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化工工藝流程的設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：
2024-08-15 11:18
一 工藝流程設(shè)計(jì)概述
工藝流程設(shè)計(jì)的成品-工藝流程圖，反映了化工生產(chǎn)由原料到產(chǎn)品的全部過(guò)程，既物料和能量的變化、物料的流向以及生產(chǎn)中所經(jīng)歷的工藝過(guò)程和使用的設(shè)備儀表。
工藝流程圖集中地概括了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的全貌。生產(chǎn)同一化工產(chǎn)品可以采用不同原料，經(jīng)過(guò)不同生產(chǎn)路線而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生產(chǎn)路線，即工藝技術(shù)路線，同一生產(chǎn)路線中也可以采用不同的工藝流程。
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現(xiàn)代煤化工工藝路線總圖
二 原料路線的選擇
如果一個(gè)工業(yè)項(xiàng)目的產(chǎn)品可以從幾種原料制取，那么，首先遇到的問(wèn)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(wù)期限內(nèi)有足夠的、穩(wěn)定的原料來(lái)源。例如若是礦石原料，要看它的儲(chǔ)藏量、品位和開采量。
凡以經(jīng)過(guò)加工的原材料和部件作為原料的工業(yè)項(xiàng)目，最好與供應(yīng)部門達(dá)成協(xié)議，以保證供應(yīng)的可靠性。
2、原料成本以及價(jià)格受市場(chǎng)環(huán)境的影響評(píng)估。
3、對(duì)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(wèn)題，在選擇原料路線時(shí)，適當(dāng)提高化工用煤的比例；油改煤，以節(jié)約石油消耗是合理的。
三 工藝技術(shù)路線的選擇
采用一定的原材料生產(chǎn)某種產(chǎn)品，可能有多種生產(chǎn)方法，每種生產(chǎn)方法所使用的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工具和工藝制造過(guò)程各不相同，也就是說(shuō)，有不同的工藝技術(shù)路線。
每種工藝技術(shù)路線的投資費(fèi)用和日常操作費(fèi)用也不相同。把幾種不同的工藝技術(shù)路線進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，挑選出最適合的加以采用，就叫做工藝技術(shù)路線的選擇，簡(jiǎn)稱技術(shù)路線選擇。工藝技術(shù)路線的選擇的原則也有幾個(gè)方面：
1、流程是否通暢、生產(chǎn)是否安全、工藝是否穩(wěn)定、消耗定額、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和三廢排放是否達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。
2、和具體環(huán)境、資源和技術(shù)的接收能力相適應(yīng)。
3、技術(shù)的生命周期：投入期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期,所選技術(shù)應(yīng)處于成長(zhǎng)期。
4、技術(shù)上的先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上的合理可行,應(yīng)選擇物料損耗小、循環(huán)量少，能量消耗少和回收利用好的生產(chǎn)方法 。
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甲醇的常見生產(chǎn)原料和生產(chǎn)方法
四 工藝路線確定的步驟
1、搜集資料，調(diào)查研究
要根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模，有計(jì)劃、有目的地搜集國(guó)內(nèi)外同類型生產(chǎn)廠的有關(guān)資料，包括技術(shù)路線特點(diǎn)、工藝參數(shù)、原材料和公用工程單耗、產(chǎn)品質(zhì)量、三廢治理以及各種技術(shù)路線的發(fā)展情況與動(dòng)向等技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料。
掌握國(guó)內(nèi)外化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的資料，僅靠設(shè)計(jì)人員自己搜集是不夠的，還應(yīng)取得技術(shù)信息部門的配合，有時(shí)還要向咨詢部門提出咨詢。
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2、確定方案，落實(shí)設(shè)備
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設(shè)備是完成生產(chǎn)過(guò)程的重要條件，是確定技術(shù)與工藝流程的時(shí)必然要涉及到的因素，因此要足夠重視。
① 確定生產(chǎn)線數(shù)目
