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工藝流程設計的內容
發(fā)布時(shí)間：
2024-06-21 10:04
一 確定工藝流程的組成
確定流程中各生產(chǎn)過(guò)程的具體內容、順序和組合方式，是工藝流程設計的基本任務(wù)?？捎迷O備之間的位置關(guān)系和物料流向來(lái)表示。
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已內酰胺生產(chǎn)工藝
二 確定各個(gè)過(guò)程或工序的組成
1、確定設備的組成
應采用多少和由哪些設備來(lái)完成這一生產(chǎn)過(guò)程，以及各種設備之間應如何連接，明確每臺設備的作用和主要工藝參數。
例如：合成氨工藝中的變換工段
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2、確定載能介質(zhì)的技術(shù)規格和流向
常用的載能介質(zhì)：水、水蒸汽、冷凍鹽水、空氣(真空或壓縮)。
三 確定操作條件和控制方向
確定整個(gè)生產(chǎn)工序或每臺設備的各個(gè)不同部位要達到和保持的操作條件。
1、反應器操作參數的確定
1）溫度
a 可逆反應的平衡(吸熱或放熱)
采用二段反應，溫度序列為先低后高
b 考慮反應的選擇性(按主付反應活化能的大小)
如:
如果E1為主反應的活化能，且E1>E2則高溫有利于主反應
c 溫度的限制條件(材質(zhì)和催化劑的要求)
2）組成
a 某一反應物要求很高的轉化率
例如CO+C12→COC1(光氣)二異氰酸酯的原料要求不含氯，C12的轉化率100%，采取CO過(guò)量
b 產(chǎn)物與反應物分離困難
如: C6H6(苯)+H2→C6H12(環(huán)己烷)
C6H6:Tb-353.1kC6H12:Tb=353.9k
苯與環(huán)己烷很難分離，因此采取氫氣過(guò)量，苯完全反應
c 反應的濃度效應(濃度對主付反應速率的影響)
d 分離循環(huán)費用
3) 壓力
a 反應速度；
b 反應物料的相態(tài)（如七項烴化和液相烴化）；
c 后續分離要求（希望水冷后就產(chǎn)生氣液兩相）。
4）反應的轉化率
a 準化率和所需反應時(shí)間的關(guān)系；
b 各種轉化率下的產(chǎn)品分布；
c 反應系統和分離系統的設備價(jià)格。
2、精餾塔工藝參數的確定
1) 塔壓(實(shí)質(zhì)上是塔頂塔釜溫度選取的問(wèn)題）
a 盡量避免真空操作（增加真空泵和塔徑）；
b 常壓下能用普通冷卻水冷卻，就不宜采取加壓；
c 對于＞1.6MPa時(shí)，究竟采用低壓冷凍還是高壓冷卻，需要做方案比較；
d 塔壓調節。
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2）回流比
a 對于價(jià)格高昂的公用工程，取常規R/Rmin (1.11~1.24)的范圍低限。
b 若回收的冷量或熱量可利用，取常規R/Rmin的高限。
c 對于產(chǎn)品純度極高的精密精餾，取較大R/Rmin值（因為取常規R/Rmin較小，塔板數會(huì )急劇增加）
3）產(chǎn)品純度和回收率
正確選擇產(chǎn)品的純度有重大的經(jīng)濟意義。
四 確定控制方案
確保各生產(chǎn)工序和每臺設備本身的操作條件，及實(shí)現各生產(chǎn)過(guò)程之間、各設備之間的正確聯(lián)系，需要確定正確控制方案，選用合適的控制儀表。
1、離心泵的流量控制
在選擇合適的流量控制方案時(shí)，需要考慮泵系統的整體效率、能耗水平以及實(shí)際應用場(chǎng)景。例如，出口閥開(kāi)度調節和旁路閥調節雖然簡(jiǎn)單易行，但會(huì )增加管路壓力損失，降低泵系統效率。調整葉輪直徑和調速控制則對系統效率影響較小，尤其是調速控制，基本不影響系統效率，且能有效減少能耗。變頻控制柜調節則是目前最有效、效率最高的流量調節方法。
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離心泵的流量控制
2、塔的液位控制
塔的液位控制系統是確保塔內液體達到預期水平的關(guān)鍵部分，它涉及到液位的動(dòng)態(tài)控制、控制系統的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調節閥等一系列的知識。液位控制系統的設計需要考慮到系統的控制精度、調節時(shí)間和超調量等控制品質(zhì)的要求。
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塔的液位控制
3、液液分離界面液位控制
液液分離界面液位控制是一種常見(jiàn)的工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)，主要應用于化工、石油、制藥等行業(yè)。這種控制系統的目的是維持兩種不同密度液體之間的界面穩定，以便于分離或者混合。由于液位變化可能受到溫度、壓力、物料性質(zhì)等多種因素的影響，因此液位控制系統需要能夠適應這些變化，保證生產(chǎn)過(guò)程的連續性和產(chǎn)品質(zhì)量。
液液分離界面液位控制通常涉及到液位傳感器、控制器和執行器三個(gè)主要部分。液位傳感器負責實(shí)時(shí)監測液位高度，控制器根據設定的液位目標和實(shí)際液位之間的差異來(lái)計算控制信號，執行器則根據控制器的指令調整液位，例如通過(guò)閥門(mén)控制液體的流入流出。
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兩個(gè)液相的界面控制（液—液分離）
五 確定安全技術(shù)措施
設置相應的預防和應急措施，如阻火器、報警裝置、爆破片、安全閥、安全水封、放空管、溢流管、泄水裝置、防靜電裝置、防雷裝置和事故貯槽等。
六 原料與能量的合理利用
計算并確定各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率，得出全裝置的最佳總收率，同時(shí)合理地做好能量回收與綜合利用，降低能耗以確定水、電、蒸汽和燃料的消耗。
七 制定“三廢”處理方案
針對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣（固體廢物）這三種廢棄物的處理和管理計劃。“三廢”處理方案應該綜合考慮環(huán)境保護、資源回收利用和經(jīng)濟效益：
1、現狀評估與目標設定
1）環(huán)境影響評估：首先對現有“三廢”排放情況進(jìn)行全面評估，包括排放量、成分、對環(huán)境的影響等。
2）法規遵守：確保處理方案符合國家和地方的環(huán)境保護法律法規要求。
3）目標設定：根據評估結果和法規要求，設定減少排放、提高處理效率和資源回收的具體目標。
2、技術(shù)選擇與設施建設
1）廢水處理：選擇合適的物理、化學(xué)或生物處理技術(shù)，如沉淀、過(guò)濾、活性污泥法等，建設污水處理設施。
2）廢氣治理：采用吸附、吸收、催化燃燒等技術(shù)，建立廢氣凈化裝置，特別是對于有害氣體要確保達標排放。
3）固廢處理：分類(lèi)收集固體廢物，采用填埋、焚燒、堆肥或回收等方式進(jìn)行處理，鼓勵資源化利用。
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