工藝設(shè)計(jì)及PFD設(shè)計(jì)

......PFD在化工裝置設(shè)計(jì)中，除了工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)以外，還有管道、設(shè)備、機(jī)械、建構(gòu)筑物、公用工程、電氣、儀表、安全衛(wèi)生、消防、分析化驗(yàn)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作，還要從全局考慮總平面布置、原料溝通，相互協(xié)作，才能完成整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。這就要求化工工程師不僅地應(yīng)用、執(zhí)行它，同時(shí)還要具備較廣泛的相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)問(wèn)。國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)階段一般分為初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段，國(guó)段。在化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，工藝流程設(shè)計(jì)的各個(gè)階段的設(shè)計(jì)成果都框流程圖〔blockflowsheet、工藝流程草〔簡(jiǎn)〕圖〔simplifiedflowshee、工藝物料流程圖ProcessFlowDiagram即PFD〕和管道儀表流程圖Piping&InstrumentationDiagram即P&I〈也有用“帶掌握點(diǎn)的工藝流程圖(ProcessandControlDiagramPCD”代替P&ID)〉等種類(lèi)。對(duì)于醫(yī)藥行業(yè)來(lái)說(shuō)，依據(jù)其特有的生產(chǎn)干凈區(qū)〔MaterialandPersonnelFlowDrawing、工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分示意圖〔PlantSchematicandProcessFlowDiagram〕等。下面對(duì)工藝設(shè)計(jì)、工藝包設(shè)計(jì)內(nèi)容及PFD一、工藝設(shè)計(jì)1、工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)和工藝包從廣義上講工藝設(shè)計(jì)應(yīng)包含工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)和工藝包設(shè)計(jì)兩方面的內(nèi)容。工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)一個(gè)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程先進(jìn)展根本工藝專(zhuān)業(yè)為主，完成PFD(工藝物料流程圖ProcessFlowDiagram)的設(shè)計(jì)任務(wù)。這個(gè)生產(chǎn)流程可以是工藝專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員自己開(kāi)發(fā)的，也可是其它專(zhuān)利商供給的技術(shù)。工藝包一個(gè)特地的技術(shù)名詞，它特指包含一個(gè)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)技方案、所承受的原料以及生產(chǎn)該產(chǎn)品的原料及公用物料的消耗量。一，也是使用最頻繁的計(jì)算。當(dāng)生產(chǎn)流程根本確定后，只有完成上述都盡量利用起來(lái)，這就需要應(yīng)用“能量綜合設(shè)計(jì)”的技術(shù)。工藝包設(shè)計(jì)的依據(jù)是已批準(zhǔn)的可行性爭(zhēng)論報(bào)告、總體設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)根底資料，據(jù)此進(jìn)展工藝包設(shè)計(jì)。工藝包設(shè)計(jì)應(yīng)完成的主要任務(wù)有：繪制PFD、完成工藝物料平衡計(jì)算、編制工藝設(shè)備數(shù)據(jù)表〔主要是技術(shù)規(guī)格要求和負(fù)荷、編制公ProcessSafetyRevie〔RiskAssessment〕等。在工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工藝專(zhuān)業(yè)要和不同專(zhuān)業(yè)互提條件。發(fā)出條承受條件專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)依據(jù)，是很重要的技術(shù)文件。