化工设计第二章化工工艺设计
化工工艺设计
化工工艺设计化工工艺设计是指在化学工程领域中，开发新的生产工艺或优化现有工艺的过程。
它涉及到化学反应、热力学、流体力学和材料科学等多个方面，旨在提高生产效率、减少成本、改进产品质量和保护环境等方面取得进展。
化工工艺设计对于化学工业和其他相关领域具有重要的意义。
它以高效、节能和可持续为原则，并在新工艺设计、开发和测试等方面应用最新的计算机软件技术，以减少设计过程中的试错成本和时间。
同时，它还要求对化学反应动力学、传热和质量传递等方面有深入的了解，以确保工艺的可行性。
化工工艺设计的过程包括从实验室规模到工业规模的化学工程设计。
在实验室规模下，首先需要确定反应物的组成和反应条件，包括温度、压力、催化剂和反应时间等。
其次，需要考虑反应器的类型和大小，以及溶液和气体的输送方式。
最后要确定分离、纯化和下游处理步骤。
在工业规模下，将同样的化学反应转化为生产工艺是重要的。
这需要考虑到经济和实用性等因素，以及扩大到大型化工反应器的能力。
工业规模需要考虑的其他因素可能包括安全性、物料寿命、废物处理和社会影响等。
因此，化工工艺设计需要在充分考虑环境、经济、安全和社会因素的情况下进行。
成功的化工工艺设计需要集成多个方面的知识和技术，包括化学、机械、电气、控制和计算机科学等。
它需要设计师精通完美的数据处理能力，严格的风险评估能力，以及跨学科的协调和沟通能力以及敏锐的预判作业流程问题并解决问题的能力。
同时，具有非凡的创造力和对未知工艺的探索能力将有助于推动更具创新性的解决方案。
总之，化工工艺设计是化学领域和其他相关领域中的一项重要工作。
它是化工工程师和科学家共同努力的结果，旨在提高工业化学品的生产效率、质量和可持续性，通过推动新技术和工艺实现经济和社会效益的双赢。
(完整word版)化工工艺课程设计
目录第一章概论 (1)1。
1 设计题目 (1)1.2 设计规模及其内容 (1)1.3 苯的酸催化硝化方法 (2)1.3。
1 固体酸催化的液相硝化 (2)1.3.2 固体酸催化的气相硝化 (3)1.3。
3 Lewis酸催化的液相硝化 (3)1。
3。
4 离子液体催化的液相硝化 (4)第二章工艺技术方案的选择 (5)2.1 概述 (5)2。
2 硝基苯传统硝化工艺和绝热硝化工艺的比较 (5)2。
2.1 传统硝化法 (6)2.2.2 绝热硝化法 (7)2.2.3 传统硝化法和绝热硝化法的比较 (7)第三章物料衡算 (9)3.1 准备计算 (9)3.2 第一个釜的计算 (12)3.3 第二个釜的计算 (12)3.4 第三个釜的计算 (13)3.5 第四个釜的计算 (14)第四章工艺流程 (16)4。
1 反应过程 (16)4.2精制工序 (16)4。
3尾气处理工序 (17)结语 (18)参考文献 (19)第一章概论1.1 设计题目40kt/a硝基苯生产工艺设计1.2 设计规模及其内容年产4万吨硝基苯是以苯和硝酸为原料,硫酸为催化剂，在一定反应条件下硝化。
硝基苯的物理性质是,分子式是C6H5NO3，熔点为5．7 ,沸点为210．8℃，相对密度为1．20373/g cm，闪点为90℃，自燃点为495℃。
硝基苯微溶于水，易溶于溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。
纯净的硝基苯是无色油状液体，工业品常因含杂质而显黄色,有像杏仁油的特殊气味。
其水溶液有甜味，能随水蒸气蒸发.易燃易爆。
硝基苯是一种重要的基本有机化工原料,主要用途是制取苯胺,由苯胺进而生产各种有机中间体，也用于生产间硝基苯磺酸钠和偶氮苯等多种医药和染料中间体。
目前工业上制取硝基苯是以苯和硝酸为原料，硫酸为催化剂，在一定反应条件下硝化。
早期采用的是混酸间歇硝化法,逐渐发展了釜式串联、管式、环式或泵式循环等连续硝化工艺，而后又发展了绝热硝化法，这些工艺都是非均相混酸硝化工艺。
第一节 工艺流程草图
1. 以反应过程为中心
⑴定反应基本工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操 作，还是间歇性操作。 有些产品不适合连续化操作，如同一生产装臵生产多品 种或多牌号产品时，用间歇操作，更为方便。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
