第二章工藝流程設計第二章工藝流程設計1本章主要內容：

2.1生產方法和工藝流程的選擇

2.2工藝流程設計

2.3工藝流程圖

2.4典型設備的自控方案

2.5用AutoCADP&ID繪制工藝流程圖本章主要內容：2一、生產方法和工藝流程選擇的原則（1）先進性

技術先進和經濟上合理可行

先進性評價包括：技術先進性、建設投資、生產成本、消耗定額及對環境的危害等方面（2）可靠性

指生產方法和工藝流程是否成熟可靠。原料來源是否可靠。（3）合理性

國家資源的合理利用、建廠地區的發展規劃、“三廢”處理是否可行等。第一節生產方法和工藝流程的選擇綜合考慮各方面因素，進行流程優化和技術經濟分析。一個化學過程如何實現工程化？在技術上能夠實現的前提下進行工程設計。一、生產方法和工藝流程選擇的原則第一節生產方法和工3二、生產方法和工藝流程確定的步驟（1）資料搜集與項目調研；①國內外生產方法及工藝流程；

②原料來源及產品應用情況；

③試驗研究報告；

④綜合利用及三廢處理；

⑤生產技術的先進水平；⑥安全技術及勞動保護措施；

⑦設備的大型化及制造、運輸情況；

⑧基本建設投資、產品成本、占地面積；⑨水、電、汽、燃料及主要基建材料的用量及供應；

⑩廠址、地質、水文、氣象等資料；工廠環境與周圍的情況。（2）生產設備類型與制造廠商調研——設備是實現化工技術的關鍵，同時在投資中占很大比例。（3）對調研結果進行全面分析對比二、生產方法和工藝流程確定的步驟①國內外生產方法及工藝流程4第二節工藝流程設計

一、工藝流程設計的任務（流程組織或過程合成）

按步驟逐步解決以下問題：（1）確定整個流程的組成；由哪些生產過程和單元過程構成？各個單元之間如何連接？流程組織：權衡技術與經濟、安全、工程等方面的因素，在過程開發實驗的基礎上，結合化工生產過程的實際經驗，將某個化工過程的原料準備、反應合成、產物分離三個階段的有關單元操作有機地組合在一起，形成一個較優的工藝流程。第二節工藝流程設計一、工藝流程設計的任務（流程組織5以煤為原料生產合成氨為例：氣化(造氣)

C、O2、H2OCO、H2、CO2CO變換CO+H2O=CO2+H2脫硫、脫碳除去混合氣體中的H2S、CO2甲烷化除去混合氣體中剩余的少量CO、CO2合成

N2+H2=NH3?O2CCOH2CO2H2CO2N2H2空分H2S、CO2變換造氣甲烷化脫硫脫碳分離合成氨原料循環氣微量CO、CO2所以合成氨由以下生產過程組成：CNH3例如：脫硫和變換過程的順序？要解決各個過程的生產方法、安排順序問題以煤為原料生產合成氨為例：氣化(造氣)C、O6煤氣化工藝的改變及鈷鉬耐硫催化劑的使用，改變了合成氨工藝流程中變換和脫硫的順序。中壓氣化，先變換，再脫硫，避免煤氣熱—冷—熱的流程以及產生能量的損失。同時副產蒸汽。從而大大減少蒸汽耗量，取得顯著的節能降耗效果。這也是研制新型變換催化劑的原因和動力之所在。例如：脫硫和變換過程的順序如何組織？煤氣化工藝的改變及鈷鉬耐硫催化劑的使用，改變了合成氨工藝流程7以CO變換制氫生產過程為例，將CO由42%-65%降低至0.4%以下：CO+H2O==CO2+H2+△H可逆放熱反應過程組成：粗煤氣除水→預熱→配比水蒸氣（過量）→反應→降溫(回收反應熱)→反應→降溫(回收反應熱)→…降溫(回收多余水蒸氣)→

