第三章工艺路线课件.ppt
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- 第三 工艺 路线 课件
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1、上章回顾上章回顾n思考:可行性研究报告与设计任务书的区别?思考:可行性研究报告与设计任务书的区别?n3.1 工艺路线和工艺流程的选择工艺路线和工艺流程的选择n3.2 工艺路线的确定工艺路线的确定n3.3 工艺流程的概念设计工艺流程的概念设计工艺路线工艺路线通常指生产方法。通常指生产方法。可用不同原料、不同生产方法、不同工艺流程生产同一产品。可用不同原料、不同生产方法、不同工艺流程生产同一产品。化工设计中遇到的大多数是已有工艺路线的工艺流程设计。化工设计中遇到的大多数是已有工艺路线的工艺流程设计。3.1 工艺路线和工艺流程的选择工艺路线和工艺流程的选择工艺流程工艺流程按照物料加工顺序将物料转换和
2、能量转按照物料加工顺序将物料转换和能量转换所需的功能单元有机组合起来,则构成工艺流程。换所需的功能单元有机组合起来,则构成工艺流程。一、工艺路线和工艺流程的选择原则一、工艺路线和工艺流程的选择原则3.1 工艺路线和工艺流程的选择工艺路线和工艺流程的选择1.先进性先进性 指技术上先进和经济上合理可行,具体包括基建投资、产指技术上先进和经济上合理可行,具体包括基建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等方面内容,应选择物料损耗品成本、消耗定额和劳动生产率等方面内容,应选择物料损耗小、循环量少、能耗少和回收利用好的生产方法。小、循环量少、能耗少和回收利用好的生产方法。2.可靠性可靠性 指所选择的生产方
3、法和工艺流程是否成熟可靠。对于尚在指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。对于尚在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。3.结合国情结合国情中国是发展中国家中国是发展中国家(1)消费水平及各种化工产品的消费趋势;消费水平及各种化工产品的消费趋势;(2)化工机械设备及电气仪表的制造能力;化工机械设备及电气仪表的制造能力;(3)化工原材料及设备所用金属材料供应情况;化工原材料及设备所用金属材料供应情况;(4)中国环境保护的有关规定和三废排放情况;中国环境保护的有关规定和三废排放情况;(5)劳动就业与化工生产自动化水平的关系;劳动就业与化工生产自动
4、化水平的关系;(6)资金筹措与外汇贮备情况。资金筹措与外汇贮备情况。在生产方法和工艺流程论证中需全面衡量,综合考虑三项原则在生产方法和工艺流程论证中需全面衡量,综合考虑三项原则 一、工艺路线和工艺流程的选择原则一、工艺路线和工艺流程的选择原则1.搜集资料,调查研究搜集资料,调查研究搜集国内外同类生产厂的相关资料:搜集国内外同类生产厂的相关资料:n工艺路线特点、工艺参数、投资情况、生产运营情况;工艺路线特点、工艺参数、投资情况、生产运营情况;n设备制造的难易程度及维修保养要求;设备制造的难易程度及维修保养要求;n原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理;原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理;
5、n安全和劳动保护措施;安全和劳动保护措施;n各种工艺路线的发展情况与动向等。各种工艺路线的发展情况与动向等。二、工艺路线和工艺流程确定的步骤二、工艺路线和工艺流程确定的步骤2.落实设备落实设备二、工艺路线和工艺流程确定的步骤二、工艺路线和工艺流程确定的步骤设备类型设备类型国内已有定型产品国内已有定型产品需进口设备需进口设备需重新设计制造需重新设计制造设计制造单位设计制造单位技术力量技术力量加工条件加工条件材料供应材料供应设计、制造进度设计、制造进度3.全面分析对比全面分析对比几种工艺路线在国内外采用的情况及发展趋势;几种工艺路线在国内外采用的情况及发展趋势;产品的质量情况;产品的质量情况;生产
