6。 儀表圖形符號(hào)，P41表2-11，表2-12。,49,被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào),第一位字母 后繼字母,被測(cè)變量 修飾詞 讀出功能 輸出功能 修飾詞,A 分

20、析 報(bào)警,C 電導(dǎo)率 控制,E 電壓(電動(dòng)勢(shì)) 檢測(cè)元件,F 流量 比(分?jǐn)?shù)),H 手動(dòng) 高,I 電流 指示,K 時(shí)間、時(shí)間程序 變化速率 操作器,L 物位 燈 低,M 水分或濕度 瞬動(dòng) 中、中間,P 壓力、真空 連接點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn),Q 流量 積算、累計(jì),S 速度、頻率 安全 開關(guān)、聯(lián)鎖,T 溫度 傳送,R 核輻射 記錄,50,被測(cè)變量及儀表功能字母組合示例（以流量為例）,控制器：FRC-流量記錄調(diào)節(jié)； FIC-流量指示調(diào)節(jié),讀出儀表： FR-流量記錄； FI-流量指示,開關(guān)和報(bào)警裝置：FSH-流量高報(bào)警 ；FSL-流量低報(bào)警 FSHL-流量高低組合報(bào)警,變送器：FRT-流量記錄變送； FIT-流

21、量指示變送； FT-流量變送,檢測(cè)元件：FE-流量檢測(cè),測(cè)試點(diǎn)：FP-流量測(cè)試點(diǎn),最終執(zhí)行元件：FV-流量執(zhí)行元件,51,儀表位號(hào)的表示方法,1、儀表位號(hào)組成 在檢測(cè)、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個(gè)回路的每個(gè)儀表 （或元件）都應(yīng)有自己的儀表位號(hào)。儀表位號(hào)由字母 代號(hào)組合和回路編號(hào)兩部分組成。 示例：T RC-1 01,52,儀表圖形符號(hào),常規(guī)儀表為圓圈，DSC圖形為正方形與內(nèi)切圓、控制計(jì)算機(jī)圖形為正六邊形等。,TRC 207,現(xiàn)場(chǎng)安裝,TRC 207,控制室安裝,TRC 207,現(xiàn)場(chǎng)盤裝,53,二、管道儀表流程圖,5. 首頁(yè)圖 （1）裝置中所采用的全部工藝物料、輔助物料和公用物料的物料代號(hào)、縮寫字母。

22、（2）全部管道、閥門、主要管件、取樣器、特殊管件等圖形、類別號(hào)和標(biāo)注說(shuō)明。 （3）管道編號(hào)說(shuō)明。 （4）設(shè)備編號(hào)說(shuō)明。 （5）公用工程站編號(hào)說(shuō)明。,54,二、管道儀表流程圖,（6）全部?jī)x表的圖形符號(hào)和文字代號(hào)。 （7）裝置界區(qū)處所有工藝物料、輔助和公用物料管道的交接點(diǎn)圖，表格上列出各管道的流體介質(zhì)名稱、來(lái)去裝置名稱、交接點(diǎn)內(nèi)外的管道編號(hào)和接續(xù)圖號(hào)。 （8）備注欄內(nèi)容. （9）裝置內(nèi)各工藝工序和輔助物料、公用物料發(fā)生工序以及各物料介質(zhì)管道有關(guān)工序的工程編號(hào)一覽表。,55,第四節(jié) 典型設(shè)備的自控方案,自控流程即自動(dòng)控制流程的簡(jiǎn)稱。而化工自動(dòng)化是化工類型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱。即用自動(dòng)化裝置代替操作人

23、員來(lái)管理和控制化工生產(chǎn)過(guò)程。,一、基本概念,二、典型設(shè)備的自控方案,56,一、基本概念,1.自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及組成,自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在人工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的； 調(diào)節(jié)對(duì)象：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的生產(chǎn)工藝設(shè)備（槽）； 被調(diào)參數(shù)：生產(chǎn)中保持不變的工藝指標(biāo)（如液位）； 給定值：工藝指標(biāo)中保持值。,2.自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類,按工藝參數(shù)分類：壓力、溫度、流量和液位調(diào)節(jié)； 按調(diào)節(jié)規(guī)律分類：位式、比例、積分和微分調(diào)節(jié)； 按給定值的不同情況分類：定值、隨動(dòng)、程序調(diào)節(jié)。,57,一、基本概念,3.過(guò)程（調(diào)節(jié)）控制要求 為了達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視或控制，由操作人員和控制設(shè)備組成控制系統(tǒng)，共同完成

