化工設(shè)計(jì)：第5章 化工工藝流程設(shè)計(jì)1

第5章

化工工藝流程設(shè)計(jì)

5.1工藝流程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)

5.2化工過(guò)程合成方法

5.3工藝流程圖設(shè)計(jì)的基本步驟

5.4設(shè)備、管道及其他部件的表示方法

5.5典型設(shè)計(jì)的自控流程5.1

工藝流程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)

目的：用圖解形式來(lái)表達(dá)整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程

任務(wù)：（1）確定生產(chǎn)工藝流程中各個(gè)過(guò)程的具體內(nèi)容、順序和組織形式（2）繪制工藝流程圖要求：（1）確定整個(gè)流程的組成及其結(jié)構(gòu)例如合成氨生產(chǎn)工藝造氣變換銅洗合成煤或油水蒸氣

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝加氫氧化羥胺肟化重排苯H2O2H2硝酸(2)確定各個(gè)過(guò)程或工序的組成例如合成氨工藝中的變換工段變換反應(yīng)：CO+H2OCO2+H2水洗：CO2+H2OH2CO3堿洗：CO2+NaOHNa2CO3+H2O變換反應(yīng)水洗堿洗H2,N2,COCO2及少量惰性氣體(3)確定操作條件

?。┓磻?yīng)器操作參數(shù)的確定

1）溫度

a可逆反應(yīng)的平衡（吸熱或放熱）如：EBSty+H2+△H（吸熱反應(yīng)）采用二段反應(yīng)，溫度序列為先低后高（存在溫度效應(yīng)相反的兩個(gè)副反應(yīng)）

b考慮反應(yīng)的選擇性（按主付反應(yīng)活化能的大?。┤?

APAS如果E1為主反應(yīng)的活化能，且E1﹥E2則高溫有利于主反應(yīng)

E1E2c溫度的限制條件（材質(zhì)和催化劑的要求）

2）壓力

a反應(yīng)速度

b反應(yīng)物料的相態(tài)（如氣相烴化和液相烴化）

c后續(xù)分離的要求（希望水冷后就產(chǎn)生氣液兩相

）d熱敏性

3）組成

a某一反應(yīng)物要求很高的轉(zhuǎn)化率例如CO+Cl2→COCl（光氣）二異氰酸酯的原料要求不含氯，Cl2的轉(zhuǎn)化率100%，采取CO過(guò)量

b產(chǎn)物與反應(yīng)物分離困難如C6H6（苯）+H2→C6H12（環(huán)己烷）C6H6:Tb=353.1kC6H12:Tb=353.9k苯與環(huán)己烷很難分離，因此采取氫氣過(guò)量，苯完全反應(yīng)。

c反應(yīng)的濃度效應(yīng)（濃度對(duì)主付反應(yīng)速率的影響）

d分離循環(huán)費(fèi)用

4）反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率

a轉(zhuǎn)化率和所需反應(yīng)時(shí)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(jià)格ⅱ）精餾塔工藝參數(shù)的確定

1）塔壓（實(shí)質(zhì)上是塔頂塔釜溫度選取的問(wèn)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(duì)于P﹥1.6MPa時(shí)，究竟采用低壓冷凍，還是高壓冷卻，需作方案比較。

2）回流比

a對(duì)于價(jià)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(duì)于產(chǎn)品純度極高的精密精餾，取較大R/Rmin值（因?yàn)镽/Rmin較小，塔板數(shù)急劇增加）

3）產(chǎn)品純度和回收率

（正確選定產(chǎn)品的純度有重大的經(jīng)濟(jì)意義）(4)確定控制方案

a離心泵的流量控制FRCPIFRCPIb液位控制溢流控制液面LIC出料控制液面LICFC進(jìn)料控制液面C兩個(gè)液相的界面控制(液-液分離）LICLIC臥式容器界面控制d塔壓調(diào)節(jié)PICPIC

