化工工藝設計復習精簡課件2

化工工藝設計復習精簡課件22024/3/28化工工藝設計復習精簡課件2第一章緒論

一、化工工藝設計的意義和作用設計：在正式做某項工作之前，根據(jù)一定的目的要求，預先制定方法、圖樣等?；すに囋O計：是將一個化工系統(tǒng)（如一個化工廠、化工車間等）全部用工程制圖的方法描繪成圖紙、表格及必要的文字說明。也就是把工藝流程、技術裝備轉化為工程語言的過程。2化工工藝設計復習精簡課件2四、化工廠概況1、化工廠結構（1）人：人員配置；（2）財：資金（固定資產及流動資金）；（3）物：物資（機器設備、材料、儀表、運輸工具等）；（4）產：生產（原料→產品）；（5）供：生產所需要財、物（原材料、保養(yǎng)維修工具等）；（6）銷：營銷（經營銷售）；（7）管：管理（各環(huán)節(jié)和諧）；3化工工藝設計復習精簡課件23、化工廠主要組成（1）生產部門：根據(jù)流程性質劃分若干個車間等；（2）輔助部門：為正常生產提供保障的相關部門；（4）行政、生活部門：行政辦公、生活保障；（3）物流部門：供應與銷售；4化工工藝設計復習精簡課件2五、化工設計程序基本建設：形成新的整體性固定資產的經濟活動，稱為基本建設。通常講的基建就是基本建設的簡稱。5化工工藝設計復習精簡課件2一個工程項目從設想到建成投產，這一階段稱為基本建設階段?；窘ㄔO階段可以分為三個時期：投資決策時期，投資時期和生產時期。投資決策時期，主要是作好技術經濟分析工作，以選擇最佳方案，確保項目建設順利進行和取得最佳經濟效果。投資時期，包括談判和訂立合同、設計、施工、試運轉等階段。生產時期是正式投產后進行正常生產了。6化工工藝設計復習精簡課件2基本建設工作的一般可被劃分為三個階段：編制設計任務書、設計、現(xiàn)場施工其中設計階段往往分兩步：初步設計、施工圖設計基本建設工作的全部程序常被劃分為四個階段：（1）編制設計任務書（2）初步設計（3）施工圖設計（4）現(xiàn)場施工7化工工藝設計復習精簡課件2設計任務書包含下列內容：（1）設計項目名稱；（2）生產規(guī)模（主要產品的產量和品種等）；產品方案：縱向產品組合、橫向產品組合、多種經營。（3）建廠地點和占地面積；建廠地點：布點、選址、廠區(qū)位置8化工工藝設計復習精簡課件2（4）建設依據(jù)（水文、地質資料，原料及燃料供應，運輸條件，生活資料及勞動力資源等）；（5）主要協(xié)作關系（協(xié)作產品，資源綜合利用，水、電、蒸汽用量及規(guī)格要求，運輸條件等）；9化工工藝設計復習精簡課件2（6）主要技術經濟指標（總投資、消耗定額、成本估算和總定員）；經濟技術指標按其性質可分為兩類：●數(shù)量指標它是計劃期內企業(yè)生產經營應達到的數(shù)量目標，通常用絕對值表示。例如：工程項目、工程數(shù)量、建安工作量、勞動工資、固定資金、流動資金、物資設備數(shù)量、降低成本額等指標。●質量指標它是計劃期內企業(yè)生產經營應達到的工作質量要求指標，通常用相對值表示。例如，勞動生產率、產品合格率、機械完好率、機械利用率、成本降低率指標等?！瘛皵?shù)量指標”與“質量指標”是對企業(yè)經營活動的量和質兩個方面反映，是相互促進、相互制約的?！皵?shù)量指標”常常反映著工作質量的變化，而“質量指標”同樣也反映著工作數(shù)量的變化。例如，在增產不增人的情況下，產量的增長，必然反映著勞動生產率的提高和工程成本的降低。10化工工藝設計復習精簡課件2（7）三廢治理和綜合利用；（8）建設工程分期及建設速度；（9）設計單位分工，設計速度；（10）有關技術資料；11化工工藝設計復習精簡課件2A.工藝專業(yè)初步設計文件的內容①初步設計說明書⑴概述說明車間設計的規(guī)格、生產方法、流程特點及技術先進性、可靠性和經濟合理性；車間內三廢治理及環(huán)境保護的措施與實際效果；車間組成、生產制度等。12化工工藝設計復習精簡課件2

⑵原材料及產品（包括中間產品）的主要技術規(guī)格；⑶車間危險性物料主要物性表⑷簡述生產流程，寫出主反應和副反應方程式，主要操作指標，說明產品及原料的貯存、運輸方式及其有關的安全措施和注意事項；⑸主要設備的選擇與計算；⑹原材料、動力（水、電、汽、氣）消耗定額及消耗量；13化工工藝設計復習精簡課件2

