1、第四章第四章 工艺流程设计工艺流程设计 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 生产方法的选择和工艺流程生产方法的选择和工艺流程 的设计原则的设计原则 第三节第三节 工艺流程的设计步骤工艺流程的设计步骤 第四节第四节 带控制点的工艺流程带控制点的工艺流程n教学目的与要求：教学目的与要求：了解工艺流程设计的原则，掌握工艺流程设计的步骤。n重点与难点重点与难点：带控制点的工艺流程设计的内容和步骤。思考题1.解释概念:工艺流程图工艺流程图2.工艺流程设计的主要任务及具体内容?3.工艺流程设计的三个阶段?4.工艺流程图的设计原则？5.带控制点工艺流程图的基本要求及图面内容带控制点工艺流程图的基本要求及图
2、面内容?6.工艺流程图中管道和设备轮廓用哪种线表达? 第一节 概述 按照产品的工艺技术成熟程度， 分为两类:生产工艺流程设计 试验工艺流程设计 本章主要讨论生产工艺流程设计。 一、工艺流程设计的作用 工艺流程设计是在确定的原料路线和技术路线的基础上进行的，它是整个工艺设计的中心。 设计人员在设计工艺流程时，要做到认真仔细，反复推敲，努力设计出技术上先进技术上先进可靠、经济上合理可行的工艺流程可靠、经济上合理可行的工艺流程。 二、工艺流程设计的任务 主要任务： 1.确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用的生物反应或化工过程及设备。 2.绘制工艺流程
3、图。 工艺流程图工艺流程图: : 通过图解和必要的文字说明通过图解和必要的文字说明将原料变成产品将原料变成产品( (包括污染物治理包括污染物治理) )的全部过的全部过程表示出来的图纸。程表示出来的图纸。 具体内容1.确定工艺流程的组成2.确定载能介质的技术规格和流向 发酵生产中常用的载能介质有水、水蒸气、冷冻盐水、空气(真空或压缩)等，其技术规格和流向可用文字和箭头直接表示在图纸中。3.确定操作条件和控制方法 发酵生产中的主要工艺参数有温度、压力、浓度、流量、流速和pH值等。在工艺流程设计中，对需要控制的工艺参数应确定其检测点、显示仪表和控制方法。 4确定安全技术措施 对可能存在的安全问题，确
4、定相应的预防和应急措施，如设置报警装置、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、防静电装置等。在特别注意开车、停车、停水、停电等非正常运转情况下可能存在的各种安全问题。5绘制不同深度的工艺流程图 初步设计和施工图设计。在初步设计阶段，需绘制工艺流程框图、工艺流程示意图、物料流程图和带控制点的工艺流程图；在施工图设计阶段，需绘制施工阶段带控制点的工艺流程图三、工艺流程设计的基本程序 生产工艺流程设计在整个工艺设计中最先开始，但随着工艺及其他专业设计的展开，通常需要对初步的工艺流程设计进行局部修改，所以几乎是最后才完成。 生产工艺流程的设计经历三个阶段：生产工艺流程示意图 生产工艺流程草图 生产工艺流程
5、图。工艺流程设计基本程序1工艺路线的选择（确定生产方法）2确定工艺流程的组成和顺序3绘制工艺流程框图 用方框、文字和箭头等形式定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程框图。4绘制工艺流程示意图 在框图的基础上，分析主要工艺设备，以图例、箭头和必要的文字说明定性表示出由原料变成产品的路线和顺序，绘制出工艺流程示意图 5绘制物料流程图 示意图确定之后，即可进行物料衡算和能量衡算。绘制物料流程图。定性转入定量。6绘制初步设计阶段带控制点的工艺流程图。 进行设备、管道的工艺计算以及仪表自控设计。绘制出初步设计阶段带控制点的工艺流程图，并列出设备一览表。7绘制施工阶段带控制点的工艺流程图 初
6、步设计经审查批准后，按照初步设计的审查意见，对工艺流程图中设备、管道、阀门、仪表等修改、完善和进一步的说明。可绘制出施工阶段带控制点的工艺流程图。第二节 生产方法的选择和工艺流程的设计原则一、生产方法的选择 生产工艺流程设计是整个工艺设计的基础，工艺流程图是指导施工的重要图纸。生产方法即工艺路线的选择，是发酵工厂设计的关键步骤。选择生产方法的主要依据如下： 1.原料来源、种类和性质原料来源、种类和性质 2.产品的质量和规格产品的质量和规格 3.生产规模生产规模 4.技术水平技术水平 5.建厂地区的自然环境建厂地区的自然环境 6.经济合理性经济合理性 二、工艺流程的设计原则 进行工艺流程设计，必
7、须考虑以下几项原则： 1.保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量要求。 2.尽量采用成熟的、先进的技术和设备。努力提高原料利用率，提高劳动生产率，降低水、电、汽及其他能量消耗，降低生产成本，使工厂建成后能迅速投产，在短期内达到设计生产能力和产品质量要求，并做到生产稳定、安全、可靠。3.尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施，以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。4.确保安全生产，以保证人身和设备的安全。5.生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产、高产。6.提高设备利用率第三节 工艺流程的设计步骤一、生产工艺流程示意图 此图是在物料恒算前进行，最简单的一种