(5)確定過(guò)程的綜合平衡

(6)確定三廢治理方法

(7)制定安全生產(chǎn)措施

(8)其他實(shí)際要求（清洗、冷凝水回用、副產(chǎn)物的利用等）流程設(shè)計(jì)的任務(wù)還有：5.2化工過(guò)程合成方法反應(yīng)系統(tǒng)分離與再循環(huán)系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)公用工程OnionModel－“洋蔥”模型工藝流程的組織（過(guò)程合成）流程組織概述一、化工過(guò)程的典型流程框圖原料預(yù)處理階段反應(yīng)合成階段產(chǎn)物分離階段原料預(yù)處理階段：◆以物理方法為主，但不排除化學(xué)方法?！艨赡芤玫揭恍┓蛛x的單元操作?！艨赡軤可娴健叭龔U”處理?！艨赡苡懈碑a(chǎn)品產(chǎn)出。反應(yīng)合成階段：◆可能是多步反應(yīng)組成的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（多個(gè)反應(yīng)器）?！舳鄠€(gè)反應(yīng)器之間可能穿插著分離單元操作。

產(chǎn)物分離階段：◆可能要用到多種單元操作?！糁匾暋叭龔U”處理技術(shù)問(wèn)題?！糁匾暬厥铡６?、什么是流程組織1、流程組織的定義

權(quán)衡技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、安全、工程等方面的因素，在過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家化工生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將某個(gè)化工過(guò)程的原料準(zhǔn)備、反應(yīng)合成、產(chǎn)物分離三個(gè)階段的有關(guān)單元操作有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)較優(yōu)的工藝流程。2、流程組織的結(jié)果

畫(huà)出一個(gè)詳細(xì)的流程草圖（包含所有的工藝流股），并根據(jù)過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定流程中的合適的已知設(shè)計(jì)條件。給出合適數(shù)量的已知流股變量、單元變量、設(shè)計(jì)約束式等流程組織是化工工藝設(shè)計(jì)的“龍頭”。MB和HB是化工工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算核心；化工工藝設(shè)計(jì)是化工廠設(shè)計(jì)的核心；3、流程組織的依據(jù)◆過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；◆化工專家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。問(wèn)題：流程組織得好不好，怎么來(lái)判斷？4、化工領(lǐng)域包括相關(guān)領(lǐng)域的一些科技進(jìn)步與發(fā)明，都可能對(duì)某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的流程組織帶來(lái)顯著的影響。

如何從過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，結(jié)合化工專家哪些原則性的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程的流程組織呢？三、流程組織的幾個(gè)基本原則1、重視過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（根本出發(fā)點(diǎn)）；2、盡量確保工程中運(yùn)用的工藝技術(shù)和設(shè)備的成熟性；標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備；有中試或生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工藝技術(shù)3、要考慮工程放大的影響；4、組織流程時(shí)，應(yīng)考慮流程的可操作性，盡量增大流程（尤其是關(guān)鍵設(shè)備）的操作彈性；原料、操作參數(shù)、公用工程波動(dòng)的影響5、重視流程的運(yùn)行安全問(wèn)題；間歇流程中備用的單元操作問(wèn)題。例如：強(qiáng)毒性、輻射的間接換熱問(wèn)題。大設(shè)備折分6、從經(jīng)濟(jì)角度，節(jié)省流程的固定投資，減少流程的操作費(fèi)用；有時(shí)要犧牲流程的技術(shù)先進(jìn)性7、重視副產(chǎn)品回收，同步考慮環(huán)保因素；可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略（科學(xué)發(fā)展觀）技術(shù)不斷創(chuàng)新、進(jìn)步；節(jié)約資源；保護(hù)人類環(huán)境；末端治理與源頭預(yù)防相結(jié)合四、流程組織的具體任務(wù)1、原料的預(yù)處理；2、反應(yīng)途徑的合成與挑選；3、專用地址分配；4、分離技術(shù)的選擇；5、分離順序的選擇；6、能量集成與管理(熱交換網(wǎng)絡(luò))；流程組織的具體任務(wù)在流程組織的這些工作中，反應(yīng)途徑的合成與挑選是流程組織的核心。