⑺成本估算（以表格形式表示）成本估算公式一覽表14化工工藝設計復習精簡課件2

⑻生產定員（表）

⑼車間生產控制分析

⑽三廢排放量及有害物質含量（表）15化工工藝設計復習精簡課件2

⑾管道材料表

⑿存在問題及解決意見②表格⑴設備一覽表⑵材料表設計中懸而未決或難于定論的問題，須向有關單位提出的建議和要求等。

③圖紙⑴工藝流程圖⑵公用系統(tǒng)流程圖及平面圖⑶布置圖：設備布置圖、車間平面布置圖等16化工工藝設計復習精簡課件23、施工圖設計A.施工圖設計的內容在初步設計的基礎上，完善流程圖設計和車間布置設計，進而完成管道布置設計和設備、管路的保溫及防腐設計。施工圖設計的任務是根據(jù)初步設計審批意見，解決初步設計階段待定的各種問題，并以其作為施工單位編制施工組織、施工設計、施工預算和進行施工的依據(jù)。施工圖設計的內容：文字說明、表格、圖紙施工圖設計內容主要部分是圖紙17化工工藝設計復習精簡課件2六、化工生產車間工藝設計內容化工生產車間（裝置）設計是化工企業(yè)設計的核心內容。1、生產方法的選擇生產方法即生產工藝路線2、工藝流程設計工藝流程設計：確定生產過程的具體內容、順序和組合方式，并以圖解的方式表示出整個生產過程的全貌。18化工工藝設計復習精簡課件23、工藝計算化工車間工藝設計：定性定量工藝計算工藝計算是工藝設計的中心環(huán)節(jié)。工藝計算的內容：物料衡算、能量衡算、設備計算與選型、管道計算工藝計算所得的設計成果：物料流程圖、主要設備總圖和必要部件圖、帶控制點的工藝流程圖。19化工工藝設計復習精簡課件24、車間布置設計車間布置設計就是確定整個工藝流程中的全部設備在平面和空間中的具體位置，相應地確定廠房或框架的結構形式。5、化工管道設計6、提供設計條件20化工工藝設計復習精簡課件2第二章工藝路線第一節(jié)原料路線的選擇2.1.1化學工業(yè)原料的多元化所謂原料路線：就是制造產品選用什么做原料的問題。

化學工業(yè)原料多元化：同一產品可以由不同的原料制造，同一原料也可以制造出不同的產品。

氨氰酸石油、天然氣H2CH4,NH3H2NH3+CONaCN煤炭、焦碳石油化學工業(yè)非石油化學工業(yè)21化工工藝設計復習精簡課件28、工藝專業(yè)的主要設計內容●工藝流程設計——工藝管道及儀表流程圖●工藝設備設計●化工廠布置設計——設備布置圖●化工管路設計——管道布置圖●材料統(tǒng)計●工藝路線設計●物料衡算和能量衡算——物料流程圖22化工工藝設計復習精簡課件22.1.2原料路線選擇的原則（1）原料來源的可靠性原料數(shù)量和質量的穩(wěn)定可靠地供應是進行正常生產的基本條件。連續(xù)生產尤其重要。（2）盡可能選擇當?shù)鼗蚋浇脑线@樣既可以確保來源，又能減少運輸費用和貨運量。（3）經濟性是指采用不同的原料路線所造成的經濟效果，而不是只看原料本身價格的高低。（4）資源利用的合理性從國民經濟角度來考察，要重視資源的耗竭成本，有限的資源要用來獲得好的經濟效果。23化工工藝設計復習精簡課件2第二節(jié)工藝路線的選擇2.2.1工藝路線選擇的重要性所謂工藝路線，就是把原料加工成為產品的方法。包括工藝流程、生產方法、工藝設備和技術方案等。2.2.2工藝路線選擇的原則（1）先進性工藝路線首要條件是技術上可行和經濟上合理。24化工工藝設計復習精簡課件2（2）可靠性工藝路線必須是經過科學試驗與大生產的檢驗證實是可靠的技術，不能把沒有通過嚴格的科學鑒定的試驗性工藝技術應用在生產性企業(yè)中。（3）經濟性投產后能否取得良好的經濟效果。25化工工藝設計復習精簡課件2化工工藝路線的生命周期：（貌似考了）新生期、成長期、成熟期、衰退期?！裥律冢涸撈诩夹g經濟指標比較先進；若采用有望得到超過平均水平的效益；該期技術往往剛剛工業(yè)化，還不完全成熟，選用它具有一定的風險。26化工工藝設計復習精簡課件2

●依賴物料衡算的后續(xù)設計工作：（1）確定設備的容量、套數(shù)和主要尺寸；（2）設計生產工藝流程草圖；（3）進行熱量衡算；（4）確定設備的材料；（5）計算化工管道。第一節(jié)物料衡算27化工工藝設計復習精簡課件2

（09級考）例：氨解吸過程在30℃和101kPa下進行?？諝夂桶彼哪柋葹?，進口空氣不含氨，氨水含氨0.1%（摩爾）。用一塊塔板，塔板默弗里氣相效率為75%。在30℃時氨—水體系的亨利常數(shù)為129kPa，求出口液相和氣相組成。（塔板效率是過程限制條件）28化工工藝設計復習精簡課件23、循環(huán)目的：維持操作，控制產品質量，降低原料消耗，提高原料利用率等典型的穩(wěn)定循環(huán)過程：工藝過程混合分離總進料總產物新鮮原料凈產品循環(huán)流RIFOPⅠⅡⅢⅣ因為進料往往可以確知一部分或全部數(shù)據(jù)，一般按流程順序進行計算。29化工工藝設計復習精簡課件2工藝過程混合分離總進料總產物新鮮原料凈產品循環(huán)流RIFOPⅠⅡⅢⅣ概念：30化工工藝設計復習精簡課件2工藝過程混合分離總進料總產物新鮮原料凈產品循環(huán)流RIFOPⅠⅡⅢⅣ31化工工藝設計復習精簡課件23.1.4物料衡算的方法和步驟結合實例說明：乙烯直接水合制乙醇過程1、畫出流程示意圖ⅠⅡⅢⅣⅤ