蒸汽冷凝液分離…催化劑（2）確定每個過程或工序的組成；每個過程又由許多單元過程組成。由哪些設備來完成？設備之間如何連接？設備主要工藝參數？原料預處理反應分離以CO變換制氫生產過程為例，將CO由42%-65%降低至0.8工藝流程設計的方法：流程組織（過程合成）化工過程的典型流程框圖原料預處理階段反應合成階段產物分離階段工藝流程設計即確定整個流程的組成，合理進行流程組織。工藝流程設計的方法：流程組織（過程合成）化工過程的典型流程框9原料預處理階段：◆以物理方法為主，但不排除化學方法。◆可能要用到一些分離的單元操作。◆可能牽涉到“三廢”處理。◆可能有副產品產出。反應合成階段：◆可能是多步反應組成（多個反應器）。◆多個反應器之間可能穿插著分離單元操作。

產物分離階段：◆可能要用到多種單元操作。◆重視“三廢”處理技術問題。◆重視回收。問題：在兩個反應器之間為什么可能要用到分離操作？經濟效益的重要來源之一。原料預處理階段：反應合成階段：產物分離階段：問題：經濟效益的10耐硫變換流程示意圖（3）確定工藝操作條件；確定整個生產工序或每臺設備要達到和保持的操作條件。溫度、壓力、濃度、液位、流量…容積、換熱面積…？（4）控制方案的確定；如何維持以上操作條件，及實現各參數之間的聯系？確定正確控制方案，選用合適的控制儀表。耐硫變換流程示意圖（3）確定工藝操作條件；確定整個生產工序或11德士古（GE）水煤漿氣化概略流程磨煤機煤漿泵氣化爐鎖斗蒸發熱水塔旋風分離器混合器第二節工藝流程設計

水洗塔合成氣煤渣水酸氣廢渣德士古（GE）水煤漿氣化概略流程磨煤機煤漿泵氣化爐鎖斗蒸發熱12烷基化苯，甲苯塔苯塔乙苯塔乙苯塔苯乙烯乙苯脫氫乙烯多烷基苯苯,甲苯苯乙烯苯重物質乙苯回流苯回流①②乙烯:苯=1:5560K,600kPa850K例3-4苯乙烯制取過程：反應器之間穿插著分離單元操作，未反應完的物料重新回到反應器。烷基化苯，甲苯塔苯塔乙苯塔乙苯塔苯乙烯13第二節工藝流程設計

問題：流程組織得好不好，怎么來判斷？產物收率、原材料單耗、能量單耗、產品成本、工程投資等。考慮環保、安全、占地面積等因素。化工領域包括相關領域的一些科技進步與發明，都可能對某個產品生產過程的流程組織帶來顯著的影響。流程模擬AspenPlus

流程圖繪制AutoCADP&ID流程組織的依據:過程開發實驗結果；設計人員的實踐經驗。進行方案比較計算機輔助設計：第二節工藝流程設計問題：產物收率、原材料單耗、能量單耗、14（5）原料與能量的合理利用；計算并確定各個生產過程的效率，得出全裝置的最佳總收率，同時合理地做好能量回收與綜合利用，降低能耗以確定水、電、蒸汽和燃料的消耗（6）制定“三廢”處理方案；對全流程中所排出的三廢要盡量綜合利用，對于暫時無法回收利用的，則須進行妥善處理。（7）制定安全生產措施。對設計出來的化工裝置在開車、停車、長期運轉以及檢修過程中，可能存在哪些不安全因素進行認真分析，再遵照國家的各項有關規定，結合以往的經驗教訓，制訂出切實可靠的安全措施。第二節工藝流程設計

（5）原料與能量的合理利用；計算并確定各個生產過程的效率，得15耐硫變換工藝流程方案設計：變換反應分段；根據變換爐進出口氣體溫度設計合理的換熱流程。變換過程核心設備：變換爐其他重要設備：換熱設備要考慮高溫、高壓，氫腐蝕等因素。耐硫變換工藝流程方案設計：變換過程核心設備：變換爐其他重要設16各變換爐出口溫度、變換率的確定CO+H2O==CO2+H2+△H圖1變換爐平衡溫度曲線、最適宜溫度、操作線圖各變換爐出口溫度、變換率的確定CO+H2O==17第三節工藝流程圖工藝物料流程圖管道儀表流程圖第三節工藝流程圖18把各個生產單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個完整的生產工藝過程，并用圖形描繪出來，即是工藝流程圖。工藝流程圖中的主要線型：第三節工藝流程圖

