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化工工艺图

第九章化工工艺图

【教学目标】

1．了解方案流程图和物料流程图的作用、内容和画法；熟悉带控制点工艺流程图的作用、内容；掌握带控制点工艺流程图的画法和阅读方法。

2．了解厂房建筑图的基本知识；了解设备布置图的作用、内容、画法和阅读方法。

3．掌握管路的图示方法；了解管路布置图的作用和内容；掌握管路布置图的画法和阅读方法；了解管段图的画法和阅读方法。

【重点、难点】

重点：

带控制点工艺流程图的画法和阅读方法；管路的图示方法；管路布置图的画法和阅读方法。

难点：

管路布置图的画法和阅读；管段图画法。

【能力训练】

课后练习：

阅读工艺流程图、设备布置图、管路布置图并回答问题；管路图示练习。

化工单元测绘（化工工艺类专业，一周）：

选择一个包括若干机器、设备且工艺过程相对完整的操作单元作为测绘对象。

绘制草图并上机（或尺规）完成带控制点工艺流程图、设备布置图和管路布置图。

第一节化工工艺流程图

【教学目标】

（1）了解方案流程图的作用、内容和画法。

（2）熟悉带控制点工艺流程图的作用、内容。

（3）掌握带控制点工艺流程图的画法。

【重点】带控制点工艺流程图的画法。

【难点】带控制点工艺流程图的画法。

【课时分配】2学时。

【教学内容】

表达化工生产过程与联系的图样称为化工工艺图。

它是化工工艺人员进行工艺设计的主要内容，也是化工厂进行工艺安装和指导生产的重要技术文件。

化工工艺图主要包括工艺流程图、设备布置图和管路布置图。

一、工艺流程图概述

化工工艺流程图是一种表示化工生产过程的示意性图样，即按照工艺流程的顺序，将生产中采用的设备和管路从左至右展开画在同一平面上，并附以必要的标注和说明。

它主要表示化工生产中由原料转变为成品或半成品的来龙去脉及采用的设备。

根据表达内容的详略，化工工艺流程图分为方案流程图和施工流程图。

图9-1工艺方案流程图

方案流程图一般仅画出主要设备和主要物料的流程线，用于粗略地表示生产流程。

图9-1为某化工厂醋酐残液蒸馏岗位的工艺方案流程图。

由图中可以看出，来自上一岗位的醋酐残液进入残液蒸馏釜，使物料中的醋酐蒸发变为蒸汽。

醋酐蒸汽经冷凝器冷凝为液态醋酐，进入醋酐真空受槽施加负压，然后去醋酐贮槽。

蒸馏釜中蒸馏醋酐后的残渣，加水后再加热、冷凝，得到的醋酸经醋酸受槽放入醋酸贮槽。

施工流程图通常又称为带控制点工艺流程图，是在方案流程图的基础上绘制的、内容较为详细的一种工艺流程图。

它是设备布置和管路布置设计的依据，并可供施工安装和生产操作时参考。

图9-2为醋酐残液蒸馏岗位带控制点工艺流程图。

带控制点工艺流程图一般包括以下内容：

1．图形应画出全部设备的示意图和各种物料的流程线，以及阀门、管件、仪表控制点的符号等。

图9-2带控制点工艺流程图

（2）标注注写设备位号及名称、管段编号、控制点及必要的说明等。

（3）图例说明阀门、管件、控制点等符号的意义。

（4）标题栏注写图名、图号及签字等。

二、工艺流程图的表达方法

方案流程图和带控制点工艺流程图均属示意性的图样,只需大致按投影和尺寸作图。

它们的区别只是内容详略和表达重点的不同，这里着重介绍带控制点工艺流程图的表达方法。

图9-3设备位号与名称

（一）设备的表示方法

采用示意性的展开画法，即按照主要物料的流程，从左至右用细实线、按大致比例画出能够显示设备形状特征的主要轮廓。

常用设备的示意画法，可参见附表21。

各设备之间要留有适当距离，以布置连接管路。

对相同或备用设备，一般也应画出。

每台设备都应编写设备位号并注写设备名称，其标注方法如图9-3。

其中设备位号一般包括设备分类代号、车间或工段号、设备序号等，相同设备以尾号加以区别。

设备的分类代号见表9-1。

表9-1设备类别代号（摘自HG/T2051.35一1992）

