化工工藝流程設(shè)計方法

化工工藝流程設(shè)計方法首先要看所確定的生產(chǎn)方法是正在生產(chǎn)或曾經(jīng)運(yùn)行過的成熟工藝，還是待開發(fā)的新工藝。前者是可以參考借鑒但需要局部改進(jìn)或局部采用新技術(shù)、新工藝的問題；后者須針對新技術(shù)開發(fā)進(jìn)行概念設(shè)計。1、以反應(yīng)過程為核心，以方案比較作決定(1)定反應(yīng)器:根據(jù)反應(yīng)過程的特點(diǎn)、產(chǎn)品要求、物料特性、基本工藝條件來決定采用反應(yīng)器類型及決定采用連續(xù)操作，還是間歇性操作。有些產(chǎn)品不適合連續(xù)化操作，如同一生產(chǎn)裝置生產(chǎn)多品種或多牌號產(chǎn)品時，用間歇操作，更為方便。物料反應(yīng)過程是否需外供能量或移出熱量，都要在反應(yīng)裝置上增加相應(yīng)的適當(dāng)措施。如果反應(yīng)需要在催化劑存在下進(jìn)行，就須考慮催化反應(yīng)的方式和催化劑的選擇。一般說確定主反應(yīng)過程的裝置，往往都有文獻(xiàn)、資料可供參考，或有中試結(jié)果?，F(xiàn)有工業(yè)化裝置可以借鑒、參考，因此并不復(fù)雜。(2)設(shè)計原料預(yù)處理過程根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，必然對原料提出要求，如純度、溫度、壓力以及加料方式等，以保證反應(yīng)過程的實(shí)現(xiàn)。原料預(yù)處理過程：固體：粉碎、溶解---目數(shù)、濃度、純度液體：配制、混合---濃度、均一氣體：配比、壓縮---濃度、輸送原料預(yù)處理過程可以牽涉到：粉碎、篩分、配制、混合、壓縮、提純等單元操作。這些操作過程主要根據(jù)原料的性質(zhì)及處理方法選擇不同的裝置進(jìn)行組合。因此，設(shè)計的工藝流程就有所不同。(3)設(shè)計產(chǎn)物的后處理過程根據(jù)反應(yīng)原料的特性和產(chǎn)品的質(zhì)量要求，以及反應(yīng)過程的特點(diǎn)，實(shí)際反應(yīng)過程可能會出現(xiàn)下列情況:①除了獲得目的產(chǎn)物外，由于存在副反應(yīng)，還生成了副產(chǎn)物。②由于反應(yīng)時間等條件的限制或受反應(yīng)平衡的限制，以及為使反應(yīng)盡可能完全而有過剩組分。③原料中含有的雜質(zhì)往往不是反應(yīng)需要的，在原料的預(yù)處理中并未除凈，因而在反應(yīng)中將會帶入產(chǎn)物中，或者雜質(zhì)參與反應(yīng)而生成無用且有害的物質(zhì)。④產(chǎn)物的集聚狀態(tài)要求，也增加了后處理過程。某些反應(yīng)過程是多相的，而最終產(chǎn)物是固態(tài)的。因此用于產(chǎn)物的凈化、分離的化工單元操作過程，往往是整個工藝過程中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的部分。產(chǎn)品分離包括：固液分離---過濾、離心液液分離---蒸發(fā)、精餾、萃取氣液分離---吸收產(chǎn)品分離牽涉到的單元過程：過濾、離心、蒸發(fā)、精餾、萃取、吸收等單元操作過程。這些單元操作過程，同樣應(yīng)根據(jù)被分離產(chǎn)物的特征，設(shè)計與之相適應(yīng)的單元過程。產(chǎn)品精制：對產(chǎn)物進(jìn)一步純化，以滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。液體---精餾、濃縮、結(jié)晶固體---重結(jié)晶氣體---吸收產(chǎn)品精制牽涉到的單元過程：精餾、濃縮、結(jié)晶、重結(jié)晶等單元操作過程。這些單元操作過程，同樣應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，設(shè)計與之相適應(yīng)的單元過程。