反應(yīng)途徑確定后，它就決定了原料預(yù)處理的程度和方法，同時(shí)決定了分離技術(shù)和順序問(wèn)題。（流程的核心是“反應(yīng)”）過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，往往以反應(yīng)途徑的開(kāi)發(fā)或挑選為起始點(diǎn)?；ち鞒淘O(shè)計(jì)方法（1）建立一個(gè)不可簡(jiǎn)化的流程優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)者能夠控制基本的設(shè)計(jì)決定缺點(diǎn)：在每個(gè)設(shè)計(jì)階段可能有不同的設(shè)計(jì)決定即使完成并評(píng)估了很多設(shè)計(jì)選擇，也不能保證最終能找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)（2）建立并優(yōu)化一個(gè)可簡(jiǎn)化的流程建立超結(jié)構(gòu)：包含所有可行的過(guò)程操作和所有可行的、相互影響的最優(yōu)設(shè)計(jì)備選流程將設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)問(wèn)題，進(jìn)行優(yōu)化求解。優(yōu)點(diǎn)：能同時(shí)考慮多種不同的設(shè)計(jì)方案能快速、高效地獲得設(shè)計(jì)方案缺點(diǎn)：如果初始超結(jié)構(gòu)不包括最佳流程，則該方法無(wú)法找到最佳流程尋找全局最優(yōu)值非常困難決策過(guò)程中排除了設(shè)計(jì)工程師的作用甲苯脫烷基制苯的初始流程優(yōu)化后的流程（一）原料的預(yù)處理

在實(shí)際的化工過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)選擇性率等，對(duì)其進(jìn)料的組成及純度、相態(tài)、固體顆粒粒度分布等方面，一般都會(huì)提出相應(yīng)的要求。例如：聚合反應(yīng)對(duì)原料純度的要求經(jīng)常達(dá)到“3n”甚至“4n”。氣固非均相反應(yīng)對(duì)其固體顆粒粒度分布要求較嚴(yán)格。原料預(yù)處理的目的從有利于反應(yīng)的角度提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；提高或控制反應(yīng)速度；提高反應(yīng)的選擇性率，等等。從有利于反應(yīng)后產(chǎn)物分離的角度流程組織時(shí)，目光要看遍全局原料預(yù)處理的幾種通常形式：1、原料的預(yù)熱、預(yù)冷、加壓處理；2、原料的純度處理；有時(shí)包括色級(jí)處理；減輕雜質(zhì)毒化催化劑；聚合度要求等等3、幾種反應(yīng)原料的預(yù)混合處理；4、原料的相轉(zhuǎn)換處理；常見(jiàn)的固到液、液到汽5、固體原料的顆粒粒度大小處理；常見(jiàn)的氣－固反應(yīng)、液－固反應(yīng)液－固反應(yīng)過(guò)程，如果其目的是拿出固體中的某些組份，這種操作過(guò)程叫“浸取”問(wèn)題：顆粒從大變小的方法有哪些？提示：

進(jìn)行組織流程，考慮原料預(yù)處理的方法，要站在全流程角度，從進(jìn)廠原料現(xiàn)狀、反應(yīng)對(duì)原料的要求、反應(yīng)后產(chǎn)物的分離等方面因素綜合考慮。

