第三章工艺流程设计
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化工设计电子课件
化工设计
第三章 工艺流程设计 Chart 3 Process flow design
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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。
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。
化工设计电子课件
工艺流程设计应解决的问题：
(1) 确定整个流程的组成； (2) 确定每个过程或工序的组Байду номын сангаас；
(3) 确定操作条件；
(4) 控制方案的确定；
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➢ 安全生产——从设备上、技术上、管理上保障安全 ➢ 符合国家相关政策法规 以上各项一票否决，必须对各项仔细审查，以免造成重大损失。
二、工艺路线论证的原则 1. 先进性
指技术上先进和经济上合理可行，具体包括基建投资、产品成本、 消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择物料损耗小、循环量少， 能耗少和回收利用好的生产方法。 2. 可靠性
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三、工艺流程设计的基本方法 — 方案比较
温度
产品收率
基本前提 压力
原材料单耗 判断依据 能量单耗
原始信息不变 流量
(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。
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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、处理方法不同可 选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。
(5) 其他相关措施及设计 确定公用工程的配套措施——动力电、水、蒸汽、压缩空气、冷
冻、电热、氮气等。 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——对需要保温、防腐的设备进行设计。
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➢ 可以用不同原料、不同生产方法，不同工艺流程生产同一产品。 ➢ 化工设计中遇到的大多数是已有工艺路线的工艺流程设计。
一、确定工艺路线应考虑的因素 ➢ 技术可行性——实验室研究项目的工程化 ➢ 经济合理性——经济效益、社会效益和环境效益 ➢ 原料的纯度及来源——如矿石的品位等 ➢ 公用工程中的水源及电力供应——缺水地区 ➢ 环境保护——三废的产生和处理
2. 原料路线的选择 根据当地资源情况，原料的运输情况，不同原料引发出来的反
应条件、转化率；不同原料主、副反应的产品是否满足需要等决定 原料路线。
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3. 落实设备
国内已有定型产品
技术力量
设备类型 需进口设备 需重新设计制造
4. 全面对比
设计制造单位
加工条件 材料供应 设计、制造进度
① 几种工艺路线在国内外的采用情况及发展趋势；
在生产方法和工艺流程论证中需全面衡量，综合考虑三项原则。
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三、工艺路线确定的步骤
1. 搜集资料，调查研究 搜集国内外同类生产厂的相关资料： ➢工艺路线的特点、投资情况、生产运营情况； ➢设备制造的难易程度及维修保养要求； ➢原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理； ➢安全和劳动保护措施等。
② 产品的质量情况；
③ 生产能力及产品规格；
④ 原材料、能量消耗情况；
⑤ 建设费用及产品成本；
⑥ 三废的产生及治理情况；
⑦ 其他特殊情况。
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3.2 工艺流程设计 工艺流程——也称加工流程或生产过程，是按原材料投入到成品生产 顺序，连续地通过设备或管道进行的加工过程。
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。 工艺流程设计成果——工艺流程设计图。
➢ 工艺流程设计时须以反应过程为中心。 (1) 确定主反应装置 ① 反应器类型及操作方式 (连续、间歇)——反应的动力学特性、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。
(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。
二、工艺流程设计方法——从工艺角度进行流程设计
原料
原料 进料
反
贮存 预处理 应
产品 分离
产品 精制
贮存 包装
产品
➢ 一般工艺流程部分为四个重要部分，即：原料预处理、反应过程、 产物的后处理(分离纯化)、三废处理。
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(3) 产物后处理 ➢ 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 ➢ 产物中有固体产品，也增加了后处理过程。
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(4) 三废处理 三废：废气、废液、废渣 ➢所含有害物质在排放前应该达到排放标准——相关政策法规! ➢尽量综合利用，变废为宝； ➢污染问题不解决，不允许投产。
指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。对于尚在试验阶 段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。
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3. 结合国情——中国是发展中国家 在工厂设计时不仅要从技术观点考虑，也应结合中国具体国情： (1) 中国人的消费水平及各种化工产品的消费趋势； (2) 中国化工机械设备及电气仪表的制造能力； (3) 中国化工生产所用的原材料设备所用金属材料供应情况； (4) 中国环境保护的有关规定和三废排放情况； (5) 劳动就业与化工生产自动化关系； (6) 资金筹措与外汇贮备情况。
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
量逐步分阶段地进行的。
3.1 工艺路线的确定 3.2 工艺流程设计 3.3 工艺流程图 3.4 典型设计的自控流程
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3.1 工艺路线的确定 工艺路线——通常指生产方法.
