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化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering第二章第二章 工艺流程设计工艺流程设计 工艺流程设计概述工艺流程设计概述工艺流程设计概述工艺流程设计概述工艺流程图工艺流程图工艺流程图工艺流程图 化工典型设备的自控流程化工典型设备的自控流程化工典型设备的自控流程化工典型设备的自控流程1 1化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering学习目的和要求：学习目的和要求：目的：目的：用图解形式来表达整个生产工艺过程用图解形式来表达整个生产工艺过程.要求：要求：熟悉工艺流程选择的原则及其设计方法；熟悉工艺流程选择的原则及其设计方法；熟悉工艺流程选择的原则及其设计方法；熟悉工艺流程选择的原则及其设计方法；掌握工艺流程图包括的内容：比例与图幅、设备掌握工艺流程图包括的内容：比例与图幅、设备掌握工艺流程图包括的内容：比例与图幅、设备掌握工艺流程图包括的内容：比例与图幅、设备的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表的表示方法、管道的表示方法、阀门与管件的表示方法、仪表控制点的表示方法；示方法、仪表控制点的表示方法；示方法、仪表控制点的表示方法；示方法、仪表控制点的表示方法；掌握工艺流程图、设备图的绘制方法及阅读。掌握工艺流程图、设备图的绘制方法及阅读。2 2化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2-1 2-1 工艺流程设计概述工艺流程设计概述 工艺流程设计的原则工艺流程设计的原则 工艺流程选择的任务工艺流程选择的任务 生产方法和工艺流程设计的步骤生产方法和工艺流程设计的步骤 工艺流程设计的方法工艺流程设计的方法3 3化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n工艺流程设计工艺流程设计工艺流程设计工艺流程设计和和和和车间布置设计车间布置设计车间布置设计车间布置设计是决定整个车间是决定整个车间是决定整个车间是决定整个车间基本面貌的关键性步骤，工艺流程设计是基本面貌的关键性步骤，工艺流程设计是基本面貌的关键性步骤，工艺流程设计是基本面貌的关键性步骤，工艺流程设计是工艺工艺工艺工艺设计的核心设计的核心设计的核心设计的核心；n n工艺流程设计是在工艺流程设计是在工艺流程设计是在工艺流程设计是在确定原料路线确定原料路线确定原料路线确定原料路线和和和和工艺技术路工艺技术路工艺技术路工艺技术路线线线线的基础上进行的；的基础上进行的；的基础上进行的；的基础上进行的；n n所谓工艺技术路线就是所谓工艺技术路线就是所谓工艺技术路线就是所谓工艺技术路线就是把原料加工成产品的方把原料加工成产品的方把原料加工成产品的方把原料加工成产品的方法法法法。其内容包括：。其内容包括：。其内容包括：。其内容包括：工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程、生产方法生产方法生产方法生产方法、工艺工艺工艺工艺设备设备设备设备、技术方案技术方案技术方案技术方案。4 4化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2.1.1 2.1.1 生产方法和工艺流程选择的原则生产方法和工艺流程选择的原则l l现代化工的现代化工的现代化工的现代化工的“三大支柱三大支柱三大支柱三大支柱”：化工工艺、自：化工工艺、自：化工工艺、自：化工工艺、自动控制、材料，决定了化工装置的动控制、材料，决定了化工装置的动控制、材料，决定了化工装置的动控制、材料，决定了化工装置的先进性先进性先进性先进性、可靠性可靠性可靠性可靠性、经济性经济性经济性经济性和和和和可行性可行性可行性可行性.5 5化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering例例1：美国20世纪50年代为了搞“继电器接点电路合成研究”，曾联合几家实验室研究了5年、耗资50万美元，完成后发表成果时，才发现该项目早已被其他人完成；例例2：二十世纪80年代，上海某保温瓶厂研究以镁代银涂层，花了十年时间才试验成功，然而国外早在1930年就有该项目的专利报道。n n1 1 1 1先进性先进性先进性先进性先进性是指在化工设计过程中先进性是指在化工设计过程中技术上的先进技术上的先进程程度和度和经济上的合理经济上的合理可行。可行。2.1.1 2.1.1 生产方法和工艺流程选择的原则生产方法和工艺流程选择的原则6 6化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n2 2 2 2可靠性可靠性可靠性可靠性 可靠性主要是指所选择的可靠性主要是指所选择的生产方法生产方法和和工艺流程工艺流程是否成熟可靠。