輔助物料管線其他如工藝設備、閥門、管件、儀表為細實線工藝主物料管線原有管道蒸汽伴熱管道電伴熱管道保溫管道把各個生產單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個19第三節工藝流程圖（一）按設計階段不同分類方案（不計入設計文件）工藝流程簡圖（草圖）（示意圖）初步設計文件（基礎設計）

工藝物料流程圖（PFD）管道儀表流程圖（PID）施工圖設計文件（詳細工程設計）

管道儀表流程圖（PID最終版）一、工藝流程圖的種類ProcessFlowDiagram（PFD）PipingandInstrumentationDiagram（PID或P&ID）第三節工藝流程圖（一）按設計階段不同分類一、工藝流程圖的種201、工藝流程草圖

工藝流程草圖又稱方案流程圖或流程示意圖，是用來表達整個工廠或車間生產流程的圖樣。它定性地標出由原料轉化成產品的變化、流向順序以及生產中采用的各種化工單元及設備。用于工藝方案討論。

脫硫系統工藝方案流程圖第三節工藝流程圖H2S約占總硫含量的90％1、工藝流程草圖脫硫系統工藝方案流程圖第三節工藝流程圖H21半水煤氣脫硫工藝流程說明：圖2-1是合成氨工藝中原料氣脫硫系統的工藝流程圖。半水煤氣自氣柜用羅茨鼓風機1從底部鼓入脫硫塔2，稀氨水自氨水槽3用氨水泵4-1從脫硫塔頂部泵進入，用氨水吸收半水煤氣中的硫化氫。由脫硫塔2底部出來的廢氨水，經氨水泵4-2打入再生塔6的上部，用鼓風機5由再生塔下部向塔內吹進空氣使廢氨水解吸。解吸出來的硫化氫隨空氣流從塔頂排出（應該回收硫）。再生氨水則由再生塔底部排出，用氨水泵4-1送往脫硫塔循環使用。脫硫后的半水煤氣經除塵塔7除塵后，去壓縮工段進行壓縮。半水煤氣脫硫工藝流程說明：222、工藝物料流程圖(PFD)

工藝物料流程圖是把物料衡算和熱量衡算的結果反映在流程圖上。它是初步設計階段最重要、最本質、最基礎的圖紙。芐基甲苯（MBT)和二芐基甲苯（DBT)物料流程圖DBTDBT物料編號設備位號2、工藝物料流程圖(PFD)芐基甲苯（MBT)和二芐基甲苯23R-101a,b原料儲槽B-101原料泵R-101a,bB-101243、工藝管道儀表流程圖(PID或P&ID)管道儀表流程圖的內容畫出全部工藝設備、所有工藝物料管線、輔助物料管線、全部閥門，以及工藝參數(溫度、壓力、流量、液位、物料組成、濃度等)的測量和自動控制儀表的位置和功能代號。管道儀表流程圖的作用各專業開展設計的依據之一；施工的依據；生產管理、操作、維修和開停車的指導性文件。3、工藝管道儀表流程圖(PID或P&ID)管道儀表流程圖的作25二、管道儀表流程圖（PID）1版（詳細設計1版）ForDetailEngineeringRev.12版（詳細設計2版）ForDetailEngineeringRev.23版（施工版）ApprovedForConstruction工程版PID基礎設計階段：詳細工程設計階段：上述7版PID為常規PID開發過程，小型或成熟工藝至少完成三個版次。有些設計院劃分為A、B、C、D、E、F、G版。2個設計階段，7版次。A版（初步條件版）ApprovedForPlanningB版（內部審核版）IssueForReviewC版（用戶批準版）IssueForApproval0版（設計版）ApprovedForDesign工藝版PID二、管道儀表流程圖（PID）1版（詳細設計1版）Fo26圖樣包括如下內容:(l）圖形將各設備的簡單形狀按工藝流程次序，展示在同一平面上，配以連接的主輔管線及管件、閥門、儀表控制點符號等。(2）標注注寫設備位號及名稱、管段編號、控制點代號、必要的尺寸、數據等。(3）圖例（首頁圖）。代號、符號及其他標注的注明，有時還有設備位號的索引等。(4）標題欄注寫圖名、圖號、設計階段、設計單位等。第三節工藝流程圖第三節工藝流程圖27第三節工藝流程圖管道儀表流程圖(PID)設計規定：設計規范：HG20559-93《管道儀表流程圖設計規定》施工圖規范：HG/T20519-2009《化工工藝設計施工圖內容和深度統一規定》各設計院自己的設計規定第三節工藝流程圖管道儀表流程圖(PID)設計規定：設計規范28（一）通用設計規定

