化工工艺流程设计.ppt

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1、化工工艺流程设计化工工艺流程设计工艺流程设计的原则和任务化工过程合成方法反应过程的设计分离过程的设计换热过程的设计工艺流程图设计的种类工艺流程图设计的绘制工艺流程设计的原则化工工艺技术路线：原料加工成为产品的方法，包括生产工艺、生产方法、工艺设备和技术方案。选择的原则可靠性流程是否通畅、生产是否安全、工艺是否稳定、消耗定额、生产能力、产品质量和三废排放是否达到预定指标适用性：和具体环境、资源和技术的接收能力相适应技术的合理性技术的生命周期：投入期、成长期、成熟期和衰退期所选技术应处于成长期经济性工艺流程设计

2、的任务确定整个流程的组成确定各个生产过程或工序的具体任务确定每个生产过程选用的设备及设备操作条件确定控制方案及选用适合的控制仪表确定三废治理和综合利用的方案确定安全生产措施化工过程合成方法化工企业三个子系统化学装置(ChemicalPlant)换热器网络(HeatExchangerNetwork)公用工程(UtilitySystem)节能的关键在于提高各个子系统用能的合理性和各子系统间能量匹配的合理性。化学装置换热网络公用工程过程开发的三个层次过程合成（ProcessSynthesis）过程集成（Pr

3、ocessIntegration）全局过程集成（TotalSiteIntegration）过程集成全局过程集成化学装置换热网络公用工程过程合成化工过程合成方法反应过程的设计分离过程的设计换热过程的设计反应过程的设计反应系统的设计是以正确认识所研究的特定反应体系的主要特征为基础的化学计量学—研究反应过程中存在哪些反应以及各组分反应量之间的关系；化学热力学—研究反应过程中的能量转化和反应体系的平衡性质；化学动力学—研究反应物系的组成、温度等因素对反应速率的影响。对于催化反应过程尚需了解催化剂的物理和化学性

4、能；为了系统设计优化，尚需了解各个单元过程设计都需要的共性数据。反应过程的设计首先确定过程性质和输入输出条件过程性质是指过程为连续或间歇输入输出条件：输入条件指装置进口的原料是否需经过预处理，输出条件是指确定目的产品和流股数，由此确定反应器进口有无循环物料。反应过程的设计－过程性质过程性质：连续或间歇产量大于4500吨/年的生产装置常采用连续过程小于4500吨/年的生产装置则采用间歇过程间歇过程简单和操作弹性大，设计时可以采用较不详细或精确度较低的数据，所需开发和设计周期较短。市场需求有些产品的需求有很强的

5、季节性有些产品的生命周期很短应设计成通用性较强的间歇操作装置，用同一套装置生产多种产品。操作上的特殊问题反应速度极慢，以致间歇操作成为唯一可能的方案；当过程中有少量泥浆状物料时，若处理成连续过程，会由于流速过低固体析出而堵塞管道或设备；某些反应过程非常容易结垢或结块，需要频繁地清理，这种情况宜采用间歇式反应器。反应过程的设计－输入条件当原料中含有必须处理的杂质时，就要面临这样的选择：把原料直接送入系统还是先进行原料的预处理如果进料杂质对催化剂是一种毒物，应先除去。如果杂质是参与反应的物质，在一般情况下应先除

6、去，否则不仅消耗原材料，而且使产品组分数增多，分离过程更为复杂。如果杂质是不参与反应的惰性物质，则应根据它与产品和原料分离的难易程度决定原料是否预先处理。如果杂质大量存在，即使与产品的分离较与原料的分离容易，但由于影响反应系统的生产能力、热平衡和增加系统阻力等问题，还应对各种影响作出粗略的估计后再作出决定。反应过程的设计－输出条件出口物料包括所有反应的每一个产物、未转化的原料以及随原料进入系统的杂质，反应器出口组分可能有六个去向：主产品有价值的联产品或副产品价值较低的燃料循环排空有害物质去三废处理对于同一个

7、去向的不同组分，应研究有无必要把它们分离，要坚决避免把各个组分先分离再合并的做法。例题：乙烯和苯生成乙基苯已知原料乙烯的组成为乙烯99.9％，乙烷0.1％；原料苯的组成为苯99.9％，甲苯0.1％。为了降低催化剂的失活速率和抑制副反应，采用苯过量的方法。乙烯的转化率为99％～100％。在反应器内发生下列反应：乙烯＋苯乙基苯乙基苯＋乙烯二乙基苯二乙基苯＋苯乙基苯二乙基苯＋乙烯三乙基苯三乙基苯＋苯乙基苯、二乙基苯。乙苯、二乙苯甲苯、二甲苯、正丙苯、异丙苯、杂环化合物在各种副产物中，除杂环化合物在高温

8、下易聚合，其它副产物的生成反应都为可逆反应。例题：乙烯和苯生成乙基苯乙烯：数量很少，而且乙烯沸点很低，回收成本较大，因此作放空或排至燃料气管网处理；乙烷：为由原料乙烯夹带至系统的惰性气，与乙烯情况相同，放空或排至燃料气管网；乙基苯：主产品；二乙基苯：数量不少，又是一个有用的产品，可以将其作为副产品，但需和低于其沸点的丙苯和高于其沸点的丁苯、三乙苯，杂环化合物等组分分离，将增加较多投资和操作费用。因此除非市场有迫切