水放空W混合器反應器洗滌塔常壓分離器原料乙烯水蒸氣EFC乙烯粗乙醇32化工工藝設計復習精簡課件22、寫出主、副化學反應式主反應：副反應：33化工工藝設計復習精簡課件23、確定計算任務求循環(huán)物流組成、循環(huán)量、放空氣體量、C2H4總轉化率、乙醇的選擇性及總收率、生成1噸乙醇的乙烯消耗定額（乙醇水溶液蒸餾時損失乙醇2%）。34化工工藝設計復習精簡課件24、收集基礎數(shù)據(jù)原料乙烯組成（體積分數(shù)）：乙烯96%，惰性物4%；進入反應器的混合氣體（干基，體積分數(shù)）：C2H485%，惰性物13.98%，H21.02%；原料乙烯與水蒸氣的摩爾比為1:0.6；乙烯單程轉化率（摩爾）：5%(其中生產乙醇占95%，生成乙醚、聚合物各占2%，生成乙醛占1%)；洗滌過程產物氣中C2H4溶解5%；常壓分離出的乙烯5%進入循環(huán)氣體中，95%作別用。

實驗數(shù)據(jù)、生產記錄、相關手冊等35化工工藝設計復習精簡課件25、確定計算基準（09級考貌似問的是有幾種基準？）●時間基準：指以一段時間間隔為計算基準?！駮r間基準：指以一段時間間隔為計算基準。如以1秒、1小時投料量或主要產品的產量為計算基準。

連續(xù)生產過程以時間基準計算比較方便；間歇生產過程以時間基準計算不太方便?！褓|量基準：指以一定質量的產品或原料為計算基準?！褓|量基準：指以一定質量的產品或原料為計算基準。如以1000Kg、1000Kmol投料量或主要產品的產量為計算基準。●體積基準：指以一定體積的產品或原料為計算基準。●體積基準：指以一定體積的產品或原料為計算基準。多適合氣體物料?！窀蓾窕鶞剩褐冈谟嬎阒惺欠窨紤]物料中的水分。若不考慮物料中的水分，稱為干基。否則稱為濕基。

本題以100mol干燥混合氣為計算基準。36化工工藝設計復習精簡課件26、列式計算（09級考）當已知原料量，欲求產品時，則順流程自前向后推算；反之，已知生產任務（年產量或每小時產量），欲求所需原料量，則逆流程由后向前推算。本題已經給出進入反應器的混合氣體的組成及轉化率，因而可從反應器開始，順流程由前向后推算。37化工工藝設計復習精簡課件2水放空W混合器反應器洗滌塔常壓分離器原料乙烯水蒸氣EFC乙烯粗乙醇Ⅰ混合氣組成（干基）：C2H485mol，惰性物13.98mol，H21.02mol反應消耗的乙烯：

85×5%=4.25mol生成：乙醇4.25×95%=4.04mol，乙醚4.25×2%×0.5=0.04mol乙醛4.25×1%=0.04mol氫氣4.25×1%=0.04mol聚合物4.25×2%×1/n=0.085/nmol未反應的乙烯：

85×（1-5%）=80.75mol出口氫氣總量：1.02+0.04=1.06mol惰性組分量：13.98mol38化工工藝設計復習精簡課件2水放空W混合器反應器洗滌塔常壓分離器原料乙烯水蒸氣EFC乙烯粗乙醇Ⅱ氣體流出成分：C2H480.75×（1-5%）=76.7mol，83.6%惰性物13.98mol，15.24%；H21.06mol,1.16%。液體流出物：乙醇4.04mol，乙醚0.04mol乙醛0.04mol乙烯80.75×5%=4.04mol聚合物4.25×2%×1/n=0.085/nmol39化工工藝設計復習精簡課件2水放空W混合器反應器洗滌塔常壓分離器原料乙烯水蒸氣EFC乙烯粗乙醇Ⅲ粗乙醇：乙醇4.04mol，乙醚0.04mol乙醛0.04mol聚合物0.085/nmol氣體流出成分：C2H4:4.04mol循環(huán)：4.04×5%=0.20mol別用：4.04×95%=3.84mol40化工工藝設計復習精簡課件2水放空W混合器反應器洗滌塔常壓分離器原料乙烯水蒸氣EFC乙烯粗乙醇Ⅳ乙烯平衡：惰性物平衡：加入的水蒸氣量=10.93×0.6=6.56molRC中氫氣量=88.88×1.16%=1.03mol解得：放空氣W41化工工藝設計復習精簡課件2Ⅴ

反應消耗的乙烯量：乙烯的總轉化率：理論上的乙醇量：乙醇的總收率：水放空W混合器反應器洗滌塔常壓分離器原料乙烯水蒸氣EFC乙烯粗乙醇42化工工藝設計復習精簡課件2乙醇的選擇性：在許多化學反應中，不僅有生成目的產物的主反應，還有生成副產物的副反應存在，轉化了的原料中只有一部分生成目的產物。選擇性表示了在反應過程中，主反應在主副反應競爭中所占的比例，反映了反應向主反應方向進行的趨勢性。乙醇的選擇性：副反應：主反應：43化工工藝設計復習精簡課件2消耗定額：生產1噸乙醇消耗的原料乙烯量乙醇水溶液蒸餾時損失乙醇2%所以每生產1噸乙醇產品實際需要生產出的乙醇量：需要的純乙烯量：需要的原料乙烯量：44化工工藝設計復習精簡課件27、整理計算結果一般是列物料衡算表

表1混合器的物料衡算表45化工工藝設計復習精簡課件28、繪制物料流程圖化工制圖已經詳細介紹，這里就不再重復了。46化工工藝設計復習精簡課件23.2.2單元設備的熱量衡算（一）方法與步驟1、畫出單元設備的物料流向及變化示意圖47化工工藝設計復習精簡課件2在實際應用中，熱平衡方程式常寫成以下形式：體系吸熱為正，放熱為負；熱效應如化學反應放熱為正（被體系吸收），吸熱為負。48化工工藝設計復習精簡課件23、搜集有關數(shù)據(jù)