（1）圖幅多采用A1圖幅或A0圖幅

PID分主項繪制，主項較大時，一個主項的流程圖一般分成數張繪制，每張圖紙按順序編寫圖號。

（2）圖線與比例流程圖不要求比例，但設備大小相對比例要協調。名稱圖線線寬主要用途粗實線0.8～0.9主物料管道流程線中粗線0.4～0.5輔助物料管道線細實線0.15～0.25設備、閥門、管件輪廓線圖線寬度推薦值第三節工藝流程圖（3）文字與字母的標注字體大小7、5、3.5、3（4）圖面布置

（一）通用設計規定（2）圖線與比例流程圖不要求比例，但291.設備圖形（1）按規定圖例畫出設備外形輪廓和內部、外部結構特征簡圖（P35）；圖例可參照HG-20519.2（2）設備之間的相對位置及管口位置：設備示意圖之間的距離以布置流程線合理方便為原則；▲設備示意圖之間的高低位置及設備上接管口的位置應符合實際情況；（3）設備保溫及伴熱：畫出一段隔熱層或伴熱管示意。第三節工藝流程圖（二）設備的表示方法絕熱層伴熱管1.設備圖形第三節工藝流程圖（二）設備的表示方法絕熱層30▲設備接管口的位置應符合實際情況：對于圖中換熱器，管程流體？殼程流體？進出口位置？BBAABBAA▲設備接管口的位置應符合實際情況：對于圖中換熱器，管程流31A流體走殼程，B流體走管程。固定管板換熱器：A流體走殼程，B流體走管程。固定管板換熱器：32通過本課程的學習，了解一些化工設備的知識。只有了解設備才能正確畫好流程圖！通過本課程的學習，了解一些化工設備的知識。33雙管程四管程分程隔板釜式換熱器雙管程四管程分程隔板釜式換熱器34化工設備的結構特點共同特點：主體（外殼）是壓力容器，內部裝有各種強化傳熱、傳質的構件。填料塔、板式塔如何畫？化工設備的結構特點共同特點：填料塔、板式塔如何畫？35列管式：反應同時換熱固定床：氣體通過靜止的催化劑床層流化床：固體催化劑顆粒處于懸浮運動狀態反應器：列管式：反應同時換熱固定床：氣體通過靜止的催化劑床層流化床：36（1）標注內容：設備位號和名稱設備位號的一致性：同一工程設計中同一設備在不同設計階段的所有圖樣中，位號必須一致。不同的設計階段設備增減時怎么辦？施工圖設計階段取消設備則保留空號，增加設備則在該主項內按已存在的同類設備順序號后依次編號。例：初步設計階段：R101R102R103R104施工圖設計階段：R101空號

R103R104施工圖設計階段：R101R102

R105

R103R1042、設備的標注第三節工藝流程圖（1）標注內容：設備位號和名稱設備位號的一致性：同一工程設計37第二種編寫方式（2）設備位號和名稱的編寫規則：（P39）PL精制塔給料泵P301a,bPL精制塔T301PL殘液冷卻器E303PL中間槽V0301P32-33流程圖的設備位號和名稱:第三節工藝流程圖PL精制塔再沸器E302精PL泵P02PL精制塔頂冷凝器E301精PL儲槽V302a,b設備位號——在主項內分類按順序編寫，不得重復。P－301a,bPL精制塔給料泵設備類別代號主項代號同類設備順序號相同設備尾號位號線(粗實線)可省略A.設備位號第二種編寫方式（2）設備位號和名稱的編寫規則：（P39）PL38設備順序號在同一主項內，按照設備類別，按流程順序依次編號。相同設備尾號所謂相同設備是指設備結構大小完全相同、設備執行的任務完全一致。作用有兩種：增加生產能力或備用設備。如設計選用三臺泵，2開1備例如：P0302A