只要技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，可以考慮采用一些分離單元操作，甚至化學(xué)手段，來(lái)進(jìn)行原料預(yù)處理。（二）反應(yīng)過(guò)程的合成首先確定過(guò)程性質(zhì)和輸入、輸出條件。性質(zhì)：連續(xù)或間歇（產(chǎn)量、市場(chǎng)需求、操作上特殊要求）輸入條件：進(jìn)口的原料是否需經(jīng)預(yù)處理（根據(jù)雜質(zhì)的毒性、反應(yīng)性、量）輸出：確定目的產(chǎn)品和流股數(shù)（反應(yīng)產(chǎn)品有6個(gè)去向：主產(chǎn)品、聯(lián)產(chǎn)或副產(chǎn)品、低價(jià)值的燃料、排空、循環(huán)、有害物去三廢處理）例乙苯反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)如下乙烯+苯→乙苯乙苯+乙烯→二乙苯二乙苯+苯→乙苯二乙苯+乙烯→三乙苯三乙苯+苯→乙苯，二乙苯乙苯→二甲苯乙苯、二乙苯→甲苯、二甲苯、正丁苯、異丙苯、雜環(huán)化合物各類副產(chǎn)物中，除雜環(huán)化合物在高溫下聚合，其他副產(chǎn)物的生成都為可逆反應(yīng)。乙烷、乙烯→放空或排至燃料氣管網(wǎng)苯、甲苯→循環(huán)乙苯→主產(chǎn)品（出反應(yīng)器）二乙苯、三乙苯、異丙苯、正丁苯→循環(huán)雜環(huán)化合物→低值副產(chǎn)品反應(yīng)過(guò)程需要確定的參數(shù)反應(yīng)路徑反應(yīng)器的類型反應(yīng)濃度反應(yīng)溫度反應(yīng)壓力反應(yīng)相態(tài)催化劑1反應(yīng)路徑的確定如：氯乙烯的合成路線路徑1：乙炔＋氯化氫－>氯乙烯路徑2：乙烯＋氯氣－>二氯乙烷二氯乙烷－>氯乙烯＋氯化氫路徑3：乙烯＋氧氣＋氯化氫－>二氯乙烷＋水二氯乙烷－>氯乙烯＋氯化氫1）反應(yīng)器的分類形狀：管式、釜式、塔式換熱方式：等溫、絕熱、非等溫非絕熱反應(yīng)物系的相態(tài)：均相、非均相（氣固、氣液、氣液固）2）反應(yīng)器選型的方法形態(tài)分析法：對(duì)一個(gè)問(wèn)題的各個(gè)部分的所有可能方案進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，用邏輯結(jié)構(gòu)代替隨機(jī)的想法，從而篩選出最佳方案。過(guò)程分為二步分支：找出所有可供選擇的方案。收斂：根據(jù)若干判據(jù)對(duì)各個(gè)供選擇的方案進(jìn)行淘汰。2反應(yīng)器的選型3）反應(yīng)器選型判據(jù)：反應(yīng)器類型（即反應(yīng)介質(zhì)的相態(tài)，此為最簡(jiǎn)單、首先使用的判據(jù)）催化劑失活速度由反應(yīng)的濃度效應(yīng)決定的混合要求由反應(yīng)的熱負(fù)荷和溫度效應(yīng)決定熱量傳遞和溫度控制要求相際傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的相對(duì)速度ABC判據(jù)問(wèn)題結(jié)論平行反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器選擇（三）分離過(guò)程的合成分離過(guò)程的合成需要確定的因素：（1）分離方法；（2）ESA和/或MSA；（3）分離設(shè)備；（4）設(shè)備的最優(yōu)排列或序列；（5）設(shè)備的最優(yōu)操作溫度和壓力條件。分離方法選擇的判據(jù)1.進(jìn)料相狀態(tài)作為判據(jù)氣相進(jìn)料：如果進(jìn)料為氣相或容易轉(zhuǎn)化為氣相，下列操作應(yīng)予考慮：（1）部分冷凝（閃蒸或部分氣化的逆過(guò)程，（2）深冷條件下的精餾，（3）氣體吸收，（4）氣體吸附，（5）氣體膜滲透，和（6）凝華。

液相進(jìn)料：如果進(jìn)料為液相或容易轉(zhuǎn)化為液相，下列操作可能適用：（1）閃蒸或部分氣化，（2）（常規(guī)）精餾，（3）氣提，（4）萃取精餾，（5）共沸精餾，（6）液-液萃取，（7）結(jié)晶，（8）液體吸附，（9）利用膜的滲析、反滲透、超濾和全蒸發(fā)，和（10）超臨界萃取。閃蒸和不同類型的精餾對(duì)由液相和氣相混合組成的進(jìn)料也是適用的。

淤漿、濕濾餅和干固體：淤漿進(jìn)料通常首先用過(guò)濾或離心分離進(jìn)行分離獲得濕濾餅，然后用干燥將濕濾餅分離成蒸氣和干固體。干固體組成的進(jìn)料可用選擇性溶劑浸取對(duì)組分進(jìn)行分離。2.分離因子作為判據(jù)選擇分離方法的第二個(gè)考慮是用特定的分離方法對(duì)進(jìn)料中二個(gè)關(guān)鍵組分進(jìn)行分離所能達(dá)到的分離因子，SF。對(duì)在相I和相II間進(jìn)行關(guān)鍵組分1和關(guān)鍵組分2的分離，對(duì)一級(jí)接觸，該因子被定義為：式中，是組分j在相i中的組成（可用摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)或濃度表示）。

