化工过程开发与设计PPT课件
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精细化工工艺学课件PPT课件
精细化工是国民经济的重要支柱产业之一，对促进相关行业的发展和提升人民 生活水平具有重要作用。此外，随着科技的不断发展，精细化工在高新技术领 域的应用也越来越广泛，成为推动社会进步的重要力量。
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，
化工过程开发与设计
本项目的生产规模初步定为3万吨/年。初步分析，建设3万吨聚乳酸生产装置需建设投资2.8亿元，总投资为3.5亿元。项目建成后可实现年销售收入3.9亿元，年均利税和利润分别为9000万元和6000万元，投资利税率和利润率分别为25.7%和17.1%，投资回收期7.8年（含建设期2年）。
二 制备步骤
#2022
乳酸的酸化处理和提纯分离
发酵过程产生一种乳酸盐，因为发酵的pH值接近中性。需要把一定的乳酸盐转化成乳酸，通过直接添加硫酸到乳酸盐溶液中，可以制得乳酸，对于结晶出的副产物二水合硫酸钙。可以通过过滤的方法除去，当然二水合硫酸钙可以用作地面灌注石膏，例如将其作为干墙体、水泥和农业领域的原料。生石膏是在生产过程中所产生的低价值的盐，但是这个方法比较划算，因为氢氧化钙和硫酸的成本低，而且生石膏还可以用作其他工业用途。其他将碱化和酸化两个过程联系在一起的方法也有过尝试，例如用氨调节pH，用硫酸来酸化，从而得到硫酸铵作为副产物，硫酸铵可用作肥料。因为铵盐比氢氧化钙价格高，而副产品硫酸铵的高价值正好弥补了这种差距，且硫酸铵相对于钙盐易溶于水，这有利于分离。
（五）聚乳酸的制备
一 聚乳酸的制备方法 聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国、家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。制备方法又以下三种： （1）直接缩聚法 在真空下使用溶剂使脱水缩聚。日本在这方面做了大量的研究，但最终没有成功实现产业化。 （2)二步法 使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。这一技术较为成熟，美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺。中国的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似，主要过程是原料经微生物发酵制得乳酸后，再经过精制、脱水低聚、高温裂解，最后聚合成聚乳酸。
二 制备步骤
#2022
乳酸的酸化处理和提纯分离
发酵过程产生一种乳酸盐，因为发酵的pH值接近中性。需要把一定的乳酸盐转化成乳酸，通过直接添加硫酸到乳酸盐溶液中，可以制得乳酸，对于结晶出的副产物二水合硫酸钙。可以通过过滤的方法除去，当然二水合硫酸钙可以用作地面灌注石膏，例如将其作为干墙体、水泥和农业领域的原料。生石膏是在生产过程中所产生的低价值的盐，但是这个方法比较划算，因为氢氧化钙和硫酸的成本低，而且生石膏还可以用作其他工业用途。其他将碱化和酸化两个过程联系在一起的方法也有过尝试，例如用氨调节pH，用硫酸来酸化，从而得到硫酸铵作为副产物，硫酸铵可用作肥料。因为铵盐比氢氧化钙价格高，而副产品硫酸铵的高价值正好弥补了这种差距，且硫酸铵相对于钙盐易溶于水，这有利于分离。
（五）聚乳酸的制备
一 聚乳酸的制备方法 聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国、家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。制备方法又以下三种： （1）直接缩聚法 在真空下使用溶剂使脱水缩聚。日本在这方面做了大量的研究，但最终没有成功实现产业化。 （2)二步法 使乳酸生成环状二聚体丙交酯，再开环缩聚成聚乳酸。这一技术较为成熟，美国NatureWorks公司生产聚乳酸工艺的工艺即为该工艺。中国的海正与中科院共同研制的聚乳酸生产技术也与此相似，主要过程是原料经微生物发酵制得乳酸后，再经过精制、脱水低聚、高温裂解，最后聚合成聚乳酸。
化工过程开发与设计课件