24、該項(xiàng)任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)滿足抑制外部擾動(dòng)的影響和使過(guò)程在優(yōu)化的工況下工作這兩項(xiàng)基本要求。,確定為達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)：產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量、安全、可操作、經(jīng)濟(jì)。 確定控制方案：對(duì)于某個(gè)測(cè)量參數(shù)，可能有多個(gè)可任意調(diào)節(jié)的輸入變量，需選擇一個(gè)或多個(gè)變量作為控制變量,4.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,58,二、典型設(shè)備的自控方案,1.泵類的自控方案,（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，也可以使用旁路調(diào)節(jié)方法，旁路調(diào)節(jié)耗費(fèi)能量，其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小。,(a)控制泵的出口閥門開度 ；(b)控制泵的出口旁路 圖2-8 離心泵的拴制方案,(a),(b),59,二、典型設(shè)備的自控方案,（2）

25、容積式泵,圖2-9 往復(fù)泵的控制方案,容積式泵指往復(fù)泵、齒輪泵、蝸桿泵和旋渦泵等，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(lái)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(lái)調(diào)節(jié)流量。,60,二、典型設(shè)備的自控方案,2.壓縮機(jī)的自控方案,圖2-10 壓縮機(jī)控制方案(a)分程控制方案,分程控制方案：出口流量控制器操縱兩個(gè)控制閥，吸入閥只能關(guān)至一定開度，若需要更小流量，則打開旁路調(diào)節(jié)閥，這樣可能避免直接調(diào)節(jié)進(jìn)口流量而導(dǎo)致入口端負(fù)壓嚴(yán)重的缺陷。,61,二、典型設(shè)備的自控方案,2.壓縮機(jī)的自控方案,圖2-10 壓縮機(jī)控制方案(b)旁路控制方案,旁路控制方案：

26、對(duì)壓縮比很大的多段壓縮機(jī)，從出口直接旁路回到入口的方式，會(huì)造成控制閥前后壓差太大，功率損耗很大，可在中間某一段安裝控制閥，使其回到入口段。,62,二、典型設(shè)備的自控方案,3.換熱器的自控方案,（1）無(wú)相變時(shí)的換熱器控制方案,圖2-11 載熱體的流量控制方案,載熱體的流量控制方案,63,二、典型設(shè)備的自控方案,圖2-12 被控物料的流量控制方案,被控物料的流量控制方案,64,（2）有相變時(shí)的換熱器控制方案,二、典型設(shè)備的自控方案,加熱器的溫度控制方案 蒸汽的流量直接控制方案 換熱器有效換熱面積控制方案 冷卻器的溫度控制方案 用冷卻劑的流量控制 用溫度-液位串級(jí)控制 用冷卻劑的汽化壓力控制,65,

27、二、典型設(shè)備的自控方案,圖2-13 蒸汽的流量直接控制方案,蒸汽的流量直接控制方案,66,二、典型設(shè)備的自控方案,換熱器有效換熱面積控制方案,67,二、典型設(shè)備的自控方案,冷卻器的溫度控制方案,68,二、典型設(shè)備的自控方案,（1）釜式反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制 用進(jìn)料溫度控制 用傳熱量控制 用串級(jí)控制,4.反應(yīng)器的自控方案,（2）固定床反應(yīng)器的溫度控制 改變進(jìn)料濃度 改變進(jìn)料溫度 改變段間冷卻量,69,二、典型設(shè)備的自控方案,釜式反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制方案,70,二、典型設(shè)備的自控方案,釜式反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制方案,71,固定床反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制方案,二、典型設(shè)備的自控方案,72,二、典型設(shè)備的自控

28、方案,固定床反應(yīng)器的溫度自動(dòng)控制方案,73,5.蒸餾塔的自控方案,二、典型設(shè)備的自控方案,（1）按提餾段指標(biāo)控制 塔底為主要產(chǎn)品； 以提餾段溫度控制質(zhì)量指標(biāo),以再沸器加熱為控制手段; 提餾段塔板溫度控制塔內(nèi)蒸汽量VS,保持回流量LR恒定。鎦出液量D和釜液量W按物料平衡關(guān)系，由液位控制器控制。,74,5.蒸餾塔的自控方案,二、典型設(shè)備的自控方案,（2）按精餾段指標(biāo)控制 塔頂為主要產(chǎn)品； 以精餾段溫度控制質(zhì)量指標(biāo)，以回流量為控制手段； 以回流量LR、餾出液量D或塔內(nèi)蒸氣量VS作為調(diào)節(jié)參數(shù)。,75,二、典型設(shè)備的自控方案,（3）蒸餾塔的雙溫差控制 產(chǎn)品純度要求很高，而且塔頂、塔底產(chǎn)品沸點(diǎn)相差較小時(shí)； 用溫差作為質(zhì)量指標(biāo)的間接變量,消除塔壓波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響； 分別在加料板附近的精餾段和提餾段上選取溫差信號(hào)T1和T2； 將兩溫差信號(hào)相減后的信號(hào)作為控制器的測(cè)量信號(hào)。