化工工艺流程设计教学课程.ppt

《化工工艺流程设计教学课程.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第五章  化工工艺流程设计一.工艺流程设计的目的和任务目的：用图解形式来表达整个生产工艺过程任务：（1）确定生产工艺流程中各个过程的具体内容、顺序和组织形式。（2）绘制工艺流程图。要求（1）确定整个流程的组成例如合成氨生产工艺造气变换铜洗合成煤或油水蒸气己内酰胺生产工艺加氢氧化羟胺肟化重排苯H2O2H2硝酸(2)确定各个过程或工序的组成例如合成氨工艺中的变换工段变换反应：CO+H2OCO2+H2水洗CO2+H2OH2CO3碱洗CO2+NaOHNa2CO3+H2O变换反应水洗碱洗H2,N2,COCO2及少量惰性气体(3)确定操作条件。

2、ⅰⅰ）反应器操作参数的确定1）温度a可逆反应的平衡（吸热或放热）如：EBSty+H2+△H采用二段反应，温度序列为先低后高b考虑反应的选择性（按主付反应活化能的大小）如APAS如果E1为主反应的活化能，且E1﹥E2则高温有利于主反应E1E2c温度的限制条件（材质和催化剂的要求）2）压力a反应速度b反应物料的相态（如气相烃化和液相烃化）c后续分离的要求（希望水冷后就产生气液两相）3）组成a某一反应物要求很高的转化率例如CO+Cl2→COCl（光气）二异氰酸酯的原料要求不含氯，Cl2的转化率100%，采取CO过量b产物与反应物分离困难

3、如C6H6（苯）+H2→C6H12（环己烷）C6H6:Tb=353.1kC6H12:Tb=353.9k苯与环己烷很难分离，因此采取氢气过量，苯完全反应。c反应的浓度效应（浓度对主付反应速率的影响）d分离循环费用4）反应的转化率a转化率和所需反应时间的关系b各种转化率下的产品分布c反应系统和分离系统的设备价格ⅱ）精馏塔工艺参数的确定1）塔压（实质上是塔顶塔釜温度选取的问题）a尽量避免真空操作（增加真空泵和塔径）b常压下能用普通冷却水冷却，就不宜采取加压c对于P﹥1.6MPa时，究竟采用低压冷冻，还是高压冷却，需作方案比较。2）回流比a

4、对于价格高昂的公用工程，取常规R/Rmin(1.11～1.24)的范围低限。b若回收的冷量或热量可利用，取常规R/Rmin的高限。c对于产品纯度极高的精密精馏，取较大R/Rmin值（因为R/Rmin较小，塔板数急剧增加）3）产品纯度和回收率（正确选定产品的纯度有重大的经济意义）(4)确定控制方案。a离心泵的流量控制FRCPIFRCPIb液位控制溢流控制液面LIC出料控制液面LICFC进料控制液面C两个液相的界面控制(液-液分离）LICLIC卧式容器界面控制d塔压调节PIC(5)确定过程的综合平衡(6)确定三废治理方法。(7)制定安全

5、生产措施。(8)其他实际要求（清洗、冷凝水回用、副产物的利用等）。二化工过程合成方法（一）反应过程的合成首先确定过程性质和输入、输出条件。性质：连续或间歇（产量、市场需求、操作上特殊要求）输入条件：进口的原料是否需经预处理（根据杂质的毒性、反应性、量）输出：确定目的产品和流股数（反应产品有6个去向：主产品、联产或副产品、低价值的燃料、排空、循环、有害物去三废处理）例乙苯反应器内的反应如下乙烯+苯→乙苯乙苯+乙烯→二乙苯二乙苯+苯→乙苯二乙苯+乙烯→三乙苯三乙苯+苯→乙苯，二乙苯乙苯、二乙苯→甲苯、二甲苯、正丁苯、异丙苯、杂环化合物

6、各类副产物中，除杂环化合物在高温下聚合，其他副产物的生成都为可逆反应。乙烷、乙烯→放空或排至燃料气管网苯、甲苯→循环乙苯→主产品（出反应器）二乙苯、三乙苯、异丙苯、正丁苯→循环杂环化合物→低值副产品反应器的选型1反应器的分类形状：管式、釜式、塔式换热方式：等温、绝热、非等温非绝热反应物系的相态：均相、非均相（气固、气液、气液固）2反应器选型的方法形态分析法：对一个问题的各个部分的所有可能方案进行分析和评价，用逻辑结构代替随机的想法，从而筛选出最佳方案。过程分为二步分支：找出所有可供选择的方案。收敛：根据若干判据对各个供选择的方案进行

7、淘汰。3反应器选型判据：反应器类型（即反应介质的相态，此为最简单、首先使用的判据）催化剂失活速度由反应的浓度效应决定的混合要求由反应的热负荷和温度效应决定热量传递和温度控制要求相际传质和化学反应的相对速度主要工艺参数选择（略）ABC判据问题结论（二）分离过程的合成分离方案数ABCABCABABCBCABCABCABBCABCABCABCABCABCABCACBABCACB1分离方法选择探试规则：根据过去的经验和研究对象的热力学性质进行半定量分析所得的结论。根据探试规则得出的结论不一定是最佳方案，但是它能大幅度减少可能的方案数，从而提

8、高设计速度。几个名词定义：分配系数：在平衡状态下某组分在轻相与重相中分子分数的比分离因子：两个组分分配系数的比例质量分离剂和能量分离剂：加到分离单元，对所需要的分离做出贡献的组分次序表：进料各组分按照分配系数递减的次序所排列的表关键组