化 工 工 艺 流 程 图 ​ 化工工艺流程图 化工工艺流程图是化工工艺 图中工艺流程性质的图样，它 是用来表达工艺生产流程的。 由于它们的要求各不相同， 其内容、重点和深度也不一致， 有若干种类。 总工艺流程图 工艺原则流程图（方案流程 图） 工艺管道仪表流程图(PID) ​ 一、总工艺流程图 也称物料平衡图，它是在设 计或开发方案时，为总说明部 分进行可行性论证时提供的图 样，用于表示全厂各生产装置 之间主要的流程路线及物料衡 算的结果。 图中各车间（工段）用细实 线画成长方框来表示，流程线 中的主要物料用粗实线表示， 流程方向用箭头画在流程线上， 图上还需注明车间名称、原料 及半成品的名称、平衡数据和 来源去向等。 ​ 某石油化工厂总流程图 ​ 某石油化工厂物料平衡图 ​ 二、工艺原则流程图 也称物料流程图，是在总工 艺流程的基础上，分别表示各车 间内部工艺物料流程。 一般是以装置为单位，以图 形与表格综合的表达形式，反映 工艺设计计算中的物料衡算与热 量衡算等的图样。它是全厂总工 艺流程图或物料平衡图的基础上， 对某一具体装置生产过程的进一 步展示。它既可用作提供审查的 资料，又可作为进一步设计的依 据，还可供生产操作时参考。 ​ 工艺原则流程图​ 工艺原则流程图通常采用 按工艺流程顺序，自左至右展 开图的形式表示，设备以示意 的图形或符号表示（表7-2）， 并用细实线画出，流程图中的 主要物料流程的流程线用粗实 线表示，流程方向用箭头画在 流程线上。 当物料经过设备产生变化时， 可在流程的起始部分和物料产 生组分变化的设备之后，在流 程线上用指引线引出并列表标 注（指引线及表格线皆用细实 线绘制）。标注出物料变化前 后各组分的名称、流量、质量 分数或摩尔分数和每项的总和 数等（标注项目可按需要酌量 增减）。 ​ 某丙烯酸甲酯装置局部工艺原则流程图 ​ 三、工艺管道仪表流程图(PID) 也称带控制点的工艺流程图。是借助统一规定 的图形符号和文字代号，用图示的方法把建立石油 化工工艺装置所需的全部设备、仪表、管道、阀门 及主要管件，按其各自功能，在满足工艺要求和安 全、经济的前提下组合起来，以起到描述工艺装置 的结构和功能的作用。 因此，它不仅是设计、施工的依据，而且也是企 业管理、试运行、操作、维修和开停车等各方面所 需同的完整技术资料的一部分。 ​ 工艺管道仪表流程图(PID)的基本内容 1.用规定的类别图形符号和文字代 号表示装置工艺过程的全部设备、 机械和驱动机，包括需就位的备 用设备和生产用的移动式设备， 并进行编号和标注。 2.用规定的图形符号和文字代号， 详细表示所需的全部管道、阀门、 主要管件（包括临时管道、阀门 和管件）、公用工程站和隔热等， 并进行编号和标注。 ​ 3.用规定的图形符号和文字代号表 示全部检测、指示、控制功能仪 表，包括一次性仪表和传感器， 并进行编号和标注。 4.用规定的图形符号和文字代号表 示全部工艺分析取样点，并进行 编号和标注。 5.安全生产、试车、开停车和事故 处理在图上需要说明的事项，包 括工艺系统对自控、管道等有关 专业的设计要求和关键设计尺寸。 ​ 通过工艺管道及仪表流程图可以了解： （1）设备的数量、名称和位号。 （2）主要物料的工艺流程。 （3）其他物料的工艺流程。 （4）通过对阀门及控制点分析， 了解生产过程的控制情况。 ​ 设备的画法与标注 PID图需掌握的知识点 管道流程线的表示 阀门等管件的表示方法 仪表控制的画法 ​ 1.设备的画法与标注 用规定的类别图形符号和文字代号表示装置工 艺过程的全部设备、机械和驱动机。 根据流程自左至右用细实线表示出设备的简略 外形和内部特征（例如塔的填充物和塔板、容器的 搅拌器和加热管等），设备的外形应按一定的比例 绘制。 