实验室研究和工业生产之间，处理的物料量差异，操作时间 差异，原料纯度差异，传热传质差异，反应仪器差异，设备腐蚀的 差异，技术经济的差异促使实验室的研究成果不能直接运用到实际 生产当中，需要在实验室研究成果的基础上，采用不同形式的研究 方法和手段考察实验室条件下未能获得的各种技术经济信息，同时 论证该研究结果放大的可行性。经过科学论证确认其工艺技术路线 在技术上的可靠性，在经济上的合理性，并能提供设计生产装置的 准确数据，去建立生产装置。
在化工开发中，技术的可行与否是化工开发成 功的基石。技术可行性主要体现在两个方面：
先进性
科学技术的发展日新月异，因此必须了解过程 开发中技术是否先进。同时，还要充分认识到，因 为技术进步和产品更新换代加快，可能随时面临开 发的新产品提前衰老而退出市场的问题。
可靠性
(1)工艺是否合理。只有采用合理的工艺路线和 条件，才能最大程度地实现原料利用率高，建设费 用低、生产成本低，污染环境少的生产目标。
收集的资料一般要对他的时效性，地域性作必要预测，对资料 进行校核可提高所收集信息的可靠性。对收集资料进行甄别、分类 整理可便于查阅和
又称预设计，是根据实验室取得的研究成果，并结合收集的各 种技术经济信息，对被开发过程的工业化方案提出一个初步设想。 目的在于检验实验室研究成果并对以后开发步骤的研究或设计工作 提供指导。
概念设计的主要内容有工艺技术路线和工艺方法的说明；工 艺流程简图；简单的物料衡算和能量衡算；初步确定原材料和能耗 指标；主要设备型式；预计的三废排放量及毒害程度；初步估计投 资的生产成本以及小试存在的问题和对模型试验或中试提出建议或 设计等。
化工过程开发与设计
4.技术经济评价
目的是对被开发项目的工艺技术方案进行 科学论证，以便为该方案的实施决策。技术经 济评价工作一直贯穿整个开发工作的始终。
在化工开发中，技术的可行与否是化工开发成 功的基石。技术可行性主要体现在两个方面：
先进性
科学技术的发展日新月异，因此必须了解过程 开发中技术是否先进。同时，还要充分认识到，因 为技术进步和产品更新换代加快，可能随时面临开 发的新产品提前衰老而退出市场的问题。
可靠性
(1)工艺是否合理。只有采用合理的工艺路线和 条件，才能最大程度地实现原料利用率高，建设费 用低、生产成本低，污染环境少的生产目标。
收集的资料一般要对他的时效性，地域性作必要预测，对资料 进行校核可提高所收集信息的可靠性。对收集资料进行甄别、分类 整理可便于查阅和
又称预设计，是根据实验室取得的研究成果，并结合收集的各 种技术经济信息，对被开发过程的工业化方案提出一个初步设想。 目的在于检验实验室研究成果并对以后开发步骤的研究或设计工作 提供指导。
概念设计的主要内容有工艺技术路线和工艺方法的说明；工 艺流程简图；简单的物料衡算和能量衡算；初步确定原材料和能耗 指标；主要设备型式；预计的三废排放量及毒害程度；初步估计投 资的生产成本以及小试存在的问题和对模型试验或中试提出建议或 设计等。
化工过程开发与设计
4.技术经济评价
目的是对被开发项目的工艺技术方案进行 科学论证，以便为该方案的实施决策。技术经 济评价工作一直贯穿整个开发工作的始终。
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.化工过程开发与设计化工过程开发是从一个化学新产品、新工艺概念的形成，通过实验室研究、中试放大、工艺设计、技术经济评价等环节，直至付诸工业化的全部过程。
1. 化工过程开发概论科学：关于自然、社会和思维的知识体系。
技术：根据自然科学原理和生产实践经验发展成的各种工艺操作方法和技能。
研究：钻研、反复探索开发：开拓、发展、扩张的意思方法：是解决问题的手段、途径等1.1 收集材料方法（1）观察、测量（2）情报调研（3）实验、试验（4）模拟1.1.2 搜集事实材料的方法 1、观察法2、测量法3、实验法4、模拟法1.1.3 思维加工方法整理事实材料建立系统理论随即搜索性思维数学处理化学工艺：凡是运用化学方法改变物质组成、结构，合成新物质的生产过程和技术。
化学工业：运用化学工艺生产化学品的产业部门。
化学工程：研究化学工业生产过程中的共同规律，解决规模放大，设计和生产操作的科学。
化工过程研究与开发：从一个有关新产品、新技术或新工艺的概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究过渡到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全部过程。