设备类别

塔

泵

工业炉

换热器

反应器

起重设备

压缩机

火炬烟囱

容器

其他机械

其他设备

计量设备

代号

图9-2中，本岗位有残液蒸馏釜（位号R1101）和冷凝器（位号E1102）各一台，有真空受槽（位号V1103A、B）两台。

它们均用细实线示意性地展开画出，在其下方标注出了设备位号和名称。

（二）管路的表示方法

带控制点工艺流程图中应画出所有管路，即各种物料的流程线。

流程线是工艺流程图的主要表达内容。

主要物料的流程线用粗实线表示，其他物料的流程线用中实线表示，各种不同型式的图线在工艺流程图中的应用见表9-2。

图9-4管路代号的标注

流程线应画成水平或垂直，转弯时画成直角，一般不用斜线或圆弧。

流程线交叉时，应将其中一条断开。

一般同一物料线交错，按流程顺序“先不断、后断”；不同物料线交错时，主物料线不断，辅助物料线断，即“主不断、辅断”。

每条管线上应画出箭头指明物料流向，并在来、去处用文字说明物料名称及其来源或去向。

对每段管路必须标注管路代号，一般地，横向管路标在管路的上方，竖向管路则标注在管路的左方（字头朝左）。

管路代号一般包括物料代号、车间或工段号、管段序号、管径、壁厚等内容,如图9-4，必要时，还可注明管路压力等级、管路材料、隔热或隔声等代号。

表9-2工艺流程图上管路、管件、阀门的图例

管道

管件

阀门

名称

图例

名称

图例

名称

图例

主要物料

管路

同心

异径管

截止阀

辅助物料管路

偏心

异径管

闸阀

原有管路

管端盲管

节流阀

仪表管路

管端法兰

（盖）

球阀

蒸汽伴热管路

放空管

旋塞阀

电伴热

管路

漏斗

碟阀

夹套管

视镜

止回阀

可拆短管

圆形盲板

角式

截止阀

柔性管

管帽

三通

截止阀

物料代号以大写的英文词头来表示，如表9-3。

表9-3物料代号

代号

物料名称

代号

物料名称

代号

物料名称

代号

物料名称

空气

火炬排放气

润滑油

冷冻剂

氨

燃料气

低压蒸汽

原料油

排污

燃料油

中压蒸汽

原水

锅炉给水

熔盐

天然气

蒸汽冷凝水

盐水

填料油

氮

泥浆

化学污水

氢

氧

密封油

循环冷却水上水

载热体

工艺空气

软水

脱盐水

高压蒸汽

工艺气体

伴热蒸汽

排液、排水

循环冷却水回水

工艺液体

真空排放气

饮用水

仪表空气

工艺水

放空气

图9-2中，用粗实线画出了主要物料（醋酐、醋酸）的工艺流程，而用中实线画出上水、回水、蒸汽、抽真空及放空等辅助物料流程线。

每一条管线均标注了流向箭头和管路代号。

（三）阀门及管件的表示法

化工生产中要大量使用各种阀门，以实现对管路内的流体进行开、关及流量控制、止回、安全保护等功能。

在流程图上，阀门及管件用细实线按规定的符号在相应处画出。

由于功能和结构的不同，阀门的种类很多，常用阀门及管件的图形符号见表9-2。

（四）仪表控制点的表示方法

化工生产过程中，须对管路或设备内不同位置、不同时间流经的物料的压力、温度、流量等参数进行测量、显示，或进行取样分析。

在带控制点工艺流程图中，仪表控制点用符号表示，并从其安装位置引出。

符号包括图形符号和仪表位号，它们组合起来表达仪表功能、被测变量和检测方法等。

1．图形符号控制点的图形符号用一个细实线的圆（直径约10mm）表示，并用细实线连向设备或管路上的测量点，如图9-5。

图形符号上还可表示仪表不同的安装位置，如图9-6。

图9-5仪表的图形符号图9-6仪表安装位置的图形符号

2．

仪表位号仪表位号由字母与阿拉伯数字组成：

第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，一般用三位或四位数字表示工段号和仪表序号，如图9-7。