对于表中未列出的设备和机器图例，可按实际 外形简化绘制，但在同一流程图中，同类设备的外 形应一致。 ​ 设备类别 代号 图例 塔 T 反应器 R 表7-2 工艺流程图上的设备、机器图例 ​ 设备类别 代号 图例 容器 （槽、罐） V 泵 P ​ 2.管道流程线的表示方法 用规定的图形符号和文字代号，详细表示所需的全部管 道、阀门、主要管件（包括临时管道、阀门和管件）、公 用工程站和隔热等。 流程图中的管道流程线均用粗实线表示。 对于辅助管道、公用系统管道只绘出与设备（或主流程 管道）连接的一小段；对于带仪表控制点的管道流程图， 应画出所有管道，即各种物料的流程线，并在管道线上标 注物料代号及辅助管道或公用系统管道所在流程图的图号； 对于各流程图间相衔接的管道，应在始（或末）端注明其 连续图的图号及所来（或去）的设备位号或管道号。 管道流程上除应绘制流向箭头及用文字标明来源或去向 外，还应对每条管道进行标注。施工流程图上的管道应标 注三个部分，即管道号、管径和管道等级（见有关标准）。 ​ ​ 物料 代号 物料名称 物料 代号 物料名称 物料 代号 物料名称 A AM BD BF BR CS CW DM DR DW F FG FO FS 空气 氨 排污 锅炉给水 盐水 化学污水 循环冷却水上水 脱盐水 排液、排水 饮用水 火炬排放气 燃料气 燃料油 熔盐 GO H HM HS HW IA LO LS MS NG N O PA 填料油 氢 载热体 高压蒸汽 循环水冷却水回水 仪表空气 润滑油 低压蒸汽 中压蒸汽 天然气 氮 氧 工艺空气 PG PL PW R RO RW SC SL SO SW TS VE VT 工艺气体 工艺液体 工艺水 冷冻剂 原料油 原水 蒸汽冷凝水 泥浆 密封油 软水 伴热蒸汽 真空排放气 放空气 管道及仪表流程图上的物料代号 ​ ​ 3.阀门等管件的表示方法 管道上的阀门及其他管件应用 细实线按标准所规定的符号在相 应处画出，并标注其规格代号。 ​ 管道系统常用阀门的图例符号（摘自GB -86） ​ 名 称 主要物料管道 辅助物料及公用系 统管道 原有管道 可折短管 蒸汽伴热管道 电伴热管道 柔性管 翅片管 文氏管 消音器 喷淋管 管道及仪表流程图上的管子、管件、阀门及管道附件的图例 ​ 4.仪表控制的画法 在工艺管道及仪表流程图中， 仪表控制点以细实线在相应的管 道上用符号画出。 符号包括图形符号和字母代号， 它们组合起来表示工业仪表所处 理的被测变量和功能，或表示仪 表、设备、元件、管线的名称。 图形符号 字母代号 仪表位号 ​ ​ （1）图形符号 仪表（包括检测、显示、控 制等仪表）的图形符号是一个细 实线圆圈，直径约10mm。需要时 允许圆圈断开。必要时，检测仪 表或元件也可以用象形或图形符 号表示。 仪表安装位置的图形符号（摘自HGJ 7-87） ​ （2）字母代号 表示被测变量和仪表功能的字母代号。 被测变 量 仪表功能 温 度 温 差 压 力 或 真空 压 差 流 量 流 量 比 率 分 析 密 度 粘 度 指示 指示、控制 指示、报警 指示、开关 记录 记录、控制 记录、报警 记录、开关 控制 控制、变速 TI TIC TIA TIS TR TRC TRA TRS TC TCT TdI TdIC TdIA TdIS TdR TdR C TdRA TdRS TdC TdCT PI PIC PIA PIS PR PRC PRA PRS PC PCT PdI PdIC PdIA PdIS PdR PdRC PdRA PdRS PdC PdCT FI FIC FIA FIS FR FRC FRA FRS FC FCT FfI FfIC FfIA FfIS FfR FfRC FfRA FfRS FfC FfCT AI AIC AIA