這一階段中，主要工作是由工藝設(shè)計(jì)人員、其它專(zhuān)業(yè)的有關(guān)人員組織有關(guān)人員評(píng)審后才能確定〔寰球公司規(guī)定要經(jīng)過(guò)室審和院審，此階段是整個(gè)設(shè)計(jì)工作全面開(kāi)放的根底。2、設(shè)計(jì)根底少工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)工作就變成無(wú)米之炊，是無(wú)法開(kāi)展的。工程工程只能在此根底上進(jìn)展設(shè)計(jì)和建設(shè)。業(yè)主依據(jù)合同的要求，應(yīng)按時(shí)提出設(shè)計(jì)單位所需的全部工程設(shè)計(jì)能正式作為設(shè)計(jì)根底數(shù)據(jù)供給應(yīng)設(shè)計(jì)人員使用。工藝和工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)是從工程經(jīng)理那里拿到業(yè)主認(rèn)可的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，依據(jù)這些數(shù)據(jù)開(kāi)頭設(shè)計(jì)預(yù)備工作。工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)假設(shè)有變更，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，有了設(shè)計(jì)變更通知設(shè)計(jì)人員才能修改有關(guān)的設(shè)計(jì)文件。甚至影響整個(gè)工程的合同規(guī)定，所以對(duì)此應(yīng)當(dāng)格外慎重。工藝及工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)至少應(yīng)當(dāng)?shù)玫揭韵聰?shù)據(jù)，才有條件開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。所承受的工藝技術(shù)路線(xiàn)及其依據(jù)，裝置的年設(shè)計(jì)生產(chǎn)力量，年操作小時(shí)數(shù)及裝置操作彈性、操作制度、設(shè)計(jì)工況?！病骋蟆．a(chǎn)品方案及產(chǎn)品性能。公用物料的各項(xiàng)規(guī)格要求及界區(qū)條件〔溫度、壓力、水質(zhì)分析等。提出原材料、關(guān)心原材料、催化劑、化學(xué)品、工藝過(guò)程中公用物料的消耗定額及副產(chǎn)品產(chǎn)出定額〔預(yù)期值。提出工藝過(guò)程排出物〔氣體、液體、固體等〕排放源、排放數(shù)量及其組成?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)，供電及電信系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)。3、工藝包設(shè)計(jì)內(nèi)容工藝包設(shè)計(jì)文件一般應(yīng)包括以下內(nèi)容。設(shè)計(jì)范圍。說(shuō)明工藝包包括的范圍及生產(chǎn)規(guī)模。要求，成品規(guī)格，生產(chǎn)力量〔收率、轉(zhuǎn)化率，消耗定額，三生產(chǎn)要求。案以及工程設(shè)計(jì)所必需的工藝物料的物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。慮到負(fù)荷的波動(dòng)及各主要工況，作為工程設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。PF。表示工藝生產(chǎn)全部主要設(shè)備〔包括位號(hào)、名稱(chēng)，特別閥件設(shè)置，物流數(shù)據(jù)〔流量、組成、溫度、壓力等特性〕以及掌握、聯(lián)鎖方案。工藝設(shè)備表〔設(shè)備一覽表。應(yīng)填寫(xiě)設(shè)備位號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)、介質(zhì)名稱(chēng)、操作壓力、操作溫度、材質(zhì)等。主要設(shè)備工藝數(shù)據(jù)表〔工藝規(guī)格書(shū)，包括主要機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)備的材質(zhì)要求、傳動(dòng)機(jī)械要求及必要的設(shè)備條件圖。P&ID0版。表示管道尺寸、材料等級(jí)、伴熱、閥門(mén)、絕熱〔保溫/保冷〕等級(jí)、安全閥系統(tǒng)、管道編號(hào)、儀表及掌握回路等。儀表數(shù)據(jù)表、掌握原理圖、報(bào)警聯(lián)鎖表。