Chapter Ⅲ 化工工艺流程图
第二章化工工艺流程图
第一节 工艺流程草图
工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览
表等三个部分组成。 1．物料流程
(1) 设备示意图
(2) 流程管线及流向箭头
(3) 文字注解
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§2-1 工艺流程草图
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （一）工艺流程设计的方法
(2) 设计原料预处理过程 根据反应特点，必然对原料提出要求，如纯度、温度、 压力以及加料方式等。这就应根据需要采取预热（冷）、 汽化、干燥、粉碎筛分、提纯精制、混合、配制、压缩
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§2-5工艺流程设计方法与步骤 （二）工艺流程设计的步骤
３．确定操作方式 尽量采用连续化操作方式 有时也采用间歇与连续联合操作化方式 有些过程采用间歇操作反而更有利些，如用蒸馏釜处理
精馏塔塔釜的高沸点残液
４．确定主要生产过程 先抓住全流程的核心---反应过程,从它入手来逐步建立 与之相应的生产过程 即原料→预处理过程→反应过程→产物后处理
的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。
管道仪表流程图又分为工艺管道仪表流程图和公用 工程管道仪表流程图（见图）。
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。
化工设计第2章工艺流程设计-修改
1、工艺流程草图
第三节 工艺流程图
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。它定性地标出由原料转化成产品的变化、流向顺序以 及生产中采用的各种化工单元及设备。用于工艺方案讨论。
H2S约占总硫含量的90％
脱 硫 系 统 工 艺 方 案 流 程 图
半水煤气脱硫工艺流程说明：
( 4 ）标题栏 注写图名、图号、设计阶段、设计单位等。
第三节 工艺流程图
管道仪表流程图(PID)设计规定：
施工图规范： HG/T20519-2009《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》
设计规范： HG20559-93《管道仪表流程图设计规定》
各设计院自己的设计规定
第三节 工艺流程图
（一）通用设计规定
（2）生产设备类型与制造厂商调研
——设备是实现化工技术的关键，同时在投资中占很大比例。
（3）对调研结果进行全面分析对比
第二节 工艺流程设计
一、工艺流程设计的任务（流程组织或过程合成）
流程组织：权衡技术与经济、安全、工程等方面的因素，在过程开发实 验的基础上，结合化工生产过程的实际经验，将某个化工过程的原料准 备、反应合成、产物分离三个阶段的有关单元操作有机地组合在一起， 形成一个较优的工艺流程。
（3）文字与字母的标注 字体大小 7、5、3.5、3 （4）图面布置
（二）设备的表示方法
第三节 工艺流程图
1. 设备图形 （1）按规定图例画出设备外形轮廓和内部、外部结构特征 简图（P35）；图例可参照HG -20519.2
（2）设备之间的相对位置及管口位置： 设备示意图之间的距离以布置流程线合理方便为原则； ▲设备示意图之间的高低位置及设备上接管口的位置应符 合实际情况；
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。
化工设计 教案(全面)
化工设计教案(全面)第一章：化工设计基础1.1 教案概述：本章节主要介绍化工设计的概念、目的、任务和基本原则。
使学生了解化工设计的基本要求和流程，掌握化工设计的基本方法。
1.2 教学目标：了解化工设计的概念和任务。
掌握化工设计的基本原则和流程。
掌握化工设计的基本方法。
1.3 教学内容：1.3.1 化工设计的概念和目的1.3.2 化工设计的任务和分类1.3.3 化工设计的基本原则1.3.4 化工设计的流程1.3.5 化工设计的方法1.4 教学方法：讲授：讲解化工设计的概念、目的、任务和基本原则。
