化工过程开发与的设计 第六章 过程分析与合成课件.ppt

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1、第六章一、原料制备与产品分离的主要单元方法二、过程分析与合成过程分析与合成2021/7/30分析：就是把化工过程分解为各个属性、部分和方面加以剖析。合成：就是把化工过程的各个属性、部分和方面结合起来加以处理。两者彼此相反而又相互联系任务:以系统工程的思想、方法，解决化工过程系统的设计、开发、操作、控制等问题。手段：实施化工过程分析与合成的手段是运算描述过程系统的数学模型，这种模型的运算称作化工过程系统模拟2021/7/30化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数目标是使决择方案，技术上先进、可行，经

2、济上优越、合理对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优2021/7/30化工过程系统的合成包括：反应路径合成；换热网络合成；分离序列合成；过程控制系统合成；解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务由于化工过程系统的复杂性，这类优化问题常是具有非线性、奇异、有约束、多极值等现象，近年来出现的模拟退火法和进化算法2021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/3

3、02021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/303-中央循环管；不凝性气体冷却水二次蒸汽料液加热蒸汽冷凝水完成液水硝酸铵水溶液蒸发流程蒸发流程123451-加热管；2-加热室；4-蒸发室；5-除沫器；6-冷凝器此种蒸发器称为中央循环管式蒸发器（标准式蒸发器）。加热室由垂直管束组成，溶液在管内被加热；室中间有一根直径很大的管子，称为中央循环管。当加热蒸汽通入管间加热时，由于中央循环管较大，其中单位体积溶液占有的传热面（比表面积），比其他加热管要小，即溶液在中央循环管内比在加热管内受热程度较轻，因而加

4、热管内溶液汽化较多，形成汽液混合物的密度小，从而使蒸发器中溶液形成由中央循环管下降，而由其他加热管上升的循环流动。循环主要由溶液受热所致的密度差引起，称为自然循环2021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/302021/7/30二、过程分析与合成将原料转变成化工产品。流程的组织需要用到推论分析、功能分析、形态分析等。2021/7/301.推论分析是从目标出发，寻找实现此目标的前提。2021/7/302021/7/302021/7/302021/7

5、/302021/7/302021/7/30以合成氨为例，由N2与H2合成氨这一目标，需要确定加热加压措施，选择或设计相应设备和反应器结构，寻求能达到任务纯度要求的原料气。再下一步寻求制造粗原料的工艺，最终找到以煤或天然气或渣油作为初始原料及其相应的制气工艺。反应器分离与再循环换热网络公用工程“洋葱”模型2021/7/302.功能分析法功能——指产品技术系统的用途或所具有的特定工作能力。功能分析法——探寻功能方案的主要方法。这种方法将复杂系统的总功能分化为简单的功能单元，再对每个功能求解，然后进行组合，得到系统多种总方案，然后分析比较，最后得到最佳功能方案。2021/7/30分

6、析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案不同功能单元的实施方法不同设备型式不同流程方案2021/7/30合成氨工艺特点是工艺流程长，各工段独立但却相互关联。一般都包括造气、脱硫、变换、脱碳、合成等工段。各工段还有不同的工艺选择，如：造气可从煤、天然气、石脑油或重油出发。脱硫有干法脱硫和湿法脱硫两种。脱碳有化学吸收法、物理吸收法或物理化学吸收法等。变换有中串低变换和换热式全低变耐硫低温变换两种。合成塔工艺方式较多，主要有三段冷激式、径向换热、轴向换热、中心管换热等。排列组合上述基本部分，就形成了不同的合成氨工艺。但他们都有明确的目标函数，或降低单耗或立足于节能。2021/7/3

7、0形态分析法是对每种可供选择的方案进行精确的分析和评价，选择出最优方案。评价的判据有：是否满足所要求的技术指标；技术资料的完整性和可信度；经济指标的先进性；环境、安全和法律等。3.形态分析法2021/7/30对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣原则是否满足所要求的技术指标经济指标的先进性环境、安全和法律技术资料的完整性和可信度2021/7/30过程技术的选择技术上先进经济上合理●操作单元的选择●设备的选择●操作条件的确定●控制系统的选择●“三废”治理和资源再利用方案2021/7/30影响过程技术选择的因