3.分離理由作為判據(jù)選擇分離方法的最后一種考慮是分離的理由?？赡艿睦碛捎校?）一組分或組分組的提純，（2）除去不需要的組分，（3）為后續(xù)加工回收或除去組分。就提純而言，應(yīng)用MSA方法可避免用ESA方法時(shí)暴露在可能引起分解的高溫中。在某些情況下，在脫除不需要組分的同時(shí)脫除不過(guò)多的需要組分在經(jīng)濟(jì)上是可以接受的。同樣地，在循環(huán)組分的回收中，產(chǎn)物的高分離程度可能是不必要的。非均相混合物均相混合物先進(jìn)行非均相混合物的分離，再進(jìn)行均相混合物的分離分離設(shè)備的選擇非均相混合物的分離方法沉降浮選離心分離過(guò)濾沉降顆粒受重力的作用從流體中分離出來(lái)。重力粒度分級(jí)器離心分離顆粒受離心力的作用從流體中分離出來(lái)。過(guò)濾利用壓差使懸浮液(氣)通過(guò)多孔性介質(zhì)分離懸浮在液體或氣體中的固體顆粒均相混合物的分離方法蒸餾

相對(duì)揮發(fā)度的不同吸收

溶解度的不同萃取溶解度的不同1分離方法選擇試探規(guī)則：根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和研究對(duì)象的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行半定量分析所得的結(jié)論。根據(jù)探試規(guī)則得出的結(jié)論不一定是最佳方案，但是它能大幅度減少可能的方案數(shù)，從而提高設(shè)計(jì)速度。幾個(gè)名詞定義：分配系數(shù)：在平衡狀態(tài)下某組分在輕相與重相中分子分?jǐn)?shù)的比分離因子：兩個(gè)組分分配系數(shù)的比例質(zhì)量分離劑和能量分離劑：加到分離單元，對(duì)所需要的分離做出貢獻(xiàn)的組分次序表：進(jìn)料各組分按照分配系數(shù)遞減的次序所排列的表關(guān)鍵組分：決定分離要求的兩個(gè)組分選擇分離方法的試探規(guī)則：（1）選擇具有大的分離因子的分離過(guò)程分子性質(zhì)受影響的分離過(guò)程分子量精餾、蒸發(fā)分子形狀吸附、結(jié)晶分子體積吸附偶極距、極性萃取、吸附分子電負(fù)荷電除法、電除霧化學(xué)活性化學(xué)吸收、反應(yīng)精餾（2）盡量避免極端的過(guò)程條件（3）當(dāng)分離過(guò)程需要多個(gè)分離級(jí)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇平衡分離過(guò)程而不選擇速度控制過(guò)程。（4）當(dāng)分離因子相同時(shí)，選擇能量分離劑而不選擇質(zhì)量分離劑（5）在選擇分離方案時(shí)首先考慮采用精餾，精餾具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

a精餾是一個(gè)使用能量分離劑的平衡過(guò)程

b系統(tǒng)內(nèi)不含固體物料，操作方便

c有成熟的理論和實(shí)踐

d處理產(chǎn)品數(shù)量的范圍寬

e常常只需要能位等級(jí)很低的分離劑例：正丁烯、異丁烯混合物欲分離成純物質(zhì)，試根據(jù)分子性質(zhì)選擇分離方法解：由于正丁烯與異丁烯為同分異構(gòu)體，分子體積、偶極距和極性差別很小，預(yù)計(jì)精餾、萃取、吸收等過(guò)程都不能有效將該混合物分離，只能根據(jù)反應(yīng)活性的差別進(jìn)行分離。利用水與異丁烯反應(yīng)的特點(diǎn)進(jìn)行分離。分離方案數(shù)ABCABCABABCBCABCABCABBCABCABCABCABCABCABCACBABCACB2分離序列的確定試探合成法、調(diào)優(yōu)合成法、最優(yōu)化算法合成法分離序列的確定的試探法則：

