第六章-化工生产工艺流程课件.ppt
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- 第六 化工 生产工艺 流程 课件
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1、化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社三大目标:知识目标能力目标素质目标第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程知识目标知识目标:v 了解氨合成的工艺流程、聚氯了解氨合成的工艺流程、聚氯乙烯生产工艺流程的特点。乙烯生产工艺流程的特点。v 理解工艺流程配置方法及评价理解工艺流程配置方法及评价原则。原则。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程能力目标能力目标:v 能掌握化工工艺流程
2、的组成。能掌握化工工艺流程的组成。v 能对生产工艺流程进行主要单能对生产工艺流程进行主要单元操作和设备的配置。元操作和设备的配置。v 能应用工艺流程评价原则和方能应用工艺流程评价原则和方法对工艺流程进行简单分析,并进法对工艺流程进行简单分析,并进行流程的改进。行流程的改进。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程素质目标素质目标:v 能分析解释社会生活中与化工能分析解释社会生活中与化工生产相关的有关事件、现象,具备生产相关的有关事件、现象,具备辩证唯物的思考能力。辩证唯物的思考能力。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化
3、学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程本章本章重点重点工艺流程工艺流程的配置的配置工艺流程的工艺流程的分析、分析、评价与优化评价与优化聚氯乙烯工聚氯乙烯工艺流程解析艺流程解析氨合成工艺氨合成工艺流程解析流程解析化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第一节第一节 概述概述IntroductionIntroduction化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节 概述一、工艺流程的组成一、工艺流程的组成v每个化工生产过程基本包括三个步骤,即每个化工生产过程基本包
4、括三个步骤,即原料的预处原料的预处理、化学反应、产物的分离及精制理、化学反应、产物的分离及精制。v由于化工生产是以化学反应占主体的加工过程,故化由于化工生产是以化学反应占主体的加工过程,故化工过程都是以工过程都是以化学反应过程化学反应过程为中心。为中心。v化工过程的组成:化工过程的组成:化学处理过程化学处理过程( (如氧化、还原、加如氧化、还原、加氢、脱氢、硝化、卤化等氢、脱氢、硝化、卤化等) )和和物理处理过程物理处理过程( (如加热、如加热、冷却、蒸馏、过滤等冷却、蒸馏、过滤等) )组成组成化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节 概述v工艺过程或工艺工艺过
5、程或工艺流程流程 化工生产工艺流化工生产工艺流程反映了由若干个程反映了由若干个单元过程按一定的单元过程按一定的逻辑顺序组合起来,逻辑顺序组合起来,完成从完成从原料原料变为变为目目的产品的产品的全过程。的全过程。 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节 概述二、工艺流程图二、工艺流程图v最简单也最粗略的一种流程图是最简单也最粗略的一种流程图是方框流程图(方框流程图(blook flowsheet) :方框之间用带箭头的直线连结,代表车间方框之间用带箭头的直线连结,代表车间或设备之间的管线连结,箭头的方向表示物料流动的方向。或设备之间的管线连结,箭头的方向表示物料
6、流动的方向。v简易流程示意图:简易流程示意图:以形象的图像、符号和代号来表示化工以形象的图像、符号和代号来表示化工设备、管道和主要附件等。设备、管道和主要附件等。v带控制点的工艺流程图:带控制点的工艺流程图:一般包括生产装置各层地平线及一般包括生产装置各层地平线及标高、设备示意图、设备流程号、物料及动力管线、主要标高、设备示意图、设备流程号、物料及动力管线、主要阀件和管道附件、必要的计量控制仪表、图例及标题栏等。阀件和管道附件、必要的计量控制仪表、图例及标题栏等。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节 概述方框流程图方框流程图醋酸乙烯酯合成工序工艺醋酸乙烯酯合
7、成工序工艺 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第一节 概述醋酸乙烯酯合成工序工艺流程示意图醋酸乙烯酯合成工序工艺流程示意图 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第二节第二节 工艺流程的配置工艺流程的配置Configuration of Technological Configuration of Technological ProcessProcess化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置一、工艺流程配置的一般原则一、工艺流程配置的一般原