案例分析：分析实际化工设计案例，让学生了解化工设计的流程和方法。
1.5 教学评估：课堂问答：检查学生对化工设计概念、目的、任务和基本原则的理解。
案例分析：评估学生对化工设计流程和方法的应用能力。
第二章：化工过程设计2.1 教案概述：本章节主要介绍化工过程设计的基本原理和方法。
使学生了解化工过程设计的重要性和基本步骤，掌握化工过程设计的方法。
2.2 教学目标：了解化工过程设计的重要性和任务。
掌握化工过程设计的基本步骤和原理。
掌握化工过程设计的方法。
2.3 教学内容：2.3.1 化工过程设计的重要性2.3.2 化工过程设计的基本步骤2.3.3 化工过程设计的原理2.3.4 化工过程设计的方法2.4 教学方法：讲授：讲解化工过程设计的重要性、基本步骤和原理。
案例分析：分析实际化工过程设计案例，让学生了解化工过程设计的方法。
2.5 教学评估：课堂问答：检查学生对化工过程设计重要性、基本步骤和原理的理解。
案例分析：评估学生对化工过程设计方法的运用能力。
第三章：化工设备设计3.1 教案概述：本章节主要介绍化工设备设计的基本原理和方法。
使学生了解化工设备设计的重要性和基本步骤，掌握化工设备设计的方法。
3.2 教学目标：了解化工设备设计的重要性和任务。
掌握化工设备设计的基本步骤和原理。
掌握化工设备设计的方法。
3.3 教学内容：3.3.1 化工设备设计的重要性3.3.2 化工设备设计的基本步骤3.3.3 化工设备设计的原理3.3.4 化工设备设计的方法3.4 教学方法：讲授：讲解化工设备设计的重要性、基本步骤和原理。
化工工艺设计手册 第3版
化工工艺设计手册第3版第一章引言化工工艺设计手册是化工工艺设计师在进行化工生产过程中必备的工具书。
本手册是在前两版的基础上进行修订和补充，旨在为化工从业人员提供更加全面和实用的知识和经验，以促进化工行业的发展和进步。
第二章化工工艺流程化工工艺设计手册的第一个重要环节是化工工艺流程的设计。
化工工艺流程是指对化工原料进行加工和转化的整个过程。
在这一章节中，将详细介绍常见的化工工艺流程，包括原料准备、反应、分离、纯化和收尾等环节。
每个环节将会介绍常见的操作方法、设备要求和工艺参数等内容，以便读者能够全面了解化工工艺流程的设计要点。
第三章化工设备及工艺参数化工设备是化工工艺流程中必不可少的组成部分。
本章将详细介绍常见的化工设备，包括反应釜、蒸馏塔、萃取塔等，同时还会重点讲解这些设备的选型原则、工艺参数的确定方法以及操作技巧。
通过对化工设备及工艺参数的介绍，读者可以更好地理解化工装置的结构和运行原理，从而提高工艺设计的准确性和稳定性。
第四章化工工艺的安全与环保化工工艺的安全和环保是现代化工工艺设计的重要内容。
本章将从设计的角度出发，详细介绍化工工艺过程中的安全隐患及其防范措施，以及如何进行环境保护和资源利用。
同时还会介绍化工工艺设计中的安全评估和环保评估的方法和原则，帮助读者全面了解化工工艺设计与安全环保的密切关系。
第五章化工工艺的优化与改进化工工艺的优化与改进是持续发展的核心要素。
本章将介绍常见的化工工艺优化方法，包括改进操作流程、提高设备效率和减少能耗等。
同时还会介绍如何通过引入新的技术和工艺路线来改进化工工艺，以提高产品品质和生产效率。
第六章化工工艺设计的软件应用在现代化工工艺设计中，计算机软件的应用已经成为不可或缺的一部分。
本章将介绍常用的化工工艺设计软件，包括流程模拟软件、设备选型软件和工艺参数计算软件等。
通过学习和掌握这些软件的使用方法，读者可以更好地进行化工工艺设计，并提高设计的效率和准确性。
化工工艺初级设计复习知识点
复习知识点绪论01.新技术开发过程中的设计包括：概念设计、中试设计和基础设计。
02.化工设计根据项目性质可分为新建项目设计、重复建设项目设计和已有装置的改造设计三类。
03.对于重大项目和使用比较复杂技术的项目，为保证设计质量，可以按初步设计、扩大初步设计和施工图设计三个阶段进行设计。
04.化工设计是将一个生产系统全部用工程绘图的方法和手段，转化为工程语言，也就是描绘成图纸、表格及必要的文字说明的过程。
第一章化工工艺流程设计01．带控制点流程图一般包括：图形、标注、图例、标题栏等。