a應(yīng)把關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度最接近于1的最困難分離放在最后。

b根據(jù)汽液平衡常數(shù)的大小進(jìn)行排列，把輕組分逐個(gè)脫除，即采取順序流程。

c應(yīng)首先把混合物分成分子數(shù)接近的兩股流。

d對(duì)于回收率要求高的分離應(yīng)放在最后。

e對(duì)于容易造成系統(tǒng)腐蝕或結(jié)焦的組分應(yīng)首先除去，以降低后續(xù)設(shè)備的材質(zhì)要求，保持穩(wěn)定操作。例 ：考慮下圖所示的分離問(wèn)題，除了分離異戊烷和正戊烷，產(chǎn)物都獲得98%的回收率。利用試探規(guī)則確定滿意的常規(guī)精餾裝置分離序列。所有相鄰組分對(duì)的近似相對(duì)揮發(fā)度為組分對(duì) 1atm時(shí)的近似αC3/iC4 3.6iC4/nC4 1.5nC4/iC5 2.8iC5/nC5 1.353塔型的選擇板式塔的適用場(chǎng)合：（1）大直徑（2）液體負(fù)荷特別?。ㄅ菡炙?）臟的物系，須定期清理（4）有多股側(cè)線進(jìn)出料（5）反應(yīng)精餾，需要一定的停留時(shí)間填料塔的適用場(chǎng)合：（1）要求低阻力（2）熱敏物質(zhì)（持液量少，停留時(shí)間短）（3）發(fā)泡系統(tǒng)（4）腐蝕性介質(zhì)例環(huán)氧丙烷過(guò)程概念設(shè)計(jì)1過(guò)程簡(jiǎn)介主反應(yīng)

Cl2+H2O→HCl+HClOHClO+C3H6→ClC3H6OH副反應(yīng)

C3H6+Cl2→C3H6Cl2ClC3H6OH+C3H6+Cl2→HCl+(C3H6Cl)2O（二氯異丙基醚)皂化反應(yīng)

2ClC3H6OH+Ca(OH)2→CaCl2+H2O+2C3H6O氣體循環(huán)壓縮機(jī)反應(yīng)器溶氯器氯氣丙烯出料放空2現(xiàn)有生產(chǎn)裝置情況氣相法3過(guò)程分析和試驗(yàn)（1）二氯丙烷是由氯氣與丙烯在氣相中直接反應(yīng)的產(chǎn)物（2）二氯異丙基醚是串聯(lián)副產(chǎn)物要抑制付反應(yīng)，提高反應(yīng)的選擇性，須阻止氯氣與丙烯接觸，降低主產(chǎn)品氯丙醇的濃度。C3H6Cl2水反應(yīng)器反應(yīng)器反應(yīng)器循環(huán)泵循環(huán)泵循環(huán)泵出料放空放空放空4小試流程液相法5對(duì)小試數(shù)據(jù)的初步評(píng)價(jià)已知條件（1）氣相法丙烯選擇性86%

液相法---------------94%（2）皂化反應(yīng)選擇性99%（3）精餾塔PO回收率99.5%（4）循環(huán)氣組成C3H630%,C3H870%（5）丙烯進(jìn)料組成C3H699.5%C3H80.5%（6）循環(huán)比（循環(huán)氣比丙烯進(jìn)料）7.5（7）丙烯價(jià)格3900元/噸（8）氯價(jià)格800元/噸（9）電價(jià)格0.65元/kw.h以100kmol丙烯進(jìn)料計(jì)，可對(duì)兩種工藝的可變成本進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：氣相法液相法單耗單價(jià)費(fèi)用單耗單價(jià)費(fèi)用丙烯0.865639003376.60.79239003088.8氯氣1.4488001158.41.3258001060電力417.40.65271.3116.70.6574.4合計(jì)4806.34223.2對(duì)多數(shù)化工產(chǎn)品，可變成本占生產(chǎn)成本80%左右，投資折舊約占10%，且兩工藝的皂化工段相同，因此液相法比氣相法總生產(chǎn)成本低10%以上，經(jīng)濟(jì)上占優(yōu)勢(shì)。6流程和工藝參數(shù)的改進(jìn)概念設(shè)計(jì)的任務(wù)之二，考察小試數(shù)據(jù)是否齊全，流程、工藝參數(shù)是否可改進(jìn)。（1）壓力：加壓，利于溶氯（2）溫度：提溫對(duì)反應(yīng)無(wú)利，但利于皂化，可省換熱器（3）丙烯由并聯(lián)改為串聯(lián)，增強(qiáng)傳質(zhì)。（4）溶氯填料塔改為噴射溶氯，降低造價(jià)。（5）加壓下溶氯試驗(yàn)（常壓下氯丙醇、鹽酸水溶液的氯溶解度偏差較小，加壓后可能偏差較大。需要研究人員補(bǔ)充試驗(yàn)）（6）材質(zhì)試驗(yàn)（尤其溫度對(duì)腐蝕的影響）7中試裝置設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)任務(wù)之三，研究有無(wú)必要建立中試裝置，確定中試的規(guī)模、范圍及中試解決的問(wèn)題和取得的數(shù)據(jù)。（1）必要性氣體分布器孔徑增大，傳質(zhì)情況發(fā)生變化新材料（氟塑料）、新設(shè)備（噴射溶氯）試驗(yàn)（2）中試裝置的地點(diǎn)（3）中試裝置的流程（可用單個(gè)循環(huán)反應(yīng)間歇操作）（4）中試規(guī)模5.3工藝流程圖設(shè)計(jì)的基本步驟