物料量、工藝條件（溫度、壓力）、熱力學數(shù)據(jù)、其它物性數(shù)據(jù)等4、確定計算基準溫度

一般以273K(0℃)或298K(25℃)為計算基準溫度。另外還要確定基準相態(tài)。如273K水、273K冰。49化工工藝設計復習精簡課件25、各種熱量的計算（考了）（1）各種物料帶入（出）的熱量Q1和Q4的計算160℃440℃取基準溫度為25℃工程上，常取0℃作為計算基準溫度，所以，很多書籍上直接把計算式寫為：50化工工藝設計復習精簡課件2（2）過程熱效應Q3的計算過程的熱效應可以分為兩類：化學反應熱和狀態(tài)熱主要從手冊上查取或從實際中獲?。?）加熱設備消耗的熱量的計算對于連續(xù)操作的設備，可以忽略不計。51化工工藝設計復習精簡課件2（4）設備熱損失的計算52化工工藝設計復習精簡課件2注意：●對于連續(xù)操作的設備，因為所有條件都不是時間的函數(shù)，只需要建立物料平衡和熱量平衡；但對于間歇操作的設備，還需要建立時間平衡。這是因為在間歇操作中，條件隨時間而改變，熱量負荷也是隨時間改變的?！袢绻麄€過程為低溫，則熱平衡方程式的為負值，表示冷量損失。53化工工藝設計復習精簡課件2（5）傳熱劑向設備傳入或傳出的熱量的計算

由加熱劑（或冷卻劑）傳給（帶走）設備和所處理物料的熱量在大多數(shù)情況下為未知數(shù)，是在熱量衡算中待求取的數(shù)值。當求出以后，就可進一步確定傳熱劑種類、用量及設備所具備的傳熱面積。（6）列出熱量平衡表參照物料平衡表格式54化工工藝設計復習精簡課件2（7）傳熱劑用量的計算①加熱劑用量的計算常用的加熱劑：水蒸汽、煙道氣、電能、其它載熱體a.間接加熱時水蒸汽消耗量的計算因為0℃水的焓為055化工工藝設計復習精簡課件2b.直接加熱時水蒸汽消耗量的計算或56化工工藝設計復習精簡課件2c.燃料消耗量的計算57化工工藝設計復習精簡課件2d.電能消耗量的計算58化工工藝設計復習精簡課件2②冷卻劑消耗量的計算常用的冷卻劑：水、空氣、冷凍鹽水等59化工工藝設計復習精簡課件2液態(tài)冷卻劑在換熱設備中氣化時：60化工工藝設計復習精簡課件2例題：20℃，2700kg/h苯與630kg/h氯氣（含空氣30kg/h）發(fā)生連續(xù)氯化反應，氯化液溫度為80℃，組成為（m%）C6H6:68%、C6H5Cl:30%、C6H4Cl2:1%、HCl:1%，氣相經回流冷凝器得30℃冷凝液循環(huán)使用，尾氣處理排放。求（1）氣相輸出物中苯與氯苯的量kg/h；（2）輸出的氯化液量kg/h；（3）需要通過回流冷凝器移走的熱量kcal/h。忽略熱損失及尾氣中帶出的苯、Cl2全部參加反應、氯化反應氣相中不含C6H4Cl2。61化工工藝設計復習精簡課件2氯化反應器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣解：（1）畫流程示意圖（2）寫反應方程式m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%80℃62化工工藝設計復習精簡課件2（3）收集數(shù)據(jù)查相關化工手冊63化工工藝設計復習精簡課件2（4）確定計算基準物料恒算基準：1小時熱量恒算基準：0℃（5）列式計算體系1體系2體系3氯化反應器冷凝器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?80℃64化工工藝設計復習精簡課件2穩(wěn)流過程質量守恒：輸入量=輸出量輸入量：輸出量：氯化反應器冷凝器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣體系1m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?80℃65化工工藝設計復習精簡課件2氯化反應器冷凝器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣體系1m=?m苯=?m氯苯=?Q2=?80℃66化工工藝設計復習精簡課件2物料恒算無法進行，因為單程轉化率和選擇性均未知。熱量恒算：體系2C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反應器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣80℃00067化工工藝設計復習精簡課件2C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反應器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣體系280℃回流液：Xi0.7610.2330.0060.00068化工工藝設計復習精簡課件2C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反應器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣體系280℃氯化液：氣相：69化工工藝設計復習精簡課件2C6H6:2053kg/hC6H5Cl:906.4kg/hC6H4Cl2:30.6kg/hHCl:30kg/h氯化反應器冷凝器Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣體系280℃70化工工藝設計復習精簡課件2000冷凝器體系3氯化反應器C6H6:68%C6H5Cl:30%C6H4Cl2:1%HCl:1%Cl2:600kg/h,20℃空氣:30kg/hC6H6:2700kg/h,20℃30℃HCl,空氣Q2=?80℃若用溫度為10℃的冷卻水逆流換熱，冷卻水的出口溫度為40℃，求冷卻水用量：71化工工藝設計復習精簡課件2工藝流程設計特點：由淺入深，從定性到定量；開始早，完成晚。工藝流程設計過程：工藝流程示意圖工藝流程草圖工藝流程圖工藝流程設計的主要內容：（1）確定從原料到產品整個生產過程的具體組成、順序和組合方式；（2）繪制工藝流程圖72化工工藝設計復習精簡課件2工藝流程設計應解決好以下問題：（1）確定整個流程的組成（2）確定每個過程或工序的組成（3）確定操作條件（4）確定控制方案（5）合理利用原料及能量，計算出整個裝置的技術經濟指標生態(tài)工藝特點：低物耗、低能耗、低排放、高效率