P0302B

P0302C

例如合成氨的生產過程：造氣、變換、脫硫脫碳、甲烷化、合成設備分類代號：

HG20559-2009、HG20559-93主項代號：按生產過程特點劃分，用數字代號表示不同的工序。設備順序號在同一主項內，按照設備類別，按流程順序39B.設備名稱的編寫a)

設備原名加工藝用途的限定詞；（盡可能反映設備的用途）如：貯槽：精PL貯槽

；泵：精PL泵b)附屬于主設備的輔助設備名稱前應加上主設備名稱的限定詞，但可簡化；如：

PL精制塔給料泵；

萃取解吸塔蒸發器

→

萃解塔蒸發器

預精餾塔回流泵→預塔回流泵

（3）標注方式第一處：在設備圖旁邊或形內標注位號，此處不注名稱。第二處：標注設備位號、名稱，標注在設備圖形的正上方或下方；B.設備名稱的編寫（3）標注方式40（4）標出設備管口畫出管口及法蘭，用字母標示出每個管口。第三節工藝流程圖（4）標出設備管口第三節工藝流程圖41

（三）管道的表示方法

1．管道的畫法P43表2-7和表2-8圖上一般應畫出所有工藝管道、閥門、主要管件和輔助物料及公用物料（如蒸汽、冷卻水、冷凍鹽水等）的管道。第三節工藝流程圖(2）交叉與轉彎

(3）放氣閥、排液閥及液封液封U型液封管盡可能按實際比例長度表示。

(1）線型規定（三）管道的表示方法第三節工藝流程圖(2）交叉與42(4）管道的接續各流程圖之間的管道連接符號CWS公用工程物料：所連接的管道（物料）所連接的設備（同一主項）所連接的圖號（同一主項）圖紙左側的接續符號：圖紙右側的接續符號：工藝物料：(4）管道的接續各流程圖之間的管道連接符號C43物料代號：P41管道序號：又稱管道分段順序號，在主項內按物料分類編寫，相同類別的物料在同一主項內以流向先后為序，依次編號。公稱直徑(DN)：mm,是管子的名義直徑，以DN表示。凡是同一公稱直徑的管子，外徑必定相同，而內徑則因壁厚不同而異。如：DN50φ57×3.5φ57×4DN100φ108×4φ108×6在管道組合號PG0601-50A1A-H中，50即代表公稱直徑DN50。公稱壓力(PN)：MPa

1.0,1.6,2.0,2.5,4.0,6.4,10.0,16…與內徑相近的整數2．管道的標注物料代號：P41與內徑相近的整數2．管道的標注44ASME(美國標準)425℃對應常溫下的壓力SI(國內及歐洲標準)常溫(<120℃)等級代號LB(LB)PN(MPa)等級代號PN(MPa)等級代號PN(MPa)A150(260℃)2H0.25R10.0B3005K0.6S16.0C400L1.0T20.0D60011M1.6U22.0E90015N2.5V25.0F150026P4.0W32.0G250042O6.4ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute美國國家標準學會）壓力等級標記為CL150,CL300…和PN2.0,PN4.0…管道公稱壓力：管道、管件和閥門在一定溫度范圍內的最大允許工作壓力ASME（AmericanSocietyofMechanicalEngineers）美國機械工程師學會管道公稱壓力等級代號表對照(1LB/in2=6894.8Pa)

ASME(美國標準)對應常溫下的壓力SI(國內及歐洲標準45管道及管道元件的連接：管道通過標準法蘭連接要求公稱直徑、公稱壓力相同。根據公稱直徑和公稱壓力選用設備和管道標準件。管道及管道元件的連接：根據公稱直徑和公稱壓力選用設備和管道標46同一管道等級順序號：相同管道等級的順序號。管道材質代號：用大寫字母表示。

材質鑄鐵碳鋼普通低合金鋼合金鋼不銹鋼有色金屬非金屬襯里及內防腐代號ABCDEFGH簡化標注當工藝流程簡單、管道較少時，簡化標注管道：如：PG0601-50A1C-H簡化為