(4)設(shè)計產(chǎn)品的后處理過程經(jīng)精制后的產(chǎn)物，成為最終的產(chǎn)品還需要干燥、包裝、儲運(yùn)等過程。固體---干燥、包裝液體---灌裝氣體---灌裝儲運(yùn)包裝過程牽涉到的單元操作過程有：干燥、計量、包裝等過程，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特性進(jìn)行設(shè)計工藝過程。(5)設(shè)計未反應(yīng)原料的循環(huán)或利用以及副產(chǎn)物的處理由于反應(yīng)不是全部，剩余組分在產(chǎn)物處理中被分離出來，一般應(yīng)循環(huán)回到反應(yīng)設(shè)備中繼續(xù)參與反應(yīng)。確定“三廢”排出物的處理措施在生產(chǎn)過程中，不得不排放的各種廢氣、廢液和廢渣，應(yīng)盡量綜合利用，變廢為寶，加以回收。無法回收的應(yīng)妥善處理。“三廢”中如含有有害物質(zhì)，在排放前應(yīng)該達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此在化工開發(fā)和工程設(shè)計中必須研究和設(shè)計治理方案和流程，要做到“三廢”治理與環(huán)境保護(hù)工程、“三廢”治理工藝與主產(chǎn)品工藝同時設(shè)計、同時施工，而且同時投產(chǎn)運(yùn)行。按照國家有關(guān)規(guī)定，如果污染問題不解決，是不允許投產(chǎn)的。(7)確定公用工程的配套措施在生產(chǎn)工藝流程中必須使用的工藝用水（包括作為原料的軟水、冷卻水、溶劑用水以及洗滌用水等）、蒸汽（原料用汽、加熱用汽、動力用汽及其他用汽等）、壓縮空氣、氮?dú)獾纫约袄鋬?、真空都是工藝中要考慮的配套設(shè)施。至于生產(chǎn)用電、上下水、空調(diào)、采暖通氣都是應(yīng)與其他專業(yè)密切配合的。(8)確定操作條件和控制方案一個完善的工藝設(shè)計除了工藝流程等以外，還應(yīng)把投產(chǎn)后的操作條件確定下來，這也是設(shè)計要求。這些條件包括整個流程中各個單元設(shè)備的物料流量（投料量）、組成、溫度壓力等，并且提出控制方案（與儀表控制專業(yè)密切配合）以確保能穩(wěn)定地生產(chǎn)出合格產(chǎn)品來。(9)制定切實(shí)可靠的安全生產(chǎn)措施在工藝設(shè)計中要考慮到開停車、長期運(yùn)轉(zhuǎn)和檢修過程中可能存在各種不安全因素，根據(jù)生產(chǎn)過程中物料性質(zhì)和生產(chǎn)特點(diǎn)，在工藝流程和裝置中，除設(shè)備材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的安全措施外，在流程中應(yīng)在適宜部位上設(shè)置事故槽、安全閥、放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等以保證安全生產(chǎn)。(10)保溫、防腐的設(shè)計這是在工藝流程設(shè)計中的最后一項(xiàng)工作，也是施工安裝時最后一道工序。流程中應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的溫度、特性和狀態(tài)以及周圍環(huán)境狀況決定管道和設(shè)備是否需要保溫和防腐。2、以方案比較作決定工業(yè)生產(chǎn)中，一個過程往往可以有多種方法來實(shí)現(xiàn)，例如液固混合物的分離，可以用離心、沉降、壓縮和真空過濾等方法；含濕固體的干燥，可以用氣流、雙錐、滾筒、箱式、沸騰等干燥方法，這些也都需要進(jìn)行方案比較，因地制宜地選擇一種最佳工程方案。一個優(yōu)秀的工程設(shè)計要在多種方案的比較中才能產(chǎn)生。進(jìn)行方案比較首先要明確判據(jù)，工程上常用的判據(jù)有產(chǎn)物收率、原材料單耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、工