（6）確定公用工程的配套設施73化工工藝設計復習精簡課件2（7）確定三廢的治理方法和綜合利用方案（8）確定安全生產措施循環(huán)經濟也稱為資源閉環(huán)利用型經濟，建立“資源—生產—產品—消費—廢棄物再資源化”的物質的清潔閉環(huán)流動模式。

“資源—生產—產品—消費—廢棄物治理—達標排放”74化工工藝設計復習精簡課件24.2工藝流程設計方法4.2.1充分做好準備工作4.2.2確定生產線數(shù)目一般產品的種類多、換產次數(shù)多，則采用幾條生產線。如一些精細化工產品。對于生產規(guī)模較大、產品比較單一、設備價格昂貴、生產相對穩(wěn)定的流程多采用一條生產線。如合成尿素。75化工工藝設計復習精簡課件24.2.3操作方式（貌似考了）1、連續(xù)操作的優(yōu)點（1）所需設備小，生產能力大，費用省，因而降低了基建投資，固定資產及維修費用；操作方式：連續(xù)操作、間歇操作、聯(lián)合操作（2）操作穩(wěn)定，易于自動控制，提高生產能力；（3）產品均勻，因而提高了產品的質量；（4）有利于大規(guī)模生產。76化工工藝設計復習精簡課件22、間歇操作常用于下列情況（1）產量較小的貴重產品，該種產品市場需要不穩(wěn)定；或者生產該種產品時，可在同一設備中進行幾個生產過程；（2）由于反應速度過慢，需要較長的反應時間，即需要物料在設備內停留時間過長。3、聯(lián)合操作聯(lián)合操作=間歇操作+連續(xù)操作如合成氨：造氣（間歇操作）其它（連續(xù)操作）氣柜77化工工藝設計復習精簡課件24.2.4確定主要生產過程及設備一般是以反應過程作為主要生產過程的核心加以研究，然后再逐個建立與之相關的生產過程及設備。如制備硝化混酸實驗室：量筒、燒杯、攪拌棒工業(yè)上（間歇操作）：（1）首先要有混合器；（2）要有硫酸計量槽、硝酸計量槽；（3）工業(yè)上往往不是加水，而是用硝化后的廢酸來調節(jié)，那么要有廢酸計量槽；78化工工藝設計復習精簡課件2（4）因為外購，所以要有硫酸貯槽、硝酸貯槽，另外還要有廢酸貯槽；（5）硫酸泵、硝酸泵、廢酸泵；（6）混酸貯槽。硫酸泵硝酸泵廢酸泵硫酸貯槽硝酸貯槽廢酸貯槽硫酸計量槽硝酸計量槽廢酸計量槽混合器混酸貯槽79化工工藝設計復習精簡課件24.2.5合理利用物料和能量（考了）合理利用物料（1）盡量提高原料的轉化率；采用先進技術、催化劑；（2）盡量提高總收率；對未轉化物料分離循環(huán)或回收；（3）三廢綜合利用。合理利用能量（1）充分利用熱能；合理設計（2）充分利用靜壓能。高壓物料進入低壓設備，利用位能輸送物料80化工工藝設計復習精簡課件24.2.6合理確定操作條件4.2.7流程生產能力的彈性和設備設計4.2.8控制系統(tǒng)的確定81化工工藝設計復習精簡課件2公用工程換熱網(wǎng)絡分離與在循環(huán)系統(tǒng)4.2.9工藝流程的逐步完善與簡化（09級考）

化工過程設計的“洋蔥”模型：反應器化工過程設計方法：（1）建立一個不可簡化的流程（2）建立并優(yōu)化一個可簡化的流程82化工工藝設計復習精簡課件2PI4.4化工典型設備的自控流程：4.4.1泵的流量自控離心泵、容積式泵、真空泵等（A）泵的入口和出口均需設置切斷閥；（B）為了防止離心泵未啟動時物料的倒流，在其出口處應安裝止回閥；（C）在泵的出口處應安裝壓力表，以便觀察其工作壓力；（D）泵出口管線的管徑一般與泵的管口一致或放大一檔，以減小阻力；（F）泵體與泵的切斷閥前后的管線都應設置放凈閥，并將排出物送往合適的排放系統(tǒng)。切斷閥止回閥壓力表放凈閥離心泵83化工工藝設計復習精簡課件2（B）調節(jié)傳熱面積TRC401方式：調節(jié)滯留在換熱器內冷凝液量的大小。要求：有較大的傳熱面積余量。特點：傳熱量的變化比較緩和，可以防止局部過熱。優(yōu)點：對熱敏性介質有好處。蒸汽凝液1184化工工藝設計復習精簡課件2第五章化工設備的選型和設計計算5.1概述設備計算與選型的目的：決定工藝設備的類型、規(guī)格、主要尺寸和臺數(shù)。設備設計一般分兩個階段：第一階段：物料恒算之后第二階段：熱量恒算之后容積型的設備技術型的設備計量和貯存設備等換熱器等85化工工藝設計復習精簡課件25.2設備設計與選型的基本要求1、技術經濟指標（1）生產能力是指設備單位體積（或單位質量或單位面積）上單位時間內能完成的生產任務。●

