化工设计复习

计算过程
解：本题为间歇过程，因此以每批处理量为基准 进行物料衡算。流程示意图2-2 组分物料衡算： NaOH平衡 1000 x 0.1 = 0.5F4 NaCl平衡 1000 x 0.1 = 0.02F4 + F3 H2O平衡 1000(1-0.1-0.1)= F2 + 0.48F4 解方程得： F2 = 704kg，F3 = 96kg， F4 = 200kg
丙烯醛的收率：

640 / 56 100% 80% 600 / 42
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例2 甲醇制造甲醛的反应过程为： CH30H + 1/2 O2 HCHO + H20 反应物及生成物均为气态，若使用50％的 过量空气，且甲醇的转化率为75％，试计 算反应后气体混合物的摩尔组成。
第一章 化工厂设计的内容与程序
• 一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计，可按扩大初 步设计和施工图设计两个阶段的设计。 技术上比较简单、规模较小的工厂或车间的设计，可直接进 行施工图设计，即一个阶段的设计。
① 初步设计 其主要任务根据批准的设计任务书（或可行性研
•
究报告），确定全厂性设计原则、设计标准、设计方案和 重大技术问题，最终编制初步设计说明书，其内容和深度 能使对方了解设计方案、投资和基本出处为准。
《化工设计》
1.2 化工厂设计的工作程序
第一章 化工厂设计的内容与程序 • 化工车间工艺设计的程序及内容
化工计算 化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、 设备选型与计算三个内容，其任务是在这三项计算 的基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点 工艺流程图。因此，化工计算的结果关系到整体设 计的成败。
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2.3 工艺流程图
第二章 工艺流程设计
• 2、管道的标注
• 管道及仪表流程图的管道应标注的内容有四个部分，即管段号（由三个 单元组成）、管径、管道等级和绝热（或隔声）代号，总称为管道组合 号。 • 水平管道宜平行标注在管道的上方，竖直管道宜平行标注在管道的左侧。 在管道密集、无处标注的地方，可用细实线引至图纸空白处水平（竖直） 标注。
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1.4 设计文件
第二章 工艺流程设计
• 工艺流程设计
• 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。 • 工艺流程分为四大部分：原料预处理过程、反应过
《化工设计》
2.3 工艺流程图
第二章 工艺流程设计
• (1) 第1单元为物料代号。按HG/T 20519.2-2009行业标准规定，物料代号 通常按物料的名称和状态取其英文名词的字头组成。一般采用2~3个大写 英文字母表示。常用（部分）物料代号，见表2-5。 • (2) 第2单元为主项编号。按工程规定的主项（工序）编号填写。 • (3) 第3单元为管道序号。相同类别的物料在同一主项内以流向先后为序， 顺序编号。 以上三个单元组成管段号。
《化工设计》
2.3 工艺流程图
第二章 工艺流程设计
• (4) 第4单元为管道规格，一般标注公称直径，以mm为单位，只注数字， 不注单位。 • (5) 第5单元为管道等级。 如A1A中（P41,42)： A－管道的公称压力等级代号 1－管道材料等级顺序号 A－管道材质类别代号 • HG/T 20519.6-2009规定的常用材质类别代号为： A－铸铁、B－碳钢、C－普通低合金钢、D－合金钢 E－不锈钢、F－有色金属、G－非金属、H－衬里及内防腐 • (6) 第6单元为绝热或隔声代号。
• 概念设计是以过程研究中间结果（或最终结果）为基础，从 工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假想设计。 • 概念设计的作用是暴露和提出过程研究中存在的问题，并为 解决这些问题提供途径或方案；评价开发的新产品或新技术 是否有工业化价值。
2、中试设计
中试的主要目的是检验和修改小试验与大型冷模试验结果所 形成的综合模型，基础研究结果在工业规模下实现的技术、 经济方面的可行性考察。 《化工设计》 1.1 化工设计的种类
② 扩大初步设计 根据行业规范，解决初步设计中的主要技术
问题，使之明确、细化。编制准确度能满足控制投资或报 价使用的工程概算。 ③ 施工图设计 根据行业标准结合建厂地区条件，在满足安全、 进度及控制投资等前提下开展施工图设计。 《化工设计》 1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序 • 1.1化工设计的种类
丙烯 600kg/h 一段反应器 丙烯25kg/h 丙烯醛640kg/h
解：丙烯氧化生成丙烯醛的化学反应方程式：
CH2 CHCH3 O2 CH2 CHCHO H2O