化工过程研究与开发的目的：①产品开发②工艺过程开发③工艺改进④应用开发化工过程开发的基本内容：根据基础理论研究的成果和有关工程资料，按照科学的方法，寻求技术可靠、经济合理的途径来制备该化学品，然后进行扩大试验，评价过程的可行性，设计工业装置，实现工业化。
1.3.1 实验室研究与工业生产的不①原料来源的影响②杂质的积累③传递规律变化1.3.2 化工过程开发的特点（1）原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性（2）化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用（3）环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题（4）在化工过程开发中技术经济观点十分重要1.3.3 放大是化工过程开发的核心1.4 化工过程开发的基本方法1.4.1 实验研究方法1.4.2 数学模型方法数学模型方法放大是过程开发研究中的一个重要方向。
化工过程开发与设计PPT学习教案
第35页/共73页
1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件
1．初步设计的目的与初步设计的主要内容 (1)总论 (2)技术经济 (3)总图运输 (4)化工工艺 (5)空压站、氮氧站、冷冻站
……
第36页/共73页
1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件
2．初步设计说明书的附图、附表 （1）工艺物料流程图； （2）带控制点的工艺流程图； （3）设备布置图； （4）设备一览表； （5）物料流程表。
1.4.2 总图布置与设计
1. 总图设计的内容 2. 工厂总图布置应遵循的基本原则 3. 对总图的要求 4. 总平面布置设计的主要技术经济指标
第49页/共73页
1.4.2 总图布置与设计
（1）评价总图设计的合理性与否的技术经济指标
表1-2 主要技术经济指标
1 厂址的选择 2 总图布置与设计 3 安全与工业卫生 4 公用工程 5 电气设计 6 自动控制 7 土建设计
第46页/共73页
1.4.1 厂址的选择
1.厂址选择的原则 (1)厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求 (2)厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区
……
第47页/共73页
1.4.1 厂址的选择
4．施工图设计的设计文件 （1）工艺设计说明 （2）管道仪表流程图 （3）辅助管路系统图 （4）首页图 （5）设备布置图
第39页/共73页
1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件
（6）设备一览表 （7）管路布置图 （8）管架和非标准管架图 （9）管架表 （10）综合材料表 （11）设备管口方位图
第40页/共73页
如何才能使实验室 研究成果用于大规 模化工生产？
第12页/共73页
所以在实验室研究完成后，还必须对 研究成果进行多种形式的研究和反复论证， 采用不同的研究方法和手段考察在实验室 条件下未能获得的各种技术经济信息，并 论证该研究成果放大成为工业规模的可行 性。只有经过科学论证，确认其工艺技术 路线在技术上的可靠性、经济上的合理性， 并能提供设计生产装置的精确数据，才能 进一步建立生产装置投入工业生产。
1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件
1．初步设计的目的与初步设计的主要内容 (1)总论 (2)技术经济 (3)总图运输 (4)化工工艺 (5)空压站、氮氧站、冷冻站
……
第36页/共73页
1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件
2．初步设计说明书的附图、附表 （1）工艺物料流程图； （2）带控制点的工艺流程图； （3）设备布置图； （4）设备一览表； （5）物料流程表。
1.4.2 总图布置与设计
1. 总图设计的内容 2. 工厂总图布置应遵循的基本原则 3. 对总图的要求 4. 总平面布置设计的主要技术经济指标
第49页/共73页
1.4.2 总图布置与设计
（1）评价总图设计的合理性与否的技术经济指标
表1-2 主要技术经济指标