是否成熟可靠。应当坚持应当坚持一切经过试验的一切经过试验的原则，原则，不允许把未来不允许把未来的生产工厂当作试验工厂的生产工厂当作试验工厂来进行设计。来进行设计。另外，要考虑原料供给的可靠性，对于一个建另外，要考虑原料供给的可靠性，对于一个建设项目，必须保证在其服务期限内有足够的、稳设项目，必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料来源。定的原料来源。2.1.1 2.1.1 生产方法和工艺流程选择的原则生产方法和工艺流程选择的原则7 7化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n中国人民的中国人民的消费水平消费水平消费水平消费水平及各种化工产品的消费趋势；及各种化工产品的消费趋势；n n资金资金资金资金筹措和筹措和外汇贮备外汇贮备外汇贮备外汇贮备情况。情况。n n中国化工生产所用的中国化工生产所用的化工原材料及设备用金属化工原材料及设备用金属化工原材料及设备用金属化工原材料及设备用金属 材料材料材料材料的供应情况；的供应情况；n n中国中国化工机械设备及电气仪表化工机械设备及电气仪表化工机械设备及电气仪表化工机械设备及电气仪表的制造能力；的制造能力；n n中国中国环境保护环境保护环境保护环境保护的有关规定和化工生产中的有关规定和化工生产中三废排三废排三废排三废排 放放放放情况；情况；n n劳动就业与化工生产自动化水平劳动就业与化工生产自动化水平劳动就业与化工生产自动化水平劳动就业与化工生产自动化水平的关系；的关系；n n3 3 3 3合理性合理性合理性合理性8 8化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2.1.2 2.1.2 生产方法和工艺流程设计的步骤生产方法和工艺流程设计的步骤 3 3(1)(1)搜集资料，调查研究搜集资料，调查研究路线的发展情况与动向等）路线的发展情况与动向等）（技术路线特点、工艺参数、原材料和公用工（技术路线特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术9 9化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering国内外各种生产方法及工艺流程，生产现状与发展规划；国内外各种生产方法及工艺流程，生产现状与发展规划；原料来源、产品特点及应用情况；原料来源、产品特点及应用情况；试验研究技术报告；试验研究技术报告；综合利用及三废处理情况；综合利用及三废处理情况；生产技术的先进程度（水平），生产连续化、自动化程度；生产技术的先进程度（水平），生产连续化、自动化程度；安全技术、劳动保护与卫生措施；安全技术、劳动保护与卫生措施；生产设备的大型化及制造、运输情况；生产设备的大型化及制造、运输情况；基本建设投资和产品生产成本，车间（装置）占地面积；基本建设投资和产品生产成本，车间（装置）占地面积；水、电、汽、燃料的用量及供应，主要基建材料的用水、电、汽、燃料的用量及供应，主要基建材料的用 量及供应；量及供应；厂址、地质、水文、气象等资料，工厂环境与周围的情况。厂址、地质、水文、气象等资料，工厂环境与周围的情况。资料收集与整理的内容主要包括以下几个方面：资料收集与整理的内容主要包括以下几个方面：1010化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n(2)(2)(2)(2)落实设备落实设备落实设备落实设备设备类型与制造厂商设备类型与制造厂商设备类型与制造厂商设备类型与制造厂商n n(3)(3)(3)(3)全面对比全面对比全面对比全面对比对调研结果进行全面分析对比对调研结果进行全面分析对比对调研结果进行全面分析对比对调研结果进行全面分析对比（分为三种类型：国内已有定型产品；需要进口；（分为三种类型：国内已有定型产品；需要进口；（分为三种类型：国内已有定型产品；需要进口；（分为三种类型：国内已有定型产品；需要进口；国内需重新设计制造）国内需重新设计制造）国内需重新设计制造）国内需重新设计制造）1111化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering全面分析对比的主要内容：全面分析对比的主要内容：n n建设费用及产品成本；建设费用及产品成本；建设费用及产品成本；建设费用及产品成本；n n生产能力及工艺技术情况；生产能力及工艺技术情况；生产能力及工艺技术情况；生产能力及工艺技术情况；n n产品的质量指标及产品规格情况；产品的质量指标及产品规格情况；产品的质量指标及产品规格情况；产品的质量指标及产品规格情况；n n几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；n