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第三章 工艺流程设计 Chart 3 Process flow design
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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。
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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工艺流程设计应解决的问题：
(1) 确定整个流程的组成； (2) 确定每个过程或工序的组Байду номын сангаас；
(3) 确定操作条件；
(4) 控制方案的确定；
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➢ 安全生产——从设备上、技术上、管理上保障安全 ➢ 符合国家相关政策法规 以上各项一票否决，必须对各项仔细审查，以免造成重大损失。
二、工艺路线论证的原则 1. 先进性
指技术上先进和经济上合理可行，具体包括基建投资、产品成本、 消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择物料损耗小、循环量少， 能耗少和回收利用好的生产方法。 2. 可靠性
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三、工艺流程设计的基本方法 — 方案比较
温度
产品收率
基本前提 压力
原材料单耗 判断依据 能量单耗
原始信息不变 流量
(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。
化工设计电子课件
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、处理方法不同可 选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。
(5) 其他相关措施及设计 确定公用工程的配套措施——动力电、水、蒸汽、压缩空气、冷
冻、电热、氮气等。 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——对需要保温、防腐的设备进行设计。
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➢ 可以用不同原料、不同生产方法，不同工艺流程生产同一产品。 ➢ 化工设计中遇到的大多数是已有工艺路线的工艺流程设计。
一、确定工艺路线应考虑的因素 ➢ 技术可行性——实验室研究项目的工程化 ➢ 经济合理性——经济效益、社会效益和环境效益 ➢ 原料的纯度及来源——如矿石的品位等 ➢ 公用工程中的水源及电力供应——缺水地区 ➢ 环境保护——三废的产生和处理
2. 原料路线的选择 根据当地资源情况，原料的运输情况，不同原料引发出来的反
应条件、转化率；不同原料主、副反应的产品是否满足需要等决定 原料路线。
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3. 落实设备
国内已有定型产品
技术力量
设备类型 需进口设备 需重新设计制造
4. 全面对比
设计制造单位
加工条件 材料供应 设计、制造进度
① 几种工艺路线在国内外的采用情况及发展趋势；
在生产方法和工艺流程论证中需全面衡量，综合考虑三项原则。
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三、工艺路线确定的步骤
1. 搜集资料，调查研究 搜集国内外同类生产厂的相关资料： ➢工艺路线的特点、投资情况、生产运营情况； ➢设备制造的难易程度及维修保养要求； ➢原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理； ➢安全和劳动保护措施等。
② 产品的质量情况；
③ 生产能力及产品规格；
④ 原材料、能量消耗情况；
⑤ 建设费用及产品成本；
⑥ 三废的产生及治理情况；
⑦ 其他特殊情况。
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3.2 工艺流程设计 工艺流程——也称加工流程或生产过程，是按原材料投入到成品生产 顺序，连续地通过设备或管道进行的加工过程。
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。 工艺流程设计成果——工艺流程设计图。
➢ 工艺流程设计时须以反应过程为中心。 (1) 确定主反应装置 ① 反应器类型及操作方式 (连续、间歇)——反应的动力学特性、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。
(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。
二、工艺流程设计方法——从工艺角度进行流程设计
原料
原料 进料
反
贮存 预处理 应
产品 分离
产品 精制
贮存 包装
产品
➢ 一般工艺流程部分为四个重要部分，即：原料预处理、反应过程、 产物的后处理(分离纯化)、三废处理。
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(3) 产物后处理 ➢ 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 ➢ 产物中有固体产品，也增加了后处理过程。
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(4) 三废处理 三废：废气、废液、废渣 ➢所含有害物质在排放前应该达到排放标准——相关政策法规! ➢尽量综合利用，变废为宝； ➢污染问题不解决，不允许投产。
指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠。对于尚在试验阶 段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。
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3. 结合国情——中国是发展中国家 在工厂设计时不仅要从技术观点考虑，也应结合中国具体国情： (1) 中国人的消费水平及各种化工产品的消费趋势； (2) 中国化工机械设备及电气仪表的制造能力； (3) 中国化工生产所用的原材料设备所用金属材料供应情况； (4) 中国环境保护的有关规定和三废排放情况； (5) 劳动就业与化工生产自动化关系； (6) 资金筹措与外汇贮备情况。
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
量逐步分阶段地进行的。
3.1 工艺路线的确定 3.2 工艺流程设计 3.3 工艺流程图 3.4 典型设计的自控流程
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3.1 工艺路线的确定 工艺路线——通常指生产方法.