1 厂址的选择 2 总图布置与设计 3 安全与工业卫生 4 公用工程 5 电气设计 6 自动控制 7 土建设计
第46页/共73页
1.4.1 厂址的选择
1.厂址选择的原则 (1)厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求 (2)厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区
……
第47页/共73页
1.4.1 厂址的选择
4．施工图设计的设计文件 （1）工艺设计说明 （2）管道仪表流程图 （3）辅助管路系统图 （4）首页图 （5）设备布置图
第39页/共73页
1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件
（6）设备一览表 （7）管路布置图 （8）管架和非标准管架图 （9）管架表 （10）综合材料表 （11）设备管口方位图
第40页/共73页
如何才能使实验室 研究成果用于大规 模化工生产？
第12页/共73页
所以在实验室研究完成后，还必须对 研究成果进行多种形式的研究和反复论证， 采用不同的研究方法和手段考察在实验室 条件下未能获得的各种技术经济信息，并 论证该研究成果放大成为工业规模的可行 性。只有经过科学论证，确认其工艺技术 路线在技术上的可靠性、经济上的合理性， 并能提供设计生产装置的精确数据，才能 进一步建立生产装置投入工业生产。
化工过程与开发 PPT课件 第五章 反应器放大
2013-7-9
49
2013-7-9
50
例：连续流动反应器中的返混测定
目的： 1 通过实验了解停留时间分布测定的基本原理和实 验方法； 2 掌握停留时间分布的统计特征值的计算方法； 3 了解停留时间分布密度函数与多釜串联流动模型 的关系； 4 了解多釜串联模型中模型参数N的物理意义；
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方法
一、按相似论进行的冷模试验 二、用概率统计方法进行的冷模试验 三、测定特殊参数的冷模试验 四、类比试验
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二、用概率统计方法进行的冷模试验
用概率统计方法测定物料在反应器内的停留 时间分布函数，由此确定物料流动的型态。 例3-5 测定连续流动串联釜内物料流动的停留 时间分布。
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2013-7-9
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原理
返混程度的大小，通常是利用物料停留
时间分布的测定来研究返混程度。但是 返混与停留时间分布两者不存在一一对 应关系，因此不能直接把测定的停留时 间分布用于描述微团间充分混和系统的 返混程度，而要藉助于反应器数学模型 间接表达。
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2013-7-9 23
（4）对于气相反应，当反应管长远大于管 径；而产生的压强变化又影响反应器内的 总压强时，除了保证放大前后两反应系统 具有相同的平均停留时间和相同的停留时 间分布函数外，还必须保证压强的变化值 相同。
要满足这一要求，则不一定能满足大 小两反应系统的几何相似条件，此时 可以暂不考虑几何相似。
2013-7-9
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反应器的开发与放大 :
依靠逐级经验放大
数学模型方法
2013-7-9
化工过程开发4开发放大方法课件
经验放大中的理论分析
对别人的应用条件及机理进行理论分析，实地应用 考察 与本过程的异同比较、分析与计算 多方案比较，选优 多级过程放大试验
例： K2CrO4加氢还原制Cr2O3的反应器工程放大
充分利用钨钼合金厂的生产经验与技术积累，多方案 比较，租用生产厂的设备进行工艺试验 先不追求先进性，而追求可靠性
升温
反应
降温
计算反应热 计算物料的
ΔHr
比热容cp
（4）测定反应釜筒体的总传热系数
在间歇反应过程中，反应放热量是不均匀的，在进行反 应釜设计时，应以最大热负荷来计算传热面积。因此， 测定也应在反应放热量大的阶段进行。本例以 15:50~16:50时段反应掉的主反应物量最多，故应以该时 段为基准进行计算。