6、能力及产品规格;生产能力及产品规格;原材料、能量消耗情况;原材料、能量消耗情况;建设费用及产品成本;建设费用及产品成本;三废的产生及治理情况;三废的产生及治理情况;其他特殊情况。其他特殊情况。二、工艺路线和工艺流程确定的步骤二、工艺路线和工艺流程确定的步骤3.1 工艺路线和工艺流程的选择工艺路线和工艺流程的选择n意义意义:是设计的核心,工艺流程设计决定了整个建设的先进:是设计的核心,工艺流程设计决定了整个建设的先进性、合理性、总投资等。性、合理性、总投资等。三、工艺流程设计三、工艺流程设计n协作协作:工艺流程设计涉及到工艺计算、设备选型及设计、设:工艺流程设计涉及到工艺计算、设备选型及设计、设
7、备布置等,流程图确定后其他非工艺专业才能开始工作,而备布置等,流程图确定后其他非工艺专业才能开始工作,而非工艺专业设计中的变化又会影响到流程图。非工艺专业设计中的变化又会影响到流程图。工艺流程设计工艺流程设计开始最早而结束最晚。开始最早而结束最晚。n任务任务:工艺流程设计应解决以下问题:工艺流程设计应解决以下问题确定采用多少工序构成生产全过程,各工序间如何连接确定采用多少工序构成生产全过程,各工序间如何连接(2)各工序具体任务)各工序具体任务(3)由什么设备来完成该工序任务,设备操作条件)由什么设备来完成该工序任务,设备操作条件(4)控制方案,选择仪表)控制方案,选择仪表(5)公用工程及配套措
8、施)公用工程及配套措施(6)三废治理方案)三废治理方案(7)安全生产措施)安全生产措施(8)不同阶段流程图)不同阶段流程图三、工艺流程设计三、工艺流程设计3.2 工艺路线的确定工艺路线的确定工艺流程组成:工艺流程组成:n原料预处理、反应、分离原料预处理、反应、分离n公用工程公用工程(循环水、电、蒸汽、真空、压缩空气)(循环水、电、蒸汽、真空、压缩空气)n三废治理三废治理(符合排污标准)(符合排污标准)重点部分重点部分辅助部分辅助部分n3.2.1 原料路线选择原料路线选择n3.2.2 反应路线选择反应路线选择n3.2.3 分离路线选择分离路线选择3.2 工艺路线的确定工艺路线的确定考虑问题:考虑
9、问题:n 不同原料路线的主副产品能否满足需要不同原料路线的主副产品能否满足需要n 原料的当地资源原料的当地资源n 原料运输原料运输n 不同原料路线的工艺流程不同原料路线的工艺流程n 不同原料路线的反应条件、收率不同原料路线的反应条件、收率 n原料路线的不同将导致不同的工艺流程、不同的化工设备、原料路线的不同将导致不同的工艺流程、不同的化工设备、不同的操作条件、不同的分离方案、不同的自控条件、不不同的操作条件、不同的分离方案、不同的自控条件、不同的安全条件、不同的三废治理方案、不同的公用工程方同的安全条件、不同的三废治理方案、不同的公用工程方案,也就是影响到项目的技术方案和投资、成本、利润、案,
10、也就是影响到项目的技术方案和投资、成本、利润、生态平衡、环境保护,对经济效益、社会效益均有影响。生态平衡、环境保护,对经济效益、社会效益均有影响。例例 题题n合成一氯甲烷,要求纯度合成一氯甲烷,要求纯度99.2%,水分,水分99.2%,水分,水分1000ppm,因此对产物必须分离净化。,因此对产物必须分离净化。n首先分析产物成分。首先分析产物成分。n然后依据分离经验原则,然后依据分离经验原则,确定分离成分的顺序。确定分离成分的顺序。n根据产物物理化学性质(尤其注意沸点、熔点等物根据产物物理化学性质(尤其注意沸点、熔点等物理性质),确定理性质),确定分离方案分离方案。n依据所学化工知识,确定分离
