化工工藝流程設計的內容

化工工藝流程設計的內容一、化工工藝一般工藝流程：（3）壓力a、反應速度b、反應物料的相態(tài)（如七項烴化和液相烴化）c、后續(xù)分離要求（希望水冷后就產生氣液兩相）（4）反應的轉化率a、準化率和所需反應時間的關系b、各種轉化率下的產品分布c、反應系統和分離系統的設備價格2、精餾塔工藝參數的確定（1)塔壓(實質上是塔頂塔釜溫度選取的問題）a、盡量避免真空操作（增加真空泵和塔徑）b、常壓下能用普通冷卻水冷卻，就不宜采取加壓c、對于＞1.6MPa時，究竟采用低壓冷凍還是高壓冷卻，需要做方案比較。（2）回流比a、對于價格高昂的公用工程，取常規(guī)R/Rmin(1.11~1.24)的范圍低限。b、若回收的冷量或熱量可利用，取常規(guī)R/Rmin的高限。c、對于產品純度極高的精密精餾，取較大R/Rmin值（因為取常規(guī)R/Rmin較小，塔板數會急劇增加）（3）產品純度和回收率正確選擇產品的純度有重大的經濟意義。（四）確定控制方案確保各生產工序和每臺設備本身的操作條件，及實現各生產過程之間、各設備之間的正確聯系，需要確定正確控制方案，選用合適的控制儀表。d、塔壓調節(jié)（五）確定安全技術措施設置相應的預防和應急措施，如阻火器、報警裝置、爆破片、安全閥、安全水封、放空管、溢流管、泄水裝置、防靜電裝置、防雷裝置和事故貯槽等。（六）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（七）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，則須進行妥善處理二、化工工藝流程設計任務和步驟（一）工藝流程圖的設計任務工藝流程設計和車間布置設計是決定整個車間（裝置）基本面貌的關鍵性的步驟，對設備設計和管路設計等單項設計也起著決定性的作用。流程設計的主要任務包括兩個方面：一是確定生產流程中全部生產過程的具體內容、順序和組合方式，達到由原料制得所需產品的目的；二是繪制工藝流程圖，要求以圖解的形式表示生產過程中，當原料經過各個單元操作過程制得產品時，物料和能量發(fā)生的變化及其流向，以及采用了哪些化工過程和設備，再進一步通過圖解形式表示出化工管道流程和計量控制流程。（二）工藝路線確定的步驟1、搜集資料，調查研究要根據建設項目的產品方案及生產規(guī)模，有計劃、有目的地搜集國內外同類型生產廠的有關資料，包括技術路線特點、工藝參數、原材料和公用工程單耗、產品質量、三廢治理以及各種技術路線的發(fā)展情況與動向等技術經濟資料。掌握國內外化工技術經濟的資料，僅靠設計人員自己搜集是不夠的，還應取得技術信息部門的配合，有時還要向咨詢部門提出咨詢。搜集設計資料的原則和步驟（1）資料的完整性全面的、完整的資料數據能夠反映客觀事物的全過程，才能用于設計。（2）資料的正確性正確的資料數據具有再現性，能反映客觀事物的本質規(guī)律，才能用于設計。（3）資料的適用性科學技術都是有條件依據的，搜集資料要嚴格注意資料的適用條件。（4）資料的恰當性資料年代的差異會造成技術上的不同，在整理、分析資料時應注意資料恰當性，不可盲目一味追求先進性，要綜合考慮整個設計的技術水平與建設項目的投資總額。2、確定方案，落實設備設備是完成生產過程的重要條件，是確定技術與工藝流程的時必然要涉及到的因素，因此要足夠重視。①確定生產線數目大型裝置與相同生產能力的數個小型裝置相比優(yōu)點：節(jié)約建設投資，占地少，自動化程度高等；缺點：附屬設備貴，大都無備用設備，出故障只好停車；若以單生產線的大型裝置與生產能力相同的雙生產線小型裝置相比，開工率高時，則大型裝置的經濟效益好。假如開工率不足或生產負荷常變化，尤其是幾種牌號的產品經常換產時，則雙線小裝置的經濟效益好。因此對于生產規(guī)模較大，涉及到是否實施大型化時需仔細分析比較。②確定操作方式盡量采用連續(xù)化操作方式。有時也采用間歇與連續(xù)聯合操作化方式。有些過程采用間歇操作反而更有利些，如用蒸餾釜處理精餾塔塔釜的高沸點殘液。③確定主要生產過程先抓住全流程的核心---反應過程,從它入手來逐步建立與之相應的生產過程。即原料→預處理過程→反應過程→產物后處理。④確定輔助過程降低能耗，提高能量利用率的過程。如反應熱、位能、靜壓能等的利用。三廢處理過程，為穩(wěn)定生產而設立的過程(如緩沖、中間貯存)。⑤合理確定操作條件如高壓反應過程，要求在原料貯罐到反應器間必須設立升壓過程和相應的壓縮機，而在反應器到產品間必須設立減壓過程和相應的設備。又如確定了反應器內的操作溫度和允許波動范圍，就要相應地設立供熱或移熱設施及手段(如夾套內泠管等)，同時建立自動調劑溫度的控制系統。⑥考慮流程的彈性和進行設備設計即全流程設計要考慮綜合生產能力的彈性:應估計全年生產的不均衡性,各過程間所選設備的操作周期及其不均衡性,還要考慮因生產管理和外部條件等因素可能產生負荷的波動,這些均通過調研和參加生產實踐來確定彈性的適宜幅度。