第四章 工艺流程设计.

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4.2 工艺流程设计方法及步骤
—— 以反应过程为核心，以方案比较作决定 一、工艺流程设计方法——从工艺角度进行流程设计 原料 贮存 原料 预处理 产品 精制
原料
反 应
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
产品 分离
贮存 包装
产品
一般化工工艺流程部分为四个重要部分，即：
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工艺流程设计时须以反应过程为中心。
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产品分离：根据被分离产物的特性，设计与之相适应的单元过程。 固液分离---过滤、离心 液液分离---蒸发、精馏、萃取 气液分离---吸收
产品精制：根据产品的质量要求，设计与之相适应的单元过程。
液体---精馏、浓缩、结晶 固体---重结晶 气体---吸收
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二、工艺流程设计的基本方法 — 方案比较
工业生产中，一个过程可有多种方法来实现，例如液固混合物的 分离，可用离心、沉降、压缩和真空过滤等方法；含湿固体的干 燥，可用气流、双锥、滚筒、箱式、沸腾等干燥方法。进行方案 比较，因地制宜选择一种最佳工程方案。
一个优秀的工程设计要在多种方案的比较中才能产生。进行方案 比较首先要明确判断依据，工程上常用的判据有产物收率、原材 料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环 保、安全、占地面积等因素。 进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。过程操作参数如 温度、压力、流速、流量等信息，设计者是不能变更的。设计者 只能采用各种工程手段和方法，保证实现工艺规定的操作参数。
1、工艺流程图 (1)方框流程图:在技术路线选定后，工艺流程进行概念设计时完成的 一种流程图，不列入设计文件。 (2)方案流程图:是一个半图解式工艺流程图，供化工计算时使用，不 列入设计文件。
(3)工艺物料流程图和带控制点工艺流程图:列入初步设计阶段的设计
文件中。 (4)管道仪表工艺流程图 (PID): 表示全部工艺设备、物料管路、阀门、 设备的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。列入施工图设计阶 段的设计文件中。 2、表格:如工艺设备一览表等。
顺序，连续地通过设备或管道并由相应的控制元件组成的加工过程。 工艺流程设计——在确定工艺路线基础上，使操作过程和选用设备型 式具体化的过程，必须具备工业化生产概念。
一、工艺流程设计的任务
确定生产流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式—— 由原料制成产品；
绘制各设计阶段的工艺流程图——图解的形式表示生产过程。
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Cl2
卤化反应器
C2H4
泵
蒸发器
热裂解炉
喷淋急泠塔
冷凝塔 HCl
C2H3Cl
蒸馏塔（Ⅰ）
蒸馏塔（Ⅱ）
排放
C2H4Cl2
图： C2H3Cl生产工艺方框流程图
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工艺流程设计的重要性： 工艺流程设计是化工工艺设计的核心。 工艺流程设计和车间布置设计决定整个装置的基本面貌； 工艺流程设计与设备的设计选型与布置、工艺计算和管路设计密 切相关。 工艺流程设计的过程： 工艺流程设计开始于可行性研究，完善于初步设计、扩大初步设 计和施工图设计各个阶段。 工艺流程设计贯穿于整个设计过程中，是由浅入深、由定性而定 量逐步分阶段进行的。
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预热(冷) 汽化 干燥 粉碎筛分 提纯精制 混合 配制 压缩等
根据原料性质、处理方法选择不同 的装置及输送方式。
如连续催化重整装置的原料预处理 过程：泵送、换热、加热炉加热、 预加氢、预脱砷和预分馏等。
(3) 产物后处理（分离纯化）—最复杂、最关键部分 副反应的发生——乙烯裂解反应物 受反应时间或化学平衡限制，产物中存在过剩组分——如合成 NH3、尿素过程中，过量H2、NH3 有害杂质净化——合成气的脱硫、脱碳 产物的集聚状态要求，反应过程是多相的，而最终产物是固态。
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第四章 工艺流程设计
Chart 4 Process flow design
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4.1 基本概念
4.2 工艺流程设计方法及步骤
4.3 工艺流程图
4.4 化工典型设备的自控流程
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第二章 工艺流程设计
本章学习要求

了解工艺流程设计的任务，掌握工艺流程的设计方法
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工艺流程设计应解决的问题：
(1) 确定主要生产过程及整个流程的组成；
(2) 确定每个过程或工序的组成及所需设备的形式； (3) 确定操作方式、操作条件； (4) 控制方案的确定； (5) 合理利用原料及能量；
(6) 制定三废的治理方法；
(7) 制定安全生产措施。
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二、工艺流程设计成果
及步骤；

掌握工艺流程图的内容：比例与图幅、设备的表示方
法、管道的表示方法、阀门与管件的表示方法、仪表
控制点的表示方法；

掌握工艺流程图的绘制方法及阅读。
掌握化工典型设备的自控方案
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电解食盐水化盐工序流程图
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4.1 基本概念
工艺流程——也称加工流程或生产过程，是按原材料投入到产品生产
(4) 三废处理 三废：废气、废液、废渣 尽量综合利用，变废为宝，加以回收； 所含有害物质在排放前应该达到排放标准——相关政策法规! 污染问题不解决，不允许投产。
(5) 其他相关措施及设计 确定公用工程的配套措施——动力电、工艺用水、蒸汽、氮气、 压缩空气、冷冻、真空等。 确定操作条件和控制方案——控制方案和控制仪表。 制定安全生产措施——对开车、停车、长期运转及检修中，可能 存在的不安全因素进行分析，制订切实可靠的安全措施。 保温、防腐的设计——工艺流程设计中的最后一项工作。对需要 保温、防腐的设备和管道进行设计。
(1) 确定主反应装置 ① 反应器类型及操作方式 (连续、间歇)——反应的热力学及动力学 特性、产品要求、物料特性、工艺条件 ② 能量供给、移出方式——反应器结构设计和辅助设施。 ③ 催化反应——催化反应方式和催化剂的选择。
确定主反应装置，可参考文献、资料、中试结果或已工业化装置。
(2) 原料预处理过程 主反应对原料提出要求：如纯度、温度、压力以及加料方式等。 固体：粉碎、溶解---目数、浓度、纯度 液体：配制、混合---浓度、均一 气体：配比、压缩---浓度、输送