化工设计第二章工艺流程设计
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化工设计第二章化工工艺设计
1．2．1．2生产方法
简述产品的生产方法
例：
原乙酸三甲酯工段（简称原酸酯工段）
在反应釜中加入一定量的乙睛、甲醇及四 氯化碳，搅拌冷却至-10℃，边搅拌边通入一 定量的氯化氢气体，通气结束后，在0℃左右 保温搅拌10小时，再加入适量甲醇，并在 35℃下保温搅拌10小时，过滤除去副产物氯 化铵，脱溶后再经精馏得产品原乙酸三甲酯 。
3. 公用工程物料平衡图(UFD）
应按物料类别编制，表示需要和产生公用 物料的主要设备、主要公用物料干线、控 制方案、流量和技术参数等，并应标注设 备位号和名称
4. 工艺管道及仪表流程图（PID）
2.4 工艺管道及仪表流程图（PID）的设计 （由工艺和自控人员共同完成的）
内容：
1.设备 a. 全部编有位号的设备（包括备用设备） b．成套供应的机组制造厂的初步供应范围 c．全部设备管口 d．非定型设备的内件应适当的表示，如塔板形式、与进出管道有关 的塔板序号，折流板、除雾器、加热或冷却盘管等。 e．如有工艺要求时，应注明设备安装高度以及设备之间相对高度 f．泵、压缩机、风机等转动设备的驱动形式 g．利旧设备
主要化工单元操作的工艺参数
内容: 各单元的操作温度、压力、进料量、操作周 期、控制指标（搅拌速度、加料速度等） 可以用表格
流程说明应叙述以下内容
要点:叙述物料通过工艺设备的顺序和生成物的去 向；说明主要操作技术条件。如温度、压力、流量 配比及主要控制方案等；如系间断操作，则需说明 一次操作加料量和时间周期；连续操作或间断操作 时需要说明工艺设备常用、备用工作情况；说明副 产物的回收、利用和三废处理方案。
号
放量（公斤）
1 酯化釜 1.84 废气
氯化氢气体 86.4％
化工工艺概论-化工流程图PFD-PID-职业
伴热（冷）管道
喷淋管
2.4 带控制点的工艺流程图
管道流程线要用水平和垂直线表示，注意避免穿过设备或 使管道交叉，在不可避免时，则将其中一管道断开一段，管 道转弯处一般画成直角。
(a)管道相连
(b)管道交叉
管道流程线上应用箭头表示物料的流向。 图中的管道与其他图纸有关时，应将其端点绘制在图的左 方或右方，并用空心箭头标出物料的流向（进或出），在空 心箭头内注明与其相关图纸的图号或序号，在其上方注明来 或去的设备位号或管道号或仪表位号。
测量点
仪表的图形符号
2.4 带控制点的工艺流程图
仪表安装位置的图形符号
安装 位置
图形符 号
备注
安装位 置
图形符 号
备 注
就地 安装 仪表
集中 仪表 盘面 安装 仪表
嵌在 管道
内
就地仪 表盘面 安装仪
表
集中仪 表盘面 后安装
仪表
就地仪 表盘面 后安装
仪表
2.4 带控制点的工艺流程图
仪表位号
被测变量字母代号 功能字母代号
按照工艺流程的顺序，把设备和工艺流程线自左至右 地展开画在一个平面上，并加以必要的标注和说明。
设备画法
设备位号及名称的注写 工艺流程线的画法
车间或工段号
用细实线画出设设备分类号 备的大概轮廓和
示意图，一般不
按比例a，)管但道应相保连
持它们的相对大
小。
填料塔
V 04 08 A 真空受槽
(b)管道交叉
板式塔
内容： ①设备——用示意图表示生产过程中所使用的机器、 设备；用文字、字母、数字注写设备的名称和位号。 ②工艺流程——用工艺流程线及文字表达物料由原 料到成品或半成品的工艺流程。
第二章 化工设计的类型、阶段及主要顺序
3 进行在实验室无法进行的研究项目
中试装置设计应注意事项
1 在满足下列条件下，应尽量小： a 能满足试验任务。 b 设备、仪表、管件选型容易。 2 应选在同类生产装置的老厂内。 3 力求避免全流程。 4 中试装置形式上不一定与工业装置完全相同，但能反映工业装置 的特点和规律。