02．化工工艺流程图中的设备用细线画出，主要物料的流程线用粗实线表示。
03．在带控制点工艺流程图中，仪表位号的除第一个字母以外的后续字母表示表示仪表功能。
0405．有两个仪表盘安装符号06．称、各种图形符号、代号的意义以及管道的标注等。
07．工艺流程图可以不按比例绘制。
08．带控制点的工艺流程图在工艺设计中起主导作用，是施工安装的依据，同时又作为操作运行及检修的指南。
09．对于管路标注IA0502—100，“IA”表示仪表空气，“05是工段号，“02是管段序号，管道公称直径为100mm。
10．设备分类代号中表示反应器的字母为R。
1112．一个流程由流程线、物料流向、名称及物料的来源和去向构成。
13．在带控制点的工艺流程图中管径一律用公称直径标注。
14．工艺流程图中设备可以不严格要求按比例绘制，但要考虑各设备的相对位置和标高。
15．在带控制点工艺流程图中，对功能一样，一用一备的两个或两个以上的相同设备，一般可采用简化画法。
16．工艺流程图包含工艺流程草图、物料流程图、带控制点的工艺流程图等。
17．工艺物料代号PGL表示气液两相工艺物料。
18．化工工艺流程图是一种表示化工生产过程的示意性图样，根据表达内容的详略，分为方案流程图和施工流程图。
19．某仪表的工位号是TT-203，那么该表的功能是温度变送器。
20．在工艺流程图中，共用工程埋地管线由中虚线表示。
化工设计概论第二章
第二节 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。
第二节 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。
wt% kgmol/h mol%
1 2 合 计 1 温 度
2
3 4
压 力
密 度 黏 度
二、工艺物料流程图的绘制
（5）物流变化和物流表 对于物料发生变化的设备，要从物 料管线上画一个引出线，并于引出线端用 列表的形式表示物料的组成、名称、质量 流量(kg／h)、质量百分数、摩尔流量 (kmol／h)。 物料的某些工艺参数，例如物料温 度、压力等可在流程线旁注明。
一、方框流程图(Block Flowsheet)
绘制要求：矩形框用细实线，用粗实线加箭头表示出主要物 流方向，并加上必要的文字注释。
硫酸 氧化铜 滤液
反应
过滤
母液
结晶
离心
产品
生产硫酸铜的方框流程图
生产聚甲醛的方框流程图
一、方框流程图和工艺流程草图
2、工艺流程草图
在方框图流程图的基础上，将各个工序过 程换成设备示意图，进一步修改、完善可得到 工艺流程草图。
三、管道及仪表流程图
(PID)
piping and instrument diagram
作用：为设备布置、管道布置设计提供依 据；为设备布置、管道布置及仪表控制等 施工安装提供依据；它是施工安装的指导 性文件。 要求：表示出全部工艺设备、物料管路、 阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪 表的图例、符号等。
第二章 化工工艺开发与工艺设计(过程装备成套技术)
烯烃醚化技术 Dow化学公司和Snamprogetti公司正在 联合开发以苯和乙烷为原料制苯乙烯单 体的工艺。通过采用成本较低的乙烷原 料，苯乙烯生产商无需外购乙烯或无需 投资乙烯生产设备。
苯和乙烷制苯乙烯单体工艺
20世纪90年代Snamprogetti获得关于苯与乙烷制苯乙 烯工艺的专利 Dow和Snamprogetti一直共同推进制取苯乙烯单体催 化剂和工程技术的开发。 确定专利的可行性 新开发的工艺包括特制反应器 基于现有技术的乙苯生产体系和Dow提纯工艺。该提 纯工艺正在Dow的工艺开发装置中进行验证，需要耗 时6～8个月。Dow公司称如果验证结果成功，预计该 新工艺将在2010年前投入工业应用。
内蒙古化肥厂建设大事记（一）
立项：《关于报送内蒙古自治区建设化肥厂项目建议书的报告》 可行性研究报告 厂址的选择 原料供应 内蒙古化肥厂筹建处 可行性研究报告的预审，报送 资金来源情况 初步设计 总体规划 可行性研究报告通过终审 初步设计的初审定稿及审查意见的批复 1990年正式成立内蒙古化肥厂
鹤壁煤电 1 套 65,000 Nm3/h 兖矿国泰 2 套 60,000 Nm3/h 兖矿贵州 1 套 60,000 Nm3/h 寰球工程公司（越南化肥 ）1 套 35,000 Nm3/h