11、的依据所学化工知识,确定分离的单元操作和分离设单元操作和分离设备。备。产物成分:产物成分:n反应釜中有目的产物反应釜中有目的产物CH3Cln未反应的原料未反应的原料CH3OH、HCln副产物副产物H2O、CH3OCH3 n催化剂催化剂ZnCl2水溶液水溶液 分离顺序:分离顺序:催化剂催化剂ZnCl2水溶液可循环使用,应首先将其他成水溶液可循环使用,应首先将其他成分与催化剂分离分与催化剂分离其余成分中,其余成分中,CH3OH是原料应尽早回收利用是原料应尽早回收利用其余成分中,其余成分中,HCl是酸性气体应尽早除去是酸性气体应尽早除去其余成分中,其余成分中,H2O应在最后处理应在最后处理催化剂催化
12、剂ZnCl2水溶液与其他成分的分离水溶液与其他成分的分离n分析:以上成分中,分析:以上成分中,CH3Cl、CH3OH、HCl、H2O、CH3OCH3沸点较低,升温可蒸出反应釜中,沸点较低,升温可蒸出反应釜中,ZnCl2是无机盐,可留在釜中。是无机盐,可留在釜中。n结论:加热蒸发,将其余成分结论:加热蒸发,将其余成分CH3Cl、CH3OH、HCl、H2O、CH3OCH3蒸出反应釜。蒸出反应釜。n注意:注意:ZnCl2水溶液应保持一定浓度,水分蒸出不水溶液应保持一定浓度,水分蒸出不可太多。可太多。n单元操作设备:单元操作设备:带夹套的反应釜带夹套的反应釜 蒸出产物中蒸出产物中CH3OH的分离与回收
13、利用的分离与回收利用n分析:升温蒸出反应釜的产物有分析:升温蒸出反应釜的产物有HCl(tb=84.8)、CH3OCH3(tb=24.9)、CH3Cl(tb=24.2)、CH3OH(tb=68)、H2O(tb=100)n可以看出可以看出CH3Cl与与CH3OH、H2O有较大沸点差,产物蒸出有较大沸点差,产物蒸出后再采用降温冷凝的方法,可将后再采用降温冷凝的方法,可将CH3OH、H2O冷凝后分离冷凝后分离出。出。n结论:降温冷凝,将高沸点的结论:降温冷凝,将高沸点的CH3OH、H2O 冷凝后分离,冷凝后分离,其余低沸点成分继续保持气相。其余低沸点成分继续保持气相。n注意:注意:CH3OH是原料,冷
14、凝后可直接返回反应釜中,是原料,冷凝后可直接返回反应釜中,H2O为保证催化剂浓度也可直接返回反应釜中,较少中间操作和为保证催化剂浓度也可直接返回反应釜中,较少中间操作和设备。而且冷凝器的冷却剂温度在循环水的范围内,对于节设备。而且冷凝器的冷却剂温度在循环水的范围内,对于节能较为合理。能较为合理。n单元操作设备:单元操作设备:冷凝器冷凝器n分析:剩余产物为分析:剩余产物为CH3Cl、HCl、CH3OCH3、CH3OH(少许少许)、H2O(少许少许),HCl的去除可考虑采用的去除可考虑采用吸收操作。吸收操作。n吸收分为水吸收和碱液吸收,用水吸收可生成副产物吸收分为水吸收和碱液吸收,用水吸收可生成副
15、产物盐酸稀溶液自用或卖掉,同时水吸收时也将剩余的盐酸稀溶液自用或卖掉,同时水吸收时也将剩余的CH3OH吸收干净。碱液吸收可完全去除吸收干净。碱液吸收可完全去除HCl。n结论:采用吸收操作分离结论:采用吸收操作分离HCln注意:水吸收会将新成分水带入其余产物中,但因为注意:水吸收会将新成分水带入其余产物中,但因为原成分中就有水,再带入新成分水无影响。原成分中就有水,再带入新成分水无影响。n单元操作设备:单元操作设备:水吸收塔串连碱吸收塔水吸收塔串连碱吸收塔蒸出产物中蒸出产物中H2O应在最后处理应在最后处理n分析:剩余产物为分析:剩余产物为CH3Cl、CH3OCH3、H2O(少少许许),H2O应在
16、最后处理,应先将应在最后处理,应先将CH3OCH3去除,去除,将目的产物将目的产物CH3Cl与与H2O留下。根据留下。根据CH3OCH3性质可考虑用浓硫酸吸收,同时浓硫酸吸收时性质可考虑用浓硫酸吸收,同时浓硫酸吸收时也将吸收部分也将吸收部分H2O。n 结论:采用浓硫酸吸收分离结论:采用浓硫酸吸收分离CH3OCH3n 单元操作设备:单元操作设备:常压吸收塔常压吸收塔2n分析:剩余产物为分析:剩余产物为CH3Cl、H2O,水的去除可以,水的去除可以考虑各种方法,如使用干燥剂固体考虑各种方法,如使用干燥剂固体NaOH、无水、无水CaCl2、硅胶、分子筛,采用气固相吸附分离不、硅胶、分子筛,采用气固相
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