•
内容
基础设计
是完整的技术软件，是技术开发阶段的研究成果。
前期工作
厂址选择 项目建议书 可行性研究 设计任务书 总体设计 初步设计（总体） 施工图设计 初步设计 施工图设计
工程项目 设计阶段 装置设计
二. 设计阶段的划分：
1）凡属重要的大型企业，技术比较复杂或比较 新颖的工厂，为了保证设计质量，一般可分三个 阶段进行设计，即初步设计、技术设计和施工图 设计三个阶段。 2）一般技术上比较成熟的中小型企业，为了简化设计， 缩短设计时间，可分为二个阶段设计。二阶段设计又分 二种：第一种为技术设计和施工图设计二个阶段，第二 种为扩大的初步设计和施工图设计二个阶段。 3）在技术上比较简单，生产规模较小的工厂或车间， 而且设计比较成熟，可直接进行一个阶段的设计，即施 工图设计。
1 设计基础 2 工艺流程说明 3 物料流程图与物流表
4 带控制点管道流程图
5 设备名称表和设备规格书 6 对工程设计的要求
7 设备布置建议图
8 装置的操作说明 9装置的三废排放点ห้องสมุดไป่ตู้量
10 自控设计说明 11 消耗定额 12 有关技术资料、物性数据。 13 安全技术与劳动保护说明
（二）工程项目 1 前期工作（厂址选择、项目建议书、可行性研究、设计任务书） 2 初步设计
第二章化工设计的类型阶段及主要顺序公司经理人事部项目部项目1项目2项目3项目4项目5项目6各个常设的专业职能部室对项目部提供总体的支持技术质量部设计部各专业室采购部建设部开车部it中心财务部项目经理计划工程师控制工程师质量工程师采购经理开车经理it工程师施工经理设计经理各专业人员财务经理第二章化工设计的类型阶段及主要顺序概念设计定义在应用研究进行到一定阶段后按未来工业生产装置规模进行的假想设计
化工设计教案(全面)
化工设计教案(全面)第一章：化工设计基本概念1.1 化工设计的定义和意义1.2 化工设计的内容和流程1.3 化工设计的任务和目标1.4 化工设计的依据和标准1.5 化工设计的注意事项第二章：化工工艺流程设计2.1 工艺流程设计的原则和步骤2.2 工艺流程图的绘制和符号表示2.3 物料平衡计算和设备选型2.4 工艺参数的确定和优化2.5 工艺流程的评析和改进第三章：化工设备设计3.1 常用化工设备类型和结构特点3.2 设备设计的基本原则和计算方法3.3 设备材料的选择和规格确定3.4 设备强度计算和应力分析3.5 设备的制造和验收要求第四章：化工布局设计4.1 布局设计的原则和步骤4.2 平面布局图的绘制和优化4.3 空间布局设计和设备排列4.4 管道布置设计和常用符号表示4.5 布局设计的评析和改进第五章：化工安全与环境设计5.1 安全设计的原则和内容5.2 危险分析和风险评估5.3 安全设施和防护措施的设计5.4 环境保护的原则和措施5.5 化工事故应急预案和处理措施第六章：化工经济性评估6.1 投资估算和成本分析6.2 经济效益评价指标和方法6.3 现金流量分析和财务评价6.4 成本控制和降低措施第七章：化工设备Piping 和Instrumentation 设计7.1 管道系统设计和常用管件7.2 管道材料选择和压力等级7.3 管道布置和走向优化7.4 仪表选型和控制系统设计7.5 设备接口和管道连接方式第八章：化工控制系统设计8.1 控制系统的类型和原理8.2 控制器选型和参数整定8.3 控制系统设备和元件的选择8.4 控制系统的安装和调试第九章：化工工艺模拟和优化9.1 工艺模拟软件的选择和应用9.2 工艺参数的模拟和优化9.3 工艺过程的模拟和结果分析9.4 工艺优化方法和案例分析10.1 设计文件的整理和归档10.2 设计成果的汇报和讲解10.3 设计中存在的问题和改进措施10.4 设计成果的评价和反馈10.5 答辩准备和注意事项重点和难点解析重点环节一：工艺流程设计的原则和步骤补充和说明：工艺流程设计是化工设计的核心，其合理性和科学性直接影响到整个化工生产过程的效率和安全性。