首钢集团 1 套 23,000Nm3/h(O2)
宝钢集团 4 套 60,000Nm3/h(O2) 邯钢集团 1 套 35,000Nm3/h(O2) 本钢集团 1 套 20,000Nm3/h(O2)
工艺过程开发的定义和特点 工艺过程开发程序
现阶段工艺过程开发的研究进展
工艺过程开发的定义
工艺过程开发是在理论研究和应用研究基础之上从实
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 化工设计的定义解释化工设计的含义和目的强调化工设计在化工行业中的重要性1.2 化工设计的内容介绍化工设计的主要内容，包括工艺流程设计、设备选型、物料计算、热力学计算、传质和传递过程计算等1.3 化工设计的阶段说明化工设计的各个阶段，包括前期研究、基础设计、详细设计和施工图设计等第二章：工艺流程设计2.1 工艺流程设计的原则介绍工艺流程设计的基本原则，包括合理性、可靠性、安全性、环保性和经济性等2.2 工艺流程设计的方法讲解工艺流程设计的方法和步骤，包括流程图绘制、物料和能量平衡计算、设备选型和参数计算等2.3 工艺流程设计的案例分析提供一些工艺流程设计的案例，让学生通过分析和讨论来加深对工艺流程设计的理解第三章：设备选型与参数计算3.1 常用化工设备简介介绍常用化工设备的基本工作原理和结构特点，如反应器、塔、釜、泵、压缩机等3.2 设备选型的原则讲解设备选型的基本原则，包括设备性能要求、可靠性、安全性、经济性和维修方便等3.3 设备参数计算的方法介绍设备参数计算的方法，如流量计算、压力计算、温度计算等，并给出一些计算公式和案例分析第四章：物料计算与热量平衡4.1 物料计算的基本方法讲解物料计算的基本方法，包括质量守恒定律、反应物和物的摩尔比例关系等4.2 热量平衡计算的基本方法介绍热量平衡计算的基本方法，包括热量守恒定律、热量传递方程等，并讲解热量平衡表的编制方法4.3 物料和热量平衡计算的案例分析提供一些物料和热量平衡计算的案例，让学生通过分析和计算来加深对物料和热量平衡计算的理解第五章：安全性和环保性考虑5.1 化工设计中的安全性考虑强调化工设计中安全性考虑的重要性，讲解安全设计的原则和措施，如防爆、防泄漏、防腐蚀等5.2 化工设计中的环保性考虑讲解化工设计中环保性考虑的重要性，介绍环保法规和标准，讲解环保措施的设计和实施方法5.3 安全性和环保性案例分析提供一些安全性和环保性的案例，让学生通过分析和讨论来加深对化工设计中安全性和环保性的理解和认识。
化工工艺设计
化工工艺设计化工工艺设计，是指通过对化学反应原理和化工生产设备性能的研究和分析，设计出化工生产过程中的工艺流程和相关设备，以实现化工产品的高效生产和节约能源。
该工艺设计在化工工业中具有重要的地位和作用，是各种化工产品成型的关键环节之一。
一、化工工艺设计基本流程化工工艺设计的基本流程包括以下几个步骤：1.确定产品品种与规格：根据市场需求和生产能力，确定需要生产的化工产品的品种、规格和质量标准。
2.确定化学反应原理：通过分析化学反应原理，确定产品生产过程中需要的反应物、反应条件、反应路径和反应机理。
3.确定工艺流程：基于化学反应方程式，确定产品生产过程中的工艺流程，包括反应、分离、纯化和精制等环节。
4.设计反应设备：根据反应物的物理化学性质和反应环境的要求，选择反应设备和条件，并进行设计和优化。
5.设计分离设备：在工艺流程的相关环节，根据物理化学性质的差异，选择合适的分离设备，包括蒸馏、结晶、萃取等。
6.优化设备配置：各设备及其所需的工艺参数，如温度、压力、流量和转速等，在整个工艺流程中要进行优化，同时探究投资、节能和环保等方面的可能性。
7.制定操作规程：对于工艺流程和设备操作进行清晰的说明，并形成操作规程和操作说明书，以确保生产过程的稳定性、质量稳定性以及生产安全性。
二、化工工艺设计的难点化工工艺设计中容易遇到的难点主要有以下几个方面：1.多种反应条件的制约：不同化学反应所需要的反应条件有可能是相互冲突的，如温度和压力、反应物浓度、反应物比例等。
设计时需要在充分考虑反应条件对反应速率、反应选择性、副反应和反应废物等方面的作用，找出合理的反应条件。
2.反应机理的不确定性：当化学反应机理不充分或不完全了解时，会直接影响到化工工艺流程的设计。