管道規(guī)格書(shū)〔或者管道材料圖。包括介質(zhì)、工藝條件、設(shè)計(jì)條件、管道尺寸、管道材料、保溫等。初步布置圖。表示主要設(shè)備布置和占地面積。特別管道材料等級(jí)規(guī)定。生產(chǎn)操作和安全規(guī)格的要求。分析化驗(yàn)的要求。特別的檢修要求。界區(qū)備件表。操作手冊(cè)〔操作指南。二、工藝物料流程圖〔PFD〕的設(shè)計(jì)PFDPFD工序之一。PFD是工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性文件之一，在工藝設(shè)計(jì)階段完成。公布之后有關(guān)專(zhuān)業(yè)必需按PFD圖進(jìn)展工作，并只能由工藝專(zhuān)業(yè)解釋和修改。1、PFDPFD操作溫度、操作壓力；物流走向及物流號(hào)〔流股號(hào)，同時(shí)，應(yīng)有與流股號(hào)對(duì)應(yīng)的包括物流組成、溫度、壓力、狀態(tài)、流量及物性等主要物流計(jì)算結(jié)果的物料平衡表，可表示在PFD號(hào)走向；標(biāo)出泵的流量和進(jìn)出口壓力、塔的實(shí)際板數(shù)及規(guī)格、換熱器的熱負(fù)荷等。PFD要物料的管道、并表示出進(jìn)出界區(qū)的流向。對(duì)于公用工程，如水、冷凍鹽水、氮?dú)?、工藝用壓縮空氣、蒸汽及冷凝液系統(tǒng)僅表示工藝設(shè)備使用點(diǎn)的進(jìn)出位置?！不蚬綪FD〔規(guī)定〕圖LEADSHEE，對(duì)PFD設(shè)計(jì)中的設(shè)備畫(huà)法、設(shè)備編號(hào)、儀表符號(hào)、標(biāo)注符號(hào)、管道符號(hào)、物料代號(hào)以及縮寫(xiě)詞等作統(tǒng)一規(guī)定〔也有在PFD。下面分別簡(jiǎn)述設(shè)備、工藝物流和主要掌握方案的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和畫(huà)法。設(shè)備PFD可以只畫(huà)出一臺(tái)，但要標(biāo)明位號(hào)A/B，而對(duì)于需要再生的設(shè)備，需全部繪出。主要設(shè)備盡可能按適當(dāng)比例畫(huà)出相對(duì)位置、大小，而設(shè)備的根底、裙座和管接頭不表示。一般在設(shè)備四周標(biāo)注設(shè)備位號(hào)，并在圖備名稱(chēng)及規(guī)格。一般狀況下，靜設(shè)備在圖紙上部、動(dòng)設(shè)備在圖紙下部表示。也有另外一種表示方式：對(duì)于容器類(lèi)、壓縮機(jī)類(lèi)設(shè)備在圖上方標(biāo)示設(shè)備名稱(chēng)、位號(hào)及規(guī)格，并在圖中設(shè)備四周標(biāo)示設(shè)備位號(hào)，而泵類(lèi)、換熱器類(lèi)設(shè)備旁邊一般只標(biāo)位號(hào)及規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的主要規(guī)格和參數(shù)通常為：泵應(yīng)注明正常流量和吸入、排出壓力；容器應(yīng)注明直徑和切線(xiàn)長(zhǎng)度〔或高度；塔器應(yīng)注明塔徑的正常負(fù)荷。設(shè)備外形表示方法如下;離心泵用圓圈加底座組合表示，進(jìn)料指向圓心。往復(fù)泵以┤形與一端不封閉的長(zhǎng)方塊表示。換熱設(shè)備用圓圈或設(shè)備外形表示。關(guān)心設(shè)備。如型式尚未確定，可用方塊表示。反響器要畫(huà)出主要元件，如篩板、催化劑框等。分別器也要表示出內(nèi)件。槽、罐類(lèi)設(shè)備要畫(huà)出隔板、液封。噴射器、其它特別設(shè)備，如造粒塔、電解槽、電石爐、空氣磨等盡可能畫(huà)出實(shí)物大致外形。工藝物流PFD再生系統(tǒng)的物流用細(xì)實(shí)線(xiàn)標(biāo)出。主要物流應(yīng)標(biāo)注流股號(hào)〔除PFD應(yīng)有單獨(dú)的物料平衡表，并在物料平衡表中列出PFD上對(duì)應(yīng)物流的組成、溫度、壓力、流量狀態(tài)和相關(guān)物性。在一張圖中，與其它圖相PFD〔也可表示在塔和容器上PFD標(biāo)識(shí)流程圖上的各點(diǎn)物料的編號(hào)〔流股號(hào)。〔以表示壓力等級(jí)的區(qū)分以及特別重要的閥門(mén)外，其它狀況的閥門(mén)一律不在圖上畫(huà)出。要表示正常生產(chǎn)條件下的放空和排液管道。度。當(dāng)排放口的高度有要求時(shí)，要注明排放高度。工藝用蒸汽、凝液、冷卻水、冷凍鹽水、工廠(chǎng)空氣管線(xiàn)以及氮封管線(xiàn)，一律不畫(huà)進(jìn)出總管。流股號(hào)在菱形框內(nèi)按挨次用阿拉伯?dāng)?shù)字編寫(xiě)。