n原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况；原材料、能量消耗情况；n n三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况；三废的产生及治理情况；n n安全生产与劳动保护措施安全生产与劳动保护措施安全生产与劳动保护措施安全生产与劳动保护措施;n其他特殊情况其他特殊情况1212化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2.1.3 2.1.3 工艺流程设计的任务工艺流程设计的任务n n2 2 2 2绘制绘制绘制绘制工艺流程图工艺流程图工艺流程图工艺流程图n n1 1 1 1确定生产流程中各个生产过程的具体内容、确定生产流程中各个生产过程的具体内容、确定生产流程中各个生产过程的具体内容、确定生产流程中各个生产过程的具体内容、(5)(5)(5)(5)合理利用原料及能量；合理利用原料及能量；合理利用原料及能量；合理利用原料及能量；顺序和组合方式顺序和组合方式顺序和组合方式顺序和组合方式 (1)(1)(1)(1)确定整个流程的组成确定整个流程的组成确定整个流程的组成确定整个流程的组成；(2)(2)(2)(2)确定每个过程或工序的组成；确定每个过程或工序的组成；确定每个过程或工序的组成；确定每个过程或工序的组成；(3)(3)(3)(3)确定操作条件；确定操作条件；确定操作条件；确定操作条件；(4)(4)(4)(4)控制方案的确定；控制方案的确定；控制方案的确定；控制方案的确定；(7)(7)(7)(7)制定安全生产措施。制定安全生产措施。制定安全生产措施。制定安全生产措施。(6)(6)(6)(6)制定三废的治理方法；制定三废的治理方法；制定三废的治理方法；制定三废的治理方法；71313化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n(1)(1)确定整个流程的组成确定整个流程的组成确定整个流程的组成确定整个流程的组成例如 合成氨合成氨生产工艺：己内酰胺己内酰胺生产工艺：1414化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n(2)确定各个过程或工序的组成确定各个过程或工序的组成例如例如例如例如:合成氨工艺中的变换工段：合成氨工艺中的变换工段：合成氨工艺中的变换工段：合成氨工艺中的变换工段：碱洗：碱洗：COCO2 2+NaOHNa+NaOHNa2 2COCO3 3+H+H2 2O O变换反应：变换反应：CO+HCO+H2 2OCOOCO2 2+H+H2 2水洗：水洗：COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 31515化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n(3)确定操作条件确定操作条件1 1）温度温度温度温度；2 2）压力压力压力压力；3 3）组成组成组成组成；4 4）反应的转化率反应的转化率反应的转化率反应的转化率）精馏塔工艺参数的确定）精馏塔工艺参数的确定）反应器操作参数的确定）反应器操作参数的确定1）塔压）塔压(实质上是塔顶塔釜温度选取的问题实质上是塔顶塔釜温度选取的问题)；2）回流比；）回流比；3）产品纯度和回收率；）产品纯度和回收率；1616化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering1717化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering1818化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering1919化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2020化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n(4)确定控制方案确定控制方案a a a a 离心泵的流量控制离心泵的流量控制离心泵的流量控制离心泵的流量控制2121化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringb b 液位控制液位控制2222化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringc c 两个液相的界面控制两个液相的界面控制(液液-液分离）液分离）d d 塔压调节塔压调节2323化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering 工艺流程的四个重要部分工艺流程的四个重要部分工艺流程的四个重要部分工艺流程的四个重要部分：1432.1.4 2.1.4 工艺流程设计的方法工艺流程设计的方法2原料预处理原料预处理三废处理三废处理产物后处理产物后处理反应过程反应过程 其他其他相关措施及设计相关措施及设计2424化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(1).