對設備的余度的考慮:原則上既不超過又不少于設計負荷,并且盡可能使各臺設備的能力一致,以避免由于設備能力不平衡而造成浪費。在考慮了全裝置的彈性和各設備的余度以后,就可進行設備選型和設計計算了。⑦確定控制系統要根據各過程間是如何連接的、各過程又靠什么操作手段來實現的等等來確定它們的控制系統。要考慮正常生產、開停車和檢修所需的各個過程的連接方法,此外還要增補遺漏的管線、閥門、過濾密封系統,以及采樣、放凈、排空、連通設施,逐步完善控制系統。注意:在這個過程中，與自控專業(yè)共同商定控制水平,進而設計全流程的控制系統和儀表系統,畫在流程圖上，完成PID。⑧逐步完善和簡化所設計的流程要從各方面著手來逐步完善和簡化：考慮到開停車和事故處理等問題，因而設置事故貯槽，增加備用設備以利于必要時可以切換使用。有時需設置自動往聚合設備內加終止劑的裝置。盡量簡化對水汽泠凍系統的要求，盡可能采用單一系統。當裝置本身需要用到幾種不同壓力的蒸汽時，應當盡可能簡化或統一對蒸汽壓力的要求。盡量減少物料循環(huán)量，在切實可行的基礎上采用新技術，提高單程轉化率以及簡化流程等等。3、全面分析，對比比較(1)定反應器根據反應過程的特點、產品要求、物料特性、基本工藝條件來決定采用反應器類型及決定采用連續(xù)操作，還是間歇性操作。有些產品不適合連續(xù)化操作，如同一生產裝置生產多品種或多牌號產品時，用間歇操作，更為方便。物料反應過程是否需外供能量或移出熱量，都要在反應裝置上增加相應的適當措施。如果反應需要在催化劑存在下進行，就須考慮催化反應的方式和催化劑的選擇。一般說確定主反應過程的裝置，往往都有文獻、資料可供參考，或有中試結果?，F有工業(yè)化裝置可以借鑒、參考，因此并不復雜。(2)設計原料預處理過程根據反應特點，必然對原料提出要求，如純度、溫度、壓力以及加料方式等，以保證反應過程的實現。原料預處理過程：固體：粉碎、溶解---目數、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原料的性質及處理方法選擇不同的裝置進行組合。因此，設計的工藝流程就有所不同。(3)設計產物的后處理過程根據反應原料的特性和產品的質量要求，以及反應過程的特點，實際反應過程可能會出現下列情況:①除了獲得目的產物外，由于存在副反應，還生成了副產物。②由于反應時間等條件的限制或受反應平衡的限制，以及為使反應盡可能完全而有過剩組分。③原料中含有的雜質往往不是反應需要的，在原料的預處理中并未除凈，因而在反應中將會帶入產物中，或者雜質參與反應而生成無用且有害的物質。④產物的集聚狀態(tài)要求，也增加了后處理過程。某些反應過程是多相的，而最終產物是固態(tài)的。因此用于產物的凈化、分離的化工單元操作過程，往往是整個工藝過程中最復雜、最關鍵的部分產品分離包括：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，同樣應根據被分離產物的特征，設計與之相適應的單元過程。產品精制：對產物進一步純化，以滿足產品的質量要求。液體---精餾、濃縮、結晶固體---重結晶氣體---吸收產品精制牽涉到的單元過程：精餾、濃縮、結晶、重結晶等單元操作過程。這些單元操作過程，同樣應根據產品的質量要求，設計與之相適應的單元過程。(4)設計產品的后處理過程經精制后的產物，成為最終的產品還需要干燥、包裝、儲運等過程。固體---干燥、包裝液體---灌裝氣體---灌裝儲運包裝過程牽涉到的單元操作過程有：干燥、計量、包裝等過程，應根據產品的特性進行設計工藝過程。(5)設計未反應原料的循環(huán)或利用以及副產物的處理由于反應不是全部，剩余組分在產物處理中被分離出來，一般應循環(huán)回到反應設備中繼續(xù)參與反應。（6）確定“三廢”排出物的處理措施在生產過程中，不得不排放的各種廢氣、廢液和廢渣，應盡量綜合利用，變廢為寶，加以回收。無法回收的應妥善處理。“三廢”中如含有有害物質，在排放前應該達到排放標準。因此在化工開發(fā)和工程設計中必須研究和設計治理方案和流程，要做到“三廢”治理與環(huán)境保護工程、“三廢”治理工藝與主產品工藝同時設計、同時施工，而且同時投產運行。按照國家有關規(guī)定，如果污染問題不解決，是不允許投產的。(7)確定公用工程的配套措施在生產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、氮氣等以及冷凍、真空都是工藝中要考慮的配套設施。至于生產用電、上下水、空調、采暖通氣都是應與其他專業(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計除了工藝流程等以外，還應把投產后的操作條件確定下來，這也是設計要求。這些條件包括整個流程中各個單元設備的物料流量（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)定地生產出合格產品來。(9)制定切實可靠