設備的生產能力與流程設計的能力年產1.584萬噸設備生產能力4(T/h)不相適應86化工工藝設計復習精簡課件2（2）消耗系數(shù)指生產單位質量或單位體積產品消耗的原料和能量，其中包括原材料、燃料、蒸汽、水、電等。（3）設備價格87化工工藝設計復習精簡課件2（4）設備管理費用設備管理包含設備的使用、維護和檢修。設備管理涉及到的費用有：人工費、材料費。在保證設備質量和生產效率的前提下優(yōu)先選擇管理費用低的設備。（5）產品總成本2、設備結構要求88化工工藝設計復習精簡課件25.3設備設計的基本內容設備設計的基本內容：●定型（或標準）設備設備的選擇如：輸送流體的定型設備很多，具體工藝中應該選擇哪一種？●非定型（非標準）設備的工藝計算與設計如：貯存設備有多種多樣，具體工藝中應該是多大，什么形狀？89化工工藝設計復習精簡課件2除了滿足設備設計與選型的基本要求外，還要注意以下事項：（1）根據(jù)操作方式、生產能力和生產周期確定設備臺數(shù)；動設備要考慮其負荷和操作條件；靜設備要嚴格計算特征參數(shù)再選型。（2）要注意備品（件）的供應情況；生產能力和操作條件若與生產實際不完全適應時，應偏高一級選擇。90化工工藝設計復習精簡課件26、泵的臺數(shù)和備用率確定泵的臺數(shù)，考慮一開一備是合理的，但如為大型泵，一開一備的配置并不經濟，這種情況下可設兩臺較小的泵供正常操作使用，另設一臺同樣大小的泵作備用。一般來說，一些重要崗位的泵、高溫操作或其它苛刻條件下使用的泵，均應設備用泵，備用率一般取100%，而其它情況下連續(xù)操作的泵，可考慮用50%的備用率。在連續(xù)操作的大型裝置中使用的泵應考慮較大的備用率。溶劑油泵總臺數(shù)為2臺，正常生產1臺，備用1臺。91化工工藝設計復習精簡課件25.3.2貯罐的選型和設計化工生產中需要貯存的有原料、中間產品、成品、副產品以及廢液和廢氣等。介紹貯罐設計的一般程序：1、匯集工藝設計數(shù)據(jù)2、選擇貯罐的材料3、確定貯罐的型式方式上：敞口、密封狀態(tài)上：常壓、高壓不受天氣影響的固體物料：露天存放大量液體：圓柱形或球形儲槽易液化的氣體：高壓鋼瓶92化工工藝設計復習精簡課件24、貯罐存貯量的確定●原料儲罐指導思想：是不因為原料供應市場的變化而影響正常生產；在保證正常生產的前提下減少存儲量。全廠性原料庫房儲罐一般以能維持1～3個月的生產量為宜。若貨源充足、運輸周期又短時則存儲量可少些。車間的原料儲罐一般考慮至少半個月的用量，因為車間成本核算常常是逐月進行的，因而儲罐存儲量一般不主張超過1個月。93化工工藝設計復習精簡課件2●中間儲罐

指導思想：不因為前面工序臨時停產而影響正常生產；在保證正常生產的前提下減少存儲量。對于連續(xù)化生產視情況儲存幾小時至幾天的用量，而對間歇生產過程，至少應考慮存儲一個班的生產用量?！癯善穬拗笇枷耄翰灰驗槎唐谕．a而引起本產品銷售市場的波動。液體產品儲罐常按至少儲存一周的產品產量設計。94化工工藝設計復習精簡課件25、貯罐臺數(shù)和尺寸的確定用需要貯存的物料總體積除以初步確定的貯罐適宜容積所得的數(shù)值經圓整后就是所需的臺數(shù)。95化工工藝設計復習精簡課件2貯存設備比較經濟的高徑比為：H:D=2:1～4:1貯存設備適宜容積的計算公式：96化工工藝設計復習精簡課件2例：年產100%醋酸乙酯1500t/a生產車間，原料乙醇貯槽的設計。一年生產328天。已知乙醇純度為95%。解：1、選擇圓柱形貯槽2、計算確定總存儲量97化工工藝設計復習精簡課件23、確定存儲時間乙醇屬于中間產品，只需保證車間生產正常，存儲量不需很大。一般只需幾天時間。本例題可取3個晝夜。4、計算確定容積及臺數(shù)98化工工藝設計復習精簡課件2可見，選擇n=1，D=2m，H=4m較適宜99化工工藝設計復習精簡課件2