PG0601-φ57×3.5C

隔熱或隔音代號：

PG0601-50A1C-H同一管道等級順序號：相同管道等級的順序號。材質鑄鐵碳鋼普通低47流程圖中需要標注的限位尺寸有：孔板距彎頭的距離；液封管高度排氣口高于E010201管口i23300mmE010201i2液封管：應盡量按實際比例長度畫(如右圖，脫水塔塔底液封)：3．限位尺寸標注流程圖中需要標注的限位尺寸有：排氣口高于E010201E0148（四）閥門與管件的表示方法a)內容：在管道上應畫出全部閥門和各種管件（如補償器、軟管、疏水器、視鏡、盲板等）；b)線型：細實線；c)圖形：按規定圖例，HG20519.2—2009；參見P43d)要求：閥門的位置盡量體現實際安裝情況；（四）閥門與管件的表示方法a)內容：在管道上應畫出全部閥門和49平衡角式截止、節流閥球閥圖例：安裝在管道中：球閥蝶閥平衡角式截止、節流閥球閥圖例：安裝在管道中：球閥蝶閥50（四）閥門與管件的表示方法（四）閥門與管件的表示方法51（五）儀表控制點的表示方法工程版管道儀表流程圖(PID)上應該表示全部與工藝有關的檢測和控制儀表。

（1）儀表的功能標志P44-45表2-9，2-10一個儀表只有一個參量代號，但可以集中實現多個功能，一般不超過4個。后繼字母的排列順序：IRCTQSAK（指示、記錄、控制、變送、積分、連鎖、報警、操作器）例TIRC，LICA，PSA，FFICA？首位字母(+修飾詞)表示被測變量后繼字母表示儀表的功能。+（2）儀表位號由儀表功能標志和儀表回路編號兩部分組成。P46圖2-6（五）儀表控制點的表示方法工程版管道儀表流程圖(PID)上應52可編程邏輯控制（PLC控制）DCS控制就地儀表嵌裝在管道中控制室儀表盤安裝就地儀表盤安裝單臺常規儀表：控制系統中的儀表：計算機功能（3）圖形符號P46表2-1圖形符號表示監控儀表的類型和安裝位置。可編程邏輯控制DCS控制就地儀表嵌裝在管道中控制室儀表盤安裝53流量測量儀表圖形符號（檢測裝置鑲嵌安裝在管道中）流量測量儀表種類繁多，主要有差壓式流量計(節流裝置)和非差壓式流量計兩類。FT5FE5流量測量儀表圖形符號（檢測裝置鑲嵌安裝在管道中）流量測量儀表54工藝流程設計ppt課件55

（六）首頁圖P47圖2-7

每個單獨裝置編制一份首頁圖。

課后閱讀和總結首頁圖的主要內容。復習總結設備、管道、閥門及儀表控制點的表示方法。（六）首頁圖P47圖2-756自力式壓力調節閥結構自力式壓力調節閥結構57課堂作業1、根據課堂講解的設備編號和管道編號規則，指出下面設備位號或管號的含義：設備位號：V0203B；R2101A/B管道代號：AM0604-50A1B-H；PL2105-100A2A-H2、指出下列管道的內徑、外徑、壁厚及公稱直徑。φ159×6，φ89×4，φ328×83、根據課本表1-6，1-7指出下列儀表代號的含義：PIC；FQIR；LICA4、說明下列符號在流程圖上的作用。課堂作業4、說明下列符號在流程圖上的作用。58作業

繪制課本30頁M/DBT工藝物料流程圖

要求：根據首頁圖的主要規定標注設備位號和名稱，標注在正確位置。作業59管道儀表流程圖(PID)

閱讀P32-33管道儀表流程圖，回答以下問題：該流程完成的任務，有哪些工藝設備？主要物料是什么？輔助物料有哪些？舉一例說明設備位號的編寫規則。舉一例說明管道位號的編寫規則。塔底物料的溫度如何控制？塔頂物料回流量如何控制？控制閥在儀表能源中斷時的狀態？管道儀表流程圖(PID)閱讀P32-33管道儀表流程圖，回答60化工流程中經常需要控制的工藝變量（參數）：溫度壓力流量液位攪拌轉速PH值濁度、粘度、各種組份濃度如何對一個化工流程進行控制人工控制（手動操作閥門）儀表和計算機控制（自動控制閥）第四節典型設備自控方案化工流程中經常需要控制的工藝變量（參數）：溫度壓力61自動調節：1）測量液位并變送特定的信號（電流）——測量元件或變送器。2）把變送器送來的信號與設定液位值比較，將結果用特定的信號發送出去——自動調節儀表。LIC0502被控變量：液位操作變量：進料流量LT3）能自動地根據調動器送出來的信號改變閥門的開啟度——調節閥。通過改變進料流量控制液位了解自動控制(調節)系統的構成，被控變量和操作變量是什么。自動調節：LIC被控變量：液位LT3）能自動地根據調動器送62