一般用三位數(shù)字表示，第一位表示單元或工段，后兩位表示序號(hào)。設(shè)備間的物料流向用帶箭頭的實(shí)線(xiàn)表示。進(jìn)出裝置界區(qū)的物料流向以圓圈中的箭頭表示；圖紙之間用長(zhǎng)方框〔或帶箭頭的長(zhǎng)方形〕表示物料的來(lái)源或去向。冷卻水、蒸汽、凝液、工廠(chǎng)空氣等在無(wú)特別要求狀況下不標(biāo)明來(lái)源和去向。主要掌握方案PFD掌握回路等。儀表僅表示出儀表類(lèi)型，如溫度儀表、壓力儀表等。調(diào)整回路中，應(yīng)用箭頭標(biāo)示信號(hào)去向。對(duì)于由組分掌握的回路，應(yīng)標(biāo)明需要檢測(cè)的主要組分。2、單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)過(guò)程中需要使用各種單元設(shè)備，每種單元設(shè)備對(duì)工藝流各種單元設(shè)備的典型設(shè)計(jì)，再結(jié)合工藝流程和工程工程的特別要參見(jiàn)例圖。泵PFD即可。在泵的四周，盡量在泵的正下方，標(biāo)明泵的位號(hào)、吸入壓力、排出壓力和正常操作時(shí)的流量。容器容器分臥式容器和立式容器兩種。容器需依據(jù)容器在流程中的相PFD及與主要掌握回路相關(guān)的關(guān)心物流。容器的名稱(chēng)、規(guī)格和位號(hào)在PFD器內(nèi)的主要部件〔如除沫器〕應(yīng)在PFD應(yīng)在圖中標(biāo)出。塔PFD號(hào)在PFD塔內(nèi)的主要部件應(yīng)在PFD的相對(duì)位置，如塔的壓力掌握回路、靈敏板溫度回路、回流掌握回路和塔釜液位掌握回路等，還要標(biāo)出塔的操作溫度、操作壓力。塔的周邊設(shè)備應(yīng)依據(jù)流程中的相對(duì)位置在工藝流程圖中繪出。換熱器PFD流經(jīng)的那一側(cè)。非工藝物流僅在圖中表示，并注明介質(zhì)名稱(chēng)即可。要表示出主要的掌握回路，在換熱器的四周標(biāo)明位號(hào)。壓縮機(jī)〔也有在上部的。并繪出與壓縮機(jī)相連的工藝物流以及主要的掌握回路。在壓縮機(jī)的附近，盡量在壓縮機(jī)的正下方，標(biāo)明壓縮機(jī)的位號(hào)、吸入壓力、排出壓力和正常操作時(shí)的流量。3、PFDPFD1＃〔A1〕圖紙，以便圖面布置，但應(yīng)盡量保證在其縮印成3?！睞3〕圖后照舊清楚，便于工作。PFD設(shè)備在圖面上的布置，一般是順流程從左到右。中線(xiàn)往上布置。1/41/4其它設(shè)備布置在PFD的上面，再沸器靠塔放置。便與物流線(xiàn)連接。繪圖要求圖紙編號(hào)和圖紙名稱(chēng)按有關(guān)規(guī)定。儀表和設(shè)備的表示方法要依據(jù)工程的LeadSheet要改造的設(shè)備用蘑菇云圈住。設(shè)備內(nèi)件用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示。相接設(shè)備與圖號(hào)。設(shè)備位號(hào)按LeadSheet物流流向箭頭一般畫(huà)在物流線(xiàn)轉(zhuǎn)變方向處。PFD力、各組分的含量等數(shù)據(jù)的內(nèi)容，要能滿(mǎn)足工藝專(zhuān)業(yè)提條件的需要，需要什么數(shù)據(jù)、物料平衡表就應(yīng)當(dāng)能輸出什么數(shù)據(jù)。4、物料和熱量衡算與PFD在工藝設(shè)計(jì)階段，工藝專(zhuān)業(yè)工程師要進(jìn)展全流程物料平衡及熱量平衡計(jì)算，應(yīng)進(jìn)展必要的方案比較，選擇并考慮適當(dāng)?shù)牟僮鲝椥??；どa(chǎn)過(guò)程中，常常需要加熱或冷卻很多流股，最簡(jiǎn)潔的方法卻水〔冷凍液〕冷卻，它們的消耗構(gòu)成了公用工程費(fèi)用，在生產(chǎn)本錢(qián)中占有相當(dāng)大的份額。用這個(gè)方法設(shè)計(jì)熱量平衡，方法簡(jiǎn)潔、設(shè)備投資較少。但用有效能分析得知，這樣的流程熱力學(xué)效率很低，能耗不合理。為了降低本錢(qián)、節(jié)約能源應(yīng)當(dāng)用熱交換器網(wǎng)絡(luò)的合成技術(shù)，具體的對(duì)每股熱〔冷〕物流進(jìn)展分析，盡量使系統(tǒng)內(nèi)的加熱和冷卻物流相互協(xié)作使用，盡量削減從外界引進(jìn)熱劑或冷劑，以到達(dá)削減能耗、降低本錢(qián)的目的。固然這樣做會(huì)增加投資費(fèi)用，還需要綜合比較，不遠(yuǎn)看是合算的。用流程模擬模型、熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算程序和熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件進(jìn)展計(jì)算