工藝流程設計的內容
發布時間：
2024-06-21 10:04
一 確定工藝流程的組成
確定流程中各生產過程的具體內容、順序和組合方式，是工藝流程設計的基本任務。可用設備之間的位置關系和物料流向來表示。
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已內酰胺生產工藝
二 確定各個過程或工序的組成
1、確定設備的組成
應采用多少和由哪些設備來完成這一生產過程，以及各種設備之間應如何連接，明確每臺設備的作用和主要工藝參數。
例如：合成氨工藝中的變換工段
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2、確定載能介質的技術規格和流向
常用的載能介質：水、水蒸汽、冷凍鹽水、空氣(真空或壓縮)。
三 確定操作條件和控制方向
確定整個生產工序或每臺設備的各個不同部位要達到和保持的操作條件。
1、反應器操作參數的確定
1）溫度
a 可逆反應的平衡(吸熱或放熱)
采用二段反應，溫度序列為先低后高
b 考慮反應的選擇性(按主付反應活化能的大小)
如:
如果E1為主反應的活化能，且E1>E2則高溫有利于主反應
c 溫度的限制條件(材質和催化劑的要求)
2）組成
a 某一反應物要求很高的轉化率
例如CO+C12→COC1(光氣)二異氰酸酯的原料要求不含氯，C12的轉化率100%，采取CO過量
b 產物與反應物分離困難
如: C6H6(苯)+H2→C6H12(環己烷)
C6H6:Tb-353.1kC6H12:Tb=353.9k
苯與環己烷很難分離，因此采取氫氣過量，苯完全反應
c 反應的濃度效應(濃度對主付反應速率的影響)
d 分離循環費用
3) 壓力
a 反應速度；
b 反應物料的相態（如七項烴化和液相烴化）；
c 后續分離要求（希望水冷后就產生氣液兩相）。
4）反應的轉化率
a 準化率和所需反應時間的關系；
b 各種轉化率下的產品分布；
c 反應系統和分離系統的設備價格。
2、精餾塔工藝參數的確定
1) 塔壓(實質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；
d 塔壓調節。
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2）回流比
a 對于價格高昂的公用工程，取常規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R/Rmin的高限。
c 對于產品純度極高的精密精餾，取較大R/Rmin值（因為取常規R/Rmin較小，塔板數會急劇增加）
3）產品純度和回收率
正確選擇產品的純度有重大的經濟意義。
四 確定控制方案
確保各生產工序和每臺設備本身的操作條件，及實現各生產過程之間、各設備之間的正確聯系，需要確定正確控制方案，選用合適的控制儀表。
1、離心泵的流量控制
在選擇合適的流量控制方案時，需要考慮泵系統的整體效率、能耗水平以及實際應用場景。例如，出口閥開度調節和旁路閥調節雖然簡單易行，但會增加管路壓力損失，降低泵系統效率。調整葉輪直徑和調速控制則對系統效率影響較小，尤其是調速控制，基本不影響系統效率，且能有效減少能耗。變頻控制柜調節則是目前最有效、效率最高的流量調節方法。
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離心泵的流量控制
2、塔的液位控制
塔的液位控制系統是確保塔內液體達到預期水平的關鍵部分，它涉及到液位的動態控制、控制系統的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調節閥等一系列的知識。液位控制系統的設計需要考慮到系統的控制精度、調節時間和超調量等控制品質的要求。
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塔的液位控制
3、液液分離界面液位控制
液液分離界面液位控制是一種常見的工業過程控制技術，主要應用于化工、石油、制藥等行業。這種控制系統的目的是維持兩種不同密度液體之間的界面穩定，以便于分離或者混合。由于液位變化可能受到溫度、壓力、物料性質等多種因素的影響，因此液位控制系統需要能夠適應這些變化，保證生產過程的連續性和產品質量。
液液分離界面液位控制通常涉及到液位傳感器、控制器和執行器三個主要部分。液位傳感器負責實時監測液位高度，控制器根據設定的液位目標和實際液位之間的差異來計算控制信號，執行器則根據控制器的指令調整液位，例如通過閥門控制液體的流入流出。
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兩個液相的界面控制（液—液分離）
五 確定安全技術措施
設置相應的預防和應急措施，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
針對工業生產過程中產生的廢水、廢氣、廢渣（固體廢物）這三種廢棄物的處理和管理計劃。“三廢”處理方案應該綜合考慮環境保護、資源回收利用和經濟效益：
1、現狀評估與目標設定
1）環境影響評估：首先對現有“三廢”排放情況進行全面評估，包括排放量、成分、對環境的影響等。
2）法規遵守：確保處理方案符合國家和地方的環境保護法律法規要求。
3）目標設定：根據評估結果和法規要求，設定減少排放、提高處理效率和資源回收的具體目標。
2、技術選擇與設施建設
1）廢水處理：選擇合適的物理、化學或生物處理技術，如沉淀、過濾、活性污泥法等，建設污水處理設施。
2）廢氣治理：采用吸附、吸收、催化燃燒等技術，建立廢氣凈化裝置，特別是對于有害氣體要確保達標排放。
3）固廢處理：分類收集固體廢物，采用填埋、焚燒、堆肥或回收等方式進行處理，鼓勵資源化利用。
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