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丙烯的转化率：
x (600 25) 100% 95.83% 600
• 丙烯的选择性：
640 / 56 100% 83.48% (600 25) / 42
3.1 基本概念
反应：aA+bB ⑴ 转化率 转化率 = cC+dD
反应物的反应量 反应物的进料量
xA =
第 三 章 物 料 衡 算 与 能 量 衡 算
n A0 n A n A0
⑵ 选择性 选择性 =
生成目的产物所消耗的反应物量 100% 原料的反应量
Φ=
( nC nC 0 ) / c (n A0 n A ) / a
• 物料流程绘制内容
* 设备示意图（大致几何形状，标出设备名称及位号） * 物流管线及流向箭头（全部物料管线和部分辅助管线） * 必要的文字注释（设备编号和名称、物料名称、物料流向）
《化工设计》
2.3 工艺流程图
第二章 工艺流程设计
工艺流程图 工艺流程图的种类 工艺物料流程图
工艺物料流程图是在物料衡算和热量衡算完成后绘制，是以图形与表格 相结合的形式来反映物料衡算和热量衡算的结果。 • 绘制内容 包括哪些？ * 图形（设备、仪表、及管线示意图） * 标注内容（设备位号、名称及特性，物料组分、流量） * 设备一览表(名称、图号等） * 物料表（流程表下方，名称、流量、质量分数等）
化工设计总结
第一章 化工厂设计的内容与程序 化工设计的种类
根据化工过程开发程序分类
化工新技术开发过程是在基础研究（即实验室研究）的基础 上，通过过程研究、工程研究和工程设计，最终完成化工新 技术的开发。
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序 • 1.1化工设计的种类
• 二、根据化工过程开发程序分类 1、概念设计
22
⑶ 收率
收率 = 转化率×选择性
=
生成目的产物所消耗的 反应物量 反应物的进料量
第 三 章 物 料 衡 算 与 能 量 衡 算
η=ΦxA =
( nC nC 0 ) / c n A0 / a
⑷ 限制反应物 (p64)
⑸ 过量反应物(p64)
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• 例：已知丙烯氧化法生产丙烯醛的一段反应器，原料丙烯投 料量为600kg/h，出料中有丙烯醛640kg/h，另有未反应的 丙烯25kg/h，试计算原料丙烯的转化率、选择性及丙ห้องสมุดไป่ตู้醛的 收率。
第二章 工艺流程设计
典型设备的自控方案 泵类的自控方案
• 容积式泵 容积式泵主要指往复泵、齿轮泵、螺杆泵和旋涡泵等，当流 量减小时容积式泵的压力急剧上升，因此不能在容积式泵的 出口管道上直接安装节流装置来调节流量，工程上通常采用 旁路调节或改变转速、改变冲程大小来调节流量。
《化工设计》
2.4 典型设备的自控方案
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
工艺流程图
工艺流程图定义：把各个生产单元按照一定的目的要求有机地组合在
一起，形成一个完整的生产工艺过程，并用图形描绘出来。
一、工艺流程图的种类
（一） 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。定性表示由原料转化成产品的变化、流向顺序 及化工单元及设备。由物料流程、图例与设备一览表组成。
1、管道仪表流程图 (PID) 2、设备计算及分析草 图 3、设计规格说明书 4、材料选择 5、请购文件 6、设备布置图(分区) 7、管道平面图(分区) 8、地下管网图 9、电气单线图 10、各专业设计条件
1、详细配管图 2、管段图(空视图) 3、基础图 4、结构图、建筑图 5、仪表设计图 6、电气设计图 7、设备制造图 8、其他为施工所需的各专业全部设计 图纸、文件 9、各专业施工安装说明
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序 • 化工厂设计的工作程序
• 国外通用设计程序
1、工艺设计 工艺设计的主要内容是把专利商提供的工艺包 或把本公司开发的专利技术进行工程化，并转化为设计文件， 提交用户审查，发表给有关各设计专业作为开展工程设计的 依据。 2、基础工程设计 基础工程设计是与工艺设计衔接最为紧密 的，也是工程设计中最为关键的设计阶段。 3、详细工程设计 详细工程设计是在基础工程设计的基础上 进行的，其内容和深度应达到满足通用材料采购、设备制造、 工程施工及装置投产运行的要求。
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1.3 化工车间工艺设计的程序及内容
第一章 化工厂设计的内容与程序 • 设计文件
初步设计文件 • 初步设计的设计文件应包括以下两部分内容：设计 说明书和说明书的附图、附表。 • 化工厂初步设计说明书内容和编写要求，依据《化 工厂初步设计文件内容深度规定》和设计的范围 （整个工厂，一个车间，或一套装置）、规模的大 小和主管部门的要求而不同。初步设计说明书的内 容详见教材。