化工工艺流程设计基础知识，坚决收藏了_球王会

工艺流程设计是工艺设计的焦点。工艺流程设计的制品通过图解形式（形象、详细）地表现——工艺流程图，它反映了化工生产由原推测产物的全部历程既物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所履历的工艺历程和使用的设备仪表。工艺流程图集中地归纳综合了整个生产历程的全貌。

生产同一化工产物可以接纳差别原料，经由差别生产门路而制得，纵然接纳同一原料，也可接纳差别生产门路，同一生产门路中也可以接纳差别的工艺流程。选择生产门路也就是选择生产方法，这是决议设计质量的关键。如果某产物只有一种生产方法，就无须选择；若有几种差别的生产方法，就应逐个举行分析研究，通过各方面比力筛选一个最好的生产方法，作为下一步工艺流程设计的依据。◆ ◆ ◆生产方法和工艺流程选择的原则可靠性:流程是否通畅、生产是否宁静、工艺是否稳定、消耗定额、生产能力、产物质量和三废排放是否到达预定指标。

适用性：和详细情况、资源和技术的吸收能力相适应技术的合理性：技术的生命周期：投入期、发展期、成熟期和衰退期,所选技术应处于发展期先进性:技术上的先进和经济上的合理可行,应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗少和接纳使用好的生产方法。◆ ◆ ◆原料门路的选择 一个工业项目的产物可以从几种原料取，首先遇到的问题就是选择哪种原料。（1）可靠性：必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料泉源。

例如若是矿石原料，要看它的蕴藏量、品位和开采量。凡以经由加工的原质料和部件作为原料的工业项目，最好与供应部门告竣协议，以保证供应的可靠性。（2）经济性：在产物成本中，原料价钱是一个重要因素。

即要对种种原料投入后对单元成本的影响举行详细的分析。原料价钱受其供求关系变化的影响很大，要凭据供求关系对未来的价钱举行预测。（3）合理性：这主要是指对资源的综合使用是否合理。

例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理使用问题：在选择原料门路时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。◆ ◆ ◆工艺技术门路的选择接纳一定的原质料生产某种产物，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造历程各不相同，也就是说，有差别的工艺技术门路。每种工艺技术门路的投资用度和日常操作用度也不相同。把几种差别的工艺技术门路举行技术和经济比力，挑选出最适合的加以接纳，就叫做工艺技术门路的选择，简称技术门路选择。

工艺流程设计的内容◆ ◆ ◆化工工艺一般工艺流程：（一）确定整个工艺流程的组成确定流程中各生产历程的详细内容、顺序和组合方式，是工艺流程设计的基本任务。可用设备之间的位置关系和物料流向来表现。合成氨生产工艺己内酰胺生产工艺（二）确定各个历程或工序的组成应接纳几多和由哪些设备来完成这一生产历程，以及种种设备之间应如何毗连，弄明确每台设备的作用和它的主要工艺参数。例如：合成氨工艺中的变换工段确定载能介质的技术规格和流向常用的载能介质：水、水蒸汽、冷冻盐水、空气(真空或压缩)。

（三）确定操作条件和控制偏向确定整个生产工序或每台设备的各个差别部位要到达和保持的操作条件。>>>>1、反映器操作参数简直定（1）温度（2）组成（3）压力a、反映速度b、反映物料的相态（如七项烃化和液相烃化）c、后续分散要求（希望水冷后就发生气液两相）（4）反映的转化率a、准化率和所需反映时间的关系b、种种转化率下的产物漫衍c、反映系统和分散系统的设备价钱>>>>2、精馏塔工艺参数简直定（1)塔压(实质上是塔顶塔釜温度选取的问题）a、只管制止真空操作（增加真空泵和塔径）b、常压下能用普通冷却水冷却，就不宜接纳加压c、对于＞1.6MPa时，究竟接纳低压冷冻还是高压冷却，需要做方案比力。（2）回流比a、对于价钱高昂的公用工程，取通例R/Rmin(1.11~1.24)的规模低限。

b、若接纳的冷量或热量可使用，取通例R/Rmin的高限。c、对于产物纯度极高的细密精馏，取较大R/Rmin值（因为取通例R/Rmin较小，塔板数会急剧增加）（3）产物纯度和接纳率正确选择产物的纯度有重大的经济意义。