1.離心泵(a)控制泵的出口閥門開度(b)控制泵的出口旁路第二節典型設備的自控方案二、泵類的自控方案①出口節流法：②旁路調節法(回流法)：離心泵旁路調節較為耗費能量，其優點是調節閥的尺寸比直接節流的小。旁路調節法(回流法)：

2.容積泵容積泵只能而且必須有旁路調節。被控變量？操作變量？考慮離心泵效率最大值在適當的流量范圍內調節流量管路阻力、旁路流量1.離心泵(a)控制泵的出口閥門開度63流量P=E+K’L’2P=E+KL2往復泵離心泵節流調節時工作點的變化流量P=E+K’L’2P=E+KL2往復泵離心泵節流調節64三、壓縮機的自控方案

圖2-10壓縮機分程控制方案分程控制方案三種方式入口端流量控制+出口端流量輔助控制不適用于壓差大的場合第二節典型設備的自控方案壓縮機效率低調節原動機的轉速效率最高，節能。①②被控變量？操作變量？旁路回流方案圖2-11壓縮機旁路控制方案三、壓縮機的自控方案圖2-10壓縮機分程控制方案分程控制65四、換熱器的自控方案(一)無相變時換熱器的自控方案1．控制載熱體的流量被控變量：主變量

工藝物料溫度T副變量載熱體流量F操作變量：載熱體流量F被控變量：工藝物料溫度T操作變量：載熱體流量F(a)單回路控制(b)串級控制(c)旁路控制第二節典型設備的自控方案用三通控制閥分流載熱體（物料1）2滯后較少此控制回路慣性小缺點？管程流體？殼程流體？四、換熱器的自控方案(一)無相變時換熱器的自控方案被控變量66(b)串級控制副變量載熱體流量發生變化時，流量控制器首先給控制閥發出信號，控制載熱體流量，減少了對主變量溫度影響。主、副回路相互配合，加速響應，穩定主變量，提高了對主變量的控制質量。干擾F1干擾F2(b)串級控制副變量載熱體流量發生變化時，流量控制器67CO變換制氫：CO+H2O==CO2+H2+△H催化劑耐硫變換流程示意圖變換爐進料溫度：控制煤氣的旁路流量。CO變換制氫：CO+H2O==CO2+H2+△68(a)改變被控物料流量(b)改變物料旁路流量(一)無相變時換熱器的自控方案2．控制被控物料的流量圖2-13第二節典型設備的自控方案被控變量：工藝物料溫度T操作變量：工藝物料流量F被控變量：工藝物料溫度T操作變量：工藝物料旁路流量F圖2-13(b)=圖2-12(c)(a)改變被控物料流量69(二)有相變時的換熱器控制方案——相變潛熱起主要作用1．加熱器的溫度控制方案(a)改變入口蒸汽流量(b)溫度與蒸汽壓力的串級控制方案減少蒸汽壓力波動的干擾，減少滯后，提高控制品質（1）直接控制蒸汽流量考慮儀表空氣中斷時，控制閥的狀態？(二)有相變時的換熱器控制方案——相變潛熱起主要作用(a70(二)有相變時的換熱器控制方案1．加熱器的溫度控制方案（2）控制換熱器的有效換熱面積(a)改變換熱面積(b)溫度-液位串級控制減少蒸汽壓力波動的干擾，提高控制品質(c)溫度-流量串級控制蒸汽冷凝液提高響應，改善控制品質。時間滯后較大液位對應一定的傳熱面積有效換熱面積？管程流體？殼程流體？(二)有相變時的換熱器控制方案（2）控制換熱器的有效換熱面71蒸汽冷凝液管程流體？殼程流體？有效換熱面積？蒸汽冷凝液管程流體？殼程流體？有效換熱面積？72(二)有相變時的換熱器控制方案2．冷卻器的溫度控制方案(a)用冷卻劑流量控制(b)溫度-液位串級控制(c)用冷卻劑的氣化壓力控制氣氨液氨（控制液氨的液位）有效換熱面積：氣相？液相？（控制液氨的蒸發速度）LC控制液氨維持一定的液位，因此換熱面積穩定。液氨氣相壓力減少時，氣化速度大大增加，溫度下降。(二)有相變時的換熱器控制方案(a)用冷卻劑流量控制(b)73五、反應器的自控方案1.釜式反應器的溫度自動控制(a)用進料溫度控制(b)用傳熱量控制(1)控制進料溫度(2)控制傳熱量反應釜傳熱面積小，滯后很大被控變量：反應釜溫度操縱變量：熱載體流量五、反應器的自控方案(a)用進料溫度控制(b)用傳熱量控制74五、反應器的自控方案1.釜式反應器的溫度自動控制(c)載熱體流量-釜溫串級控制(d)夾套溫度-釜溫串級控制(e)釜壓-釜溫串級控制(3)串級控制用于壓力隨溫度變化敏感的場合,防止壓力失控。載熱體的流量和溫度哪個波動大？選擇影響較大的參數為副變量。此控制回路慣性小五、反應器的自控方案(c)載熱體流量-釜溫串級控制75