简化
数学描述
实际过程
物理模型
数学模型
经验关联 建立反应过程数学模型的三种途径
反应器模型的实际建立程序
实验室试验 化学模型 物理模型
小型试验
中间试验 工厂设计
过程放大的理论基础与应用技巧
过程设备与系统放大效应以及非线性特征
过程工程与设备的种类繁多、千变万化。包 括物理过程、化学过程、生物过程。
化学反应设备
10:15 40.60
37.5
21.9
22.4
166.97 32.6 33.0
… … …
… …
… …
…
（3）测定物料的热化学性质
将159kg物料投入搪瓷反应釜中，开始在夹套内通入热水 加热升温（14:00~14:45）。然后在夹套内通入冷水控制 釜内温度在60～65℃范围内反应（14:45~20:50），每小 时取样分析主反应物的量(mol)。最后在夹套内通入冷水 将釜内物料降温后（20:50~21:30）出料。
化工设计的内容和程序PPT(共 57张)
《化工设计》
二、根据化工过程开发程序分类
新技术 开发过程 中的设计
工程设计
概念概念设设计 计
中试中试设设计 计
基础设计
初步设计、
扩大 初步设计
施工图 设计
第一节 化工设计的种类
化工过程开发工作框图
《化工设计》
第一节 化工设计的种类
• 化工新技术开发过程是在基础研究的基础上，通过过程研究、 工程研究和工程设计，最终完成化工新技术开发。其中包括 四种设计类型：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。
《化工设计》
化工设计
基本要求
1、掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范 和基本思维方式； 2、给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养； 3、掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管 道布置的原则、方法和步骤； 4、掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和 方法，并能运用计算机进行工艺计算； 5、掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的 表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流 程图、设备布置图和化工设备图； 6、了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价 方法，为非工艺专业提供设计条件。
《化工设计》
第一章 化工设计概论
二、设计要求
由于本课程从工艺工程师的角度讨论化工车间（装置）设计 的主要内容和设计。 化工装置是由各种单元设备以系统的、合理的方式组合起来 的整体。它根据现有的原料和公用工程条件，通过最经济和 安全的途径，生产符合一定质量要求的产品。化工装置设计 必须满足下列要求：
化工设计
《化工设计》
《化工设计》
化工设计
一、课程的性质
本课程为化学工程与工艺专业的专业必修课。它基 于工程科学但重点是应用。
二、根据化工过程开发程序分类
新技术 开发过程 中的设计
工程设计
概念概念设设计 计
中试中试设设计 计
基础设计
初步设计、
扩大 初步设计
施工图 设计
第一节 化工设计的种类
化工过程开发工作框图
《化工设计》
第一节 化工设计的种类
• 化工新技术开发过程是在基础研究的基础上，通过过程研究、 工程研究和工程设计，最终完成化工新技术开发。其中包括 四种设计类型：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。
《化工设计》
化工设计
基本要求
1、掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范 和基本思维方式； 2、给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养； 3、掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管 道布置的原则、方法和步骤； 4、掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和 方法，并能运用计算机进行工艺计算； 5、掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的 表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流 程图、设备布置图和化工设备图； 6、了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价 方法，为非工艺专业提供设计条件。