（四）确定控制方案确保各生产工序和每台设备自己的操作条件，及实现各生产历程之间、各设备之间的正确联系，需要确定正确控制方案，选用合适的控制仪表。a、离心泵的流量控制b、液位控制c、两个液相的界面控制（液—液分散）d、塔压调治（五）确定宁静技术措施设置相应的预防和应急措施，如阻火器、报警装置、爆破片、宁静阀、宁静水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。（六）原料与能量的合理使用；盘算并确定各个生产历程的效率，得出全装置的最佳总收率，同时合理地做好能量接纳与综合使用，降低能耗以确定水、电、蒸汽和燃料的消耗（七）制定“三废”处置惩罚方案；对全流程中所排挤的三废要只管综合使用，对于暂时无法接纳使用的，则须举行妥善处置惩罚化工工艺流程设计任务和步骤◆ ◆ ◆（一）工艺流程图的设计任务工艺流程设计和车间部署设计是决议整个车间（装置）基本面目的关键性的步骤，对设备设计和管路设计等单项设计也起着决议性的作用。

流程设计的主要任务包罗两个方面：一是确定生产流程中全部生产历程的详细内容、顺序和组合方式，到达由原料制得所需产物的目的；二是绘制工艺流程图，要求以图解的形式表现生产历程中，当原料经由各个单元操作历程制得产物时，物料和能量发生的变化及其流向，以及接纳了哪些化工历程和设备，再进一步通过图解形式表现出化工管道流程和计量控制流程。◆ ◆ ◆工艺门路确定的步骤1、搜集资料，观察研究要凭据建设项目的产物方案及生产规模，有计划、有目的地搜集海内外同类型生产厂的有关资料，包罗技术门路特点、工艺参数、原质料和公用工程单耗、产物质量、三废治理以及种种技术门路的生长情况与动向等技术经济资料。掌握海内外化工技术经济的资料，仅靠设计人员自己搜集是不够的，还应取得技术信息部门的配合，有时还要向咨询部门提出咨询。搜集设计资料的原则和步骤（1）资料的完整性 全面的、完整的资料数据能够反映客观事物的全历程，才气用于设计。

（2）资料的正确性 正确的资料数据具有再现性，能反映客观事物的本质纪律，才气用于设计。（3）资料的适用性 科学技术都是有条件依据的，搜集资料要严格注意资料的适用条件。

（4）资料的恰当性 资料年月的差异会造成技术上的差别，在整理、分析资料时应注意资料恰当性，不行盲目一味追求先进性，要综合思量整个设计的技术水平与建设项目的投资总额。2、确定方案，落实设备设备是完成生产历程的重要条件，是确定技术与工艺流程的时一定要涉及到的因素，因此要足够重视。①确定生产线数目大型装置与相同生产能力的数个小型装置相比优点：节约建设投资，占地少，自动化水平高等；缺点：隶属设备贵，多数无备用设备，出故障只好停车；若以单生产线的大型装置与生产能力相同的双生产线小型装置相比，开工率高时，则大型装置的经济效益好。

如果开工率不足或生产负荷常变化，尤其是几种牌号的产物经常换产时，则双线小装置的经济效益好。因此对于生产规模较大，涉及到是否实施大型化时需仔细分析比力。②确定操作方式只管接纳一连化操作方式。

有时也接纳间歇与一连团结操作化方式。有些历程接纳间歇操作反而更有利些，如用蒸馏釜处置惩罚精馏塔塔釜的高沸点残液。③确定主要生产历程先抓住全流程的焦点---反映历程,从它入手来逐步建设与之相应的生产历程。

即原料→预处置惩罚历程→反映历程→产物后处置惩罚。④确定辅助历程降低能耗，提高能量使用率的历程。如反映热、位能、静压能等的使用。

三废处置惩罚历程。为稳定生产而设立的历程(如缓冲、中间贮存)。⑤合理确定操作条件如高压反映历程，要求在原料贮罐到反映器间必须设立升压历程和相应的压缩机，而在反映器到产物间必须设立减压历程和相应的设备。