(2)固定床反應器的溫度控制

(a)用進料濃度控制(b)用進料溫度控制Ⅰ(c)用進料溫度控制Ⅱ(d)用冷料量控制(1)改變進料濃度(2)改變進料溫度(3)改變段間冷料量部分原料用于下一段床層的冷激。改變反應物濃度配比，從而改變反應放熱的速度。熱載體加熱冷物料。載熱體為反應后的熱物料。操作變量：氨氣流量被控變量：催化劑床層溫度T操作變量：熱載體流量操作變量：冷料流量NH3+O2→NO+H2O變比值控制系統:K=Q2/Q1，隨溫度而改變Q1Q2(2)固定床反應器的溫度控制(a)用進料濃度控制76變比值控制系統變比值控制系統：按照工藝指標自行修正比值系數的變化值。以某種質量指標X（第三參數）為主變量，以兩個流量比為副變量的串級控制系統。F1F2FfCTC反應器T反應器變比值控制系統變比值控制系統：按照工藝指標自行修正比77變比值控制系統變比值控制系統78氨氧化爐系統工作原理當出現氨氣空氣比值變化干擾時，通過比值控制系統及時克服保持氧化爐溫度不變。當其它干擾引起爐溫變化時，主控制器輸出變化，相當于比值控制器給定值變化，改變比值大小，從而改變溫度。溫度升高測量值升高主控制器輸出減小比值控制器輸出減小控制閥開度減小氨氣流量減小溫度下降假設控制器均為反作用形式，控制閥為氣開式，主回路工作原理如下氨氧化爐系統工作原理當出現氨氣空氣比值變化干擾時，通過比值控791、按提餾段指標控制（P53圖2-19a）塔底為主要產品；以提餾段溫度為控制質量指標,以再沸器加熱為控制手段;用提餾段塔板溫度控制加熱蒸汽量，從而塔內蒸氣量VS,保持回流量LR恒定。2、按精餾段指標控制（圖2-19b）塔頂為主要產品；以精餾段溫度為控制質量指標，以回流量為控制手段；以回流量LR、餾出液量D或塔內蒸氣量VS作為調節參數.六、蒸餾塔的控制方案1、按提餾段指標控制（P53圖2-19a）六、蒸餾塔的控制80六、蒸餾塔的控制方案T、P、F、L(a)提餾段控制方案(b)精餾段控制方案回流罐回流罐精餾塔精餾塔FWDLR關鍵被控變量：提餾段溫度T操作變量：加熱蒸汽流量關鍵被控變量：精餾段溫度T操作變量：回流量LRVSFWDVSLR滿足產品的純度要求六、蒸餾塔的控制方案T、P、F、L(a)提餾段控制813、蒸餾塔的雙溫差控制（P53圖2-20）（P48圖2-19）用溫差作為質量指標的間接變量,消除塔壓波動對產品的影響.分別在加料板附近的精餾段和提餾段上選取溫差信號ΔT1和ΔT2。將兩溫差信號相減后的信號作為控制器的測量信號。被控變量：溫差操作變量：餾出液量D保持蒸發量Vs、釜液量