此时，需要利用物理化学中的实验和理论方法，寻找稳妥的反应机理，并在此基础上设计合理的工艺流程、设备及其操作控制参数。
3.设备操作控制参数的优化：在化工生产中，常常涉及到复杂的流体动力学问题、传热问题、传质问题等，且反应物数目、质量和反应机理的变化都将对整个工艺流程产生影响，因此设备操作控制参数的优化成为难点。
化工工艺设计
概算等技术经济指标 原料供应、产品销售、总图运输等 劳动保护、安全和防火等
3
1.3 设计资料的来源
1科学研究单位拥有的资料 2设计单位拥有的资料 3生产企业拥有的资料 4 基本建设部门拥有的资料 5 国外的技术援助和其他有关资料 6 为设计而进行的试验研究结果 7 现场调查资料 8 供销单位的产品目录、样本、销售价格等资料 9 其他有关部门的资料 10 书籍文献
书籍文献
（7）各类百科全书《化工百科全书》 （8）各类生产工艺流程汇集。如 Chemical Engineering Flow Sheets、Modern Chemical Process等 （9）各种化工设计书籍。如 Chemical Engineering Data Book、Chemical Engineering Plant Design以及国内相关的 设计书籍
1.4 搜集资料的原则
1 要去粗取精。按照设计要求，选出能反映事物 本质的资料，舍弃不能说明问题的资料 2 要去伪存真。要把资料加以核实，切勿被鱼目 混珠。如果有两种相互矛盾资料存在时，切忌主 观臆测加以肯定，要用科学分析的方法来分清真 伪 3 科学技术是在不断前进的，往往新的资料要比 旧的资料在技术上要先进，在经济上比较合理。 但是在某些场合也要根据具体情况确定，不可机 械搬用
4
书籍文献
（3）各类工艺学书籍。如塑料工艺学、基 本有机合成工艺学、无机物工艺学、燃料 及中间体工艺学、制药工艺学、硅酸盐工 艺学等 （4）各类调查报告。 （5）各类手册。如 Chemical Engineer’s Handbook、化工工艺设计手册、化工设备 设计全书等 （6）各类技术经济研究报告。如美国斯坦 福研究所的技术经济研究报告。
化工设计 第二章 工艺计算
隔膜泵
隔膜泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。隔膜泵中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动 回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双 头螺纹。 由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排 出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合，这些密封空 间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续 地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出。
（四）换热设备的设计与选型
一、换热器的分类 1．按工艺功能分类 (1)冷却器 (2)加热器(3)再沸器(4)冷凝器 (5)蒸发器 (6)过热器 (7)废热锅炉 (8)换热器 2．按传热方式和结构分类 根据热量传递方法不同，可以分间壁式，直接式和蓄热 式。 二、常用的换热器 夹套式换热器，蛇管式换热器，套管式换热器，管壳式 换热器，板式换热器，螺旋板式等。
物料衡算的分类
1、按操作方式 分为间歇操作、连续操作及半连续操作等三 类物料衡算； 2、按状态 将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类 衡算。 3、按衡算范围 分为单元操作过程(或单个设备)和全流程的两 类物料衡算；
物料平衡方程式
根据质量守恒定律，对某一个体系内质量流 动及变化的情况用数学式描述物料平衡关系则为 物料平衡方程式。其基本表达式为： ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4
设备设计与选型的基本要求
