化工过程设计_复习

绪论1、过程工程的内容有：a、过程开发实验室研究成果到工业化b、过程设计提供建设过程所需要的文件及图纸c、过程改善对已建的过程经行优化挖潜2、什么是过程开发？从实验室的成果实现工业生产装置的成功开发和运转。

or从立项开始，经过研究、设计、建设，直到一项新产品、新工艺或新技术投入生产的整个过程。

3R原则：减量化原则要求用较少的原料和能耗投入来达到既定的生产目的，进而从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。

在使用原则要求制造生产品和包装容器能够以初始的形式被反复使用。

再循环原则要求产品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可恢复的垃圾。

3R原则与化工设计的目标是一致的，其表述更强调节约能源和减少环境污染。

第一章一、化工过程开发的主要环节、目的和意义A主要环节：1、资料收集用工程观点收集和整理与过程有关的技术情报2、概念设计进行预设计3、过程评价对过程进行技术和经济评价4.、中试经行模拟实验和中间实验5、整理资料按照工程设计的观点整理情报资料和实验结果6、基础设计、工程设计目的和意义：化工过程开发是要把生产“设想”变为生产“现实”，即从实验室研究成果过度到第一套工业生产装置。

化工过程开发是实验中的构想和研究成果能否顺利投入工业生产的关键环节，这一过程对新技术、新产品的工业实施以及现有过程的改进具有举足轻重，不可缺少的作用。

但是从实验室研究成果到工业生产过程存在放大效应，因此，单靠在实验阶段取得的研究资料是不够的，需要进行化工过程开发研究。

二、从实验室到工业存在放大效应的原因a、热力学、动力学数据大多数还不足以解决从小规模装置过渡到大规模的工业化生产装置的所有问题b、副产物对反应过程和最终产品性质的影响还不够清楚c、实验室里得到的产品样品，往往是经过最有利的操作步骤而制得的，反应物也往往是采用试剂级原料，因此最终产品的特性尚不能最后定论d、实验室一般是在操作参数有限的范围内进行的e、实验所用的材料、设备和物料与工业并非完全相同，而且实验时间相对较短，在实验室里一般较少考虑使用设备材料的腐蚀和产品的污染等问题。

三、中试的必要性、任务及注意事项A必要性：1、基础研究是原理性实验，规模小，设计的影响因素少;而工业的规模大，涉及的因素多，过程复杂。

2、通过中试可以验证放大模型或设计结果的可靠性B主要任务：1、验证基础研究得到的规律2、考察从小是试到中试的放大效应3、研究一些没有条件在实验室进行研究的影响因素4、进行新设备、新材料、新一期、新控制方案的实验C注意事项：1、中试装置的规模在满足各项实验任务的要求和不因规模小而引起设备、仪表或管件选型方面的困难的条件下应尽量小2、中试地点应力求选在有同类生产装置的老厂内以节省中试的原料和辅料的费用3、避免全流程实验，根据实验内容建设必要的设施4、中试装置的流程和设备结构在形式上不一定与工业装置完全相同，但必须在实质上反映工业装置的特性和规律，能得到基础设计多需要的全部数据，使工业装置投产时不会出现没有预计到的问题。

四、放大方法A1逐级经验放大在过程开发阶段中，通常首先进行小型的工艺试验，已选择反应器的型式，优化的工艺条件，并确定可望达到的各项技术经济指标。

小试之后，通常需要进行规模稍大的模型实验和规模再大一些的中间试验，然后才能放大到工业规模的大型生产装置。

有时在没有把握时，需要进过多级的中间试验，每级只放大很低的倍数，逐步达到所需要的工业规模。

A2基本步骤1、通过小试试验确定反应器型式（结构变量）2、通过小试试验确定反应器工艺条件（操作变量）3、通过逐级中试考察几何尺寸的影响（几何变量）A3基本特征1、着眼于外部联系，不研究内部规律2、着眼于综合研究，不试图进行过程分解3、人为地规定了决策序列4、放大过程是外推的B 数学模型开发方法其实质就是要利用实验室获得的研究成果及前人积累的对过程物理、化学规律的认识，应用化学反应工程的基本理论，建立一个描述过程的物理模型，得到相应的数学模型。

