化工设计概论（项目化教学用书）（ 第三版） 教学课件 作者 侯文顺 编著 项目二 项目1 21 21 4理论支持.docVIP

1．．．1．．．． 当生产工艺路线选定后，便可以进行工艺流程设计。它和车间布置设计是决定整个车间（装置）基本面貌的关键步骤，对设备设计和管道设计等单项设计也起着决定性的作用。 工艺流程设计的主要内容包括两个方面：一是确定生产流程中各个生产过程的具体组成、顺序、和组合方式，达到加工原料以制取所需产品的目的；二是绘制工艺流程图，以图解的形式表示出生产过程中原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采取了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和仪表控制流程。为了使所设计出的工艺流程能够达到优质、高产、低消耗和安全生产的要求，应解决好以下问题。 （1）确定整个流程的组成 工艺流程反映了由原料到产品的全过程，应确定采用多少生产过程或工序来构成全过程，并确定每个单元过程的具体任务（即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化以及能量变化），以及每个生产过程或工序之间如何联接。 （2）确定每个过程或工序的组成 应采用多少和由哪些设备来完成这一生产过程，以及各设备之间应如何连接，并明确每台设备的作用和它的主要工艺参数。 （3）确定操作条件 为了使每个过程、每台设备都能起到预定作用，应当确定整个生产工序或每台设备的各个不同部位要达到和保持的操作条件。 （4）确定控制方案 为了正确实现并保持各生产工序和每台设备的操作条件，以及实现各生产过程之间、各设备之间的正确联系，需要确定正确的控制方案，选用合适的控制仪表。 （5）合理利用原料及能量，计算出整个装置的技术经济指标 应当合理地确定各个生产过程的效率，得出全装置的最佳总收率，同时要合理地做好能量回收与综合利用，降低能耗。据此确定水、电、蒸汽和燃料的消耗。 （6）确定三废的治理方法 对全流程所排出的三废要尽量综合利用，对于那些暂时无法利用的，则须进行妥善处理。 （7）确定安全生产措施 遵照国家的有关规定，结合以往的经验教训，对所设计的化工装置在开车、停车、长期运转以及检修过程中，可能存在的不安全因素进行认真分析，制订出切实可行的安全措施，例如设置防火、防爆措施（设置安全阀、防爆膜、阻火器和事故贮槽等）。 1．．．． （1）充分做好准备工作 在对设计任务内容和要求充分了解的基础上，参加具体的实际生产和实验，广泛进行调查研究，对生产全过程和存在的问题作更深入了解，在掌握第一手资料的基础上，根据设计要求，深入研究、细致考虑、反复评比，以便能够对现场生产流程加以改进提高，把设计搞得更好。 （2）确定生产线数目 确定生产线数目是工艺流程设计的第一步。对于生产规模较大，涉及到是否实施大型化时需仔细分析比较。如产品的种类多、换产次数多，则采用几条生产线同时生产为宜，这样当某一条生产线出现故障停止生产时，其它生产线仍然可以生产。 （3）操作方式 在确定每个生产过程的同时，必须确定该过程的生产操作方式。在可能的情况下，尽量采用连续化操作方式。有时也采用间歇操作与连续操作组合在一起的联合操作方式，如悬浮法生产聚氯乙烯或聚苯乙烯就采用这种方式。此外，有些过程采用间歇操作反而更有利，象利用蒸馏釜处理精馏塔塔釜的高沸点残液，由于塔釜残液数量很少，要经相当长的时间才能贮存到一定数量，再送去蒸馏釜进行回收，这时采用间歇操作会更有利。 （4）确定主要生产过程 从工业化生产的角度出发既要满足生产上的要求，又要满足经济、安全等方面的要求，正确确定全流程中的各个生产过程（包括主要的和辅助的）以及它们之间的连接组合。对同一生产过程可用几种不同的方法来实现，例如浆液分离可用离心分离、真空吸滤、沉降分离等几种方法；同一过程且同一方法也可用不同设备来实现，如反应装置就有釜式反应器和管式反应器两种。为此就需要从各个方面进行比较，从中选出最适宜的。 在确定主要过程时，首先抓住全流程的核心——反应过程，从它入手来逐个建立与之相关的生产过程。把反应过程中的所有化学反应方程式写出来，标明反应条件和热效应，对反应历程及特点进行分析，由此向前推到原料和催化剂等准备过程，向后依次推到产品的分离、提纯和后加工等各个过程。总而言之，流程中的各个生产过程都不是孤立存在的，它们是为了实现共同的目的（使某些原料变成人们所需要的某些既定的产品），满足同样的要求（优质、高产、低耗、低成本、安全可靠地进行工业化生产），而有机组合在一起的，弄清各个过程之间的内在联系后，就可以迅速地正确确定相关的过程。 （5）合理利用物料和能量，确定辅助过程 为了降低能耗，提高能量利用率，要认真检查分析整个工艺流程中可以回收利用的能量，特别是反应放出的能量，以及位能、净压能等。为了充分利用热能，可以依情况的不同选择设置废热锅炉、蒸汽透平、热泵等；还要认真考虑对换热流程及方案的研究，注意采取交叉换热、逆流换热，注意安排好换热顺序，提高传热速率等。要充分