化工工藝流程的設計
發布時間：
2024-08-15 11:18
一 工藝流程設計概述
工藝流程設計的成品-工藝流程圖，反映了化工生產由原料到產品的全部過程，既物料和能量的變化、物料的流向以及生產中所經歷的工藝過程和使用的設備儀表。
工藝流程圖集中地概括了整個生產過程的全貌。生產同一化工產品可以采用不同原料，經過不同生產路線而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生產路線，即工藝技術路線，同一生產路線中也可以采用不同的工藝流程。
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現代煤化工工藝路線總圖
二 原料路線的選擇
如果一個工業項目的產品可以從幾種原料制取，那么，首先遇到的問題就是選擇哪種原料。原料的選擇要考慮以下因素：
1、必須保證在其服務期限內有足夠的、穩定的原料來源。例如若是礦石原料，要看它的儲藏量、品位和開采量。
凡以經過加工的原材料和部件作為原料的工業項目，最好與供應部門達成協議，以保證供應的可靠性。
2、原料成本以及價格受市場環境的影響評估。
3、對資源的綜合利用是否合理。
例如煤、石油和天然氣為主要起始原料的合理利用問題，在選擇原料路線時，適當提高化工用煤的比例；油改煤，以節約石油消耗是合理的。
三 工藝技術路線的選擇
采用一定的原材料生產某種產品，可能有多種生產方法，每種生產方法所使用的生產設備、生產工具和工藝制造過程各不相同，也就是說，有不同的工藝技術路線。
每種工藝技術路線的投資費用和日常操作費用也不相同。把幾種不同的工藝技術路線進行技術和經濟比較，挑選出最適合的加以采用，就叫做工藝技術路線的選擇，簡稱技術路線選擇。工藝技術路線的選擇的原則也有幾個方面：
1、流程是否通暢、生產是否安全、工藝是否穩定、消耗定額、生產能力、產品質量和三廢排放是否達到預定指標。
2、和具體環境、資源和技術的接收能力相適應。
3、技術的生命周期：投入期、成長期、成熟期和衰退期,所選技術應處于成長期。
4、技術上的先進和經濟上的合理可行,應選擇物料損耗小、循環量少，能量消耗少和回收利用好的生產方法 。
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甲醇的常見生產原料和生產方法
四 工藝路線確定的步驟
1、搜集資料，調查研究
要根據建設項目的產品方案及生產規模，有計劃、有目的地搜集國內外同類型生產廠的有關資料，包括技術路線特點、工藝參數、原材料和公用工程單耗、產品質量、三廢治理以及各種技術路線的發展情況與動向等技術經濟資料。
掌握國內外化工技術經濟的資料，僅靠設計人員自己搜集是不夠的，還應取得技術信息部門的配合，有時還要向咨詢部門提出咨詢。
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2、確定方案，落實設備
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設備是完成生產過程的重要條件，是確定技術與工藝流程的時必然要涉及到的因素，因此要足夠重視。
① 確定生產線數目
大型裝置與相同生產能力的數個小型裝置相比較，優點是節約建設投資，占地少，自動化程度高等；而缺點表現在附屬設備貴，大都無備用設備，出故障只好停車；
若以單生產線的大型裝置與生產能力相同的雙生產線小型裝置相比，開工率高時，則大型裝置的經濟效益好。假如開工率不足或生產負荷常變化，尤其是幾種牌號的產品經常換產時，則雙線小裝置的經濟效益好。
因此對于生產規模較大，涉及到是否實施大型化時需仔細分析比較。
② 確定操作方式
盡量采用連續化操作方式。有時也采用間歇與連續聯合操作化方式。有些過程采用間歇操作反而更有利些，如用蒸餾釜處理精餾塔塔釜的高沸點殘液。
③ 確定主要生產過程
需要抓住全流程的核心-反應過程,從它入手來逐步建立與之相應的生產過程，即原料→預處理過程→反應過程→產物后處理。
④ 確定輔助過程
降低能耗，提高能量利用率的過程。如反應熱、位能、靜壓能等的利用。
三廢處理過程。
為穩定生產而設立的過程(如緩沖、中間貯存)。
⑤ 合理確定操作條件
如高壓反應過程，要求在原料貯罐到反應器間必須設立升壓過程和相應的壓縮機，而在反應器到產品間必須設立減壓過程和相應的設備。
又如確定了反應器內的操作溫度和允許波動范圍，就要相應地設立供熱或移熱設施及手段(如夾套內冷管等)，同時建立自動調節溫度的控制系統。
⑥ 考慮流程的彈性和進行設備設計
全流程設計要考慮綜合生產能力的彈性。應估計全年生產的不均衡性,各過程間所選設備的操作周期及其不均衡性,還要考慮因生產管理和外部條件等因素可能產生負荷的波動,這些均通過調研和參加生產實踐來確定彈性的適宜幅度。
對設備的余度的考慮，原則上既不超過又不少于設計負荷,并且盡可能使各臺設備的能力一致,以避免由于設備能力不平衡而造成浪費。
在考慮了全裝置的彈性和各設備的余度以后,就可進行設備選型和設計計算了。
⑦ 確定控制系統
要根據各過程間是如何連接的、各過程又靠什么操作手段來實現的等等來確定它們的控制系統。
要考慮正常生產、開停車和檢修所需的各個過程的連接方法,此外還要增補遺漏的管線、閥門、過濾密封系統,以及采樣、放凈、排空、連通設施,逐步完善控制系統。
注意:在這個過程中，與自控專業共同商定控制水平,進而設計全流程的控制系統和儀表系統,畫在流程圖上，完成PID。
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⑧ 逐步完善和簡化所設計的流程
要從各方面著手來逐步完善和簡化。考慮到開停車和事故處理等問題，因而設置事故貯槽，增加備用設備以利于必要時可以切換使用。有時需設置自動往聚合設備內加終止劑的裝置。
盡量簡化對水汽冷凍系統的要求，盡可能采用單一系統。當裝置本身需要用到幾種不同壓力的蒸汽時，應當盡可能簡化或統一對蒸汽壓力的要求。
盡量減少物料循環量，在切實可行的基礎上采用新技術，提高單程轉化率以及簡化流程等等。
全面分析，對比比較。
應當盡量從實際可能出發，多搞一些流程設計方案，然后進行全面的綜合比較，從中找出最優的方案作為流程設計的成果。
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