[精选]工艺流程设计教材.pptx
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1、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
2、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 22-1 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
3、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 3n n工艺流程设计和车间布置设计是决定整个车间工艺流程设计和车间布置设计是决定整个车间工艺流程设计和车间布置设计是决定整个车间工艺流程设计和车间布置设计是决定整个车间 貌的关键性步骤,工艺流程设计是工艺设计的貌的关键性步骤,工艺流程设计是工艺设计的貌的关键性步骤,工艺流程设计是工艺设计的貌的关键性步骤,工艺流程设计是工艺设计的核心;核心;核心;核心;n n工艺流程设计是在确定原料路线和工艺技术路工艺流程设计是在确定原料路线和工艺技术路工艺流程设计是在确定原料路线和工艺技术路工艺流程设计是在确定原料路线和工艺技术路线的基础
4、上进行的;线的基础上进行的;线的基础上进行的;线的基础上进行的;n n所谓工艺技术路线就是把原料加工成产品的方所谓工艺技术路线就是把原料加工成产品的方所谓工艺技术路线就是把原料加工成产品的方所谓工艺技术路线就是把原料加工成产品的方法。其内容包括:工艺流程、生产方法、工艺法。其内容包括:工艺流程、生产方法、工艺法。其内容包括:工艺流程、生产方法、工艺法。其内容包括:工艺流程、生产方法、工艺设备、技术方案。设备、技术方案。设备、技术方案。设备、技术方案。4 42.1.1 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:化
5、工工艺、自三大支柱:化工工艺、自三大支柱:化工工艺、自三大支柱:化工工艺、自动控制、材料,决定了化工装置的先进性、动控制、材料,决定了化工装置的先进性、动控制、材料,决定了化工装置的先进性、动控制、材料,决定了化工装置的先进性、可靠性、经济性和可行性可靠性、经济性和可行性可靠性、经济性和可行性可靠性、经济性和可行性.5 5例例1:20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,才发现该工程早已被其他人完成;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年就有该工程的专利报道。n
6、 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技术上的先进程先进性是指在化工设计过程中技术上的先进程度和经济上的合理可行。度和经济上的合理可行。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 6n 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生产方法和工艺流程可靠性主要是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。是否成熟可靠。应当坚持一切经过试验的原则,不允许把未来应当坚持一切经过试验的原则,不允许把未来的生产工厂当作试验工厂来进行设计。的生产工厂当作试验工厂来进行设计。另外,要考虑原料供给的可靠性,对于一个建另外,
7、要考虑原料供给的可靠性,对于一个建设工程,必须保证在其效劳期限内有足够的、稳设工程,必须保证在其效劳期限内有足够的、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 7n 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给情况;的供给情况;n n中
8、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 82.1.2 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,调查研究路线的开展情况与动向等路线的
9、开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国内外各种生产方法及工艺流程,生产现状与开展规划;国内外各种生产方法及工艺流程,生产现状与开展规划;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
10、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、燃料的用量及供给,主要基建材料的用水、电、汽、燃料的用量及供给,主要基建材料的用 量及供给;量及供给;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:1010n n2 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 n3 3 3 3 全面比照
11、全面比照全面比照全面比照对调研结果进行全面分析比照对调研结果进行全面分析比照对调研结果进行全面分析比照对调研结果进行全面分析比照分为三种类型: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全面分析比照的主要内容:全面分析比照的主要内容: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
12、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开展趋势;几种技术路线在国内外采用的情况及开展趋势;几种技术路线在国内外采用的情况及开展趋势;几种技术路线在国内外采用的情况及开展趋势;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
13、他特殊情况其他特殊情况12122.1.3 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
14、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 控制方案确实定;控制方案确实定;控制方案确实定;控制方案确实定;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;71313n n1 1 确定整个流程的组确定整个流程的组确定整个流程的组确定整个流程的组成成成成例如 合成氨合成氨生产工艺:己内酰胺己内酰胺生产工艺:1414n
15、n2 确定各个过程或工序的组确定各个过程或工序的组成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变换反响:变换反响:CO+HCO+H2 2OCOOCO2 2+H+H2 2水洗:水洗:COCO2 2+H+H2 2O HO H2 2COCO3 31515n n3 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反响的转化率反响的转化率反响的转化率反响的转化率精馏塔工艺参数确实定精馏
16、塔工艺参数确实定反响器操作参数确实定反响器操作参数确实定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;16161717181819192020n n4 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2121b b 液位控制液位控制2222c c 两个液相的界面控制两个液相的界面控制液液-液别离液别离d d 塔压调节塔压调节2323 工艺流程的四个重要局部工艺流程的四个重要局部工艺流程的四个重要局部工艺流程的四个重要局部:1432.1.4 2.1.4 工艺流
17、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响过程反响过程 其他其他相关措施及设计相关措施及设计24241 1.反响过程的合成反响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
18、和流股数 反响产品有反响产品有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、反响性、量毒性、反响性、量n n1 1 1 1操作方式:操作方式:操作方式:操作方式:2525例乙苯反响器内的反响如下:例乙苯反响器内的反响如下: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
19、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26264 4 反响器的选型:反响器的选型: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、非等温非绝热反响物
20、系的相态:均相、非均相气固、气液、气液固反响物系的相态:均相、非均相气固、气液、气液固反响物系的相态:均相、非均相气固、气液、气液固反响物系的相态:均相、非均相气固、气液、气液固n n反响器的分类反响器的分类反响器的分类反响器的分类n反响器选型的判据反响器选型的判据反响器类型即反响介质的相态,此为最简单、首先使用反响器类型即反响介质的相态,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;由反响的浓度效应决定的混合要求;由反响的浓度效应决定的混合要求;由反响的热负荷和温度效应决定热量传递和温度控制要求;由反响的热负荷和温度效应决定热量传递和温度控制要求;相际传质和化学反响的
21、相对速度。相际传质和化学反响的相对速度。27272 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枯燥枯燥枯燥枯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 28283 产物后产物后处理处理 n n产品处理产品处理产品处理产品处理作为下一工序原料进行筛选、包装、灌装、作为下一工序原料进行筛选、包装、灌装、作为下一工序原料进行筛选、包装、灌装、作为下一工序原料进行筛选、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
22、副产物处理副产物处理副产物处理副产物处理设计制备、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未反响物循环利用未反响物循环利用未反响物循环利用未反响物循环利用返回反响过程或加工成副产物返回反响过程或加工成副产物返回反响过程或加工成副产物返回反响过程或加工成副产物n n产物处理产物处理产物处理产物处理别离净化别离净化别离净化别离净化2929例2-1 用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯原始数据:混酸组成原始数据: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
23、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。3030A A、硝化、硝化-别离工艺方案别离工艺方案3131B B、硝化、硝化-别离别离-萃取工艺方案萃取工艺方案3232C C、硝化、硝化-别离别离-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
24、CH2OCOR1CHOCOR2+3CH3OHCH2OCOR3CH2OHCHOH+CH2OHCH3OCOR1CH3OCOR2CH3OCOR3催化剂酯交换法反响机理:酯交换法反响机理: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:384 4.三废处理三废处理三废处理三废处理相关政策
25、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到达排放标准;所含有害物质在排放前应该到达排放标准;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 39395.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
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