第三章(第二节)

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1、第二节工艺系统设计第二节工艺系统设计工艺系统设计内容主要体现在管道仪表流程图工艺系统设计内容主要体现在管道仪表流程图PID的设计上的设计上。管道仪表流程图的设计是化工厂设计中从化工工艺的流程设计过渡到工程施工设计的重要工序。由于管道仪表流程图的设计千变万化，即使同一工艺流程的装置，也往往a由于其它因素的影响（如用户要求、地理环境的不同，仪表控制水平的不同，材料水平的不同以及操作生产人员经验的差异等），需要在管道仪表流程图设计时作出相应的调整；再加上b设计者处理方法的不同，同一工艺流程在不同的工程项目中，其管道仪表流程图不可能完全一致，但是，如果设计人对系统设计内容及方法掌握得深，又有丰富的处理

2、工程问题的经验和能力，同时又具备较广泛的其它专业的知识，则完全可以设计出一高水平的PID。重点介绍系统设计中带有共性的基本技术问题和常见的工艺装置的典型系统设计（了解）。一、工艺系统设计的基本技术要求一、工艺系统设计的基本技术要求从工艺系统专业的职责范围及主要设计内容中可以看出，系统设计的内容是通过图纸和表格说明的形系统设计的内容是通过图纸和表格说明的形式表现出来的式表现出来的。图纸就是管道仪表流程图PID ，它是在工艺流程图的基础上，根据工艺要求和各有关专业提供的条件，从各个角度和各个方面进行综合分析和判断后设计出的。其中包含了单元操作系统对管道仪表流程图的要求、自动控制检测系统、公用工程系

3、统、分析检验系统、安全保护系统、开车停车系统、化学清洗及检修系统、以及各工艺装置之间系统设计的衔接等。其目的就是要满足各种情况下的生产需要和安全需要。下面简要介绍管道仪表流程图设计过程中应考虑的基本技术问题。1.除正常生产的主物料管线外，还要考虑非正常操作情况（开车、停车、催化剂再生、蒸气吹扫、设备除垢等）下所需的管线和阀门。比如装置建成后的原始开车。包括系统的试压、试车、清洗、吹扫，以及吹干等；装置正常开车，包括系统加温、加压（或减温、减压）、点火、开车、卸料、蒸气吹扫、对不合格产品的处理等。系统设计应保证各种操作状况及操作程序的可行性及正确性，并在管道仪表流程图上表示以上所必须的全部设施。

4、2.对于可能发生的事故要有相应完备、妥善的处理手段。如停电、停水时怎么处理，后果怎样。仪表压缩空气停止供应后，是否所有的仪表都在合适的位置上等。3.出现误操作（如某些阀门出现操作失误）时会发生什么问题，怎样防止误操作。对误操作后可能带来灾难性事故的阀门，应在管道仪表流程图上注明，提醒配管设计人员注意。同时，应采取特殊措施把误操作后易产生严重事故的阀门分开布置。4.对每根管子进行编号，并选择合适的管道等级。当不同管道等级的管线连接时，管道压力等级的分界点应在正确的位置上，如下图所示。高压低压高压低压5.管内的介质如有可能产生倒流，应在适当的地方加止回阀。6.离心泵、压缩机出口应有止回阀。7.几个

5、换热设备（包括加热炉、空冷器）并联时，应考虑管路的对称布置，特别是在有相变的情况下，对称配管尤其重要。8.有两相流时，可能引起管道的振动，因此，在管道流程图上应注明，以利配管设计人员在处理这些管线时作一些必要的特殊考虑。9.当公用工程的蒸汽、压缩空气、水及氮气管线与工艺物料管线或设备相接时，要设一止回阀，以防止工艺物料倒入公用系统，且止回阀和切断阀间设一检查阀。10.有高度要求的设备的标高在管道仪表流程图上要标注清楚。11.对需要加热的设备应注意要有适当的温度控制，载热体的温度要适当，以免物料过热而产生高压或者分解。12.取样点位置要合适，注意使试样不受环境污染。13.汽轮机的蒸汽入口管和汽轮

