3 化工工艺计算.ppt

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1、第三章化工工艺计算3.1设计计算前的准备工作3.2物料衡算3.3能量衡算3.4化工模拟软件在化工设计中的应用3.1设计计算前的准备工作1.工艺性资料的收集（1）物料衡算提纲。生产步骤和化学反应（包括主、付反应）各步骤所需的原料，中间体规格和物理化学性质成品的规格和物化性质每批加料量或单位时间进料量各生产步骤的产率（2）工艺流程图及说明。（3）热量计算参数和设备计算数据（ΔH、Cp、K、λ、α等）。（4）流体输送过程参数（粘度μ、密度ρ、摩擦系数等）。（5）传质过程系数，相平衡数据。（6）冷冻过程的热

2、力学参数。（7）具体的工艺操作条件（温度T、压力P、流量G）（8）介质物性和材质性能，材质数据，腐蚀数据。（9）车间平立面布置的参考资料。（10）管道设计资料（管道配置、管道材质、架设方式、管件、阀件等）（11）环境保护、安全保护等规范和资料。2.工程性资料的收集：（1）气象、地质资料。（2）公用工程的消耗量，辅助设施能力。（3）总图运输、原料输送方式、储存方式。（4）上、下水资料。（5）配电工程资料。（6）仪表自控资料等。3.1设计计算前的准备工作3.1设计计算前的准备工作3.资料的来源（1）科研

3、单位（研究报告）（2）设计单位（设计图纸、设计说明书）（3）基建单位（厂址方案、基建工程资料和安装工程资料）（4）生产单位（现场操作数据和实际的经济技术指标）车间原始资料、各种生产报表工艺操作规程设备岗位操作法设备维护检修规程及设备维修纪录卡劳动保护及安全技术规程车间化验室的分析研究资料车间实测数据工厂科室掌握的技改资料供销科的产品目录和样本财务科的产品原料单耗及成本分析资料全厂职工劳动福利的生活资料（5）可行性研究报告、各国文摘和专利、各类工艺书籍、各类调查报告、各种化工过程与设备计算等书籍。3.

4、1设计计算前的准备工作4.几本常用的化工设计资料和手册（1）IndustricalChemicals（2）EncyclopediaofChemicalTechnology（3）ScienceandTechnology（4）ChemicalAbstracts（C.A）（5）HandbookofTechnology（6）I.C.T（物性手册）（7）化工工艺设计手册（8）材料与零部件手册3.2物料衡算1.物料衡算能为化工设计提供的基础数据（目的）（1）物料消耗定额。（2）工艺设备的大小尺寸。（3）管道的大

5、小尺寸。（4）为能量衡算提供基础数据。3.2物料衡算2.  物料衡算的依据设计任务书、生产量、工艺技术条件、反应转化率、相平衡数据等。3.2物料衡算3. 物料衡算式：进料总量=出料总量+损耗量+积累量对于一个连续稳定过程：进料总量=出料总量+损耗量注意的问题（1）可建立的方程式（2）变量（3）设计变量3.2物料衡算4.  物料衡算的基本步骤：（1）画出物料衡算示意图，注明物料衡算的有关数据。（2）列出反应方程式，识别反应类型。（3）确定计算基准，选定工艺参数及计算所必要的数据（4）列出衡算式。（5）

6、展开计算。将计算结果列出物料衡算表。5流程物料衡算的几个问题（1）计算基准设计过程中各种计算通常以小时或是以设备为单位进行，而设计任务却是指定年产量，此时应注意计算基准。例1设计一个年产量为10000t（吨）的间歇本体法聚丙烯设备装置，由二个反应釜并联操作，反应釜的操作时间表如下置换0.5h进料0.5h聚合反应5.0h出料1.5h清理0.5h设年操作时为8000小时，消耗定额为1.1t丙烯/聚丙烯，试决定所需反应器的体积和管道的通过能力。解：每个反应釜的生产能力为5000t/a（年），每批操作周期为

7、8h，故每个反应釜每批的生产量为：5000×8/8000=5t/批在操作状态下丙烯的密度为470kg/m3，反应釜的装填系数为0.9，则所需反应釜的体积:1.1×5/0.47/0.9=13.0m3进口管道通过能力=每批投料量/进料时间=1.1×5/0.5=11t/h=23.4m3/h出口管道的通过能力=5.5/1.5=3.67t/h选择计算基准的重要性（2）比率系数对于一个较复杂过程，开始进行物料衡算时通常不能确切知道每吨产品的原料消耗，可以任意选择一个进料数值，例如100kmol/h，待系统计算完

8、成得到产品数值时，再将各股物料乘该比例系数。（3）物流的循环对于转化率较低或有一种反应物过量的反应系统，需将未反应的原料与产物分离后，返回到反应器入口，构成物料循环。如此，增加了物料衡算的复杂程度。例2：乙烯与氯气反应生产氯乙烯的过程如下图Cl2C2H4HClA氯化B次氯化C热裂解D分离C2H3Cl(VC)在各反应器中发生如下反应：(A)氯化反应C2H4+Cl2→C2H4Cl2(DCE：二氯乙烷）DCE收率98%（B)次氯化C2H4+2HCl+0.5O2→C2H4Cl