又如确定了反映器内的操作温度和允许颠簸规模，就要相应地设立供热或移热设施及手段(如夹套内泠管等)，同时建设自动调剂温度的控制系统。⑥思量流程的弹性和举行设备设计即全流程设计要思量综合生产能力的弹性:应预计全年生产的不平衡性,各历程间所选设备的操作周期及其不平衡性,还要思量因生产治理和外部条件等因素可能发生负荷的颠簸,这些均通过调研和到场生产实践来确定弹性的适宜幅度。对设备的余度的思量:原则上既不凌驾又不少于设计负荷,而且尽可能使各台设备的能力一致,以制止由于设备能力不平衡而造成浪费。在思量了全装置的弹性和各设备的余度以后,就可举行设备选型和设计盘算了。

⑦确定控制系统要凭据各历程间是如何毗连的、各历程又靠什么操作手段来实现的等等来确定它们的控制系统。要思量正常生产、开停车和检验所需的各个历程的毗连方法,此外还要增补遗漏的管线、阀门、过滤密封系统,以及采样、放净、排空、连通设施,逐步完善控制系统。

注意:在这个历程中，与自控专业配合商定控制水平,进而设计全流程的控制系统和仪表系统,画在流程图上，完成PID。⑧逐步完善和简化所设计的流程要从各方面着手来逐步完善和简化：思量到开停车和事故处置惩罚等问题，因而设置事故贮槽，增加备用设备以利于须要时可以切换使用。有时需设置自动往聚合设备内加终止剂的装置。

只管简化对水汽泠冻系统的要求，尽可能接纳单一系统。当装置自己需要用到几种差别压力的蒸汽时，应当尽可能简化或统一对蒸汽压力的要求。只管淘汰物料循环量，在切实可行的基础上接纳新技术，提高单程转化率以及简化流程等等。3、全面分析，对比比力应当只管从实际可能出发，多搞一些流程设计方案，然后举行全面的综合比力，从中找出最优的方案作为流程设计的结果。

工艺流程设计方法首先要看所确定的生产方法是正在生产或曾经运行过的成熟工艺，还是待开发的新工艺。前者是可以参考借鉴但需要局部革新或局部接纳新技术、新工艺的问题；后者须针对新技术开发举行观点设计。◆ ◆ ◆1、以反映历程为焦点，以方案比力作决议(1)定反映器:凭据反映历程的特点、产物要求、物料特性、基本工艺条件来决议接纳反映器类型及决议接纳一连操作，还是间歇性操作。

有些产物不适合一连化操作，如同一生产装置生产多品种或多牌号产物时，用间歇操作，更为利便。物料反映历程是否需外供能量或移出热量，都要在反映装置上增加相应的适当措施。

如果反映需要在催化剂存在下举行，就须思量催化反映的方式和催化剂的选择。一般说确定主反映历程的装置，往往都有文献、资料可供参考，或有中试效果。现有工业化妆置可以借鉴、参考，因此并不庞大。(2) 设计原料预处置惩罚历程凭据反映特点，一定对原料提出要求，如纯度、温度、压力以及加料方式等，以保证反映历程的实现。

原料预处置惩罚历程：固体：破坏、溶解---目数、浓度、纯度液体：配制、混淆---浓度、均一气体：配比、压缩---浓度、输送原料预处置惩罚历程可以牵涉到：破坏、筛分、配制、混淆、压缩、提纯等单元操作。这些操作历程主要凭据原料的性质及处置惩罚方法选择差别的装置举行组合。因此，设计的工艺流程就有所差别。(3)设计产物的后处置惩罚历程凭据反映原料的特性和产物的质量要求，以及反映历程的特点，实际反映历程可能会泛起下列情况:①除了获得目的产物外，由于存在副反映，还生成了副产物。

②由于反映时间等条件的限制或受反映平衡的限制，以及为使反映尽可能完全而有过剩组分。③原料中含有的杂质往往不是反映需要的，在原料的预处置惩罚中并未除净，因而在反映中将会带入产物中，或者杂质到场反映而生成无用且有害的物质。④产物的集聚状态要求，也增加了后处置惩罚历程。