6、机的壳体内不允许积聚蒸汽冷凝液，因此必须采取疏水措施。14.压缩机在低流量下工作时，应设旁通管。同时，注意在旁通管上设冷却器，以免压缩机入口温度过高。15.换热器配管的连接要合适。当循环水系统发生故障时，要求仍有一部分循环水留在换热器内而不致倒空。所以，换热器的冷却水配管以下进上出为好。16.循环水温度太高会造成换热器内部结垢，所以用循环水作冷却介质的换热器，其循环水出口处应安装温度计。在循环水回水管的高处应设置取样阀，以便于取样，检查水中是否含有被冷却介质，从而判断换热器是否有泄漏。17.非埋地的循环水供水、回水管，在冰冻地区应设旁通阀。在装置边界切断阀前应设一DN50的旁通阀，在换热器切断

7、阀前应设一DN25的旁通阀。18.冷却器或冷凝器的低温侧（壳侧）配管上应设置有安全阀。19.需经常拆卸的设备管口应有可拆卸的短管。20.在工艺生产过程中的某些设备和管线按要求需要进行保温和伴热，而某些温度高于60（可按工程要求定）的管线和设备，需进行防烫保温。水管线等要进行防冻保温。21.一些设备和管线通常要设置高点放空和低点放净，对于不能直接排放的放空、放净管，要将其接到合适的位置和系统上。22.对于有液封要求的设备和管道，经计算后，把液封高度标注在图上，并考虑采取措施防止液封可能被吹掉或吸干。23.需锁住或铅封的阀门要注明。注意，处理事故用的阀门只能铅封，而不能锁住。24.根据建厂现场的气

8、象条件，决定整个装置的管线需要设置必要的防冻措施（如设旁通、放净、保温和伴热等），并尽量避免管线有“盲肠”部位。25.所有可能超压处均要有安全阀或其它压力保护措施，安全阀的规格、尺寸应注明；安全阀后应接往火炬系统或排往合适的地点。注意：在排往火炬系统时，不会发生冷凝的气体物料应接往干气系统，管线无坡度要求；而可能产生冷凝液的气体则应排往湿气系统，管线应往分离罐下坡，无袋形，经分离罐分离液滴后再进入火炬燃烧处理，以免凝液进入火炬产生“火雨”。26.装置运行中，要有足够的仪表来指示生产工况和报警。温度、压力和液面的报警、联锁切断应满足生产要求。27.所有调节阀都应标注“气开”、“气闭”。28.要考

9、虑发生重大事故时装置应如何停车，其停车系统要设计适当。29.对非定型生产的管件，应在管道仪表流程图上逐个编号，并绘制特殊管件表、特殊管件图。30.系统设计时还需考虑装置维修的需要。如维修时装置的操作状态是正常运行时进行维修，还是部分停车或全部停车时才能维修；维修程序，包括装置的减压、减温、排放、吹扫、清洗等；进行维修必须的设施要求齐全，如切断管线用的阀门、盲板、放空、放净，拆卸用的法兰、吹扫接口；维修后准备开车所需的设施，如充氮、试压所需的阀门、仪表及其它设备等。31.应避免水或工艺介质从某一点漏到另一点而产生危险。若任意两个系统输送的介质混合时，如可能产生危险，这两个系统最好不要接在一个公用

10、工程系统上。若无法避免，应采用双切断阀，并在中间加检查阀，或采用其它安全方法。32.若泵的出口无止回阀，而泵又有备用，且泵入口管上亦无其它的保护措施，则泵入口管的设计可能要按泵出口管考虑。33.对危险性物料放净时，要设双阀。34.由于管道仪表流程图上的每一符号都代表某个设备、管件或仪表，因此，管道仪表流程图上符号的多少和系统的复杂程度，都会与装置的投资成一定的比例关系，即装置投资的多少直接受管道仪表流程图设计的影响。要控制装置的投资，必须在设计管道仪表流程图时考虑装置的经济性，寻找最廉价而又有效的方法来达到预定的技术要求。35.除有特殊需要外，不宜选用DN32、DN65、DN125、DN175

11、的管道。除了管道仪表流程图的设计外，系统专业还向其它有关专业以表格的形式提出设计条件，如设备的设计压力；容器及设备接管的确定；泵的NPSH及泵计算表；管道命名表等（见系统专业的设计内容）。二、常见工艺装置的典型系统设计二、常见工艺装置的典型系统设计化工生产过程中需要使用各种设备。每种单元设备对管道仪表流程图的设计均有一定的要求。作为一个管道仪表流程图的设计者，要掌握各种单元设备的典型设计，再结合工艺流程和工程项目的特殊要求，配以设计者的经验，就可进行管道仪表流程图中单元设备的设计。需要指出的是，这里的单元设备的设计并不是指设备的整体设计，即不包括设备的工艺计算和结构设计等内容，而只是系统专业任