生产工艺流程设计
管段号 公称直径管道等级 隔热隔声代号
PL0103-100 A1A－H
管段号涉及：物料代号、管道所在主项编号、管 道顺序号
PL-工艺液体 PG-工艺气体 PW-工艺水 CWS-循环冷却水上水 CWR-循环冷却水回水 RWS-冷冻盐水上水 RWR-冷冻盐水上水 LS- 低压蒸气 MS- 中压蒸气 HS- 高压蒸气 SC -蒸气冷凝水
管道编号旳顺序按流程图所示旳从设备到设备向前流动旳进程编排
●特殊阀门及管件除按图例绘制外，而且还应在 编号筐内标注各自旳编号。涉及类别代号、工序 号及顺序号。
类别代号
T
限流孔板--RO
102
疏水器--T
安全阀—SV
减压阀—RV
防爆片—RP
●安全阀要标注整定压力（PSV） ●分析取样点在选定旳位置画上直径10mm旳圆标注和编号
PL0103-100 A1A－H
管道等级代号涉及： 公称压力等级代号 A-K用于ANSI 原则压力等级代号（I,J不用）
A-150LB B-300LB L-Z用于国内压力等级代号（O,X不用） L-1.0MPa M-1.6MPa 管道材质类别代号 用大写英文字母表达A-铸铁 B－碳钢 E不锈钢
PL0103-100 A1A－H
2-4-2 流程图旳绘制要求
1 PFD图旳绘制要求
①图幅： A1号图纸。 图面内容涉及：流程图、图例图、图签及版次
②设备旳表达措施 用细实线(0.15~0.3)，按要求旳
图例绘制
标明设备名称和位号
P 设备类别代号
P0102A 泵
01 设备所在主项编号 02 同类设备旳顺序号 A 相同设备旳数量尾号
回流比旳选择
回流比要不小于最小回流比
R/Rmin↑N↓V↑D ↑公用工程耗量↑ R/Rmin 控制在1.11~1.24
PL0103-100 A1A－H
管段号涉及：物料代号、管道所在主项编号、管 道顺序号
PL-工艺液体 PG-工艺气体 PW-工艺水 CWS-循环冷却水上水 CWR-循环冷却水回水 RWS-冷冻盐水上水 RWR-冷冻盐水上水 LS- 低压蒸气 MS- 中压蒸气 HS- 高压蒸气 SC -蒸气冷凝水
管道编号旳顺序按流程图所示旳从设备到设备向前流动旳进程编排
●特殊阀门及管件除按图例绘制外，而且还应在 编号筐内标注各自旳编号。涉及类别代号、工序 号及顺序号。
类别代号
T
限流孔板--RO
102
疏水器--T
安全阀—SV
减压阀—RV
防爆片—RP
●安全阀要标注整定压力（PSV） ●分析取样点在选定旳位置画上直径10mm旳圆标注和编号
PL0103-100 A1A－H
管道等级代号涉及： 公称压力等级代号 A-K用于ANSI 原则压力等级代号（I,J不用）
A-150LB B-300LB L-Z用于国内压力等级代号（O,X不用） L-1.0MPa M-1.6MPa 管道材质类别代号 用大写英文字母表达A-铸铁 B－碳钢 E不锈钢
PL0103-100 A1A－H
2-4-2 流程图旳绘制要求
1 PFD图旳绘制要求
①图幅： A1号图纸。 图面内容涉及：流程图、图例图、图签及版次
②设备旳表达措施 用细实线(0.15~0.3)，按要求旳
图例绘制
标明设备名称和位号
P 设备类别代号
P0102A 泵
01 设备所在主项编号 02 同类设备旳顺序号 A 相同设备旳数量尾号
回流比旳选择
回流比要不小于最小回流比
R/Rmin↑N↓V↑D ↑公用工程耗量↑ R/Rmin 控制在1.11~1.24
化工设计概论之工艺流程设计PPT(共103页)
反 应
产品 分离
产品 精制
贮存 包装
一、概念设计
1.工艺路线的流程化