某些反映历程是多相的，而最终产物是固态的。因此用于产物的净化、分散的化工单元操作历程，往往是整个工艺历程中最庞大、最关键的部门。产物分散包罗：固液分散---过滤、离心液液分散---蒸发、精馏、萃取气液分散---吸收产物分散牵涉到的单元历程：过滤、离心、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元操作历程。

这些单元操作历程，同样应凭据被分散产物的特征，设计与之相适应的单元历程。产物精制：对产物进一步纯化，以满足产物的质量要求。

液体---精馏、浓缩、结晶固体---重结晶气体---吸收产物精制牵涉到的单元历程：精馏、浓缩、结晶、重结晶等单元操作历程。这些单元操作历程，同样应凭据产物的质量要求，设计与之相适应的单元历程。(4)设计产物的后处置惩罚历程经精制后的产物，成为最终的产物还需要干燥、包装、储运等历程。固体---干燥、包装 液体---灌装气体---灌装储运包装历程牵涉到的单元操作历程有：干燥、计量、包装等历程，应凭据产物的特性举行设计工艺历程。

(5)设计未反映原料的循环或使用以及副产物的处置惩罚由于反映不是全部，剩余组分在产物处置惩罚中被分散出来，一般应循环回到反映设备中继续到场反映。（6）确定“三废”排挤物的处置惩罚措施在生产历程中，不得不排放的种种废气、废液和废渣，应只管综合使用，变废为宝，加以接纳。无法接纳的应妥善处置惩罚。

“三废”中如含有有害物质，在排放前应该到达排放尺度。因此在化工开发和工程设计中必须研究和设计治理方案和流程，要做到“三废”治理与情况掩护工程、“三废”治理工艺与主产物工艺同时设计、同时施工，而且同时投产运行。

根据国家有关划定，如果污染问题不解决，是不允许投产的。(7) 确定公用工程的配套措施在生产工艺流程中必须使用的工艺用水（包罗作为原料的软水、冷却水、溶剂用水以及洗涤用水等）、蒸汽（原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽等）、压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都是工艺中要思量的配套设施。至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都是应与其他专业密切配合的。(8) 确定操作条件和控制方案一个完善的工艺设计除了工艺流程等以外，还应把投产后的操作条件确定下来，这也是设计要求。

这些条件包罗整个流程中各个单元设备的物料流量（投料量）、组成、温度压力等，而且提出控制方案（与仪表控制专业密切配合）以确保能稳定地生产出及格产物来。(9) 制定切实可靠的宁静生产措施在工艺设计中要思量到开停车、恒久运转和检验历程中可能存在种种不宁静因素，凭据生产历程中物料性质和生产特点，在工艺流程和装置中，除设备材质和结构的宁静措施外，在流程中应在适宜部位上设置事故槽、宁静阀、放空管、宁静水封、防爆板、阻水栓等以保证宁静生产。(10) 保温、防腐的设计这是在工艺流程设计中的最后一项事情，也是施工安装时最后一道工序。

流程中应凭据介质的温度、特性和状态以及周围情况状况决议管道和设备是否需要保温和防腐。◆ ◆ ◆2、以方案比力作决议工业生产中，一个历程往往可以有多种方法来实现，例如液固混淆物的分散，可以用离心、沉降、压缩和真空过滤等方法；含湿固体的干燥，可以用气流、双锥、滚筒、箱式、沸腾等干燥方法，这些也都需要举行方案比力，因地制宜地选择一种最佳工程方案。一个优秀的工程设计要在多种方案的比力中才气发生。举行方案比力首先要明确判据，工程上常用的判据有产物收率、原质料单耗、能量单耗、产物成本、工程投资等。

此外，也要思量环保、宁静、占地面积等因素。举行方案比力的基本前提是保持原始信息稳定。

历程操作参数如温度、压力、流速、流量等原始信息，设计者是不能变换的。设计者只能接纳种种工程手段和方法，保证实现工艺划定的操作参数。

生产工艺流程设计牵涉面很广，其目的是把各个生产历程按一定的顺序和要求有机地组合起来，进而绘出生产工艺流程图来知道设备的安装和指导生产操作。生产工艺流程的设计需要履历生产工艺流程示意图、生产工艺流程草图、带控制点的生产流程图三个阶段。

泉源：煤化工知库等，由化工707编辑整理。

本文来源：球王会-www.bodapeixun.com