然后通过实验，不断修正数学模型，得到正确有效的数学模型座位放大设计的基础。

同时利用科学的实验方法作指导，提高实验的技能，大大提高开发放大过程的效率。

B1基本步骤1、小试研究化学反应规律2、大型冷模试验研究传递过程的规律3.、建立数学模型，用计算机进行求解，寻找优化的条件4、中间试验检验数学模型的等效应B2基本特征1、着眼于过程的本质、机理等内在规律的认2、过程分解3、过程简化4、用数学模型反映过程的内在规律第二章一、化工设计的目标和要求A设计目标技术上可行经济上合理安全上可靠环境上友好优质高产低耗安全环保B要求1、满足产品的数量和质量指标2、经济性3、安全4、环保5、整个系统必须可操作和可控制二、化工设计约束条件内部1、技术软件的来源、技术成熟程度、价格和使用条件2、材料：原材料、建设材料、关键设备供应的难易程度3、时间：允许和需要的设计和建设时间4、人员：人员的素质和数量5、产品的规格6、用户的具体要求7、建厂地区的具体情况等外部1、政府制定的各种法律、规定和要求2、自然规律3、安全要求4、资源情况5、各种必须遵循的标准和规范6、经济要求：如投资回收期等三、设计种类：包括技术开发阶段的设计（概念设计中试设计基础设计）和工程设计（初步设计详细设计）四、可行性研究内容：1、市场需求的预测；2、原料和技术路线的研究；3、工程条件研究；劳动力来源和费用、人员培训等研究；4、资金和成本的研究；经济效益的研究分析五、化工工艺设计内容：1原料路线和技术路线的选择；2、工艺过程原理；3、工艺流程设计（物料流向和主要工艺参数）；4、物料衡算；热量衡算；工艺设备的设计与选型；5、车间布置设计（包括车间平面布置和立面布置）；6、化工管路设计；7、非工艺设计项目（公用工程、土建、自动控制等）；三废处理（来源、组成、数量和处理方法）定员（岗位定员、操作制度、每班人数、总人数）；8、其他；9编制设计文件。

六、化工工艺设计文件包括：1、设计说明书、2、操作说明书、3、分析规程、4、设计图纸（流程图、布置图、设备图等）、5、附表（设备一览表、材料汇总表等）A设计说明书内容：1、设计依据；2、设计指导思想和设计原则；3、产品方案；4、生产方法和工艺流程；5、车间组成和生产制度；6、原料、中间产品的技术规格；7、计算；8、主要原材料、动力消耗定额及消耗量；9、生产控制分析；10、仪表和自动控制；11、技术保安、防火及工业卫生；12、车间布置；13、公用工程；14、三废治理及综合利用；15、土建；16、车间装置定员；17、概算；18、技术经济分析；19、存在问题及建议B：操作说明书内容：1、详细的流程说明；2、预操作准备；3、开停车和正常操作注意事项；4、紧急停车说明；5、化学品的安全处理；6、易燃易爆物质的操作注意点C：设计图纸内容：流程图（物料流程图P.F.D、带控制点管路流程图P.I.D）；2 布置图（设备布置图、管路布置图）；设备图C1物料流程图物料流程图是系统合成和过程分析的结果，它表示了流程、主要工艺操作条件、物料组成、主要设备特性及主要控制要求，是设计中最重要。

最本质。

最基础性的图纸。

C2物料流程图的作用：表达流程；主要工艺操作条件；物料组成；主要设备特性及主要控制要求。

C3物料流程图满足以下要求：设备（编号、名称、规格）；物流（编号、流向、特性）；主要工艺操作条件（P、T、F等）；主要控制方案（仪表功能、测量点、调节阀、仪表所在位置）C4带控制点管路流程图作用：表达生产装置内每一个设备、管线和仪表的情况，以便联系操作和控制，对生产的安全性、可控性和可靠性分析，并作为管路安装图设计的基础。

C5带控制点管路流程图满足以下要求：流程（不仅有生产过程需要的管线，而且有吹扫、试压、试运转、正常操作、开停车、事故处理所需管线；不仅有工艺物料管线，而且有各种工程管线）；管路（要注明管路的工程直径、物料种类、管路编号和管路等级及保温情况）C6设备布置图基本内容：a主要建筑结构（在设备布置中应表示出厂房的柱、墙、门、窗、楼梯等）；b设备轮廓（设备布置图中均以相应的主、侧、偏视时的轮廓线表示）；c尺寸标注（在设备布置图中应标出设备、操作台、吊装孔、地坑等的定位尺寸）；d标题栏（车间的设备布置图通常包括多组平面和立面布置图）；e设备一览表（列出设备位号、名称、规格、数量、材料和重量）七、年操作时间的确定应考虑事项：1、介质腐蚀性的强弱；2、生产过程中有无结焦、聚合现象；3、设备备用系数的高低；4、建厂地区、管理和操作水平；5、工艺的成熟程度八、车间布置的基本原则：1、必须遵循防火规范；2、根据全年主导风向，决定各单元的相对位置；3、易燃可燃液体贮罐应尽可能布置在地势较低的场所；4、设置防火堤；5、按工艺流程的次序布置工艺设备；6、分区集中布置；7、设备之间的距离和道路宽度及转弯半径应满足设备运输起吊和安装的要求；8、为了安全生产、巡回检查和维修的要求；9、设备的相对标高要满足设备之间的物料流动等要求；10、工厂的布置应留有房展余地。

九、总图布置总图布置主要是总体解决全厂所有建筑物的平面图布置，地上、地下工程技术管网的布置，运输网的布置以及行政管理、福利设施、绿化景观等的布置。

原则：总体要求是满足生产、安全、发展要求。

具体如下，应与城镇or区域的总体发展规划相适应；应符合生产工艺流程的要求；应充分利用厂址的自然条件；应充分考虑地区主导风向；应符合国家有关规定和规范；应留有发展余地举例：扬子石化厂区布置分析。