将这六个过程详细地加以研究，具体 化到各个过程需要哪些化工单元操作加以 组合，各化工单元操作又需要什么样的装 备、设备、机械，这些单元操作的运行参 数以及它们的运行次序，物料在化工单元 操作中的“流水线”关系，以保证获得预 期质量和数量的产品，这个将工艺过程具 体化的设计过程，称为工艺路线的流程化。
第三节 工艺流程的设计
工艺流程设计步骤 工艺流程设计一开始，首先进行概
念设计或方案设计，设计出工艺流程草图， 经物料计算后，再设计出工艺物料流程图， 当设备计算结束时，开始绘制初步设计的 管道及仪表流程图，只有当车间设计结束， 进一步修改流程图后才能最后画出正式的 施工图阶段的管道及仪表流程图。
第三节 工艺流程设计
产控制和管理。
第三节 工艺流程的设计
工艺流程设计是工艺设计的核心，它 通过工艺流程图的形式，形象地反映化 工生产由原料输入到产品输出的过程， 其中包括物料和能量发生的变化，物料 的流向以及生产中所经历的工艺过程和 使用的设备仪表等。
第三节 工艺流程的设计
工艺流程设计的主要任务
（1）确定生产流程中各个过程的具体内容， 顺序和组织方式，操作条件，控制方案，确定 “三废”治理方案，确定安全生产措施，达到 加工原料以制得所需产品的目的。
（2）在工艺流程设计的不同阶段，绘制不 同的工艺流程图。
第三节 工艺流程的设计
工艺流程设计的原则
(1)尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟 的科学技术成就，以保证产品质量。
(2)充分利用原料，努力提高原料利用率，提高生 产率，采用高效率的设备，降低原材料消耗及 水电汽消耗，降低产品的生产成本，降低投资 和操作费用，以便获得最佳的经济效益。
化工设计概论
化工设计概论绪论化工是化学工艺、化学工业、化学工程等的简称。
凡运用化学方法改变物质组成、结构或和成新物质的，都属于化工生产技术，也称化学工艺。
化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的一个建设环节，化工设计的核心是化工工艺设计。
第1章化工设计程序和内容全部设计过程划分为两大设计阶段：基础设计、工程设计。
工程设计分为三个阶段：工艺设计、基础工程设计、详细工程设计。
第2章工艺流程设计化工工艺流程原料原料贮存、原料预处理、反应、产品分离、产品精制、包装和运输产品工艺路线流程化一般工作方法：主反应过程、原料准备过程和投料方式流程、产物净化分离过程、产品计量包装或后处理工艺过程、副产物处理的工艺过程、“三废”排出物的综合治理流程、确定动力使用和公用工程的配套。
2.3 工艺流程图的绘制2.3.1 方框流程图和工艺流程简图（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工艺物料流程图（process flowsheet diagram）2.3.3 管道及仪表流程图（piping and instrument diagram）设备分类代号、物料代号、管道材质代号、隔热及隔声代号、测量参数代号、仪表功能代号、管道工程压力等级代号。
常用管道图示符号、测量点图形符号、仪表安装位置图形符号。
管道标注内容包括四部分：管道号、管径、管道等级、隔热或隔声管道号包括：物料代号、主项代号、管道分段顺序号。
管道等级号包括：管道工程压力等级代号、顺序号、管道材质代号。
泵的流量控制方案：（1）出口节流控制；（2）旁路控制。
换热器的温度控制方案：（1）调节换热介质的流量；（2）调节换热面积（适用于蒸汽冷凝换热器）；（3）旁路调节。
第3章物料衡算和能量衡算3.1 物料衡算在化工过程中，物料平衡是指在单位时间你进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉的与积累起来的物料质量。
第2章 工艺流程设计
保护措施、车间环境与周围的情况以及各种技术路线的发展情况与动
向等。 2．生产设备类型与制造厂商调研(落实设备)