AIS AR ARC ARA ARS AC ACT DI DIC DIA DIS DR DRC DRA DRS DC DCT VI VIC VIA VIS VR VRC VRA VRS VC VCT 被测变量及仪表功能的字母组合示例 ​ 流量检测仪表和检出元件的图形符号（摘自HGJ 7- 87） 序号 名称 图形符号 备注 序号 名称 图形符号 备注 1 孔板 4 转 子 流量计 圆圈内 应标注 仪表位 号2 文丘里管 及喷嘴 3 无孔板 取 压接头 5 其他嵌 在管道 中的检 测仪表 圆圈内 应标注 仪 表 位 号 ​ （3）仪表位号 在检测控制系统中，构成一 个回路的每个仪表（或元件）都 应有自己的仪表位号。仪表位号 由字母与阿位伯数字组成。第一 位字母表示被测变量，后继字母 表示表的功能。一般用三位或四 位数字表示装置号和仪表序号。 T I－11 01 序号 装置号 功能字母代号 被测变量字母代 号 ​ 画出柴油抽出控制方案流程图（按仿真流程画） ​ 画出分馏塔塔顶控制方案流程图（按仿真流程画） ​ 试画出焦炭塔顶温度控制流程图。（按仿真流程图画） ​ ​ ​ ​ ​ ​ 绘图题考核内容 ​ 某一卧式汽油罐，通过一分程调节系统控制其压力，当 压力高时，通向火炬系统的“A”阀打开进行泄压；当压力 低时，与氮气相连的“B”打开进行充压。从而使汽油罐压 力稳定在为。汽油罐有一个液位指示引入DCS，以便 操作工监视其液位情况。试画出汽油罐流程图(带控制点)。 依照流程描述画图依照流程描述画图 ​ 1．工艺管道及仪表流程图 序号 考核内容 考核要点 评分标准 1 流程走向 排布合理，卷面清晰 排布不合理，交叉过多，线条 杂乱，卷面涂改过多，不整洁 清晰，流程错误 设备齐全 主要设备丢失，次要设备丢失 2 控制回路 信号线 信号线走向不正确 仪表 仪表图形符号及位号不正确 控制点 控制点位置不正确 3 设 备 设备图形符号、位号， 进出物料走向、位置。 进出物料走向、位置不正确 设备图形符号、位号不正确 ​ 3．精馏塔流程图绘制 序 号 考 核 内 容 考核要点 评分标准 1 流程走向 排布合理，卷面清 晰 排布不合理，交叉过多， 线条杂乱，卷面涂改过多， 不整洁清晰，流程错误 设备齐全 主要设备丢失，次要设备 丢失 2 控制回路 信号线 信号线走向不正确 仪表 仪表图形符号及位号不正 确 控制点 控制点位置不正确 3 主要设备 （精馏塔，塔顶换热 器、回流罐，塔底再 沸器，中段换热器） 设备图形符号、位 号，进出物料走向、 位置。 进出物料走向、位置不正 确 设备图形符号、位号不正 确 ​ 带仪表控制点的流程图改错带仪表控制点的流程图改错 指出下面流程图错误点。 ①泵出口没有止逆阀。 ②冷却水应从底部进水。 ③换热器出口流量孔板应位于调节阀之前。 ④循环管线流量孔板位置错。 F C 循环水 物料送出 F C ​ 按照给定流程图叙述出方案按照给定流程图叙述出方案 反应流出物冷却温度由单回路控制回路组成。 TRC109测 温点在A-1出口管线上，温度调节器的输出信号调节A-1叶 片的角度，以改变风量来控制反应流出物冷后温度。 如出口温度大于给定值，则调节器的输出值使叶片角度 加大，风量上升，因而使出口温度下降达到给定值。 ​ 一、串级控制一、串级控制 加氢精制反应器温度控制加氢精制反应器温度控制 ​ 加氢反应器温度控制包括二个控制回路：反应器入口加氢反应器温度控制包括二个控制回路：反应器入口 温度和加热炉燃料气压力的串级控制及温度和加热炉燃料气压力的串级控制及22号床层入口温度的号床层入口温度的 单回路控制。单回路控制。 由温度调节由温度调节TRC-101TRC-101与加热炉燃料气压力调节与加热炉燃料气压力调节PIC-101PIC-101串串 级控制反应器入口温度，以克服来自燃料方面的干扰。