化工工艺设计

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1、化工工艺设计1.概述1.1要建设一个化工厂，必须具有一批化工工艺专业技术人员，这批化工工艺专业技术人员必须具备下列基本条件。Ø掌握化工基本理论如化工热力学、流体力学、传热、传质、化学反应动力学（化学反应工程）。Ø掌握化工工艺设计方法和技能工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员职责。化工基本理论的应用（化工设计方法）。工艺设计基本程序（工艺设计技能）。工艺设计的成品文件（内容及深度）。工艺设计的质量保证程序。Ø熟悉环保、安全、消防等方面的法规，如：HG20667-1986化工建设项目环境保护设计规定SH3024-95石

2、油化工企业环境保护设计规范HG20571-95化工企业安全卫生设计规定SH3047-93石油化工企业职业安全卫生设计规范GBJ16-87(2001版)建筑设计防火规范GB50160-92(1999版)石油化工企业设计防火规范GB50058-92爆炸和危险性环境电力装置设计规范一定的工作经验Ø1.2化工建设项目阶段1.2.1建设项目阶段的划分以工程公司为主体，通常分为三个阶段项目前期Ø项目建议书→批准后即为立项可行性研究报告→批准后即可展开工程设计工程设计Ø按国内审批要求分为：初步设计→批准后建设单位即可开工。施工图设

3、计按国际常规做法分为：工艺设计基础设计详细设计Ø施工、安装、试车、性能考核及国家验收（验收后工厂投入正常运行）1.2.2建设项目阶段的划分以建设单位为主体，通常分为四个阶段Ø项目前期工程设计Ø工程建设Ø工厂投入生产Ø2.工艺设计的内容和深度2.1工艺设计的文件包括三大内容：文字说明（工艺说明）Ø图纸Ø表格Ø2.1.1文字说明（工艺说明）Ø工艺设计的范围。设计基础：生产规模、产品方案、原料，催化剂，化学品，公用工程燃料规格、产品及副产品规格。ØØ工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺流程叙述。原料、催化剂、化学品及燃料

4、消耗定额及消耗量。ØØ公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺空气、仪表空气、氮气）消耗定额及消耗量。三废排放：包括排放点、排放量、排放组成及建议处理方法ØØ装置定员安全备忘录（另行成册）Ø技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）ØØ操作指南（通常为对内使用，另行成册。供工艺系统、配管等专业使用）2.1.2图纸ØPFD：是PID的设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）。包括全部工艺设备、主要物料管道（表示出流向、物料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。Ø建议设备布置图：是总

5、图布置、装置布置的依据，供基础设计使用（通常为平面布置图）。根据工艺流程的特点和要求进行布置。ØPCD：通常是设计院内部设计过程文件、最终体现在终版PFD中（通常由自控专业完成）。2.1.3表格Ø物料平衡表：包括物流组成、温度、压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理化常数（热负荷表示在此表中或PFD图上）。Ø工艺设备数据表：根据设备形式不同、作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器的等。工艺设备数据表需表示出设备位号、介质名称、操作压力、设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸

6、、特征尺寸及特殊要求。（各设计院均有各种规定的表格）。Ø工艺设备表取样点汇总表ØØ装置界区条件表：通常由工艺系统专业来完善并最终发表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件等）。2.2补充说明：化工工艺专业尚需参加前期工作，主要前期工作有：项目建议书；可行性报告编制工作。Ø项目报价书；投标书、技术文件编制工作。ØØ引进项目：包括询价书、投标书的评标、合同技术附件谈判。大中型联合装置总体规划设计。Ø3.工艺设计方法（化工基本理论的应用）3.1工艺路线的选择原料来源Ø经济效益和社会效益（生产成本）Ø环境保护ØØ

7、其它，如操作条件、安全、消防、投资、工艺先进性，可行性，合理性。3.2工艺流程方案优化Ø“洋葱头”模型（由史密斯、林霍夫提供的模型）从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。“洋葱头”模型强调过程开发和设计的有序和分层性质。Ø反应流程优化见表-7.4.2（P-544）反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应途径。反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等等。Ø精馏流程的优化精馏流程如需要分离R个组份

8、，就需要有R-1个精馏塔。精馏优化需要考虑：那种组份为主产品，那种组份为付产品。产品的规格要求。精馏流程的优化法1）：试探法，主要规则如下：优先使用普通精馏。尽量避免减压操作和使用冷量。产品数应最少。腐蚀性、危险性的组份应优先分出。难分离的组分最后分出。最大量组份应优先分出。塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。精馏流程的优化法2）：调优法精馏流程的优