被测变量及仪表功能的字母组合示例，见表9-4。

在图形符号中，字母填写在圆圈内的上部，数字填写在下部，如图9-8。

表9-4被测变量及仪表功能的字母组合示例

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

TdI

PdI

FfI

指示、控制

TIC

TdIC

PIC

PdIC

FIC

FfIC

AIC

DIC

指示、报警

TIA

TdIA

PIA

PdIA

FIA

FfIA

AIA

DIA

指示、开关

TIS

TdIS

PIS

PdIS

FIS

FfIS

AIS

DIS

记录

TdR

PdR

FfR

记录、控制

TRC

TdRC

PRC

PdRC

FRC

FfRC

ARC

DRC

VRC

记录、报警

TRA

TdRA

PRA

PdRA

FRA

FfRA

ARA

DRA

VRA

记录、开关

TRS

TdRS

PRS

PdRS

FRS

FfRS

ARS

DRS

VRS

控制

TdC

PdC

FfC

控制、变速

TCT

TdCT

PCT

PdCT

FCT

——

ACT

DCT

VCT

三、带控制点工艺流程图的阅读

通过阅读带控制点工艺流程图，要了解和掌握物料的工艺流程，设备的种类、数量、名称和位号，管路的编号和规格，阀门、控制点的功能、类型和控制部位等，以便在管路安装和工艺操作过程中做到心中有数。

阅读带控制点工艺流程图的步骤一般为：

①了解设备的数量、名称和位号；②了解主要物料的工艺流程；③了解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。