(1).反应过程的合成反应过程的合成连续或间歇（产量、市场需求、操作上特殊要求）连续或间歇（产量、市场需求、操作上特殊要求）连续或间歇（产量、市场需求、操作上特殊要求）连续或间歇（产量、市场需求、操作上特殊要求）n n3)3)3)3)能量供给、移出方式能量供给、移出方式能量供给、移出方式能量供给、移出方式n2)2)输入、输出条件输入、输出条件 首先确定过程的操作方式和输入、输出条件：首先确定过程的操作方式和输入、输出条件：输出：输出：确定目的产品和流股数确定目的产品和流股数 （反应产品有（反应产品有6 6个去向：主产品、联产或副产品、低价个去向：主产品、联产或副产品、低价值的燃料、排空、循环、有害物去三废处理）值的燃料、排空、循环、有害物去三废处理）输入条件：进口的原料是否需经预处理（根据杂质的输入条件：进口的原料是否需经预处理（根据杂质的毒性、反应性、量）毒性、反应性、量）n n1)1)1)1)操作方式：操作方式：操作方式：操作方式：2525化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering例乙苯反应器内的反应如下：例乙苯反应器内的反应如下：乙烯乙烯乙烯乙烯+苯苯苯苯乙苯乙苯乙苯乙苯乙苯乙苯乙苯乙苯+乙烯乙烯乙烯乙烯二乙苯二乙苯二乙苯二乙苯二乙苯二乙苯二乙苯二乙苯+苯苯苯苯乙苯乙苯乙苯乙苯二乙苯二乙苯二乙苯二乙苯+乙烯乙烯乙烯乙烯三乙苯三乙苯三乙苯三乙苯三乙苯三乙苯三乙苯三乙苯+苯苯苯苯乙苯，二乙苯乙苯，二乙苯乙苯，二乙苯乙苯，二乙苯乙苯、二乙苯乙苯、二乙苯乙苯、二乙苯乙苯、二乙苯甲苯、二甲苯、正丁苯、甲苯、二甲苯、正丁苯、甲苯、二甲苯、正丁苯、甲苯、二甲苯、正丁苯、异丙苯、异丙苯、异丙苯、异丙苯、杂环化合物杂环化合物杂环化合物杂环化合物2626化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering4)4)反应器的选型：反应器的选型：形状：管式、釜式、塔式形状：管式、釜式、塔式形状：管式、釜式、塔式形状：管式、釜式、塔式换热方式：等温、绝热、非等温非绝热换热方式：等温、绝热、非等温非绝热换热方式：等温、绝热、非等温非绝热换热方式：等温、绝热、非等温非绝热反应物系的相态：均相、非均相（气固、气液、气液固）反应物系的相态：均相、非均相（气固、气液、气液固）反应物系的相态：均相、非均相（气固、气液、气液固）反应物系的相态：均相、非均相（气固、气液、气液固）n n反应器的分类反应器的分类反应器的分类反应器的分类n反应器选型的判据反应器选型的判据反应器类型（即反应介质的相态，此为最简单、首先使用反应器类型（即反应介质的相态，此为最简单、首先使用 的判据）；的判据）；催化剂失活速度；催化剂失活速度；由反应的浓度效应决定的混合要求；由反应的浓度效应决定的混合要求；由反应的热负荷和温度效应决定热量传递和温度控制要求；由反应的热负荷和温度效应决定热量传递和温度控制要求；相际传质和化学反应的相对速度。相际传质和化学反应的相对速度。2727化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(2)(2)原料预处理过程原料预处理过程原料预处理过程原料预处理过程纯化纯化纯化纯化预热（冷）预热（冷）预热（冷）预热（冷）汽化汽化汽化汽化干燥干燥干燥干燥粉碎粉碎粉碎粉碎筛分筛分筛分筛分提纯精制提纯精制提纯精制提纯精制混合混合混合混合配制配制配制配制压缩压缩压缩压缩 2828化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(3)产物后处理产物后处理 n n产品处理产品处理产品处理产品处理(作为作为作为作为下一工序原料下一工序原料下一工序原料下一工序原料进行筛选、包装、灌装、进行筛选、包装、灌装、进行筛选、包装、灌装、进行筛选、包装、灌装、计量、贮存、输送等计量、贮存、输送等计量、贮存、输送等计量、贮存、输送等)n n副产物副产物副产物副产物处理处理处理处理（设计制备、包装、贮运等）（设计制备、包装、贮运等）（设计制备、包装、贮运等）（设计制备、包装、贮运等）n n未反应物未反应物未反应物未反应物循环利用循环利用循环利用循环利用(返回反应过程或加工成副产物返回反应过程或加工成副产物返回反应过程或加工成副产物返回反应过程或加工成副产物)n n产物产物产物产物处理处理处理处理(分离净化分离净化分离净化分离净化)2929化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering例2-1 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯已知原始数据：混酸组成已知原始数据：混酸组成(摩尔分数摩尔分数,下同下同)为为HNOHNO3 347%47%、H H2 2SOSO4 4 49%49%、H H2 2O 4%O 4%；氯苯与混酸中；氯苯与混酸中HNOHNO3 3的摩尔比为的摩尔比为1:1.1;1:1.1;硝化温度硝化温度80;80;硝化时间硝化时间3h;3h;硝化废酸中含硝酸硝化废酸中含硝酸1.6%,1.6%,含含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%1%。