生物工程工厂工艺设计图课件.ppt
2022/12/8,工艺流程设计,2022/12/8,第一节 概述 第二节 生产方法的选择和工艺流程 的设计原则 第三节 工艺流程的设计步骤 第四节 带控制点的工艺流程,讲述内容,2022/12/8,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。,第一节 概述,2022/12/8,第一节 概述,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可靠、经济上合理可行的工艺流程。,2022/12/8,工艺设计包括的主要内容,第一节 概述,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.绘制工艺流程图。 工艺流程图: 通过图解和必要的文字说明将原料变成产品(包括污染物治理)的全部过程表示出来的图纸。,2022/12/8,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。,2022/12/8,4确定安全技术措施 对可能存在的安全问题，确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。,2022/12/8,生产工艺流程设计的基本程序,确定由原料到成品的各个生产过程及顺序 绘制工艺流程图,在整个工艺设计中最先开始、最后结束。往往分三个阶段完成。,2022/12/8,第一阶段,生产工艺流程示意图,工艺流程草图,工艺流程设计的三阶段,物料衡算、能量衡算、设备设计选型,车间布置、相关专业设计,2022/12/8,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,2022/12/8,5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。,2022/12/8,第二节 生产方法的选择和工艺流程设计原则,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。,2022/12/8,第二节 生产方法的选择和工艺流程设计原则,生产方法的选择原则 原料来源、种类和性质 产品的质量和规格 生产规模 技术水平 建厂地区的自然环境 经济合理性,2022/12/8,工艺流程的设计原则,进行工艺流程设计，必须考虑以下几项原则： 1. 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。,2022/12/8,3.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,2022/12/8,第三节 工艺流程的设计步骤,生产工艺流程示意图,生产工艺流程草图,生产工艺流程图,2022/12/8,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）,2022/12/8,1) 生产工艺流程示意图,生产工艺流程示意图,2022/12/8,生产工艺流程示意图,2) 设备的大致轮廓图,2022/12/8,生产工艺流程示意图,生产工艺流程草图,生产工艺流程图,2022/12/8,生产工艺流程草图,亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。 当生产方法确定以后，就可以开始设计绘制流程草图。因为它只是为将要进行的物料衡算和部分设备计算和能量衡算服务的，并不编入设计文件中，所以绘制时不需在绘图技术上多花费时间，而要把主要精力用于工艺技术问题上。在绘制流程草图时尚未进行定量计算，因而它只是定性地标出由原料转化成产品的变化，流向顺序以及生产中采用的各种化工单元及设备。,2022/12/8,生产工艺流程草图,物料与能量衡算 设备设计与选型 初步的平面布置,主要内容,2022/12/8,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。 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）所有设备它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图，亦是工艺流程图设计的依据。,2022/12/8,2022/12/8,氯苯硝化制备硝基氯苯的物料流程图,2022/12/8,制图要求： 1. 应表示出厂房各层楼面的标高。 2. 画出设备示意图，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。,2022/12/8,4. 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）,2022/12/8,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。,2022/12/8,4. 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。,2022/12/8,生产工艺流程示意图,生产工艺流程草图,生产工艺流程图,2022/12/8,为描述生物工程工厂生产过程，工程上通常用形象的图形、符号和代号表示设备，用箭头表示物料流动方向，将生物工程工厂生产过程从原料到最终产品经过的所有设备和相互关系以及物料流动顺序，以图示的方式表达出来，这种表示整个生物工程工厂生产过程全貌的图形称为工艺流程图。,工艺流程图是工厂设计的基础，也是操作和检修的指南。,第四节 工艺流程图,2022/12/8,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。,2022/12/8,工艺流程图,带控制点工艺流程图,物料流程图,全厂总工艺流程图或物料平衡图,不带控制点工艺流程图,各类工艺流程图所要表达的内容如下表,2022/12/8,2022/12/8,全厂总工艺流程或物料平衡图,1.内容： 完成全厂物料衡算后，展示主要物料在全厂各车间分布情况2.