图9-2所示的醋酐残液蒸馏岗位，有残液蒸馏釜（位号R1101）、冷凝器（位号E1102）和真空受槽（位号1103A、B）共四台设备。

本系统为间断操作，其主要工艺分为三个阶段：

①来自残液贮槽的醋酐残液沿管路PW1101-57进入蒸馏釜加热，使物料中醋酐蒸发变蒸汽。

醋酐蒸汽沿PW1102-57进入冷凝器，冷凝后的液态醋酐沿PW1103-57流入醋酐真空受槽V1103B中，然后由PW1104-32管放入醋酐贮槽。

②蒸馏釜中蒸馏醋酐后的残渣，加水稀释后再继续加热，使之生成醋酸沿PW1103-57放入醋酸真空受槽V1103A中，然后由PW1105-32放入醋酸贮槽。

③将蒸馏釜中的废渣沿PW1106-57放入废渣受槽。

蒸馏釜通过夹套加热，蒸汽来自LS1101-76。

经过CW1101-57向釜中加水，通过SC1101-32排水，釜顶部接放空管。

冷凝器上水来自CW1102-32，回水管为HW1101-32。

两个真空受槽，由VE1101-32所连真空泵施加负压，顶部都装有接管放空。

为控制压力，在二真空受槽上部装有真空压力表。

在蒸馏釜上部装有测温指示仪表以控制温度。

由于本系统为间断性操作，每段管路上都装有截止阀，不同的操作阶段就是通过对有关阀门的操作而实现的。

第二节设备布置图

【教学目标】

（1）了解建筑制图的基本知识。

（2）了解设备布置图的作用和内容。

（3）初步掌握设备布置图的画法。

【重点】设备布置平面图。

【难点】设备布置图的画法。

【课时分配】2学时。

【教学内容】

工艺流程设计所确定的全部设备，必须根据生产工艺的要求，在厂房建筑的内外合理布置安装。

表达设备在厂房内外安装位置的图样，称为设备布置图，用于指导设备的安装施工，并且作为管路布置设计、绘制管路布置图的重要依据。

设备布置图是在厂房建筑图的基础上绘制的，因此首先介绍建筑图的基本知识。

一、建筑图样的基本知识

建筑图是用以表达建筑设计意图和指导施工的图样。

它将建筑物的内外形状、大小及各部分的结构、装饰、设备等，按技术制图国家标准和国家工程建设标准（GBJ）规定，用正投影法准确而详细地表达出来，如图9-9。

（一）视图

建筑图样的一组视图，主要包括平面图、立面图和剖面图。

平面图是假想用水平面沿略高于窗台的位置剖切建筑物而绘制的剖视图，用于反映建筑物的平面格局、房间大小和墙、柱、门、窗等，是建筑图样一组视图中主要的视图。

对于楼房，通常需分别绘制出每一层的平面图，如图9-9中分别画出了一层平面图和二层平面图。

平面图不需标注剖切位置。

建筑制图中将建筑物的正面、背面和侧面投影图称为立面图，用于表达建筑物的外形和墙面装饰，如图9-9中的①－③立面图表达了该建筑物的正面外形及门窗布局。

剖面图是用正平面或侧平面剖切建筑物而画出的剖视图，用以表达建筑物内部在高度方向的结构、形状和尺寸，如图9-9中的1－1剖视图和2－2剖视图。

剖面图须在平面图上标注出剖切符号。

建筑图中，剖面符号常常省略或以涂色代替。

建筑图样的每一视图一般在图形下方标注出视图名称。

（二）定位轴线

建筑图中对建筑物的墙、柱位置用细点画线画出，并加以编号。

编号用带圆圈（直径8mm）的阿拉伯数字（长度方向）或大写拉丁字母（宽度方向）表示，如图9-9。

（三）尺寸

厂房建筑应标注建筑定位轴线间尺寸和各楼层地面的高度。

建筑物的高度尺寸采用标高符号标注在剖面图上，如图9-9中的2－2剖面图。

一般以底层室内地面为基准标高，标记为±00.000，高于基准时标高为正，低于基准时标高为负，标高数值以m为单位，小数点后取三位，单位省略不注。

其他尺寸以mm为单位，其尺寸线终端通常采用斜线形式，并往往注成封闭的尺寸链，如图9-9中的二层平面图。

（四）建筑构配件图例

由于建筑构件、配件和材料种类较多，且许多内容没必要或不可能以真实尺寸严格按投影作图。

为作图简便起见，国家工程建设标准规定了一系列的图形符号（即图例），来表示建筑构件、配件、卫生设备和建筑材料，见表9-5。

图9-9房屋建筑图

二、设备布置图

设备布置图实际上是在简化了的厂房建筑图的基础上增加了设备布置的内容。

如图9-10为醋酐残液蒸馏岗位的设备布置图。

由于设备布置图的表达重点是设备的布置情况，所以用粗实线表示设备，而厂房建筑的所有内容均用细实线表示。

（一）设备布置图的内容

从图9-10中可以看出，设备布置图包括以下内容：

1．一组视图一组视图主要包括设备布置平面图和剖面图，表示厂房建筑的基本结构和设备在厂房内外的布置情况。

必要时还应画出设备的管口方位图。

2．必要的标注设备布置图中应标注出建筑物的主要尺寸,建筑物与设备之间、设备与设备之间的定位尺寸，厂房建筑定位轴线的编号、设备的名称和位号,以及注写必要的说明等。

