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化工工藝流程的設計

發(fā)布時(shí)間：

2024-08-15 11:18

 

一 工藝流程設計概述

工藝流程設計的成品-工藝流程圖，反映了化工生產(chǎn)由原料到產(chǎn)品的全部過(guò)程，既物料和能量的變化、物料的流向以及生產(chǎn)中所經(jīng)歷的工藝過(guò)程和使用的設備儀表。     

工藝流程圖集中地概括了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的全貌。生產(chǎn)同一化工產(chǎn)品可以采用不同原料，經(jīng)過(guò)不同生產(chǎn)路線(xiàn)而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生產(chǎn)路線(xiàn)，即工藝技術(shù)路線(xiàn)，同一生產(chǎn)路線(xiàn)中也可以采用不同的工藝流程。  

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現代煤化工工藝路線(xiàn)總圖

 

 

二 原料路線(xiàn)的選擇

如果一個(gè)工業(yè)項目的產(chǎn)品可以從幾種原料制取，那么，首先遇到的問(wèn)題就是選擇哪種原料。原料的選擇要考慮以下因素：

1、必須保證在其服務(wù)期限內有足夠的、穩定的原料來(lái)源。例如若是礦石原料，要看它的儲藏量、品位和開(kāi)采量。

凡以經(jīng)過(guò)加工的原材料和部件作為原料的工業(yè)項目，最好與供應部門(mén)達成協(xié)議，以保證供應的可靠性。

2、原料成本以及價(jià)格受市場(chǎng)環(huán)境的影響評估。

3、對資源的綜合利用是否合理。

例如煤、石油和天然氣為主要起始原料的合理利用問(wèn)題，在選擇原料路線(xiàn)時(shí)，適當提高化工用煤的比例；油改煤，以節約石油消耗是合理的。

 

 

三 工藝技術(shù)路線(xiàn)的選擇

采用一定的原材料生產(chǎn)某種產(chǎn)品，可能有多種生產(chǎn)方法，每種生產(chǎn)方法所使用的生產(chǎn)設備、生產(chǎn)工具和工藝制造過(guò)程各不相同，也就是說(shuō)，有不同的工藝技術(shù)路線(xiàn)。

每種工藝技術(shù)路線(xiàn)的投資費用和日常操作費用也不相同。把幾種不同的工藝技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟比較，挑選出最適合的加以采用，就叫做工藝技術(shù)路線(xiàn)的選擇，簡(jiǎn)稱(chēng)技術(shù)路線(xiàn)選擇。工藝技術(shù)路線(xiàn)的選擇的原則也有幾個(gè)方面：

1、流程是否通暢、生產(chǎn)是否安全、工藝是否穩定、消耗定額、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和三廢排放是否達到預定指標。

2、和具體環(huán)境、資源和技術(shù)的接收能力相適應。

3、技術(shù)的生命周期：投入期、成長(cháng)期、成熟期和衰退期,所選技術(shù)應處于成長(cháng)期。

4、技術(shù)上的先進(jìn)和經(jīng)濟上的合理可行,應選擇物料損耗小、循環(huán)量少，能量消耗少和回收利用好的生產(chǎn)方法 。

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甲醇的常見(jiàn)生產(chǎn)原料和生產(chǎn)方法

 

四 工藝路線(xiàn)確定的步驟

1、搜集資料，調查研究

要根據建設項目的產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規模，有計劃、有目的地搜集國內外同類(lèi)型生產(chǎn)廠(chǎng)的有關(guān)資料，包括技術(shù)路線(xiàn)特點(diǎn)、工藝參數、原材料和公用工程單耗、產(chǎn)品質(zhì)量、三廢治理以及各種技術(shù)路線(xiàn)的發(fā)展情況與動(dòng)向等技術(shù)經(jīng)濟資料。

掌握國內外化工技術(shù)經(jīng)濟的資料，僅靠設計人員自己搜集是不夠的，還應取得技術(shù)信息部門(mén)的配合，有時(shí)還要向咨詢(xún)部門(mén)提出咨詢(xún)。

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2、確定方案，落實(shí)設備

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設備是完成生產(chǎn)過(guò)程的重要條件，是確定技術(shù)與工藝流程的時(shí)必然要涉及到的因素，因此要足夠重視。

① 確定生產(chǎn)線(xiàn)數目

大型裝置與相同生產(chǎn)能力的數個(gè)小型裝置相比較，優(yōu)點(diǎn)是節約建設投資，占地少，自動(dòng)化程度高等；而缺點(diǎn)表現在附屬設備貴，大都無(wú)備用設備，出故障只好停車(chē)；