试用方案比。试用方案比较的方法，确定硝化及后处理工艺流程。较的方法，确定硝化及后处理工艺流程。3030化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical EngineeringA A、硝化、硝化-分离工艺方案分离工艺方案3131化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical EngineeringB B、硝化、硝化-分离分离-萃取工艺方案萃取工艺方案3232化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical EngineeringC C、硝化、硝化-分离分离-萃取萃取-浓缩工艺方案浓缩工艺方案3333例例2-2 2-2 生物柴油原理生物柴油原理CH2OCOR1CHOCOR2+3CH3OHCH2OCOR3CH2OHCHOH+CH2OHCH3OCOR1CH3OCOR2CH3OCOR3催化剂酯交换法反应机理：酯交换法反应机理：34生物柴油的制造生物柴油的制造:植物油与甲醇（乙醇）酯交换制得植物油与甲醇（乙醇）酯交换制得 棉籽油、棕榈油、椰子油、菜籽油、野生植棉籽油、棕榈油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等物油以及海藻等化学法化学法液碱催化液碱催化固体碱催化固体碱催化二段催化二段催化酶催化酶催化3536lurgi公司醇解工艺：公司醇解工艺：37连续脱甘油工艺（连续脱甘油工艺（CD Process）：）：38化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(4).(4).三废处理三废处理三废处理三废处理相关政策法规相关政策法规尽量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，尽量综合利用，变废为宝；污染问题不解决，不允许投产不允许投产 所含有害物质在排放前应该达到排放标准；所含有害物质在排放前应该达到排放标准；三废：废气、废液、废渣三废：废气、废液、废渣;化学工业职业标准化工三废处理工 工业三废（废水、废气、废物）相关法律法规条文释义与违法处理程序、标准及案例分析实务全书工业三废处理新工艺新技术与检测控制标准规范及环境影响评价实用手册工厂与环境-三废的弊害与治理 国外石油化工三废 3939化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(5).其他相关措施及设计：其他相关措施及设计：n n确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施确定公用工程的配套措施n n确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案确定操作条件和控制方案n n制定切实可靠的安全生产措施制定切实可靠的安全生产措施制定切实可靠的安全生产措施制定切实可靠的安全生产措施n n保温、防腐的设计保温、防腐的设计保温、防腐的设计保温、防腐的设计4040化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(1(1）过程简介）过程简介主反应:Cl2+H2O HCl+HClO HClO+C3H6ClC3H6OH副反应:C3H6+Cl2C3H6Cl2 ClC3H6OH+C3H6+Cl2HCl+(C3H6Cl)2O（二氯异丙基醚)皂化反应:2ClC3H6OH+Ca(OH)2CaCl2+H2O+2C3H6O例例:环氧丙烷过程概念设计环氧丙烷过程概念设计4141化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(2）现有生产装置情况4242化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineeringn n1)1)1)1)二氯丙烷由氯气与丙烯在气相中直接反应的二氯丙烷由氯气与丙烯在气相中直接反应的二氯丙烷由氯气与丙烯在气相中直接反应的二氯丙烷由氯气与丙烯在气相中直接反应的产物产物产物产物n n2)2)2)2)二氯异丙基醚是串联副产物二氯异丙基醚是串联副产物二氯异丙基醚是串联副产物二氯异丙基醚是串联副产物 要抑制副反应，提高反应的选择性，须阻止氯气要抑制副反应，提高反应的选择性，须阻止氯气要抑制副反应，提高反应的选择性，须阻止氯气要抑制副反应，提高反应的选择性，须阻止氯气与丙烯接触，降低主产品氯丙醇的浓度。