3．安装方位标安装方位标也叫设计北向标志，是确定设备安装方位的基准，一般将其画在图样的右上方或平面图的右上方，如图9-10所示。

4．标题栏注写图名、图号、比例及签字等。

图9-10设备布置图

表9-5建筑图常见图例

建筑材料

建筑构造及配件

名称

图例

名称

图例

名称

图例

自然土壤

楼梯

单扇门

夯实土壤

普通砖

空洞

混凝土

单层外开平开窗

钢筋

混凝土

坑槽

金属

（二）设备布置平面图

设备布置平面图用来表示设备在水平面内的布置情况。

当厂房为多层建筑时，应按楼层分别绘制平面图。

设备布置平面图通常要表达出如下内容：

（1）厂房建筑构筑物的具体方位、占地大小、内部分隔情况，以及与设备安装定位有关的厂房建筑结构形状和相对位置尺寸。

（2）厂房建筑的定位轴线编号和尺寸。

（3）画出所有设备的水平投影或示意图，反映设备在厂房建筑内外的布置位置，并标注出位号和名称。

（4）各设备的定位尺寸以及设备基础的定形和定位尺寸。

（三）设备布置剖面图

设备布置剖面图是在厂房建筑的适当位置纵向剖切绘出的剖视图，用来表达设备沿高度方向的布置安装情况。

剖面图一般应反映如下的内容：

（1）厂房建筑高度方向上的结构，如楼层分隔情况、楼板的厚度及开孔等，以及设备基础的立面形状注出定位轴线尺寸和标高。

（2）画出有关设备的立面投影或示意图反映其高度方向上的安装情况。

（3）厂房建筑各楼层、设备和设备基础的标高。

三、设备布置图的阅读

通过对设备布置图的阅读主要要了解设备与建筑物、设备与设备之间的相对位置。

图9-10所示醋酐残液蒸馏岗位的设备布置图，包括设备布置平面图和1－1剖面图。

从设备布置平面图可知，本系统的真空受槽A、B和蒸馏釜布置在距

轴1600，距①轴分别为2000、3800、6000的位置处；冷凝器的位置距

轴500，与真空受槽B间的水平距离为1000。

在1－1剖面图中，反映了设备的立面结构形状和位置，如蒸馏釜和真空受槽A、B布置在标高5米的楼面上，冷凝器安装在标高7.5米的支架上。

第三节管路布置图

【教学目标】

（1）掌握管路的图示方法。

（2）了解管路布置图的作用和内容。

（3）掌握管路布置图的画法。

【重点】①管路的图示方法；②管路布置图的画法。

【难点】管路布置图的画法。

【课时分配】2学时。

【教学内容】

一、管路布置图的作用和内容

管路布置图是在设备布置图的基础上画出管路、阀门及控制点，表示厂房建筑内外各设备之间管路的连接走向和位置以及阀门、仪表控制点的安装位置的图样。

管路布置图又称为管路安装图或配管图，用于指导管路的安装施工。

图9-11为醋酐残液蒸馏岗位的管路布置图，从中看出，管路布置图一般包括以下内容：

1．一组视图表达整个车间（装置）的设备、建筑物的简单轮廓以及管路、管件、阀门、仪表控制点等的布置安装情况。

和设备布置图类似，管路布置图的一组视图主要包括管路布置平面图和剖面图。

2．标注包括建筑物定位轴线编号、设备位号、管路代号、控制点代号；建筑物和设备的主要尺寸；管路、阀门、控制点的平面位置尺寸和标高以及必要的说明等。

3．方位标表示管路安装的方位基准。

4．标题栏注写图名、图号、比例及签字等。

本节主要介绍管路布置图的画法和阅读。

二、管路的图示方法

（一）管路的画法规定

管路布置图中，管路是图样表达的主要内容，因此用粗实线（或中实线）表示。

为了画图简便，通常将管路画成单线（粗实线），如图9-12（a）。

对于大直径（DN≥250mm）或重要管路（DN≥50mm，受压在12Mpa以上的高压管），则将管路画成双线（中实线），如图9-12（b）。

在管路的断开处应画出断裂符号，单线及双线管路的断裂符号参见图9-12。

管路交叉时，一般将下方（或后方）的管路断开；也可将上面（或前面）的管路画上断裂符号断开，如图9-13。

管路的投影重叠而又需表示出不可见的管段时时，可采用断开显露法将上面（或前面）管路的投影断开，并画上断裂符号。

（a）单线（b）双线

图9-12管路画法9-13管路交叉的表示法图9-14管路重叠的表示法

当多根管路的投影重叠时，最上一根管路画双重断裂符号，并可在管路断开处注上a、b等字母，以便辨认，如图9-14。

图9-11管路布置图

（二）管路转折

管路大都通过90°弯头实现转折。

在反映转折的投影中，转折处用圆弧表示。

在其他投影图中，转折处画一细实线小圆表示，如图9-15（a）。

为了反映转折方向，规定当转折方向与投射方向一致时，管线画入小圆至圆心处，如图9-16（a）中的左侧立面图；当转折方向与投射方向相反时，管线不画入小圆内，而在小圆内画一圆点，如图9-15（a）中的右侧立面图。