大型裝置與相同生產(chǎn)能力的數(shù)個(gè)小型裝置相比較，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約建設(shè)投資，占地少，自動(dòng)化程度高等；而缺點(diǎn)表現(xiàn)在附屬設(shè)備貴，大都無(wú)備用設(shè)備，出故障只好停車；
若以單生產(chǎn)線的大型裝置與生產(chǎn)能力相同的雙生產(chǎn)線小型裝置相比，開工率高時(shí)，則大型裝置的經(jīng)濟(jì)效益好。假如開工率不足或生產(chǎn)負(fù)荷常變化，尤其是幾種牌號(hào)的產(chǎn)品經(jīng)常換產(chǎn)時(shí)，則雙線小裝置的經(jīng)濟(jì)效益好。
因此對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模較大，涉及到是否實(shí)施大型化時(shí)需仔細(xì)分析比較。
② 確定操作方式
盡量采用連續(xù)化操作方式。有時(shí)也采用間歇與連續(xù)聯(lián)合操作化方式。有些過(guò)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(diǎn)殘液。
③ 確定主要生產(chǎn)過(guò)程
需要抓住全流程的核心-反應(yīng)過(guò)程,從它入手來(lái)逐步建立與之相應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程，即原料→預(yù)處理過(guò)程→反應(yīng)過(guò)程→產(chǎn)物后處理。
④ 確定輔助過(guò)程
降低能耗，提高能量利用率的過(guò)程。如反應(yīng)熱、位能、靜壓能等的利用。
三廢處理過(guò)程。
為穩(wěn)定生產(chǎn)而設(shè)立的過(guò)程(如緩沖、中間貯存)。
⑤ 合理確定操作條件
如高壓反應(yīng)過(guò)程，要求在原料貯罐到反應(yīng)器間必須設(shè)立升壓過(guò)程和相應(yīng)的壓縮機(jī)，而在反應(yīng)器到產(chǎn)品間必須設(shè)立減壓過(guò)程和相應(yīng)的設(shè)備。
又如確定了反應(yīng)器內(nèi)的操作溫度和允許波動(dòng)范圍，就要相應(yīng)地設(shè)立供熱或移熱設(shè)施及手段(如夾套內(nèi)冷管等)，同時(shí)建立自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的控制系統(tǒng)。
⑥ 考慮流程的彈性和進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)
全流程設(shè)計(jì)要考慮綜合生產(chǎn)能力的彈性。應(yīng)估計(jì)全年生產(chǎn)的不均衡性,各過(guò)程間所選設(shè)備的操作周期及其不均衡性,還要考慮因生產(chǎn)管理和外部條件等因素可能產(chǎn)生負(fù)荷的波動(dòng),這些均通過(guò)調(diào)研和參加生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)確定彈性的適宜幅度。
對(duì)設(shè)備的余度的考慮，原則上既不超過(guò)又不少于設(shè)計(jì)負(fù)荷,并且盡可能使各臺(tái)設(shè)備的能力一致,以避免由于設(shè)備能力不平衡而造成浪費(fèi)。
在考慮了全裝置的彈性和各設(shè)備的余度以后,就可進(jìn)行設(shè)備選型和設(shè)計(jì)計(jì)算了。
⑦ 確定控制系統(tǒng)
要根據(jù)各過(guò)程間是如何連接的、各過(guò)程又靠什么操作手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的等等來(lái)確定它們的控制系統(tǒng)。
要考慮正常生產(chǎn)、開停車和檢修所需的各個(gè)過(guò)程的連接方法,此外還要增補(bǔ)遺漏的管線、閥門、過(guò)濾密封系統(tǒng),以及采樣、放凈、排空、連通設(shè)施,逐步完善控制系統(tǒng)。
注意:在這個(gè)過(guò)程中，與自控專業(yè)共同商定控制水平,進(jìn)而設(shè)計(jì)全流程的控制系統(tǒng)和儀表系統(tǒng),畫在流程圖上，完成PID。
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⑧ 逐步完善和簡(jiǎn)化所設(shè)計(jì)的流程
要從各方面著手來(lái)逐步完善和簡(jiǎn)化。考慮到開停車和事故處理等問(wèn)題，因而設(shè)置事故貯槽，增加備用設(shè)備以利于必要時(shí)可以切換使用。有時(shí)需設(shè)置自動(dòng)往聚合設(shè)備內(nèi)加終止劑的裝置。
盡量簡(jiǎn)化對(duì)水汽冷凍系統(tǒng)的要求，盡可能采用單一系統(tǒng)。當(dāng)裝置本身需要用到幾種不同壓力的蒸汽時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能簡(jiǎn)化或統(tǒng)一對(duì)蒸汽壓力的要求。
盡量減少物料循環(huán)量，在切實(shí)可行的基礎(chǔ)上采用新技術(shù)，提高單程轉(zhuǎn)化率以及簡(jiǎn)化流程等等。
全面分析，對(duì)比比較。
應(yīng)當(dāng)盡量從實(shí)際可能出發(fā)，多搞一些流程設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行全面的綜合比較，從中找出最優(yōu)的方案作為流程設(shè)計(jì)的成果。
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