级控制反应器入口温度，以克服来自燃料方面的干扰。反反 应器入口温度调节器为主调节器，它的输出值是燃料气压应器入口温度调节器为主调节器，它的输出值是燃料气压 力调节器（副调节器）的给定值。当入口温度偏离给定值力调节器（副调节器）的给定值。当入口温度偏离给定值 时，则温度调节器的输出值发生变化，即燃料气压力调节时，则温度调节器的输出值发生变化，即燃料气压力调节 器的给定值变化，因而此调节器输出改变，燃料气调节阀器的给定值变化，因而此调节器输出改变，燃料气调节阀 开度相应变化，进入炉子燃料量变化，使反应器入口温度开度相应变化，进入炉子燃料量变化，使反应器入口温度 达到给定值。当燃料气压力变化时，即压力调节器的测量达到给定值。当燃料气压力变化时，即压力调节器的测量 值发生变化，而此时的给定值未变（即温度调节器输出未值发生变化，而此时的给定值未变（即温度调节器输出未 变化），因此压力调节器的输出变化，调节阀开度相应改变化），因此压力调节器的输出变化，调节阀开度相应改 变而维持压力不变。变而维持压力不变。 ​ 当入口温度上升时，温度调节器当入口温度上升时，温度调节器TRC102TRC102的测量值上升与的测量值上升与 给定值产生偏差，经调节器运算输出一个变化后的信号给给定值产生偏差，经调节器运算输出一个变化后的信号给 调节阀，使其开度加大，注入更多的急冷氢，使其入口温调节阀，使其开度加大，注入更多的急冷氢，使其入口温 度下降与给定值一致度下降与给定值一致。。 当燃料气压力变化（即干扰），还未引起炉出口温度当燃料气压力变化（即干扰），还未引起炉出口温度 （反应器入口温度）变化之前已由副回路压力调节器进行（反应器入口温度）变化之前已由副回路压力调节器进行 修正。因此采用串级控制可以克服加热炉燃料带来的干扰。修正。因此采用串级控制可以克服加热炉燃料带来的干扰。 串级控制在调节过程中，副回路具有先调、快调、粗调串级控制在调节过程中，副回路具有先调、快调、粗调 的特点；主回路则相反，具有后调、慢调、细调的特点。的特点；主回路则相反，具有后调、慢调、细调的特点。 主、副回路互相配合与单回路控制（如只有温度控制）相主、副回路互相配合与单回路控制（如只有温度控制）相 比，大大改善调节过程的品质。比，大大改善调节过程的品质。 ​ 二、分程控制二、分程控制 反应器流出物反应器流出物//循环氢换热器循环氢换热器E-1E-1 ​ 利用反应器流出物热量，在换热器利用反应器流出物热量，在换热器E-1E-1中将循环氢的温中将循环氢的温 度升高到度升高到300℃300℃后，再进入加热炉继续升温，设置温度调节后，再进入加热炉继续升温，设置温度调节 器器TRC106TRC106，以控制换热后循环氢的温度。，以控制换热后循环氢的温度。 TRC106TRC106的测量点放在的测量点放在E-1E-1循环气出口与旁路氢气汇合点循环气出口与旁路氢气汇合点 的下游测，两个调节阀，的下游测，两个调节阀， A A阀设在阀设在E-1E-1氢气入口线上，氢气入口线上， B B阀阀 设在旁路线上。设在旁路线上。 当换热后循环氢的温度低于给定值，调节作用的结果使当换热后循环氢的温度低于给定值，调节作用的结果使 AA阀开度加大，进入阀开度加大，进入E-1E-1的循环氢量大，吸收更多的热量，的循环氢量大，吸收更多的热量， 而旁路流量小，因此，循环氢温度上升达到给定值。相反，而旁路流量小，因此，循环氢温度上升达到给定值。相反， 当换热后循环氢的温度高于给定值，调节作用的结果使当换热后循环氢的温度高于给定值，调节作用的结果使AA阀阀 开度减少，开度减少，BB阀开度加大，循环氢温度下降达到给定值。阀开度加大，循环氢温度下降达到给定值。 ​ AA阀气关（阀气关（FOFO），），BB阀气开（阀气开（FCFC），当仪表空），当仪表空 气突然停止时，几乎全部循环氢进入热交换器气突然停止时，几乎全部循环氢进入热交换器E-1E-1 ，保证反应器流出物换热冷却后温度更低，即进入，保证反应器流出物换热冷却后温度更低，即进入 高压分离器的温度低，不会出现安全问题。如果反高压分离器的温度低，不会出现安全问题。如果反 应器流出物换热冷却后温度过高，即进入高压分离应器流出物换热冷却后温度过高，即进入高压分离 器的温度高，大量烃气体与氢气一同进入循环氢压器的温度高，大量烃气体与氢气一同进入循环氢压 缩机的管线，沿途降温会产生大量的凝液，严重时缩机的管线，沿途降温会产生大量的凝液，严重时 会损坏压缩机。会损坏压缩机。 ​ 典型化工单元的控制方 案 ​ 流体输送设备 1．离心泵的控制方案 离心泵的流量控制大体有三 种：控制泵的出口阀门开度；控 制泵的转速；控制泵的出口旁路。 控制泵的出口阀门开度方案 控制泵的出口旁路方案 ​ 2.往复泵的控制方案 往复泵常用的流量控制方案 有三种：改变原动机的转速；控 制泵的出口旁路；改变冲程。 改变原动机转速的控制方案 控制泵出口旁路的控制方案 ​ 3．离心式压缩机的防喘振控制 离心式压缩机产生喘振现象的主要原因是由于负荷 降低，排气量小于极限值而引起的只要使压缩机的吸气量 大于或等于在该工况下的极限排气量即可防止喘振。工业 生产上常用的控制方案有固定极限流量法和可变极限流量 法两种。 固定极限流量法方案 可变极限流量法方案 ​ 4．气压机的控制方案 气压机和泵同为输送流体的机械，其区别在于 压气机是提高气体的压力的。常用的控制手段大体 上可分为三类：直接控制流量；控制旁路流量；调 节转速。 直接控制流量方案 控制旁路流量方案 ​ 精馏塔的控制方案 1．精馏塔提馏段温控方案 以塔底采出为主要产品时， 常采用此方案。 2．精馏塔精馏段温控方案 当塔顶产品纯度要求比塔底 严格时，一般采用此方案。 3．精馏塔温差控制及双温差控 制方案 当产品纯度要求很高，且塔 顶、塔底产品的沸点差又不大时， 应采用此方案，以进一步提高产 品的质量。 ​ 精馏塔提馏段温控方案 精馏塔精馏段温控方案 ​ 精馏塔温差控制及双温差控制方案 ​ 传热设备 1．两侧均无相变化的换热器控制 方案 当换热器两侧流体在传热过 程中均不发生相变化时，常用的 控制方案有四种。即： 控制载热体的流量 控制载热体旁路流量 控制被加热流体自身流量 控制被加热流体自身流量的 旁路 ​ 控制载热体的流量方案 控制载热体旁路流量方案 控制被加热流体自身流量方案 控制被加热流体自身流量的旁路方案 ​ 2．载热体进行冷凝的换热器控 制方案 利用蒸汽冷凝来加热介质的换 热器。当被加热介质的出口温度 为被控变量时，常采用两种控制 方案：控制进入的蒸汽流量；通 过改变冷凝液排出量以控制冷凝 的有效面积。 控制蒸汽流量方案 ​ 控制换热器的有效换热面积 ​ 3．冷却剂进行汽化的换热器的 控制方案 当用水或空气作为冷却剂不能 满足冷却温度的要求时，需要用 其它冷却剂，例如液氨、丙烯等。 这些液体冷却剂在换热器中由液 体汽化为气体时带走大量潜热， 从而使另一种物料冷却。常用的 控制方案有控制冷却剂的流量； 温度与液位的串级控制；控制汽 化压力。 ​ 控制冷却剂的流量方案 温度与液位的串级控制方案 ​ 关于阀门的设置 ​ 1.各种类型阀门的特点及适用范围 2.选择阀门类别时,须考虑哪些因素? 3.如何考虑边界处的阀门设置 4.如何考虑根部阀的设置 5.什么情况下需设双阀 6.通常下，管道进出装置处为什么应设置切断阀？对哪些介质 的管道还应在切断阀的装置侧加设8字盲板？哪些管道不必 设切断阀？ 7.固定连接在工艺管道或设备上且正常操作时不使用的公用工 程管道，应如何考虑阀门和盲板的设置？ ​