項(xiàng)目進(jìn)展工作匯報(bào)

化工設(shè)計(jì)王召第四章流程組織本學(xué)時(shí)講授內(nèi)容

第一節(jié)

流程組織概述第二節(jié)原料的預(yù)處理及反應(yīng)途徑的合成第三節(jié)專(zhuān)用地址分配化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟第一步：流程組織（過(guò)程合成）第二步：物料衡算及熱量衡算第三步：設(shè)備設(shè)計(jì)及選型第四步：PFD圖及PID圖的設(shè)計(jì)與繪制第五步：車(chē)間流程的平立面布置設(shè)計(jì)及管道布置設(shè)計(jì)第六步：主要材料表及概（預(yù)）算（工藝部分）第七步：對(duì)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第八步：編寫(xiě)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4.1流程組織概述一、化工過(guò)程的典型流程框圖原料預(yù)處理階段反應(yīng)合成階段產(chǎn)物分離階段例如：硫氰酸紅霉素紅霉素產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的流程草圖如下：溶解脫色罐過(guò)濾器過(guò)濾器過(guò)濾器反應(yīng)器結(jié)晶器洗滌轉(zhuǎn)晶罐原料預(yù)處理階段：◆以物理方法為主，但不排除化學(xué)方法。◆可能要用到一些分離的單元操作?！艨赡軤可娴健叭龔U”處理。◆可能有副產(chǎn)品產(chǎn)出。反應(yīng)合成階段：◆可能是多步反應(yīng)組成的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（多個(gè)反應(yīng)器）。◆多個(gè)反應(yīng)器之間可能穿插著分離單元操作。

問(wèn)題：在兩個(gè)反應(yīng)器之間為什么可能要用到分離操作？產(chǎn)物分離階段：◆可能要用到多種單元操作?！糁匾暋叭龔U”處理技術(shù)問(wèn)題。◆重視回收。經(jīng)濟(jì)效益的重要來(lái)源之一。二、什么是流程組織1、流程組織的定義權(quán)衡技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、安全、工程等方面的因素，在過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合專(zhuān)家化工生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將某個(gè)化工過(guò)程的原料準(zhǔn)備、反應(yīng)合成、產(chǎn)物分離三個(gè)階段的有關(guān)單元操作有機(jī)地組合在一起，形成一個(gè)較優(yōu)的工藝流程。2、流程組織的結(jié)果畫(huà)出一個(gè)詳細(xì)的流程草圖（包含所有的工藝流股），并根據(jù)過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定流程中的合適的已知設(shè)計(jì)條件。給出合適數(shù)量的已知流股變量、單元變量、設(shè)計(jì)約束式等流程組織是化工工藝設(shè)計(jì)的“龍頭”。MB和HB是化工工藝設(shè)計(jì)的計(jì)算核心；化工工藝設(shè)計(jì)是化工廠設(shè)計(jì)的核心；3、流程組織的依據(jù)◆過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；◆化工專(zhuān)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。問(wèn)題：流程組織得好不好，怎么來(lái)判斷？4、化工領(lǐng)域包括相關(guān)領(lǐng)域的一些科技進(jìn)步與發(fā)明，都可能對(duì)某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的流程組織帶來(lái)顯著的影響。我國(guó)幾大科技發(fā)展計(jì)劃體系內(nèi)都有與化工有關(guān)的研發(fā)內(nèi)容。6APA和地塞米松的生產(chǎn)過(guò)程