1）．合理性； 2）．可靠性，先进性； 3）．安全性： 4）．经济性。 全面贯彻先进、适用、高效、安 全、可靠、经济俭省的原则，审慎地 研究，认真地设计。
设备设计与选型的基本要求
1.技术经济指标（生产能力，消耗系数， 设备价格，设备的管理费用，产品总成 本） 2.设备结构要求（强度，刚性，被腐蚀， 密封性，减少材料用量）
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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％
氨气13.6％
1.8安全与卫生（安监总危化〔2007〕225号）
a. 生产过程主要物料的危险性、的危害性分析 • 火灾、爆炸危险物料：装置中火灾、爆炸危险物料的种类、数量
、性质和使用条件
• 毒性物料：装置中使用的毒性物料的种类、数量、毒性和使用条 件
说明产品及原料的储存、运输方式及有关安全措施 和注意事项。
工艺流程简述:(例) 原料乙腈经乙腈原料桶由乙腈卸桶泵（P0102）、甲醇经甲醇贮槽（V0102 ）由甲醇液下泵（P0101）送到通气釜（R0101），四氯化碳经四氯化碳贮 槽（V0103）由四氯化碳液下泵（P0103）送至带有电子称量系统、搅拌、 通气及温度计的通气釜中，以上原料都由电子称量系统精确计量。然后开 动搅拌，在通气釜的夹套内通入冷冻盐水，使物料冷却至-10℃后，缓慢通 入适量的干燥氯化氢气体，并将通气釜釜温保持在-10℃～0℃，通气毕， 在0℃～5℃保温搅拌2小时，然后将物料放入带有搅拌、通气及温度计的酯 化釜（R0102）中。在酯化釜的夹套中通入蒸汽，使物料缓慢升温至25℃ ，并在此温度下保温搅拌10小时后，将经电子称量系统精确计量的甲醇加 入到酯化釜中，加大夹套中蒸汽的流量，使物料的温度升至35℃，使物料 的温度在35℃左右保温搅拌10小时，反应完毕，加大冷冻盐水的流量，使 物料冷却至0℃～5℃，再通入一定量的氨气至酯化釜进行中和，然后将物 料放至过滤器（X0101），酯化釜中剩余的氨气和氯化氢气体由排空管放空 。经过滤器过滤出的氯化铵盐，再用一定量的四氯化碳溶液冲洗，经过四 氯化碳冲洗后的氯化铵盐渣送环保废渣液处理工段处理。经过滤器滤出的 滤液和前馏份一起送进精馏塔（T0101）。在精馏塔的夹套内通入蒸汽，随 着温度的升高，依次蒸出混合溶剂、四氯化碳溶液，前馏份和产品原乙酸 三甲酯，蒸出的四氯化碳溶液送回至四氯化碳贮槽（V0103）中循环利用 ，产品原乙酸三甲酯送贲亭酸甲酯工段。混合溶剂和精馏残液送环保废渣 液处理工段处理。
1.2 工艺说明 1.2.1工艺技术路线、生产方法、工艺特点 1．2．1．1工艺技术路线
一、工艺技术路线选择
选择的依据：
•
技术的先进性
•
技术的可靠性
•
技术的经济性
•
例：贲亭酸甲酯是合成许多种拟除虫菊酯杀虫剂的关键中间
体，而生产贲亭酸甲酯，异戊烯醇和原乙酸三甲酯又是至关
重要的。就目前国内外生产的情况来看，大致可以分为异丁
化工设计
化工工艺设计
化工工艺设计的主要内容 工艺计算
a．物料衡算 b．热量衡算 c．主要设备的工艺计算 编制工艺设计说明书 设计图纸 编制操作手册、安全手册等
化工设计依据
a．技术公关合同书 b．中间试验报告 c．设计任务书(设计委托书) d. 工艺软件包
1.基础设计(初步设计）设计说明书工艺部分 的编制要求
偏氯乙烯法，不采用原乙酸三甲酯，但生产过程 中废酸、废碱量大。生产工艺中需多次提纯精馏、 反应步骤多、能耗高，总收率仅为31.1%（以异戊二 烯计）。
3.相模法 相模法是采用异戊烯醇和原乙酸三甲酯合 成贲亭酸甲酯，具体化学反应式如下。
相模法，虽然反应步骤较异丁烯法长，但反应较 为平稳，无需特殊设备，总收率可达到64.85%（ 以异戊二烯计）。原乙酸三乙酯生产工艺改为原 乙酸三甲酯工艺后，原乙酸三甲酯的合成较原乙 酸三乙酯合成难度高，需要严格控制反应条件， 方可达到较高的收率，采用甲醇为原料后，生产 成本大大下降，经济效益较好。
亭酸甲酯） • 化学名称：3，3-二甲基-戊烯[4]-酸甲酯 • （登记号为63721-05-1） • 化学结构式： • 化学物理性质
产品为无色透明液体、带有酯香味、微溶于水、可 溶于多种有机溶剂、中性。
化学物理性质
产品为无色透明液体、带有酯香味、微溶于水、可溶于多种有