（09級考原題）例：鄰-硝基氯苯連續(xù)氨化，然后再分批操作法用Na2S還原鄰硝基苯胺制取鄰苯二胺。已知每小時氨化出料為0.83m3，還原工序操作周期為7小時（不包括受料時間）。如果工廠能夠制造的最大容積的還原釜為6m3。問需用幾個還原釜？后備系數(shù)多大？并用圖表示操作程序。解：選用6m3還原釜100化工工藝設計復習精簡課件2101化工工藝設計復習精簡課件2受料還原受料還原受料還原受料還原第一個釜第二個釜第三個釜第一個釜受料第二個釜操作程序圖：單位h受料第三102化工工藝設計復習精簡課件25.3.3.4釜式反應器的設計（1）確定反應釜的操作方式根據(jù)工藝流程的特點，確定反應釜是連續(xù)操作還是間歇操作（即分批式操作）。間歇操作是原料一次裝入反應釜，然后在釜內進行反應，經過一定時間后，達到要求的反應程度便卸出全部物料，接著是清洗反應釜，繼而進行下一批原料的裝入、反應和卸料，即一批一批地反應，所以這種反應釜又叫分批式反應釜或間歇反應釜。連續(xù)操作是連續(xù)地將原料加入反應器，反應后的物料也連續(xù)地流出反應器，所使用的反應釜叫連續(xù)釜。103化工工藝設計復習精簡課件2（2）匯總設計基礎數(shù)據(jù)設計基礎數(shù)據(jù)包括物料流量，反應時間，操作壓力，操作溫度，投料比，轉化率，收率，物料的物性數(shù)據(jù)等。（3）計算反應釜的體積a.連續(xù)釜連續(xù)釜反應體積計算公式為：104化工工藝設計復習精簡課件2105化工工藝設計復習精簡課件2b.間歇釜間歇釜反應體積計算公式為：106化工工藝設計復習精簡課件2無論是連續(xù)釜還是間歇釜，都應考慮釜的裝料系數(shù)，一般來說，對于處于沸騰狀態(tài)或會起泡的液體物料，應取小些的系數(shù)如0.4～0.6，而對于不起泡或不處于沸騰狀態(tài)的液體，可取0.7～0.85。107化工工藝設計復習精簡課件2例在連續(xù)釜中用己二酸和己二醇在70℃下進行縮聚反應生產醇酸樹脂，反應以H2SO4為催化劑，其動力學方程式如下：RA=KCA2（A指己二酸）70℃，k=1.97×10-3L/(mol·min)，己二酸的起始濃度（CA0=4mol/L），每天處理己二酸2400kg，要求己二酸的轉化率達到80%，求反應釜的體積。解：（1）計算連續(xù)反應釜的空時

108化工工藝設計復習精簡課件2

（2）計算反應釜進口液體的體積流量己二酸的摩爾流量為

（3）計算反應釜的體積反應釜的有效體積為

取裝料系數(shù)0.75，則反應釜實際體積為109化工工藝設計復習精簡課件2例在間歇釜中用己二酸和己二醇在70℃下進行縮聚反應生產醇酸樹脂，反應以H2SO4為催化劑，其動力學方程式如下：RA=KCA2（A指己二酸）70℃，k=1.97×10-3L/(mol·min)，己二酸的起始濃度（CA0=4mol/L），每天處理己二酸2400kg，要求己二酸的轉化率達到80%，每批操作的輔助生產時間t0=1h，求間歇釜的體積。解：（1）計算制取每批產品需要的反應時間

110化工工藝設計復習精簡課件2

（2）每小時處理的物料量

（3）計算反應釜的體積取裝料系數(shù)0.75，則反應釜實際體積為

與連續(xù)釜相比，間歇釜所需要的體積小得多。111化工工藝設計復習精簡課件2四、設備材料的選擇（1）介質的性質、溫度和壓力（2）設備的類型和結構（3）材料價格和來源（4）制造加工方便112化工工藝設計復習精簡課件2第六章化工廠布置6.1廠址選擇化工廠布置是化工廠設計中的重要內容，主要包括三個方面：廠址選擇、化工廠總平面布置和車間布置。6.1.1概述6.1.2廠址選擇的原則和指標廠址選擇是化工裝置建設的一個重要環(huán)節(jié)，也是一項政策性、技術性很強的工作。113化工工藝設計復習精簡課件2廠址選擇工作按擬建項目的隸屬關系，由主管部門組織勘察設計單位和所在地的有關部門共同進行。6.1.3廠址選擇的組織6.1.4廠址選擇的程序廠址選擇按它的工作深度，分為規(guī)劃性選廠和工程性選廠。規(guī)劃性選廠是廠址選擇的第一階段。目的是選擇擬建項目的建設地點（地理位置）。這項工作通常由綜合部門或項目的主管部門根據(jù)國民經濟遠景發(fā)展的戰(zhàn)略要求，結合資源的分布和現(xiàn)有生產力的配置情況以及勘察、測量等技術經濟資料，在比較廣闊的地域范圍內進行選擇。并在初步選定的區(qū)域內提出多個可供考慮的建廠地址，作出方案比較，供研究選擇。114化工工藝設計復習精簡課件26.1.5理想的廠址a.滿足所選工藝要求；b.滿足環(huán)保和社區(qū)的要求；c.使原料和產品運輸費用最低以使利潤最大化。廠址選擇按它的工作深度，分為規(guī)劃性選廠和工程性選廠。115化工工藝設計復習精簡課件26.2總平面布置總平面布置圖又稱廠區(qū)布置，也有稱總圖布置。將生產、運輸、安全、衛(wèi)生、管理各部門及車間進行統(tǒng)籌安排。要總體地解決全廠所有的建筑物和構筑物在平面和豎向上的布置，運輸網(wǎng)和地上、地下工程技術管網(wǎng)的布置、行政管理、福利及美化設施的布置等問題，亦即工廠的總體布置。尋求物料和人員的最佳流動布局。6.2.1概述116化工工藝設計復習精簡課件26.2.2總圖布置應滿足的要求（1）生產要求總體布局首先要求保證徑直和短捷的生產作業(yè)線，盡可能避免交叉和迂回，使各種物料的輸送距離為最小。同時將水、電、汽耗量大的車間盡量集中，形成負荷中心，并使其與供應來源靠近，使水、電、汽輸送距離為最小。工廠總體布局還應使人流和貨流的交通路線徑直和短捷，避免交叉和重疊。117化工工藝設計復習精簡課件2（2）安全要求化工廠具有易燃、易爆、有毒的特點，廠區(qū)應充分考慮安全布局，嚴格遵守防火、衛(wèi)生等安全規(guī)范和標準的有關規(guī)定，重點是防止火災和爆炸的發(fā)生，并考慮一旦發(fā)生危險時能及時疏散和有效救援。（3）發(fā)展要求廠區(qū)布置要求有較大的彈性，使其對工廠的發(fā)展變化有較大的適應性。也就是說，隨著工廠不斷的發(fā)展變化，廠內的生產布局和安全布局仍然合理。118化工工藝設計復習精簡課件26.3車間布置設計6.3.1概述車間布置設計是車間工藝設計的重要項目之一；車間布置設計是在工藝流程設計和設備選型完成后進行的；車間布置設計：以工藝專業(yè)為主導，各專業(yè)密切配合進行；車間布置設計內容：車間的整體布置設計、廠房的輪廓設計和車間設備布置設計。車間布置設計應考慮到的方面：工藝要求、操作條件、生產運行、安裝維修、車間管理、物料利用、能量利用、經濟效益等119化工工藝設計復習精簡課件26.3.2車間的整體布置設計和廠房的輪廓設計一、車間的整體布置（這部分肯定考了具體靠什么就不知道了120~125頁）根據(jù)生產規(guī)模和生產特點以及廠區(qū)面積、廠區(qū)地形、地質條件等考慮車間的整體布置。在進行車間的整體布置時要處理好幾個方面的問題。1、分散布置（分離式布置）對生產規(guī)模較大，車間內各工段的生產特點有顯著差異（如防火、防爆等級等），需要嚴格分開；或廠區(qū)平坦的地形較少（如山區(qū)等）。一般考慮分散布置。廠房的安排多采用單元式，即把原料處理、成品包裝、生產工段、回收工段、控制室及特殊設備獨立布置，分散為多個單元。120化工工藝設計復習精簡課件22、集中布置（集中式布置）