如何從過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，結(jié)合化工專(zhuān)家哪些原則性的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程的流程組織呢？三、流程組織的幾個(gè)基本原則1、重視過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（根本出發(fā)點(diǎn)）；2、盡量確保工程中運(yùn)用的工藝技術(shù)和設(shè)備的成熟性；標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備；有中試或生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的工藝技術(shù)3、要考慮工程放大的影響；大設(shè)備折分4、組織流程時(shí)，應(yīng)考慮流程的可操作性，盡量增大流程（尤其是關(guān)鍵設(shè)備）的操作彈性；原料、操作參數(shù)、公用工程波動(dòng)的影響5、重視流程的運(yùn)行安全問(wèn)題；間歇流程中備用的單元操作問(wèn)題。例如：強(qiáng)毒性、輻射的間接換熱問(wèn)題。6、從經(jīng)濟(jì)角度，節(jié)省流程的固定投資，減少流程的操作費(fèi)用；有時(shí)要犧牲流程的技術(shù)先進(jìn)性7、重視副產(chǎn)品回收，同步考慮環(huán)保因素；可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略（科學(xué)發(fā)展觀）技術(shù)不斷創(chuàng)新、進(jìn)步；節(jié)約資源；保護(hù)人類(lèi)環(huán)境；末端治理與源頭預(yù)防相結(jié)合四、流程組織的具體任務(wù)1、原料的預(yù)處理；2、反應(yīng)途徑的合成與挑選；3、專(zhuān)用地址分配；4、分離技術(shù)的選擇；5、分離順序的選擇；6、能量集成與管理(熱交換網(wǎng)絡(luò))；流程組織的具體任務(wù)在流程組織的這些工作中，反應(yīng)途徑的合成與挑選是流程組織的核心。反應(yīng)途徑確定后，它就決定了原料預(yù)處理的程度和方法，同時(shí)決定了分離技術(shù)和順序問(wèn)題。（流程的核心是“反應(yīng)”）過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，往往以反應(yīng)途徑的開(kāi)發(fā)或挑選為起始點(diǎn)。4.2原料的預(yù)處理及反應(yīng)途徑的合成一、原料的預(yù)處理在實(shí)際的化工過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)選擇性率等，對(duì)其進(jìn)料的組成及純度、相態(tài)、固體顆粒粒度分布等方面，一般都會(huì)提出相應(yīng)的要求。例如：聚合反應(yīng)對(duì)原料純度的要求經(jīng)常達(dá)到“3n”甚至“4n”。氣固非均相反應(yīng)對(duì)其固體顆粒粒度分布要求較嚴(yán)格。原料預(yù)處理的目的從有利于反應(yīng)的角度提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；提高或控制反應(yīng)速度；提高反應(yīng)的選擇性率，等從有利于反應(yīng)后產(chǎn)物分離的角度流程組織時(shí)，目光要看遍全局原料預(yù)處理的幾種通常形式：1、原料的預(yù)熱、預(yù)冷、加壓處理；2、原料的純度處理；有時(shí)包括色級(jí)處理；減輕雜質(zhì)毒化催化劑；聚合度要求等等3、幾種反應(yīng)原料的預(yù)混合處理；4、原料的相轉(zhuǎn)換處理；常見(jiàn)的固到液、液到汽5、固體原料的顆粒粒度大小處理；常見(jiàn)的氣－固反應(yīng)、液－固反應(yīng)提示：進(jìn)行組織流程，考慮原料預(yù)處理的方法，要站在全流程角度，從進(jìn)廠原料現(xiàn)狀、反應(yīng)對(duì)原料的要求、反應(yīng)后產(chǎn)物的分離等方面因素綜合考慮。只要技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，可以考慮采用一些分離單元操作，甚至化學(xué)手段，來(lái)進(jìn)行原料預(yù)處理。二、反應(yīng)途徑的合成與挑選反應(yīng)途徑：從原料到產(chǎn)品的多步反應(yīng)組成的反應(yīng)順序（序列）。反應(yīng)途徑的合成：構(gòu)造從原料到產(chǎn)品的反應(yīng)途徑。挑選反應(yīng)途徑：從AC，化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室發(fā)明提出來(lái)多個(gè)反應(yīng)途徑，化學(xué)工程師則站在工程實(shí)際應(yīng)用的角度，從這些眾多的反應(yīng)途徑中挑選一條或幾條進(jìn)行工程設(shè)計(jì)并投入商業(yè)運(yùn)行?；瘜W(xué)家：從事反應(yīng)途徑的合成；化學(xué)工程師：挑選反應(yīng)途徑。

反應(yīng)途徑的合成與挑選是流程組織的“核心”。其對(duì)整個(gè)流程生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本一般都有決定性的影響。挑選合適的反應(yīng)途徑，是從源頭治理污染的最好方法。那么，作為一個(gè)化學(xué)工程師，挑選反應(yīng)途徑時(shí)，應(yīng)該考慮哪些因素？挑選反應(yīng)途徑考慮的因素反應(yīng)步驟長(zhǎng)短；副反應(yīng)數(shù)量；反應(yīng)速度及轉(zhuǎn)化率、選擇性率等；反應(yīng)條件要求；產(chǎn)物分離難易；環(huán)保、安全、健康情況；投資及成本的高低；產(chǎn)品質(zhì)量情況；原料來(lái)源難易；

……以上因素要綜合考慮。在安全、環(huán)保、健康的前提下，技術(shù)上可行，以經(jīng)濟(jì)上合理為最高目標(biāo)來(lái)挑選。例如：工業(yè)規(guī)模乙酸乙酯的生產(chǎn)流程中，反應(yīng)途徑的挑選問(wèn)題。共有三條反應(yīng)途徑可供選擇。其中工業(yè)上經(jīng)常挑選的是：上述反應(yīng)具有反應(yīng)途徑短、副產(chǎn)物少、原料來(lái)源容易、產(chǎn)物分離容易等一系列有點(diǎn)。但在自然條件下，其反應(yīng)速度太慢（20年其轉(zhuǎn)化率不到2％）。工業(yè)運(yùn)用時(shí)要用這個(gè)反應(yīng)途徑，就必須想辦法提高其反應(yīng)速度。只有在硫酸催化作用、80℃溫度時(shí)，其反應(yīng)速度才具有工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值。例如：一氯癸烷（一氯代十烷）工業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)途徑挑選問(wèn)題。C10H21Cl有以下三種反應(yīng)途徑可供挑選：1、C10H22＋Cl2C10H21Cl＋HCl伴隨副反應(yīng)：C10H21Cl＋Cl2C10H20Cl2

＋HCl2、C10H20＋HClC10H21Cl3、C10H21OH

＋HClC10H21Cl＋H2O結(jié)論：從原料成本、來(lái)源角度挑選反應(yīng)途徑1來(lái)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。4.3專(zhuān)用地址分配（專(zhuān)用地址確定）關(guān)于化工流程組織時(shí)的專(zhuān)用地址分配，到現(xiàn)在為止，找不到它明確的定義。但其意思很明確，我們通過(guò)幾個(gè)有關(guān)化工流程專(zhuān)用地址的例子，來(lái)說(shuō)明有關(guān)專(zhuān)用地址問(wèn)題。一、流程中循環(huán)流股回流的專(zhuān)用地址原料準(zhǔn)備反應(yīng)器1反應(yīng)器2分離1分離