1.作工藝流程草圖或示意圖（方框圖）

2.

作工藝物料流程圖（物料衡算圖）

3.作帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（1）將各設(shè)備的簡(jiǎn)單形狀按工藝流程順 序展示在同一平面上（2）配以連接主、輔線，管件、閥件、 儀表控制點(diǎn)等符號(hào)（3）注寫設(shè)備位號(hào)及名稱（4）注寫代號(hào)、符號(hào)及其他標(biāo)注的說(shuō)明（5）填寫標(biāo)題欄，注寫圖名、圖號(hào)環(huán)己酮肟溶解槽環(huán)己酮肟中間槽重排反應(yīng)器熟化反應(yīng)器正己烷濃硫酸正己烷蒸汽反應(yīng)式：環(huán)己酮肟濃硫酸己內(nèi)酰胺-HM01V02V03P01P02P03R01R02E01V02P01M01V03P02R01E01P03R02環(huán)己酮肟中間槽環(huán)己酮肟進(jìn)料泵混合器環(huán)己酮肟溶解槽循環(huán)泵反應(yīng)器冷卻器循環(huán)泵熟化反應(yīng)器V02P01M01V03P02R01E01P03R02環(huán)己酮肟中間槽環(huán)己酮肟進(jìn)料泵混合器環(huán)己酮肟溶解槽循環(huán)泵反應(yīng)器冷卻器循環(huán)泵熟化反應(yīng)器正己烷蒸汽P-03FICLICTICFICP-01P-02CWE01R02R01V03V02CWR07060102050304M0107正己烷正己烷蒸汽環(huán)己酮肟酸團(tuán)R03010203040506Kg/h%wtKg/h%wtKg/h%wtKg/h%wtKg/h%wtKg/h%wt環(huán)己酮肟90.0099.9790.0015.0六氫苯甲酸0.100.020.100.0286.7123.1185.8317.720.020.00苯甲酸0.040.010.040.01三氧化硫41.6711.1241.268.52硫酸105.728.21104.6621.60亞硝基硫酸正己烷510.099.98510.084.9868.5118.2887.9818.16490.52100.00己內(nèi)酰胺60.0016.01149.130.78副產(chǎn)0.030.030.030.0011.893.1716.253.15六氫苯甲酰胺0.340.090.340.07合計(jì)90.03100.0510.10100.0600.1100.0374.8100.0484.46100.0490.5100.0溫度℃9837.039.3071.071.071.0熱容kj/kg/c2.152.302.312.012.541.86密度kg/cm3966.1648.0668.51061.01270.0粘度mpa.s4.350.260.873.10263.00.01物料平衡表5.4

設(shè)備、管道及其他部件的表示方法1.設(shè)備的表示方法(1)設(shè)備的形態(tài)：設(shè)備簡(jiǎn)單的外形輪廓(2)設(shè)備的線條：b/3細(xì)線，b=0.9mm(3)設(shè)備的大?。合鄬?duì)比例(4)設(shè)備的位置：相對(duì)高度(5)設(shè)備的簡(jiǎn)化處理2.