设备主要包括以下2种类型：定型设备：国内购买或进口
非定型设备：需设计制造
化学工程系化工与制药教研室
制药工程设计课程 Design of Pharmaceutical Engineering
工艺物料流程图、带控制点的工艺流程图及管道仪表流程 图等。
化学工程系化工与制药教研室
制药工程设计课程 Design of Pharmaceutical Engineering
1、工艺流程草图
工艺流程草图又称方案流程图或流程示意图，是用来表达整个工厂或 车间生产流程的图样。它是设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图， 是工艺流程图设计的依据。 生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表三个部分组成。 其中物料流程包括： (1) 设备示意图 设备可按大致几何形状画出，设备位臵的相对高低 不要求准确，但要标出设备名称及位号；
(4) 物料表 在流程下方用物料表的形式分别列出物料的名称、质量流量、
质量分数以及摩尔流量、摩尔分数等。 一般在设备附近列出热量衡算的结果，例如在换热器旁注出其热负荷。
图2-2是M/DBT工艺物料流程图。
化学工程系化工与制药教研室
制药工程设计课程 Design of Pharmaceutical Engineering
4．工艺管道及仪表流程图
管道仪表流程图（PI图）过去又称为施工流程图。管道仪表流程图 是借助统一规定的图形符号和文字代号，用图示的方法把化工工艺装 臵所需的全部设备、仪表、管道及主要管件，按其各自的功能，为满足 工艺要求和安全、经济目的而组合起来，以起到描述工艺装臵结构和功 能的作用。 管道仪表流程图要求画出全部设备，全部物料管线和主要公用工
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第二章 工艺流程设计
《化工设计》
第二章 工艺流程设计
《化工设计》
•
•
第二章 工艺流程设计
• 本章主要内容：
➢ 2.1 生产方法和工艺流程的选择 ➢ 2.2 工艺流程设计 ➢ 2.3 工艺流程图 ➢ 2.4 典型设备的自控方案 ➢ 2.5 工艺流程图计算机绘制软件简介
• 本章重点难点：
➢ 工艺流程选择原则和设计方法；工艺流程图的类型 及其绘制法；设备、管道、阀门与管件、自控方案 的表示方法。
《化工设计》
•
2.2 工艺流程设计
化工生产工艺过程的结构
化工生产的总体特征： 同一种原料可以料生产同一产品也可有多种工艺 要进行工艺过程设计？ 如何从众多的工艺中寻找其中的共性的东西。
•
醋酸
醋（酸）酐 氯醋酸 醋酸盐 醋酸乙烯酯 双乙烯酮
C6H12O6
反应条件：
2C2H5OH+2CO2
生化反应过程，由酵母菌消耗可发酵糖（如葡 萄糖等），排出酒精，同时产生CO2。
发酵温度： 30～34℃，原料浓度：33 ～35%
产物中含杂质多，如醛、酯、甲醇等。
•
营养盐 水
糖蜜
稀释
稀糖液
酒母
CO2
发酵
酒精+杂质+水
蒸馏 除头级 杂质
粗蒸馏
废液
蒸馏 除中尾级 级杂质
•
乙酸
.以煤或重油为原料生产合成氨
反应方程式为：
CmHn + mH2O → mCO +（1/2 + m）H2 C + 2H2O → CO +2 H2 C + H2O → CO + H2 反应条件：900℃高温，吸热反应。
…………① …………② ………… ③
CO + H2O H2 + CO2
………… ④
《化工设计》
•
2.2 工艺流程设计
第二章 工艺流程设计
• 2.2 工艺流程设计
• 二、工艺流程设计的方法
• 工艺流程设计方法，首先要看所确定的生产方法是 正在生产或曾经运行过的成熟工艺，还是待开发的 新工艺。前者是可以参考借鉴但需要局部改进或局 部采用新技术、新工艺的问题；后者须针对新技术 开发进行概念设计。