8、则1 1工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利2物料和能量利用充分合理物料和能量利用充分合理4工艺流程连续化和自动化工艺流程连续化和自动化3单元操作适宜,设备选型合理单元操作适宜,设备选型合理5安全措施得当,三废治理有效安全措施得当,三废治理有效6工艺流程的整体性优化工艺流程的整体性优化化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置二、工艺流程配置的方法二、工艺流程配置的方法1 1原料预处理系统原料预处理系统(1)原料的选择和利用原料的选择和利用 a.降低成本降低成本,尽可能选用价廉易得
9、的原料;,尽可能选用价廉易得的原料; b.选择合适的选择合适的工艺流程工艺流程和最优的和最优的工艺条件工艺条件,尽可能地提高原料的,尽可能地提高原料的转化率、反应的选择性和目的产物的收率。转化率、反应的选择性和目的产物的收率。 (2)原料的预处理原料的预处理 将原料转化成反应状态下的反应物,包括反应将原料转化成反应状态下的反应物,包括反应所需的主要原料、催化剂、溶剂、助剂和水等各种原料的贮存、所需的主要原料、催化剂、溶剂、助剂和水等各种原料的贮存、制备、净化、干燥及配制等。制备、净化、干燥及配制等。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置2反应系
10、统反应系统v 反应器一般为单台,可采用反应器一般为单台,可采用多台并联多台并联。v 当催化剂活性低,反应物转化率低时,可采用当催化剂活性低,反应物转化率低时,可采用双台串联双台串联,反应物料先经过装有催化剂的反应器,后经过装有新催化反应物料先经过装有催化剂的反应器,后经过装有新催化剂的反应器。剂的反应器。v 当反应吸热当反应吸热, ,放热时,需要配置加热器、加热炉放热时,需要配置加热器、加热炉, ,冷却器、冷却器、调温设备等。调温设备等。v 对于催化反应,需要配置催化剂的制备、回收、再生设备;对于催化反应,需要配置催化剂的制备、回收、再生设备;流化床反应器需要有补加新催化剂的设备;当催化剂使用
11、流化床反应器需要有补加新催化剂的设备;当催化剂使用周期很短时,则反应器与再生器可组成一个整体。周期很短时,则反应器与再生器可组成一个整体。 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置3反应产物的分离系统反应产物的分离系统v将反应生成的产物从反应系统中分离出来,进行精制、提纯,将反应生成的产物从反应系统中分离出来,进行精制、提纯,从而得到目的产品;尽可能实现原料、溶剂等物料的循环使用。从而得到目的产品;尽可能实现原料、溶剂等物料的循环使用。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置常用的分离方法常用的分离
12、方法分离方法分离方法进料状态进料状态分离介质分离介质分离原理分离原理精馏精馏共沸精馏共沸精馏萃取精馏萃取精馏平衡闪蒸平衡闪蒸吸收吸收吸附吸附萃取萃取结晶结晶膜分离膜分离凝聚凝聚干燥干燥液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相气相气相气相、液相气相、液相液相液相液相液相气相、液相气相、液相气相气相固相、液固固相、液固相相热量传递热量传递热量传递和液体共沸剂热量传递和液体共沸剂热量传递和液体溶剂热量传递和液体溶剂热量传递或降低压力热量传递或降低压力液体吸收剂液体吸收剂固体吸附剂固体吸附剂液体溶剂液体溶剂热量传递热量传递膜膜冷量传递冷量传递热量
13、传递和气体热量传递和气体挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同溶解度的不同溶解度的不同吸收能力的不同吸收能力的不同溶解度的不同溶解度的不同溶解度的不同溶解度的不同渗透压或溶解度的不渗透压或溶解度的不同同选择性的凝聚选择性的凝聚挥发度的不同挥发度的不同化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置 4能量综合利用能量综合利用v 化工生产是耗能大户,还要注意顾及化工生产是耗能大户,还要注意顾及节能节能问题。问题。v 首先应认真研究换首先应认真研究换热热流程和方案,最大限度地分级回收热流程和方案,最大
14、限度地分级回收热能,如尽可能采用交叉换热、逆流换热,注意安排好换热能,如尽可能采用交叉换热、逆流换热,注意安排好换热顺序,提高传热速率等;顺序,提高传热速率等;v 其次要注意其次要注意设备位置的相对高低设备位置的相对高低,充分利用位能输送物料,充分利用位能输送物料,如高压设备的物料可自动进入低压设备,减压设备可以靠如高压设备的物料可自动进入低压设备,减压设备可以靠负压自动吸人物料,高位塔与加压设备的顶部设置平衡管负压自动吸人物料,高位塔与加压设备的顶部设置平衡管有利于进料等。有利于进料等。 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置工艺流程中一般包
15、括的设备:工艺流程中一般包括的设备:(1)反应物输送设备反应物输送设备 鼓风机、离心泵、输送带等;鼓风机、离心泵、输送带等;(2)反应物净化设备反应物净化设备 除尘器、洗涤塔等;除尘器、洗涤塔等;(3)反应物的混合设备反应物的混合设备 混合器;混合器;(4)将反应物预处理到反应条件的设备将反应物预处理到反应条件的设备 预热器、压缩机、高压泵等;预热器、压缩机、高压泵等;(5)反应物进行反应的设备反应物进行反应的设备 反应器;反应器;化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社(6)反应产物的分离设备反应产物的分离设备 冷凝器、分离器、蒸发器、蒸馏塔、吸冷凝器、分离器、蒸发