管道的表示方法

工藝物料管道工藝物料埋地管道輔料及公用管道輔料及公用埋地管道儀表管道保溫管道電伴熱管道蒸汽伴熱管道夾套管道管道的標(biāo)注方法PL-T1301-80-B2A-H

保溫等級(jí)

管道等級(jí)

公稱直徑

管段代號(hào)介質(zhì)代號(hào)

管道等級(jí)說(shuō)明：把管道按不同材質(zhì)、壓力、溫度等要求分成不同等級(jí)，編入同一等級(jí)的管道使用相同的材質(zhì)、型號(hào)或形式的管子和附件，這樣可以統(tǒng)一各種管道的設(shè)計(jì)要求，而且可以用最簡(jiǎn)潔的方式在圖紙上表達(dá)各種必要的信息。規(guī)定各種不同等級(jí)管道所使用的管子及其附件的材質(zhì)、型號(hào)或形式要求的表稱為管道等級(jí)表。對(duì)于管道等級(jí)、保溫等級(jí)各設(shè)計(jì)院規(guī)定不同。

截止閥球閥調(diào)節(jié)閥針形閥取樣閥異徑管

3.閥門和管件的表示方法1.

4.儀表控制點(diǎn)的表示方法（1）控制點(diǎn)（2）參量代號(hào)（物理量：溫度、壓力、液位組成分析）（3）功能代號(hào)（Z或I:指示，C：控制）PI302TI302FIC302TI302在相應(yīng)管道大致安裝位置標(biāo)注儀表及控制點(diǎn)。儀表控制點(diǎn)標(biāo)注包括圖形符號(hào)、字母代號(hào)和儀表位號(hào)三部分。(1)圖形符號(hào)

儀表的圖形符號(hào)為直徑約10mm的細(xì)線（b/3）圓；執(zhí)行器的圖形符號(hào)由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組合而成。儀表、調(diào)節(jié)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖例見(jiàn)附錄2表2-4所示。

(2)字母代號(hào)——表示被測(cè)變量和儀表功能

字母第一字母后繼字母字母第一字母后繼字母被測(cè)變量或初始變量修飾詞功能被測(cè)變量或初始變量修飾詞功能ABCDEFGHIJKLM分析噴嘴火焰電導(dǎo)率密度電壓流量尺度手動(dòng)電流功率時(shí)間或時(shí)間程序物位水分或濕度差比掃描報(bào)警供選用控制檢出元件玻璃指示自動(dòng).手動(dòng)操作指示燈NOPQRSTUVWXYZ供選用供選用壓力或真空數(shù)量或件數(shù)發(fā)射性速度或頻率溫度多變量粘度質(zhì)量或力未分類供選用位置積分.積算安全供選用節(jié)流孔試驗(yàn)點(diǎn)積分、積算記錄或打印開(kāi)關(guān)或聯(lián)鎖傳達(dá)（變送）多功能閥、擋板套管未分類計(jì)算器驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)(3)儀表位號(hào)儀表位號(hào)的方法是將字母代號(hào)填寫在圓圈上半部分，數(shù)字編號(hào)填寫在圓圈下半部分。第一個(gè)字母表示被測(cè)變量，后繼字母表示儀表的功能；數(shù)字編號(hào)表示儀表的順序號(hào)，可按車間或工段進(jìn)行編號(hào)。PI302TI302FIC302TI302就地安裝壓力指示儀表302集中儀表盤安裝溫度指示儀表302集中儀表盤后安裝流量指示控制儀表302集散控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集溫度指示儀表3025.5典型設(shè)備的自控流程一、離心泵流量調(diào)節(jié)離心泵基本流程包括：入口閥、出口閥、出口處的止回閥、出口壓力表、泵體前后設(shè)放凈閥。1.簡(jiǎn)單管路流量調(diào)節(jié)方式(1)直接節(jié)流法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，普遍采用。缺點(diǎn)：能耗大。限制：不適宜于正常流量低于額定流量30%以下的場(chǎng)合。I輸送設(shè)備的自控流程(2)旁路調(diào)節(jié)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)閥直徑小，可用于小流量調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：使泵的總效率降低。(3)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速——采用變頻電機(jī)2.出口多分支管路流量調(diào)節(jié)

二、容積泵（往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵和漩渦泵）

禁止在出口管道上直接安裝節(jié)流裝置來(lái)調(diào)節(jié)流量，原因：容積泵流量減小，壓力急劇上升。調(diào)節(jié)方法：旁路調(diào)節(jié)；改變轉(zhuǎn)速或改變沖程大?。粓D4-4是旋渦泵的流量調(diào)節(jié)流程。三、真空泵1.吸入支路調(diào)節(jié)方案2.吸入管阻力調(diào)節(jié)方案3.蒸氣噴射