。 机溶剂、中性
分子式: 分子量: 含量 沸程 折光率 相对密度 闪点
烯法、偏氯乙烯法和相模法，下面简单介绍这三种生产方法
。
1. 异丁烯法 异丁烯法是从异丁烯开始合成贲亭酸甲酯
，具体化学反应式如下。
异丁烯法虽然反应步骤少，总收率也可达80% 以上（以异丁烯计），但是反应需要在高温高 压条件下进行，设备投资大，工业化生产有相 当的难度。
2. 偏氯乙烯法 偏氯乙烯法是用异戊二烯和偏氯乙烯来合成 ，具体化学反应式如下。
1．3 工艺流程说明及流程简述
1．3．1工艺流程说明 内容：化学反应式、投料比及收率、主要化工单 元操作的工艺参数
化学反应式（含主、副反应化学方程式）
例：化学反应式
投料比及收率等
例： 投料比：乙腈：甲醇：氯化氢：甲醇＝1：1：1.1：2.2（摩尔比）
乙腈：四氯化碳＝1：4.5714（重量比） 以乙腈计，本工段原乙酸三甲酯的收率为85.05％，含量≥98％。
1．2．1．3 工艺流程特点
按照以下几个方面的内容叙述： （主要是工艺设计方面的内容） • 工艺的先进性（含节省能源、节省资源、安全、环
境保护等方面的先进性）
• 技术的可靠性 • 技术的安全性 • 技术的经济性
例： • 按照中间体、成品的投料量和反应周期要求，优化流程，设备布
置，在各生产环节中相对独立，不产生交叉干扰，便于工业化生 产。同时将各工段集中布置在统一的框架内，减少了输送流体的 管道，降低了投资。 • 流程尽量按照位差自流布置，减少了流体中转设备，有效的防止 了泵等动设备在生产过程中的跑冒滴漏损失，减少了对环境的污 染。 • 采用了先进的称量模块，将依靠流量计量进料和高位槽的传统控 制方式，改为重量计量和控制方式，大大提高了计量精度，简化 了工艺流程，方便了生产操作。 • 采用有效的过滤设备，减少了工作强度，减少了操作时间，提高 了产品的收率。 • 脱溶操作采用循环冷却水冷凝、冷却回收溶剂，保证了溶剂回收 利用率。 • 产品的精馏，采用高效的不锈钢丝网填料（φ300X8000）、采用 减压精馏，减少了副反应，提高了产品的收率。 • 将精馏残液和混合溶剂作为燃料，降低了焚烧炉的燃料消耗。
• 装填系数： 0.7 100% 70%
1.0
1.4 .2主要设备设计参数
设备名称（设备位号）：
介质名称及流量（kg/h） 操作温度℃ 操作压力（G）（MPa） 系统 操作时间（h） 反应物料重量（kg/批） 热 负 荷（MJ/hr） 传热系数(KJ/m2.hr.℃) 设 备 容 积(m3) 操 作 容 积(m3) 设备换热面积(m2) 填料高度(m) 等
• 腐蚀物料：装置中使用的腐蚀物料的种类、数量、形态和使用条 件
• 其它危害：如高温灼伤、粉尘、坠落、放射性等 b. 针对生产特点具体说明设计中采用的安全措施如： • 工艺路线、设备材料的选择 • 泄压、防爆、防火灾措施 • 火灾检测、报警设施 • 水、蒸汽、泡沫、化学、等灭火消防设施 • 可燃气体泄漏、报警设施 • 生产控制报警、停车连锁措施和事故状态紧急停车设施 • 通风除尘、减噪设施 • 事故淋浴、洗眼器、特殊劳保用具及相关的急救医疗设施等
2. 工艺流程图（PFD）（工艺物料流程图） 应表示完整的生产过程，包括主要工艺设备（不需画出备用设 备）、主要工艺管道、操作条件、控制方案和物流数据、换热 设备热负荷等。其中物流数据可以用物料平衡和热量平衡表的 形式列出。
• 物料平衡表 • 物料平衡表是反应工艺流程图上各点物料编号的物料平衡。物
料平衡表可以合并在工艺流程图上。内容：气、液、固体数量 、组分量，操作条件、分子量、密度、粘度、导热系数、比热 、表面张力、蒸汽压等。 3. 公用工程物料平衡图(UFD） 4. 工艺管道及仪表流程图（PID）
1.4主要设备选型计算及设计参数
1.4.1 说明对装置有决定性影响的设备（包括反应设备、 传质设备和主要机泵等）的型式、能力、备用情况 ，论述其技术可靠性。
• 例：HCl气体通气釜 反应物料775.1公斤/批，约0.7m3。选用KR-1000型
搪玻璃反应器一台，每台容积1000升，换热面积 4.53m2。选圆盘式叶轮式搅拌器 n=130r/min，电机 功率3.0kW，电机要求防爆型。
1.9主要节能措施（江苏省工业固定资产投资项目节 能分析专章（或者专篇）编制大纲（2007年版））