做图： 1）大略图，以车间或工段为单位 2）只画主要物料 3）车间用细实线框图 4）主要物料用粗实线 5）流程方向用箭头,年产1万吨食用酒精厂物料平衡图,2022/12/8,物料流程图,工艺衡算之后： 采用图形和表格结合的形式反映设计计算结果 在流程上标明物料组分、流量以及设备特性,2022/12/8,不带控制点的工艺流程图,粗虚线,培养基连消系统不带控制点的工艺流程图,粗线,2022/12/8,带控制点的工艺流程图,完成顺序：完成物料计算、设备选型及计算之后,内容：A 图形：工艺流程中的全部设备机器、管道、阀门、管件、仪表 控制点符号等，但不必绘出法兰、三通、弯头等一般管件。B 图例：代号、符号及其他标注说明，有时还有设备位号等C 标注：标注流程中的全部设备的位号及名称、管道公称直径、管段编号、必要尺寸及附注说明D 标题栏：图名、图号、设计阶段,2022/12/8,带控制点的工艺流程图,2022/12/8,1. 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。,带控制点的工艺流程图基本要求,2022/12/8,4. 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。,2022/12/8,视图内容,2022/12/8,2022/12/8,1）图面绘制要求,（1）比例及图辐：1:100，或1:200，或1:50。采用展开图形式。 （2）按工艺车间或工段，原则上一个主项画一张图，其幅面一般采用1号或2号图纸，若流程复杂，一个主项也可以分成数张（或分系统）绘制但仍算一张图样，且需使用同一个图号，但要注明各是该图号图纸总张数的第几张。,带控制点的工艺流程图表示方法,2022/12/8,（3）一般各种设备图例按相对比例进行绘制，如设备过高（如蒸馏塔）、过大（如大型贮槽）、或过小（如泵），则可按设备外形适当缩小或放大，使图面视觉美观。（4）线条要求。主要物料管道用粗实线（0.9mm）表示，辅助物料管道用中粗实线（0.6mm）表示，设备轮廓和管道上的各种附件以及局部地平线用细实线（0.3mm）表示。一般情况下流程图不标尺寸，但又特殊需要时，其尺寸线用细实线表示。仪表引出线以及连接线用细实线表示。,2022/12/8,1）线型：细实线2）内部特征画出3）管口画法一般不予画出，必要时用单线表示4）传动装置应简单画出5）设备比例可适当调整,2）设备画法：图形,2022/12/8,1）垂直方向：一般按实际位置高低排列，对有位差要求的设备要注明其限定尺寸。2）水平方向：从左至右按工艺展开。3）美观原则: 设备间距适宜，避免曲折迂回，设备之间应有一定的间隔距离，避免管线过长或过密。,2）设备画法：相对位置,2022/12/8,2）设备画法：相同设备,双点划线,注明设备位号、名称,标注内容：位号、名称标注位置和方式：1）一般标注在图形的垂直上方或垂直下方；2）各设备在横向之间的标注基本排成一行；3）当同一高度上出现两个以上的设备时：侧开标注；4）可使用引出线标注。,3）设备的标注,3）设备的标注,设备位号组成：设备分类代号、工段（分区）序号、设备序号等。,2022/12/8,设备分类代号,2022/12/8,3）设备的标注,2022/12/8,设备标注,2022/12/8,4）管道物料表示方法,管道画法：线型工艺物料管道用粗实线辅助管道用中实线仪表管道用细虚线或细实线,2022/12/8,保温、伴热管道画法,2022/12/8,5.带控制点的工艺流程图,1）尽量避免交叉；若不可避免，应断开其中一条线3）尽量不用斜线，若不可避免，应只画一小段4）管道转弯时应画成直角而不是员弧,管道画法：交叉与转弯,2022/12/8,5. 带控制点的工艺流程图,管道画法：放气口、排液管及液封,放气口(在上),排液口(在下),U形管按实际比例长度,2022/12/8,管道画法：来向与去向习惯来向集中在图纸左侧、去向集中在图纸右侧,2022/12/8,标注位置：横向管道标注在管线上方，竖向管道标注在管线左方，若位置不够，可用引线引出。,管道物料表示方法：管道标注,标注内容：如图所示,2022/12/8,标注举例,2022/12/8,2）物料代号1）按照国家标准管路系统的图形符号，管路(GB6567.2-86)作出的规定，以介质(物料)英文名称的第一个字母大写表示；如空气(air)为A，蒸汽(steam)为S，油(oil)为O，水(water)为W。2）以分子式为代号，如硫酸为H2SO4。3）采用国际通用代号，如聚氯乙烯为PVC等4）此外也可以在类别代号的右下角注以阿拉伯数字，以区别该物料的不同状态和性质。,2022/12/8,常用物料代号,2022/12/8,3）管段序号,按工艺流程顺序编写，其中第一位数字为工段（或分区）号，工段10个，则用两位数表示。如下图2003表示第二工段该物料管的第三段。,2022/12/8,4）管道等级 管道按照温度、压力、介质腐蚀等情况，预先设计各种不同管材、壁厚及阀门等附件的规格，作出等级规定，图上标注个管道的等级代号。 也可标出管材代号与壁厚尺寸。,2022/12/8,5）保温等级,6）物料流向,7）其他尺寸,根据图上标注的管道等级代号，可确定施工时管道保温所需的保温材料、规格等。,可在管线上标注，或标注在尺寸后。,如液封管长度、安装坡度等。异管径（异径接头）有时需注明其两端所连接管道的公称直径。,2022/12/8,管件和阀门,用细实线标出或用控制阀表列出,2022/12/8,仪表控制点的表示,1)参量代号：温度、压力、流量、液位等,2)功能代号：指示、记录、调节,2022/12/8,2022/12/8,3)仪表控制点符号：一般用细线绘制,2022/12/8,4)调节阀符号：液动、气动、电动等控制线用虚线,表示的意义:,2022/12/8,2022/12/8,7)其他,1）固体物料用粗虚线表示，并写出名称2）地面线、楼层线用细双线或单线画出(也可用一道粗线画)，并注明标高，3）地下或半地下设备机器在图上要表示一段相关的地面,2022/12/8,4) 图例和索引,流程图简单时：可放在图纸的右上方；流程图复杂且图样分成数张：单独绘制，作为工艺流程图的第一张,2022/12/8,带控制点的工艺流程图做图步骤,1）先将厂房各层地平线2)将设备外形轮廓以一定比例按厂房内布置的高低位置用细线绘出，而水平方向上按流程采用自左至右展开(3)将物料流程管线用粗实线条画出，并画出流向箭头(4)将辅助物料管线用中实线条画出，并画上流向箭头5)画出设备和管道上主要的阀门、控制点和必要的附件6)标上设备流程位号及必要的辅助线7)最后加上必要的文字说明,作图步骤：,2022/12/8,流程图和管道布置图线图例,2022/12/8,功能符号,
