化工厂设计概论(第一章)(1).ppt

1、第一章第一章 化工过程设计化工过程设计1.1 过程工程过程工程化工过程：化工过程：化学工业和石油化工等复杂系统的核心部分。过程工程过程工程：概括了建立和定量地分析整个工厂的工艺过程流程的全部工作内容，而且要求所建立的过程流程必须是技术上可行、经济上合理、符合安全条例、易于操作的实体。包括：过程开发、过程设计、过程完善。过程开发过程开发是指过程的概念设计及研究的定向评价。过程开发过程开发内容有：1. 研究部门所研究的过程开发及评价。2. 引进技术的过程评价。3. 新过程的基准规模或中试规模的开发。 4. 出于革新的目的对现存过程的综述。过程设计过程设计：包括预过程设计与最终过程设计。 最终过程设

2、计可提供建立过程所需的全部文件和图纸。过程完善过程完善：是面对已经建成的化工过程，对它进行过程分析，找出问题，优化操作策略，改革工程设施，实现挖潜的目的。过程工程包括全新过程的建立和老过程的改造两部分。经济法则是指导过程工作的基本方针之一。1.2 过程设计过程设计 过程设计：过程设计：指继过程开发研究之后直至完成课题全部设计图纸的阶段。是总结过程开发阶段的全部信息，进而完成全部过程的合成方案。对设计者要求对设计者要求：必须全面掌握过程开发的内容，分清哪些是属于成熟的、有操作经验的技术；哪些是没有经验、不具备工业实践的技术。四、五十年代逐级放大；七十年代采用计算机模拟与优化。优化的目标函数通常是

3、经济指标和能耗指标。核心目标：核心目标：确定出一个综合优化的设计方案，寻找最佳操作条件，使其各个方面皆能处于优化状态。 过程设计的主要步骤过程设计的主要步骤 开始开始 1.现有情况：经济考虑和社会需要2. 想法：原料、产品、路线、产量3. 过程合成：概念变化4.流程选择5.设计基础：变量（迭代变量、设计变量），模型（过程操作模型、物性模型），过程的公共工程6.设计方法：非设计变量的初值和收敛方法7.过程设计：物料和能量衡算、过程流股一览表、过程设备一览表、公共工程一览表、过程流程图、过程说明、第二定理分析8.初步经济分析：投资、操作费用，产生吸引力准则9.经济因素：经济、热力学效率、可操作性、

4、安全性、环境保护和保健10. 最优化方法：目标函数、方法-设计变量最优化-返回6 结构最优化-返回3 符合要求 过程设计报告 完成完成设计工作要点设计工作要点 ( 五个选择 )：1. 过程的选择：用标准的单元操作实现过程合成是关键。2. 生产能力的选择3. 过程结构的选择4. 过程条件的选择：温度、压力、浓度、停留时间等。5. 其它条件的选择：设备的初估尺寸、备用件选定、可操作性、安全性、过程控制、外围设施配置等。过程设计的基本目标过程设计的基本目标：确定最佳设备单元及其间的最佳组合；导找最佳操作条件，在此条件下，能使产品以最低成本，达到所希望的产率。同时还必须考虑安全与环境保护的必要约束条件。过程设计是一个复杂的问题，不但要进行定量计算，而且还要处理大量的信息，进行严密的逻辑推理，引用专家的经验。过程设计进一步开发的课题有：过程设计进一步开发的课题有： 1. 全流程大系统模拟的数值方法。2. 过程设计中热物理性质模型。3. 包括过程控制在内的过程合成。4. 过程设计中的可操作性分析。5. 有效能分析评价方法。6. 专家系统与大系统的优化。1.3 计算机辅助化工过程设计的计算机辅助化工过程设计的硬件和软件硬件和软件一、一、 硬件硬件大型计算机、计算机工作站和个人计算机二、软件二、软件开发新的模拟系统