對生產規(guī)模較小，生產中各工段聯(lián)系頻繁，生產特點無明顯差異，且地形較平坦時，一般可以考慮集中布置。即在符合建筑設計防火規(guī)范及工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準的前提下，結合建廠地點的具體情況，可將車間的生產、輔助、生活設施集中在一幢樓房內。

另外，在保證流程化布置的同時，相同的或同類設備盡可能集中布置，便于統(tǒng)一管理和操作。121化工工藝設計復習精簡課件23、露天化布置與室內布置

對不需要經常操作的設備、自動化操作程度較高的設備、受氣候影響不大的設備，可進行露天或半露天布置。如：塔、冷凝器、貯槽等在車間布置設計中，露天布置是優(yōu)先考慮的第一方案，也就是說只要有可能都應采用露天布置或半露天布置。122化工工藝設計復習精簡課件2露天布置或半露天布置的優(yōu)點：（貌似考了）（1）節(jié)約大量建筑面積，即節(jié)約大量基本建設投資；（2）節(jié)約土建施工工程量，可加快基本建設的進度；（3）將具有火災及爆炸危險的設備露天化，可降低廠房的防火防爆等級，因而降低了廠房的造價；（4）將有毒物質的設備露天化，可減少廠房通風次數(shù)、節(jié)約通風設備及動力消耗；（5）對廠房的改建和擴建的靈活性較大。123化工工藝設計復習精簡課件2

對不允許有顯著溫度變化，不能受大氣影響的設備以及經常要監(jiān)測和就近操作的設備宜布置在室內。

不允許放在室外，宜室內布置的設備有：（1）不能受大氣影響，不允許有顯著溫度變化的設備。如反應釜等；（2）操作頻繁的設備或低溫地區(qū)的設備。如間歇操作的設備；（3）各種有機械傳動的設備和機器。如壓縮機、冷凍機等；（4）生產控制和操作臺。124化工工藝設計復習精簡課件24、流程式布置按流程順序在中心管廊的兩側依次布置各工段，可以避免管道的重復往返，縮短管道總長。這種布置方案最經濟。車間平面愈近方形愈經濟。車間布置常見的幾種方案：（1）直通管廊長條布置（又稱直線形或一字形布置）（2）T形布置及L型布置（3）組合布置125化工工藝設計復習精簡課件26.3.3廠房的平面布置化工廠廠房的平面布置是根據(jù)生產工藝條件以及建筑本身的可能性與合理性來考慮的?；S廠房的輪廓在平面上有：長方形型、L型、T型等。其中長方形型最常被采用。這是由于長方形型廠房便于總平面的布置，節(jié)約用地，便于設備管理，縮短管道的安裝，便于安排交通和出入口，有較多可供自然采光和通風的墻面。化工廠廠房多為框架結構，柱網(wǎng)布置?；S廠房的總寬度、總跨度以及柱網(wǎng)間距即要滿足設備布置的要求，又要符合建筑模數(shù)的要求。126化工工藝設計復習精簡課件26.3.4廠房的立體布置（豎向布置）化工廠廠房的立面有單層與多層之分，或單層與多層相結合的形式。主要根據(jù)生產工藝特點抉擇，同時，也要滿足建筑上采光、通風等各方面的要求。廠房層高主要取決于設備的高低、安裝位置、檢修要求及安全衛(wèi)生條件等。如：有高溫、有毒害氣體的廠房，要適當加高建筑物的層高；有爆炸危險的車間宜采用單層廠房。若必須采用多層廠房結構，則應將有爆炸危險的車間置于廠房的頂層。有爆炸危險的廠房，必須設置足夠的泄壓面積。即在平面和立面方向均要考慮余地。127化工工藝設計復習精簡課件26.4車間設備布置最佳的設備布置應做到：經濟合理，節(jié)約投資，操作維修方便，安全，設備排列緊湊，整齊美觀。進行設備布置設計時要注意下列問題：1、露天化布置與室內布置2、生產流程化布置6.4.1設備布置的內容與原則3、符合操作、安裝與檢修要求4、符合安全技術要求128