与丙烯接触，降低主产品氯丙醇的浓度。与丙烯接触，降低主产品氯丙醇的浓度。与丙烯接触，降低主产品氯丙醇的浓度。(3）过程分析和试验4343化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering(4）小试流程4444化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering已知条件已知条件已知条件已知条件:1 1 1 1）气相法丙烯选择性）气相法丙烯选择性）气相法丙烯选择性）气相法丙烯选择性86%86%86%86%液相法液相法液相法液相法-94%;-94%;-94%;-94%;2 2 2 2）皂化反应选择性）皂化反应选择性）皂化反应选择性）皂化反应选择性99%;99%;99%;99%;3 3 3 3）精馏塔）精馏塔）精馏塔）精馏塔POPOPOPO回收率回收率回收率回收率99.5%;99.5%;99.5%;99.5%;4 4 4 4）循环气组成）循环气组成）循环气组成）循环气组成C C C C3 3 3 3H H H H6 6 6 6 30%,C 30%,C 30%,C 30%,C3 3 3 3H H H H8 8 8 8 70%;70%;70%;70%;5 5 5 5）丙烯进料组成）丙烯进料组成）丙烯进料组成）丙烯进料组成C C C C3 3 3 3H H H H6 6 6 6 99.5%C 99.5%C 99.5%C 99.5%C3 3 3 3H H H H8 8 8 8 0.5%;0.5%;0.5%;0.5%;6 6 6 6）循环比（循环气比丙烯进料）循环比（循环气比丙烯进料）循环比（循环气比丙烯进料）循环比（循环气比丙烯进料）7.5;7.5;7.5;7.5;7 7 7 7）丙烯价格）丙烯价格）丙烯价格）丙烯价格3900390039003900元元元元/吨吨吨吨;8 8 8 8）氯价格）氯价格）氯价格）氯价格800800800800元元元元/吨吨吨吨;9 9 9 9）电价格）电价格）电价格）电价格0.650.650.650.65元元元元/kw.h/kw.h/kw.h/kw.h。(5)对小试数据的初步评价对小试数据的初步评价4545化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering以以以以100kmol100kmol100kmol100kmol丙烯进料计，可对两种工艺的可变成本进行丙烯进料计，可对两种工艺的可变成本进行丙烯进料计，可对两种工艺的可变成本进行丙烯进料计，可对两种工艺的可变成本进行计算，结果如下：计算，结果如下：计算，结果如下：计算，结果如下：对多数化工产品，可变成本占生产成本对多数化工产品，可变成本占生产成本80%80%左右，投资左右，投资折旧约占折旧约占10%10%，且两工艺的皂化工段相同，因此液相法，且两工艺的皂化工段相同，因此液相法比气相法总生产成本低比气相法总生产成本低10%10%以上，经济上占优势。以上，经济上占优势。4646化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering（6）流程和工艺参数的改进流程和工艺参数的改进 概念设计的任务之二，考察小试数据是否齐全，概念设计的任务之二，考察小试数据是否齐全，概念设计的任务之二，考察小试数据是否齐全，概念设计的任务之二，考察小试数据是否齐全，流程、工艺参数是否可改进。流程、工艺参数是否可改进。流程、工艺参数是否可改进。流程、工艺参数是否可改进。（1 1 1 1）压力：加压，利于溶氯）压力：加压，利于溶氯）压力：加压，利于溶氯）压力：加压，利于溶氯;（2 2 2 2）温度：提温对反应无利，但利于皂化，可）温度：提温对反应无利，但利于皂化，可）温度：提温对反应无利，但利于皂化，可）温度：提温对反应无利，但利于皂化，可 省换热器省换热器省换热器省换热器;（3 3 3 3）丙烯由并联改为串联，增强传质）丙烯由并联改为串联，增强传质）丙烯由并联改为串联，增强传质）丙烯由并联改为串联，增强传质;（4 4 4 4）溶氯填料塔改为喷射溶氯，降低造价）溶氯填料塔改为喷射溶氯，降低造价）溶氯填料塔改为喷射溶氯，降低造价）溶氯填料塔改为喷射溶氯，降低造价;（5 5 5 5）加压下溶氯试验（常压下氯丙醇、盐酸水溶液的氯）加压下溶氯试验（常压下氯丙醇、盐酸水溶液的氯）加压下溶氯试验（常压下氯丙醇、盐酸水溶液的氯）加压下溶氯试验（常压下氯丙醇、盐酸水溶液的氯 溶解度偏差较小，加压后可能偏差较大。需要研究溶解度偏差较小，加压后可能偏差较大。