反应条件：气液相放热反应。催化剂为醋酸锰。
反应温度：60～80℃。
原料中杂质会生产副产物。考虑后续分离。
•
酒精
配料
酒精+水+空气
蒸发
+催化剂
氧化反应
乙醛+水+酒精
水 吸收
醋酸+副产物 +催化剂
冷却
+催化剂
氧化反应
冷却
乙醛水溶液+酒精
浓乙醛
浓缩
分离出 酒精
精馏
醋酸+催化剂
蒸发
成品
催化剂
•
以糖蜜为原料生产乙醇
• 工艺流程分为四大部分：原料预处理过程、反应过 程、产物的后处理（分离净化）过程和“三废”的 处理过程。
《化工设计》
•
2.2 工艺流程设计
第二章 工艺流程设计
• 工艺流程设计主要应考虑如下几个方面的问题：
（1）以反应过程为中心 （2）原料预处理过程 （3）产物的分离净化 （4）产品的后处理 （5）未反应原料的循环与利用 （6）确定“三废”排出物的处理措施 （7）确定公用工程的配套措施 （8）确定操作条件和制定控制方案 （9）制定切实可靠的安全生产措施 （10）保温、防腐的设计
《化工设计》
•
第一节生产方法和工艺流程的选择
• 教学内容： • 理解生产方法和工艺流程选择的原则和生产
方法和工艺流程确定的步骤和内容。 • 重点和难点： • 重点掌握生产方法和工艺流程确定的步骤。
《化工设计》
•
第二章 工艺流程设计
• 2.1 生产方法和工艺流程的选择
• 一、生产方法和工艺流程选择的原则 • 在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑以下
醋酸乙烯酯
阿司匹林 醋酸纤维素 除莠剂 羧甲基钠 纤维素 醋酸乙酯 氢硫基醋酸 调味品 香料 溶剂 聚醋酸乙烯酯 聚氯乙烯-醋酸乙烯酯 树脂 乙酰乙酸乙酯 色酚AS-G 1，3，5吡唑酮
醋酸的部分产品树
•
水合 1. 乙炔
氧化 2. 乙醇
氧化 乙醛
氧化 3. 乙烯
4. 丁烷
氧化
5. 甲醇
羰基化
乙酸（醋酸）的原料路线
反应条件：等分子可逆反应，铁系催化剂，放热反应。
3H2 + N2 2NH3
…………⑤
反应条件：可逆放热反应，铁系催化剂。转化率：22%
高压：15.2～30.4MPa ；高温：420～550℃ •
煤 H2+ N2 压缩 水冷却
气化 脱碳
H2+ CO+CO2+N2
H2+ CO+N2
耐硫变换
合成 循环气
合成氨 氨冷却
分离
成品
•
以乙醇为原料生产醋酸：
两步反应:
C2H5OH + O2 → CH3CHO + H2O ……①
反应条件：气固相放热反应。催化剂为银，网状或不规则状。 原料中杂质对催化剂的影响。 反应温度：560～580℃。反应快速，考虑热载体。
CH3CHO + O2 → CH3COOH
……②
《化工设计》
•
第二章 工艺流程设计
• 2.2 工艺流程设计
• 一、工艺流程设计的任务 • （1）确定整个流程的组成 ； • （2）确定每个过程或工序的组成； • （3）确定工艺操作条件； • （4）控制方案的确定； • （5）原料与能量的合理利用； • （6）制定“三废”处理方案； • （7）制定安全生产措施。
三项原则： 1. 先进性 2. 可靠性 3. 合理性
《化工设计》
2•.1 生产方法和工艺流程的选择
第二章 工艺流程设计
• 2.1 生产方法和工艺流程的选择
• 二、生产方法和工艺流程确定的步骤
• 确定生产方法和工艺流程时，通常要经过下列几个 阶段：
• 1. 资料搜集与项目调研； • 2. 生产设备类型与制造厂商调研； • 3. 对调研结果进行全面分析对比 。
成熟醪 成品
•
具有一个化学反应的一般化工过程结构
原料
预处理
未反应原料循环
反应
分离
产品
达到反应所需的 浓度、温度、压 力、状态等条件
副产物或杂质
反应过程中 的能量输出 和输入
根据产物、副产物 和杂质之间物性的 差异选择分离方法
