설비구성, 제조공정, 작업순서 등을 도식으로 표현한 것이다. 공정 장치의 설계에는 공정 혹은 플랜트의 전체를 표현하는 수단으로서 각종 계통도가 사용된다. 설계의 기초가 되는 계통도는 다음과 같은 것이 있다.

(1) 표시되어야 할 기기 범위

  ① 주요 기기만을 표시하되 다음과 같은 특성을 가진 기기는 꼭 표시 - 화학 변화가 일어나는 경우 - 물리적 변화가 일어나는 경우(온도, 압력, 조성 등) - 온도나 압력이 변하면서 들어갈 때의 공급 재료(feed)수가 나갈 때의 생산물(product)수와 다른 경우

  ② 표시되어야 할 line - 위의 주요 기기의 경우와 거의 동일 - 바이패스 라인(by-pass line)은 원칙적으로 표시하지 않음

  ③ 표시되어야 할 계기 - 위의 기기의 경우와 거의 동일 - 특히 물리적 변화를 일으키는 계기, 곧 플래시(flash)를 유발한다든지 압력을 변화시키는 계기로서 제어 밸브(control valve)는 간략하게 표시 - 또한 공정제어상 필요한 계기도 표시

  ④ 기기명 및 항목 번호(item no.) 표시 - 각 기기의 위 또는 아래에 기기 배열 순서대로 명기함

  ⑤ 기타 - 스트림 번호(stream no.)는 화학 및 물리 변화가 있는 곳, 운전 조건이 변하는 곳에 구분하여 붙이고 가능하면 간략하게 함

(2) PFD에 표시되는 내용

  ① 장치(equipment: E/Q), 배관, 기계의 주요 사항

  ② 각 기기 및 기계의 운전압력, 운전 온도

  ③ 열교환기, fired heater의 열 용량(heat duty)

  ④ 주요 흐름의 물성치 및 유량

2. 공학흐름계통도(engineering flow sheet) / piping & instrument diagram(P&ID): 플랜트의 물리적인 구성 요소가 되는 모든 기기, 배관, 배관 부속품, 계기 등의 요소로 구성된다. 플랜트 전체 설계 특히 운전면, 안전면의 설계가 타당한가의 검토에는 불가결한 계통계통도 도이며 또한 배치 계획의 기초가 된다. 그리고 모든 분야의 상세 설계, 특히 배관, 계장설계의 기초가 된다. P&ID는 공장 건설 시 가장 근본이 되는 것으로서 역학적 흐름도(mechanical flow diagram) 혹은 공학 흐름도(engineering flow diagram)라고 한다. P&ID에는 각종 기호 또는 약어 등을 사용하여 기계, 배관, 전기, 계장, 토건 등의 관련자료를 가능한 한 최대로 표시하는 것이 원칙이나 통상은 다음과 같다. 우선 도면에는 계획용도면(preliminary) 단계, 기본설계도면(approved for planning: AFP) 단계, 상세 설계도면(approved for design: AFD) 단계, 공장(건설)승인도(approved for construction: AFC) 단계, 준공도면(as-built drawing) 단계가 있으나 여기서는 제일처음의 계획용 도면 단계에 대하여 검토하면

 (1) 기계 관련 사항

  - 장치(E/Q) 항목 번호(item no.)

  -각종 기기(tower, tank, heat ex. furnace, reactor, utility E/Q)

  - 펌프의 형식(원심펌프, 왕복펌프)

  - 압축기의 형식(원심, 왕복)

  - 동력의 형식(모터, 터빈)

 (2) 배관 관련 사항

  - 라인 및 유체 흐름 방향

  - 주 라인의 크기, 유체의 기호, 파이프의 사양

  - 밸브의 형식 -트레이싱(tracing) 또는 재킷(jacket)의 정보

  - 상호 관련된 밸브의 배치

  - 최소 직관장의 길이

  - 벤트(vent), 드레인(drain) 및 배출 시스템

  - 청소의 필요성(산세척의 가능성)

  - 래크파이프(rack piping)에 대한 단열 형식

 (3) 계장 관련 사항

  - 측정 범위 및 방법

  - 안전밸브의 위치

  - 제어 범위 및 형식

3. 유틸리티흐름도(utility flow diagram: UFD): 대체로 공정 유체와 섞이지 않고 단지 독자적으로 공장 가동에 필요한 제반 에너지원을 공급하는 설비를 유틸리티 설비라 한다. 유틸리티로서 고려되어야 할 것들은 다음과 같다.

 (1) 전기

 (2) 공업용수

 (3) 증기(steam)

 (4) 연료

 (5) 보일러 공급수 및 응축수

 (6) 계장용 공기 및 플랜트 공기

 (7) 냉각수

 (8) 불활성 가스 (inert gas)

 유틸리티 설비의 설계에 있어서 가장 먼저 해야할 기본적 작업은 소요 유틸리티의 종류 및 사용량을 정리하는 일이다. 이 때 고려해야할 사항은

 (1) 용수: 공정용 및 유지/보수 작업시 기기, 장치의 세척은 물론 청소용으로 사용하는 일시적 용수, 조일러 용수, 음료수, 냉각수(순환 사용하는 담수 이외에 해수도 고려한다) 등

 (2) 증기: 고온고압에서 저압포화까지 요구에 따라 종류를 구분한다.

 (3) 전력: 모터구동 등의 동력용, 계장용, 조명용, 특수용으로서 요구되는 직류전원의 필요성 등을 체크하고, 상용 전력의 공급이 정지된 경우에 대비하여 보안용, 장치 보호용으로서 빠진 것이 없도록 비상용 전력도 미리 고려한다. (emergency generator : E.G.의 필요)

 (4) 계장용 공기: 엔지니어링 초기 단계에 각종 계기용 소모를 가능한 정확히 산정하고 이들 수치 자체의 불확실성, 계장의 추가 설치 및 공장의 조업개시(start-up), 조업정지(shut-down)시 추가로 소모되는 양 등을 고려하여 전체 수치를 30% 증가시켜 소모량을 결정한다. 이 수치는 계장용 공기 압축기의 설계 기초로 사용된다.

UFD는 대체적으로 공정보다는 흐름이 한층 간단하므로 PFD와 P&ID의 개념을 혼용하여 작성된다고 볼 수있다. 즉 유틸리티에 대한 흐름도에 배관 및 기기의 정보를 나타낸 것으로서, 유틸리티 시스템이 복잡할 경우에는 UBD(utility balance diagram)를 별도로 작성하고 UFD를 P&ID와 같이 작성하기도 한다.