若以單生產(chǎn)線(xiàn)的大型裝置與生產(chǎn)能力相同的雙生產(chǎn)線(xiàn)小型裝置相比，開(kāi)工率高時(shí)，則大型裝置的經(jīng)濟效益好。假如開(kāi)工率不足或生產(chǎn)負荷常變化，尤其是幾種牌號的產(chǎn)品經(jīng)常換產(chǎn)時(shí)，則雙線(xiàn)小裝置的經(jīng)濟效益好。

因此對于生產(chǎn)規模較大，涉及到是否實(shí)施大型化時(shí)需仔細分析比較。

② 確定操作方式

盡量采用連續化操作方式。有時(shí)也采用間歇與連續聯(lián)合操作化方式。有些過(guò)程采用間歇操作反而更有利些，如用蒸餾釜處理精餾塔塔釜的高沸點(diǎn)殘液。

③ 確定主要生產(chǎn)過(guò)程

需要抓住全流程的核心-反應過(guò)程,從它入手來(lái)逐步建立與之相應的生產(chǎn)過(guò)程，即原料→預處理過(guò)程→反應過(guò)程→產(chǎn)物后處理。

④ 確定輔助過(guò)程

降低能耗，提高能量利用率的過(guò)程。如反應熱、位能、靜壓能等的利用。

三廢處理過(guò)程。

為穩定生產(chǎn)而設立的過(guò)程(如緩沖、中間貯存)。

⑤ 合理確定操作條件

如高壓反應過(guò)程，要求在原料貯罐到反應器間必須設立升壓過(guò)程和相應的壓縮機，而在反應器到產(chǎn)品間必須設立減壓過(guò)程和相應的設備。

又如確定了反應器內的操作溫度和允許波動(dòng)范圍，就要相應地設立供熱或移熱設施及手段(如夾套內冷管等)，同時(shí)建立自動(dòng)調節溫度的控制系統。

⑥ 考慮流程的彈性和進(jìn)行設備設計

全流程設計要考慮綜合生產(chǎn)能力的彈性。應估計全年生產(chǎn)的不均衡性,各過(guò)程間所選設備的操作周期及其不均衡性,還要考慮因生產(chǎn)管理和外部條件等因素可能產(chǎn)生負荷的波動(dòng),這些均通過(guò)調研和參加生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)確定彈性的適宜幅度。

對設備的余度的考慮，原則上既不超過(guò)又不少于設計負荷,并且盡可能使各臺設備的能力一致,以避免由于設備能力不平衡而造成浪費。

在考慮了全裝置的彈性和各設備的余度以后,就可進(jìn)行設備選型和設計計算了。

⑦ 確定控制系統

要根據各過(guò)程間是如何連接的、各過(guò)程又靠什么操作手段來(lái)實(shí)現的等等來(lái)確定它們的控制系統。

要考慮正常生產(chǎn)、開(kāi)停車(chē)和檢修所需的各個(gè)過(guò)程的連接方法,此外還要增補遺漏的管線(xiàn)、閥門(mén)、過(guò)濾密封系統,以及采樣、放凈、排空、連通設施,逐步完善控制系統。

注意:在這個(gè)過(guò)程中，與自控專(zhuān)業(yè)共同商定控制水平,進(jìn)而設計全流程的控制系統和儀表系統,畫(huà)在流程圖上，完成PID。

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⑧ 逐步完善和簡(jiǎn)化所設計的流程

要從各方面著(zhù)手來(lái)逐步完善和簡(jiǎn)化?？紤]到開(kāi)停車(chē)和事故處理等問(wèn)題，因而設置事故貯槽，增加備用設備以利于必要時(shí)可以切換使用。有時(shí)需設置自動(dòng)往聚合設備內加終止劑的裝置。

盡量簡(jiǎn)化對水汽冷凍系統的要求，盡可能采用單一系統。當裝置本身需要用到幾種不同壓力的蒸汽時(shí)，應當盡可能簡(jiǎn)化或統一對蒸汽壓力的要求。

盡量減少物料循環(huán)量，在切實(shí)可行的基礎上采用新技術(shù)，提高單程轉化率以及簡(jiǎn)化流程等等。

全面分析，對比比較。

應當盡量從實(shí)際可能出發(fā)，多搞一些流程設計方案，然后進(jìn)行全面的綜合比較，從中找出最優(yōu)的方案作為流程設計的成果。

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