《化工设计》
第一章 化工设计概论
二、设计要求
由于本课程从工艺工程师的角度讨论化工车间（装置）设计 的主要内容和设计。 化工装置是由各种单元设备以系统的、合理的方式组合起来 的整体。它根据现有的原料和公用工程条件，通过最经济和 安全的途径，生产符合一定质量要求的产品。化工装置设计 必须满足下列要求：
化工设计
《化工设计》
《化工设计》
化工设计
一、课程的性质
本课程为化学工程与工艺专业的专业必修课。它基 于工程科学但重点是应用。
化工过程开发与设计 第8章 化工过程放大
St Sr
1.22
Ga Q1c1 Q2 c2
kG a
Q1c1 Q2 c2 c1 ln Vr (c1 c2 ) c2
2.40
kG a 1.64 10 3 u1.56 g ,0 R
（12）
8.1.2 数学模型方法
表8-3 模试实验数据
化工过程开发与设计
第8章 化工过程放大
第8章 化工过程放大
8.1 反应过程放大的基本方法 8.2 冷模试验
8.3 中 试
8.4 反应器的设计
8.1 反应过程放大的基本方法
1
逐级经验放大
数学模型方法
2
8.1.1 逐级经验放大
1．研究方法 （1）反应器的选型 （2）优化工艺条件 （3）反应器放大
8.1.1 逐级经验放大
S × 102/ t Sr
G1 G2×10 2 /kg· pH h-1 /kg· h-1 119.2 2.33 5.07 131.8 130.7 100.1 91.3 99.3 98.9 229.5 177,4 219.2 181.2 8.24 6.06 1.95 1.64 4.54 8.14 16.20 18,90 6.17 2.28 5.42 5.30 4.31 5.16 5.53 5.16 5.37 5,37 5.27 5.27
11.99 11.06 11.76 16.26 13.64 11.78
+1.6
4.0 +2.3 -2.1 +0.4
-9.2
-0.4 +2.4
0.922
16.82 16.76 12.45 12.75
8.1.2 数学模型方法
续上表
试验 号 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
1.22
Ga Q1c1 Q2 c2
kG a
Q1c1 Q2 c2 c1 ln Vr (c1 c2 ) c2
2.40
kG a 1.64 10 3 u1.56 g ,0 R
（12）
8.1.2 数学模型方法
表8-3 模试实验数据
化工过程开发与设计
第8章 化工过程放大
第8章 化工过程放大
8.1 反应过程放大的基本方法 8.2 冷模试验
8.3 中 试
8.4 反应器的设计
8.1 反应过程放大的基本方法
1
逐级经验放大
数学模型方法
2
8.1.1 逐级经验放大
1．研究方法 （1）反应器的选型 （2）优化工艺条件 （3）反应器放大
8.1.1 逐级经验放大
S × 102/ t Sr
G1 G2×10 2 /kg· pH h-1 /kg· h-1 119.2 2.33 5.07 131.8 130.7 100.1 91.3 99.3 98.9 229.5 177,4 219.2 181.2 8.24 6.06 1.95 1.64 4.54 8.14 16.20 18,90 6.17 2.28 5.42 5.30 4.31 5.16 5.53 5.16 5.37 5,37 5.27 5.27
11.99 11.06 11.76 16.26 13.64 11.78
+1.6
4.0 +2.3 -2.1 +0.4
-9.2
-0.4 +2.4
0.922
16.82 16.76 12.45 12.75
8.1.2 数学模型方法
续上表
试验 号 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
化工过程开发与设计第1章绪论幻灯片
化工过程开发与设计
可行性研究