需要研究溶解度偏差较小，加压后可能偏差较大。需要研究溶解度偏差较小，加压后可能偏差较大。需要研究 人员补充试验）人员补充试验）人员补充试验）人员补充试验）;（6 6 6 6）材质试验（尤其温度对腐蚀的影响）材质试验（尤其温度对腐蚀的影响）材质试验（尤其温度对腐蚀的影响）材质试验（尤其温度对腐蚀的影响）4747化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering（7）中试装置设计中试装置设计概念设计任务之三，研究有无必要建立中试装置，概念设计任务之三，研究有无必要建立中试装置，确定中试的规模、范围及中试解决的问题和取得的确定中试的规模、范围及中试解决的问题和取得的数据。数据。n n1)1)必要性必要性 气体分布器孔径增大，传质情况发生变化；气体分布器孔径增大，传质情况发生变化；新材料（氟塑料）、新设备（喷射溶氯）试验；新材料（氟塑料）、新设备（喷射溶氯）试验；n n2)2)中试装置的地点中试装置的地点n n3)3)中试装置的流程中试装置的流程(可用单个循环反应间歇操作可用单个循环反应间歇操作)n n4)4)中试规模中试规模4848化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2-2 2-2 工艺流程图工艺流程图 工艺流程草图或示意图（方框图）工艺流程草图或示意图（方框图）工艺物料流程图（物料衡算图）工艺物料流程图（物料衡算图）带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图4949化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2.2.1 2.2.1 工艺流程图的定义与分类工艺流程图的定义与分类 程，并用图形描绘出来。程，并用图形描绘出来。程，并用图形描绘出来。程，并用图形描绘出来。定义定义地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过把各个生产单元按照一定的目的要求，有机把各个生产单元按照一定的目的要求，有机把各个生产单元按照一定的目的要求，有机把各个生产单元按照一定的目的要求，有机5050化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering 方框流程图方框流程图 工艺流程草工艺流程草(简简)图图图例和设备一览表组成图例和设备一览表组成工艺物料流程图工艺物料流程图列入初步设计阶段的设计列入初步设计阶段的设计带控制点工带控制点工艺流程图艺流程图初步设计阶段和施工图阶初步设计阶段和施工图阶段的设计文件中段的设计文件中 分类分类不编入文件，包括物料流程、不编入文件，包括物料流程、文件中文件中5151化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering2.2.2 2.2.2 工艺流程草图工艺流程草图图图2-1 脱硫系统工艺方案流程图脱硫系统工艺方案流程图1一罗茨鼓风机；一罗茨鼓风机；2一脱硫塔；一脱硫塔；3一氨水槽；一氨水槽；4-1、4-2一氨水一氨水泵；泵；5一空气鼓风机；一空气鼓风机；6一再生塔；一再生塔；7一除尘塔一除尘塔 图例图例 物料流程物料流程 设备一览表设备一览表设备示意图设备示意图流程管线及流向箭头流程管线及流向箭头文字注释文字注释又称方案流程图或流程示意图，是用来表达整个工厂或又称方案流程图或流程示意图，是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。并不编入设计文件中。车间生产流程的图样。并不编入设计文件中。5252化工设计化工设计 Design of Chemical EngineeringDesign of Chemical Engineering流程线（带箭头）：流程线（带箭头）：流程线（带箭头）：流程线（带箭头）：2.2.3 2.2.3 工艺物料流程图工艺物料流程图车间（工段）：车间（工段）：车间（工段）：车间（工段）：来源、去向等来源、去向等来源、去向等来源、去向等;在流程下方用物料表的形式分别列出物料在流程下方用物料表的形式分别列出物料在流程下方用物料表的形式分别列出物料在流程下方用物料表的形式分别列出物料的名称、质量流量、质量分数及摩尔流量、摩尔分数等。的名称、质量流量、质量分数及摩尔流量、摩尔分数等。的名称、质量流量、质量分数及摩尔流量、摩尔分数等。的名称、质量流量、质量分数及摩尔流量、摩尔分数等。在设备附近列出热量衡算结果。在设备附近列出热量衡算结果。在设备附近列出热量衡算结果。在设备附近列出热量衡算结果。长方框、细实线长方框、细实线长方框、细实线长方框、细实线(0.25mm)(0.25mm)(0.25mm)(0.25mm)主要物料线、粗实线主要物料线、粗实线主要物料线、粗实线主要物料线、粗实线(1mm)(1mm)(1mm)(1mm)标注