当一个生产工艺中存在两个或以上的反应过程 时，需在反应过程之间加设缓冲罐，以维持整 个生产工艺过程的平稳和连续。
《化工设计》
2•.1 生产方法和工艺流程的选择
第二节 工艺流程设计
• 教学内容： • 理解工艺流程设计的任务和工艺流程的设计方法。 • 重点和难点： • 重点掌握工艺流程设计的步骤和内容，以及反应过
程、原料预处理过程、产物的分离净化过程设计应 考虑的问题。 • 难点是综合运用所学知识，以反应过程为核心，根 据反应过程的特点，提出对原料预处理过程、产物 的分离净化过程的的要求，组织工艺流程。
《化工设计》
第二章 工艺流程设计
《化工设计》
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第二章 工艺流程设计
• 本章主要内容：
➢ 2.1 生产方法和工艺流程的选择 ➢ 2.2 工艺流程设计 ➢ 2.3 工艺流程图 ➢ 2.4 典型设备的自控方案 ➢ 2.5 工艺流程图计算机绘制软件简介
• 本章重点难点：
➢ 工艺流程选择原则和设计方法；工艺流程图的类型 及其绘制法；设备、管道、阀门与管件、自控方案 的表示方法。
《化工设计》
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2.2 工艺流程设计
化工生产工艺过程的结构
化工生产的总体特征： 同一种原料可以料生产同一产品也可有多种工艺 要进行工艺过程设计？ 如何从众多的工艺中寻找其中的共性的东西。
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醋酸
醋（酸）酐 氯醋酸 醋酸盐 醋酸乙烯酯 双乙烯酮
C6H12O6
反应条件：
2C2H5OH+2CO2
生化反应过程，由酵母菌消耗可发酵糖（如葡 萄糖等），排出酒精，同时产生CO2。
发酵温度： 30～34℃，原料浓度：33 ～35%
产物中含杂质多，如醛、酯、甲醇等。
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营养盐 水
糖蜜
稀释
稀糖液
酒母
CO2
发酵
酒精+杂质+水
蒸馏 除头级 杂质
粗蒸馏
废液
蒸馏 除中尾级 级杂质
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乙酸
.以煤或重油为原料生产合成氨
反应方程式为：
CmHn + mH2O → mCO +（1/2 + m）H2 C + 2H2O → CO +2 H2 C + H2O → CO + H2 反应条件：900℃高温，吸热反应。
…………① …………② ………… ③
CO + H2O H2 + CO2
………… ④
《化工设计》
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2.2 工艺流程设计
第二章 工艺流程设计
• 2.2 工艺流程设计
• 二、工艺流程设计的方法
• 工艺流程设计方法，首先要看所确定的生产方法是 正在生产或曾经运行过的成熟工艺，还是待开发的 新工艺。前者是可以参考借鉴但需要局部改进或局 部采用新技术、新工艺的问题；后者须针对新技术 开发进行概念设计。
反应条件：气液相放热反应。催化剂为醋酸锰。
反应温度：60～80℃。
原料中杂质会生产副产物。考虑后续分离。
•
酒精
配料
酒精+水+空气
蒸发
+催化剂
氧化反应
乙醛+水+酒精
水 吸收
醋酸+副产物 +催化剂
冷却
+催化剂
氧化反应
冷却
乙醛水溶液+酒精
浓乙醛
浓缩
分离出 酒精
精馏
醋酸+催化剂
蒸发
成品
催化剂
•
以糖蜜为原料生产乙醇
• 工艺流程分为四大部分：原料预处理过程、反应过 程、产物的后处理（分离净化）过程和“三废”的 处理过程。
《化工设计》
•