用双线画出的管路的转折画法见图9-15（b）。

（a）（b）

图9-15管路转折的表示法

图9-16和图9-17为多次转折的实例。

（a）（b）

图9-16两次转折

（a）b）

图9-17多次转折

（a）（b）

图9-18由平面图分析管路走向

【例1】已知一管路的平面图如图9-18（a），试分析管路走向，并画出正立面图和左侧立面图（高度尺寸自定）。

分析：

由平面图可知，该管路的空间走向为：

自左向右→向下→向前→向上→向右。

根据上述分析，可画出该管路的正立面图和左侧立面图，如图9-18（b）。

【例2】已知一管路的平面图和正立面图，如图9-19（a），试画出左立面图。

分析：

由平面图可知，该管路的空间走向为：

从上至下→向前→向下→向前→向下→向右→向上→向右→向下→向右。

根据以上分析，可画出该管路的左立面图，其中有三段管路重叠，应采用断开显露法，如图9-19（b）。

（a）（b）

图9-19由二视图补画第三视图

（三）管路连接与管路附件的表示

1．管路连接两段直管相连接通常有法兰连接、承插连接、螺纹连接和焊接等四种型式，其连接画法如图9-20。

图9-20管路连接的表示法

2．阀门管路布置图中的阀门，与工艺流程图类似，仍用图形符号表示（表9-2）。

但一般在阀门符号上表示出控制方式及安装方位，如图9-21（a）。

图9-21（b）表示阀门的安装方位不同时的画法。

阀门与管路的连接方式如图9-21（c）。

（a）（b）（c）

图9-21阀门在管路中的画法

3．管件管路一般用弯头、三通、四通、管接头等管件连接，常用管件的图形符号如图9-22。

图9-22管件的表示法

4．管架管路常用各种型式的管架安装、固定在地面或建筑物上的，图中一般用图形符号表示管架的类型和位置，如图9-23。

图9-23管架的表示法

（a）（b）

图9-24根据轴测图画平面图和立面图

【例3】已知一段管路（装有阀门）的轴测图，如图9-24（a），试画出其平面图和正立面图。

分析：

该段管路由两部分组成，其中一段的走向为：

自下向上→向后→向左→向上→向后；另一段是向左的支管。

管路上有四个截止阀，其中上部两个阀的手轮朝上（阀门与管路为法兰连接），中间一个阀的手轮朝右（阀门与管路为螺纹连接），下部一个阀的手轮朝前（阀门与管路为法兰连接）。

管路的平面图和立面图如图9-24（b）。

三、管路布置图的画法

管路布置图应表示出厂房建筑的主要轮廓和设备的布置情况，即在设备布置图的基础上再清楚地表示出管路、阀门及管件、仪表控制点等。

管路布置图的表达重点是管路，因此图中管路用粗实线表示（双线管路用中实线表示），而厂房建筑、设备的轮廓一律用细实线表示，管路上的阀门、管件、控制点等符号用细实线表示。

管路布置图的一组视图以管路布置平面图为主。

平面图的配置，一般应与设备布置图中的平面图一致，即按建筑标高平面分层绘制。

各层管路布置平面图将厂房建筑剖开，而将楼板（或屋顶）以下的设备、管路等全部画出，不受剖切位置的影响。

当某一层管路上、下重叠过多，布置比较复杂时，也可再分层分别绘制。

在平面图的基础上，选择恰当的剖切位置画出剖面图，以表达管路的立面布置情况和标高。

必要时还可选择立面图、向视图或局部视图对管路布置情况进一步补充表达。

为使表达简单且突出重点，常采用局部的剖面图或立面图。

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