16、器、蒸馏塔、吸收塔、解吸塔等;收塔、解吸塔等;(7)主反应物的精制设备主反应物的精制设备 精馏塔、萃取塔、干燥塔等;精馏塔、萃取塔、干燥塔等; (8)反应副产物回收处理设备;反应副产物回收处理设备;(9)催化剂处理设备;催化剂处理设备;(10)反应物、主产物、副产物贮存设备。反应物、主产物、副产物贮存设备。第二节 工艺流程的配置化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置化化工工工工艺艺流流程程配配置置示示意意图图 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第二节 工艺流程的配置v 提高设备的生产强度提高设备的生产强度,尽可能
17、减少设备的容积,尽可能减少设备的容积(如反应器如反应器)或面积或面积(如换热器如换热器),是设备选择和设,是设备选择和设计的主要目标。计的主要目标。v 定型设备定型设备(如泵、压缩机、部分换热器如泵、压缩机、部分换热器等等)只需选只需选择适宜的规格型号,在工艺过程中,应尽可能选择适宜的规格型号,在工艺过程中,应尽可能选用这类设备。用这类设备。v 非定型设备非定型设备一般在特定的生产场合下使用,且结一般在特定的生产场合下使用,且结构差异大构差异大(如反应器,塔器、贮槽等如反应器,塔器、贮槽等),因此,这,因此,这类设备一般要根据生产要求和工艺要求通过计算类设备一般要根据生产要求和工艺要求通过计算
18、来确定其主要工艺尺寸和结构特性。来确定其主要工艺尺寸和结构特性。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第三节第三节 工艺流程的分析、工艺流程的分析、评价与优化评价与优化AnalysisAnalysis、Evaluation and Evaluation and optimization of Technological optimization of Technological ProcessProcess化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第三节 工艺流程的分析、评价与优化一、技术的先进性
19、、适用性和可靠性一、技术的先进性、适用性和可靠性1先进性先进性技术上先进常常表现为劳动生产率高、资源利用充分和消耗定额低。技术上先进常常表现为劳动生产率高、资源利用充分和消耗定额低。分析与评价就是要考察被评价流程是否注意开发和使用切实可行的分析与评价就是要考察被评价流程是否注意开发和使用切实可行的新新技术、新工艺技术、新工艺,是否吸收了国内外先进的生产方法、装置和专门技术,是否吸收了国内外先进的生产方法、装置和专门技术,是否采用了是否采用了先进设备先进设备。2适用性适用性亦即可行性。亦即可行性。首先首先要考察被评价流程是否符合国情,建设单位现有的要考察被评价流程是否符合国情,建设单位现有的条件
20、能否承受;条件能否承受;其次其次要考察其可能排放的三废情况及其治理措施。要考察其可能排放的三废情况及其治理措施。化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社第三节 工艺流程的分析、评价与优化3可靠性可靠性v 首先,首先,要考察被评价流程是否选择了能够满足产品性能要要考察被评价流程是否选择了能够满足产品性能要求的生产方法,对于大规模的生产过程,是否采用了连续求的生产方法,对于大规模的生产过程,是否采用了连续化操作;化操作;v 其次其次,要考察技术是否成熟,对于比较先进但不够成熟,要考察技术是否成熟,对于比较先进但不够成熟,过程不稳定,易出故障的技术应当谨慎使用;过程不稳定,
21、易出故障的技术应当谨慎使用;v 再次再次,要考察流程中的关键性技术是否有突破,操作控制要考察流程中的关键性技术是否有突破,操作控制手段是否有效,对一些由于原料组成或反应特性潜在着易手段是否有效,对一些由于原料组成或反应特性潜在着易燃、易爆、有毒、对设备有较强的腐蚀性等危险因素,是燃、易爆、有毒、对设备有较强的腐蚀性等危险因素,是否采取了必要的安全措施;否采取了必要的安全措施;v 最后最后,要考虑各项技术经济指标是否达到设计要求。要考虑各项技术经济指标是否达到设计要求。 化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社二、经济合理性二、经济合理性第三节 工艺流程的分析、评价与优
22、化1原料的优化原料的优化 通常用通常用原料利用率原料利用率作为衡量的指标。在评价流程时,就是作为衡量的指标。在评价流程时,就是要考察其是否合理,反应器和操作方式的选择是否正确,工要考察其是否合理,反应器和操作方式的选择是否正确,工艺条件是否完善、副产物和废物是否采取了合理的加工利用艺条件是否完善、副产物和废物是否采取了合理的加工利用措施。措施。2能量的充分、有效、合理利用能量的充分、有效、合理利用 通常以通常以单位产量的能耗单位产量的能耗作为衡量的指标。作为衡量的指标。3设备的优化设备的优化4劳动生产率的提高劳动生产率的提高化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工业出版社三、
23、工业生产的科学性三、工业生产的科学性由于化工生产一般采用连续操作,因此在流程分析与评价时由于化工生产一般采用连续操作,因此在流程分析与评价时首先首先要考虑根据生产方法确定主要的化工过程及设备;要考虑根据生产方法确定主要的化工过程及设备;然后然后根据连续稳定生产的工艺要求,进一步考察配合主要化工过根据连续稳定生产的工艺要求,进一步考察配合主要化工过程所需要的辅助过程及设备,以达到对流程科学性与合理性程所需要的辅助过程及设备,以达到对流程科学性与合理性的评价。的评价。四、操作控制的安全性四、操作控制的安全性第三节 工艺流程的分析、评价与优化化工工艺概论化工工艺概论 第二版第二版化学工业出版社化学工
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