01

化工工藝流程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

① 通過(guò)工藝方框流程圖、簡(jiǎn)化工藝流程圖(工藝流程草圖)、工藝流程圖(PFD)各階段,完成工藝流程的設(shè)計(jì)。

② 流程模擬計(jì)算和物料衡算與能量衡算。

③ 設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和選型。

④ 確定主要控制方案。

⑤ 確定“三廢”治理和綜合利用方案。

⑥ 初步的工藝安全分析

02

化工工藝流程設(shè)計(jì)舉例

2.1

10萬(wàn)噸/年異丁烯裝置分離和產(chǎn)品精制工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件

生產(chǎn)能力:10萬(wàn)噸/年聚合級(jí)異丁烯。

產(chǎn)品規(guī)格:異丁烯含量>99.7% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

反應(yīng)流出物:溫度為400℃;壓力為0.1MPa。

流出物組成見(jiàn)下表。

2.2

工藝基礎(chǔ)分析

① 反應(yīng)物主要由輕烴(C1~C4)組成,并含有少量的有機(jī)含氧化合物。

② 工藝分離主要分為兩大部分。

a. 反應(yīng)物脫丙烷過(guò)程 高溫反應(yīng)物經(jīng)過(guò)熱回收及水淬冷后至常溫,然后經(jīng)過(guò)壓縮進(jìn)入脫丙烷過(guò)程,利用各組分沸點(diǎn)差進(jìn)行分離,可分為油吸收法和深冷法(本文以深冷法為例)。

b.C4 餾分中分離異丁烯及產(chǎn)品精制過(guò)程 本案例中,C4 餾分中有7個(gè)組分,還有C2 和C3 餾分,它們的沸點(diǎn)見(jiàn)下表。采用常規(guī)蒸餾的方法,先分出異丁烷餾分,再分出異丁烯和1-丁烯餾分,其他C4 餾分作為副產(chǎn)品送出。

異丁烷/異丁烯和1-丁烯/正丁烯分離難度和丙烯/丙烷分離相當(dāng)。

異丁烯/1-丁烯分離:兩者沸點(diǎn)差僅為0.6℃,無(wú)法用常規(guī)蒸餾進(jìn)行分離, 需采用催化精餾法或MTBE法得到異丁烯合格產(chǎn)品。

2.3

工藝方框流程圖

依據(jù)工藝基礎(chǔ)分析提出工藝方框流程圖CProcess BlockDiagrm,PBD),如圖所示。

方框流程圖表示裝置的主要操作單元和主要物料的流向,它將一個(gè)化學(xué)或物理加工過(guò)程的輪廓表達(dá)出來(lái),以供初步確定工藝原則方案之用。

2.4

工藝流程草圖

工藝流程草圖(ProcessFlowSketch,PFS)是一個(gè)半圖解式的工藝流程圖,它實(shí)際上是方塊流程圖的一種變體和深入,仍帶有示意性質(zhì),是設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)供工藝方案討論常用的工藝流程圖。

2.5

工藝模擬流程圖

工藝模擬流程圖(ProcessSimulationFlow Digram,PSFD)是在工藝流程草圖基礎(chǔ)上建立起來(lái),供工藝流程模擬計(jì)算的工藝流程圖,是工藝流程模擬計(jì)算的結(jié)果和工藝流程設(shè)計(jì)的中間產(chǎn)品,它隨著工藝流程設(shè)計(jì)的發(fā)展不斷深化和優(yōu)化。

① 工藝主流程不斷深化和優(yōu)化。

② 主要設(shè)備名稱(chēng)、型式和關(guān)鍵的技術(shù)數(shù)據(jù)。

③ 根據(jù)工藝過(guò)程原料、過(guò)程產(chǎn)物和產(chǎn)品的加熱及冷卻要求,進(jìn)行熱交換網(wǎng)絡(luò)和其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的工藝?yán)鋬鰤嚎s的工藝流程設(shè)計(jì)。

④ 設(shè)置物料輸送和氣體加壓設(shè)備。

SPFD是工藝流程圖(PFD)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。

2.6 

工藝流程圖

在工藝流程模擬完成以后,工藝模擬流程圖要變換發(fā)展成工藝流程圖,它應(yīng)表示工藝設(shè)備、工藝和公用物料的名稱(chēng),編號(hào)和操作條件,工業(yè)爐、換熱器的熱負(fù)荷,主要工藝控制聯(lián)鎖以及物流數(shù)據(jù)表,是圖形(PFD)和表格(物流數(shù)據(jù)表)相結(jié)合的形式。在它的基礎(chǔ)上完成工藝設(shè)備一覽表和主要控制、聯(lián)鎖方案,使工藝流程定量化、定型化和工程化。它是工藝流程設(shè)計(jì),也是過(guò)程設(shè)計(jì)最重要的基礎(chǔ)文件,對(duì)一個(gè)新工藝來(lái)說(shuō),它的完成標(biāo)志著工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)已具備走向完成的基礎(chǔ)條件。

03

化工工藝流程設(shè)計(jì)和技術(shù)開(kāi)發(fā)

以創(chuàng)新思維、高標(biāo)準(zhǔn)做好化工工藝流程設(shè)計(jì),推進(jìn)化工技術(shù)開(kāi)發(fā)?；すに嚵鞒淘O(shè)計(jì)是化工過(guò)程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和核心。PFD、物流數(shù)據(jù)表以及設(shè)備一覽表是構(gòu)成工藝流程設(shè)計(jì)的三大要素,從它們出發(fā),進(jìn)而進(jìn)行設(shè)備工藝設(shè)計(jì)和工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì),以完成工藝設(shè)計(jì)包。

化工生產(chǎn)過(guò)程以主化學(xué)反應(yīng)為中心,新的化學(xué)反應(yīng)工藝和新的催化劑都會(huì)引起化工過(guò)程的重大進(jìn)展。

一般情況下,它源自專(zhuān)業(yè)研究單位、高等院校和企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)部門(mén)。而工程公司在反應(yīng)器、反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過(guò)程的原料預(yù)處理和產(chǎn)品分離、精制過(guò)程的工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)與工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)成果的集成———工藝設(shè)計(jì)包中起到極重要的作用。