化工工藝流程設(shè)計的內(nèi)容

化工工藝流程設(shè)計的內(nèi)容一、化工工藝一般工藝流程：（3）壓力a、反應(yīng)速度b、反應(yīng)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(chǎn)生氣液兩相）（4）反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率a、準化率和所需反應(yīng)時間的關(guān)系b、各種轉(zhuǎn)化率下的產(chǎn)品分布c、反應(yīng)系統(tǒng)和分離系統(tǒng)的設(shè)備價格2、精餾塔工藝參數(shù)的確定（1)塔壓(實質(zhì)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(chǎn)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(shù)會急劇增加）（3）產(chǎn)品純度和回收率正確選擇產(chǎn)品的純度有重大的經(jīng)濟意義。（四）確定控制方案確保各生產(chǎn)工序和每臺設(shè)備本身的操作條件，及實現(xiàn)各生產(chǎn)過程之間、各設(shè)備之間的正確聯(lián)系，需要確定正確控制方案，選用合適的控制儀表。d、塔壓調(diào)節(jié)（五）確定安全技術(shù)措施設(shè)置相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)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(chǎn)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(shè)計任務(wù)和步驟（一）工藝流程圖的設(shè)計任務(wù)工藝流程設(shè)計和車間布置設(shè)計是決定整個車間（裝置）基本面貌的關(guān)鍵性的步驟，對設(shè)備設(shè)計和管路設(shè)計等單項設(shè)計也起著決定性的作用。流程設(shè)計的主要任務(wù)包括兩個方面：一是確定生產(chǎn)流程中全部生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式，達到由原料制得所需產(chǎn)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(chǎn)過程中，當原料經(jīng)過各個單元操作過程制得產(chǎn)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(shè)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(diào)查研究要根據(jù)建設(shè)項目的產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模，有計劃、有目的地搜集國內(nèi)外同類型生產(chǎn)廠的有關(guān)資料，包括技術(shù)路線特點、工藝參數(shù)、原材料和公用工程單耗、產(chǎn)品質(zhì)量、三廢治理以及各種技術(shù)路線的發(fā)展情況與動向等技術(shù)經(jīng)濟資料。掌握國內(nèi)外化工技術(shù)經(jīng)濟的資料，僅靠設(shè)計人員自己搜集是不夠的，還應(yīng)取得技術(shù)信息部門的配合，有時還要向咨詢部門提出咨詢。搜集設(shè)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(shù)據(jù)能夠反映客觀事物的全過程，才能用于設(shè)計。（2）資料的正確性正確的資料數(shù)據(jù)具有再現(xiàn)性，能反映客觀事物的本質(zhì)規(guī)律，才能用于設(shè)計。（3）資料的適用性科學(xué)技術(shù)都是有條件依據(jù)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(shù)上的不同，在整理、分析資料時應(yīng)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(shè)計的技術(shù)水平與建設(shè)項目的投資總額。2、確定方案，落實設(shè)備設(shè)備是完成生產(chǎn)過程的重要條件，是確定技術(shù)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(chǎn)線數(shù)目大型裝置與相同生產(chǎn)能力的數(shù)個小型裝置相比優(yōu)點：節(jié)約建設(shè)投資，占地少，自動化程度高等；缺點：附屬設(shè)備貴，大都無備用設(shè)備，出故障只好停車；若以單生產(chǎn)線的大型裝置與生產(chǎn)能力相同的雙生產(chǎn)線小型裝置相比，開工率高時，則大型裝置的經(jīng)濟效益好。假如開工率不足或生產(chǎn)負荷常變化，尤其是幾種牌號的產(chǎn)品經(jīng)常換產(chǎn)時，則雙線小裝置的經(jīng)濟效益好。因此對于生產(chǎn)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(lián)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(chǎn)過程先抓住全流程的核心---反應(yīng)過程,從它入手來逐步建立與之相應(yīng)的生產(chǎn)過程。即原料→預(yù)處理過程→反應(yīng)過程→產(chǎn)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(yīng)熱、位能、靜壓能等的利用。三廢處理過程，為穩(wěn)定生產(chǎn)而設(shè)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(yīng)過程，要求在原料貯罐到反應(yīng)器間必須設(shè)立升壓過程和相應(yīng)的壓縮機，而在反應(yīng)器到產(chǎn)品間必須設(shè)立減壓過程和相應(yīng)的設(shè)備。又如確定了反應(yīng)器內(nèi)的操作溫度和允許波動范圍，就要相應(yīng)地設(shè)立供熱或移熱設(shè)施及手段(如夾套內(nèi)泠管等)，同時建立自動調(diào)劑溫度的控制系統(tǒng)。⑥考慮流程的彈性和進行設(shè)備設(shè)計即全流程設(shè)計要考慮綜合生產(chǎn)能力的彈性:應(yīng)估計全年生產(chǎn)的不均衡性,各過程間所選設(shè)備的操作周期及其不均衡性,還要考慮因生產(chǎn)管理和外部條件等因素可能產(chǎn)生負荷的波動,這些均通過調(diào)研和參加生產(chǎn)實踐來確定彈性的適宜幅度。對設(shè)備的余度的考慮:原則上既不超過又不少于設(shè)計負荷,并且盡可能使各臺設(shè)備的能力一致,以避免由于設(shè)備能力不平衡而造成浪費。在考慮了全裝置的彈性和各設(shè)備的余度以后,就可進行設(shè)備選型和設(shè)計計算了。⑦確定控制系統(tǒng)要根據(jù)各過程間是如何連接的、各過程又靠什么操作手段來實現(xiàn)的等等來確定它們的控制系統(tǒng)。要考慮正常生產(chǎn)、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(tǒng),以及采樣、放凈、排空、連通設(shè)施,逐步完善控制系統(tǒng)。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(shè)計全流程的控制系統(tǒng)和儀表系統(tǒng),畫在流程圖上，完成PID。⑧逐步完善和簡化所設(shè)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(shè)置事故貯槽，增加備用設(shè)備以利于必要時可以切換使用。有時需設(shè)置自動往聚合設(shè)備內(nèi)加終止劑的裝置。盡量簡化對水汽泠凍系統(tǒng)的要求，盡可能采用單一系統(tǒng)。當裝置本身需要用到幾種不同壓力的蒸汽時，應(yīng)當盡可能簡化或統(tǒng)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(chǔ)上采用新技術(shù)，提高單程轉(zhuǎn)化率以及簡化流程等等。3、全面分析，對比比較(1)定反應(yīng)器根據(jù)反應(yīng)過程的特點、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)的適當措施。如果反應(yīng)需要在催化劑存在下進行，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、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，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，實際反應(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(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特性進行設(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)。（6）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?！叭龔U”中如含有有害物質(zhì)，在排放前應(yīng)該達到排放標準。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、氮氣等以及冷凍、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)制定切實可靠