8、定性图纸。其作用是定性表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程及设备，包括全部的单元操作和单元反应。 工艺流程示意图可以用简单的设备流程图表示，甚至可用文字示意图表达。 例如啤酒生产的工艺流程示意图 。 (工艺流程框图） 二、工艺流程草图的设计 工艺流程草图是由物料流程、图例、设备一览表以及必要的文字说明所组成， 是初步设计阶段的草图。 示意图物料恒算设备设计（计量和贮存设备等容积型设备的尺寸和台数）专业设备和通用设备设计选型（包括水电汽计算）所有设备 氯苯硝化制备硝基氯苯的物料流程图氯苯硝化制备硝基氯苯的物料流程图 其制图要求如下： 1.应表示出厂房各层楼面的标高。 2.画出设备示意图，
9、设备的尺寸大小应适当相称且大致形似，并标明其流程号。 3.画出设备的物料及水、汽、真空、压缩空气、冷冻剂等管线和流动方向，以及管线上的主要阀门及管路附件如过滤器、疏水器等。 4.画出必要的计量器具和控制仪表，如流量计、压力表、温度计等。5.必要的文字注释，如废水的下水道，废料、废气及半成品、副产品的去向等。6.附注图例，并按国家规定画出图签、图框。制图比例大致按1：100进行绘制，如设备过小或过大时则可采用1：50或1：200。（也可不按比例）工艺流程草图的绘图步骤 作图时，按工艺流程由左至右展开画出，具体步骤为：1.把各层楼面的地面线用双细线绘出，注上标高。2.根据设备所处的相对高度，自左至
10、右用细实线画出各设备的外形轮廓有一定间距。3.物料管线用粗实线画出，用箭头标明流向。4.水、汽、真空、压缩空气等动力管线用细实线绘出，并标出流向。5.画出设备和管道上主要附件、计量和控制仪器以及阀门等。6.标注设备流程号和辅助线。7.最后写上必要的文字说明。三、工艺流程图的设计 工艺流程草图设计车间布置设计。某些设备的空间位置不合适， 需要修改和完善。反复多次 确认设计合理无误绘制生产工艺流程图。第四节 带控制点的工艺流程 带控制点的工艺流程图是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种工艺流程图。也称工艺控制流程图。 是设计文件的必须的附件。一、带控制点
11、的工艺流程图基本要求 1.表示出生产过程中的全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。 2.表示出生产过程中的全部工艺物料和载能介质的名称、技术规格及流向。 3.表示出全部物料管道和各种辅助管道(如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道)的代号、材质、管径及保温情况。 4.表示出生产过程中的全部工艺阀门以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件，但无需绘出法兰、弯头、三通等一般管件。5.表示出生产过程中的全部仪表和控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。二、图面内容： 1.图形图形 2.标注标注 3.图例图例 4.标题栏标题栏 三、表示方法 1.比例与图幅：原则：一个主
12、项（车间、工序）绘一张流程 图，复杂的可拆分为数张（一张图）。比例：可以1:100，1:200或1:50也可不 按比例，标题栏不用注明。图幅：标准图纸加长2.设备的画法 图形：设备按比例细线设备按比例细线（b/3b/3）画出主要画出主要轮廓轮廓相对位置： 按高低绘出相同系统：3.设备标注： 标注内容：位号和名称 位号在整个车间不能重复 标注方式： 放在图形的上、下方，排成一行。 同一高度，两个以上设备图形 按相对位置放在另一设备下方或用引出线引出，注在空白处。4.管道的表示方法： 应画出所有的工艺物料和辅助物料的管道，初设简单；施工图复杂； 管道画法： a.线形规定： 工艺管道用粗实工艺管道用
13、粗实线线（b=0.9mm） 辅助管道用中实线（b=0.6mm） 仪表管用细（虚）实线（b=0.3mm） b.交叉与转弯： 交叉 转弯 特别注意：管道应画直线不要画斜线！c.放气口、排液口和液封口放气口、排液口和液封口相同图号相同图号不同图号不同图号d.管道来向和去向：管道来向和去向：管道标注： a.尺寸用公称直径： d.管道等级 b.物料代号:管道系统图形符号管道 e.流向 GB6567-86规定 英文名称的第一字母 c.管道序号：工艺流程顺序编写 f.其他尺寸：工艺对某些管道有一定要求，要标注，液封管长度，安装坡度等。异径管（接头）有时要标注两端管径。 如：70/50 或Dg70/505.管
14、件与阀门的表示方法： 管道应用细实线画出全部阀门和部分管件（盲板，大小头、阻火器等），连接管件不画。6.仪表控制点的表示方法： 在相关的管道上并大致按安装位置用代号、符号表示。符号规定： a.参量代号 b.功能代号 c.仪表控制点符号 d.调节阀的符号：其图形符号用细实线绘制，由执行机构和阀体组成。7.地面和楼面：地面线用细实线，也可不画。8.图例和索引 ：简单在右上角 复杂单独列表二、不同阶段的带控制点的流程图的区别 1.设备表达 数量 设备的轮廓 设备位置 2.主管道的表达 3.仪表控制表达三、绘制方法和步骤： 1.确定图纸幅面和绘图比例 2.用细实线画出设备外型轮廓。 3. 按有关规定，用不同符号画出设备的管道连接和流动方向，管道上各种阀门和仪表内位置。 4.对设备标明编号和名称。对管道按不同设计阶段的要求，进行标注。 5.所采用的介质代号和阀门符号均需在流程图右上方列出图例及必要的文字说明。