2.2 工艺流程设计
第二章 工艺流程设计
• 工艺流程设计主要应考虑如下几个方面的问题：
（1）以反应过程为中心 （2）原料预处理过程 （3）产物的分离净化 （4）产品的后处理 （5）未反应原料的循环与利用 （6）确定“三废”排出物的处理措施 （7）确定公用工程的配套措施 （8）确定操作条件和制定控制方案 （9）制定切实可靠的安全生产措施 （10）保温、防腐的设计
《化工设计》
•
第一节生产方法和工艺流程的选择
• 教学内容： • 理解生产方法和工艺流程选择的原则和生产
方法和工艺流程确定的步骤和内容。 • 重点和难点： • 重点掌握生产方法和工艺流程确定的步骤。
《化工设计》
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第二章 工艺流程设计
• 2.1 生产方法和工艺流程的选择
• 一、生产方法和工艺流程选择的原则 • 在选择生产方法和工艺流程时，应该着重考虑以下
醋酸乙烯酯
阿司匹林 醋酸纤维素 除莠剂 羧甲基钠 纤维素 醋酸乙酯 氢硫基醋酸 调味品 香料 溶剂 聚醋酸乙烯酯 聚氯乙烯-醋酸乙烯酯 树脂 乙酰乙酸乙酯 色酚AS-G 1，3，5吡唑酮
醋酸的部分产品树
•
水合 1. 乙炔
氧化 2. 乙醇
氧化 乙醛
氧化 3. 乙烯
4. 丁烷
氧化
5. 甲醇
羰基化
乙酸（醋酸）的原料路线
反应条件：等分子可逆反应，铁系催化剂，放热反应。
3H2 + N2 2NH3
…………⑤
反应条件：可逆放热反应，铁系催化剂。转化率：22%
高压：15.2～30.4MPa ；高温：420～550℃ •
煤 H2+ N2 压缩 水冷却
气化 脱碳
H2+ CO+CO2+N2
H2+ CO+N2
耐硫变换
合成 循环气
合成氨 氨冷却
分离
成品
•
以乙醇为原料生产醋酸：
两步反应:
C2H5OH + O2 → CH3CHO + H2O ……①
反应条件：气固相放热反应。催化剂为银，网状或不规则状。 原料中杂质对催化剂的影响。 反应温度：560～580℃。反应快速，考虑热载体。
CH3CHO + O2 → CH3COOH
……②
《化工设计》
•
第二章 工艺流程设计
• 2.2 工艺流程设计
• 一、工艺流程设计的任务 • （1）确定整个流程的组成 ； • （2）确定每个过程或工序的组成； • （3）确定工艺操作条件； • （4）控制方案的确定； • （5）原料与能量的合理利用； • （6）制定“三废”处理方案； • （7）制定安全生产措施。
三项原则： 1. 先进性 2. 可靠性 3. 合理性
《化工设计》
2•.1 生产方法和工艺流程的选择
第二章 工艺流程设计
• 2.1 生产方法和工艺流程的选择
• 二、生产方法和工艺流程确定的步骤
• 确定生产方法和工艺流程时，通常要经过下列几个 阶段：
• 1. 资料搜集与项目调研； • 2. 生产设备类型与制造厂商调研； • 3. 对调研结果进行全面分析对比 。
成熟醪 成品
•
具有一个化学反应的一般化工过程结构
原料
预处理
未反应原料循环
反应
分离
产品
达到反应所需的 浓度、温度、压 力、状态等条件
副产物或杂质
反应过程中 的能量输出 和输入
根据产物、副产物 和杂质之间物性的 差异选择分离方法
当一个生产工艺中存在两个或以上的反应过程 时，需在反应过程之间加设缓冲罐，以维持整 个生产工艺过程的平稳和连续。
《化工设计》
2•.1 生产方法和工艺流程的选择
第二节 工艺流程设计
• 教学内容： • 理解工艺流程设计的任务和工艺流程的设计方法。 • 重点和难点： • 重点掌握工艺流程设计的步骤和内容，以及反应过
程、原料预处理过程、产物的分离净化过程设计应 考虑的问题。 • 难点是综合运用所学知识，以反应过程为核心，根 据反应过程的特点，提出对原料预处理过程、产物 的分离净化过程的的要求，组织工艺流程。