（8）节能 （9）环境保护 （10）劳动保护与安全卫生 （11）工厂组织、劳动定员和人员培训 （12）项目实施规划 （13）投资估算和资金筹措 （14）经济评价及社会效益评价 （15）结论
化工过程开发与设计
1.2 化工工艺设计
1 化工工艺设计的内容 2 化工工艺设计程序与设计文件
化工过程开发与设计
1.1 化工过程开发及工艺路线选择
1 化工过程开发程序 2 工艺路线选择 3 可行性研究
化工过程开发与设计
化工过程开发程序
化工过程开发与设计
图1.1 过程工业新产品开发的基本步骤
化工过程开发程序
1．信息研究 2．实验性研究 3．第一次可行性研究 4．小试 5．概念设计 6．第二次可行性研究
化工过程开发与设计
化工过程开发与设计
化工过程开发程序
7．模型试验 8．中试 9．基础设计 10．第三次可行性研究 11．工程设计 12．施工
化工过程开发与设计
工艺路线选择
在选择化工产品的工艺路线时应考虑下面几方面的问题。 （1）技术上可行，经济上合理 （2）原料路线 （3）环境保护 （4）公用工程中的水源及电力供应 （5）安全生产
化Байду номын сангаас过程开发与设计
可行性研究
1．可行性研究报告的基本要求 （1）化工建设项目可行性研究报告的基本要求 （2）可行性研究报告编写中应注意的问题
化工过程开发与设计
可行性研究
2．化工建设项目可行性研究报告的内容 （1）总论 （2）需求预测 （3）产品的生产方案及生产规模 （4）工艺技术方案 （5）原材料、燃料及水、电、汽的来源与供应 （6）建厂条件及厂址方案、布局方案 （7）公用工程和辅助设施方案
可行性研究
（8）节能 （9）环境保护 （10）劳动保护与安全卫生 （11）工厂组织、劳动定员和人员培训 （12）项目实施规划 （13）投资估算和资金筹措 （14）经济评价及社会效益评价 （15）结论
化工过程开发与设计
1.2 化工工艺设计
1 化工工艺设计的内容 2 化工工艺设计程序与设计文件
化工过程开发与设计
1.1 化工过程开发及工艺路线选择
1 化工过程开发程序 2 工艺路线选择 3 可行性研究
化工过程开发与设计
化工过程开发程序
化工过程开发与设计
图1.1 过程工业新产品开发的基本步骤
化工过程开发程序
1．信息研究 2．实验性研究 3．第一次可行性研究 4．小试 5．概念设计 6．第二次可行性研究
化工过程开发与设计
化工过程开发与设计
化工过程开发程序
7．模型试验 8．中试 9．基础设计 10．第三次可行性研究 11．工程设计 12．施工
化工过程开发与设计
工艺路线选择
在选择化工产品的工艺路线时应考虑下面几方面的问题。 （1）技术上可行，经济上合理 （2）原料路线 （3）环境保护 （4）公用工程中的水源及电力供应 （5）安全生产
化Байду номын сангаас过程开发与设计
可行性研究
1．可行性研究报告的基本要求 （1）化工建设项目可行性研究报告的基本要求 （2）可行性研究报告编写中应注意的问题
化工过程开发与设计
可行性研究
2．化工建设项目可行性研究报告的内容 （1）总论 （2）需求预测 （3）产品的生产方案及生产规模 （4）工艺技术方案 （5）原材料、燃料及水、电、汽的来源与供应 （6）建厂条件及厂址方案、布局方案 （7）公用工程和辅助设施方案
化工工艺流程图PPT课件
柴油进出装置
V1CYKGX 柴 油 吸 收 剂 去 P3117
富吸收油自再吸收塔来 原 料 油 自P-3101来 原 料 油 去 E-3102
06/1.2
P-3105/1.2
.
32
回流泵
柴油及回流泵
审核
画出分馏塔塔顶控制方案流程图（按仿真流程画）
.
33
试画出焦炭塔顶温度控制流程图。（按仿真流程图画）
FfI FfIC FfIA FfIS FfR FfRC FfRA FfRS FfC FfCT
AI AIC AIA AIS AR ARC ARA ARS AC ACT
密度
DI DIC DIA DIS DR DRC DRA DRS DC DCT
粘度
VI VIC VIA VIS VR VRC VRA VRS VC VCT
TC
原 料-蜡 油 回 流 换 热 器
3102
E-3102/A-F 原 料 -蜡 油 换 热 器
E -3 1 0 1/A -H 原 料 -柴 油 换 热 器
接 C-102底 液 控 原 料 油 去 分 馏 塔 底
蜡 油 自 P-3108来
蜡油回流去分馏塔 蜡油去 E3106
蜡 油 自 P3107来 柴 油 去 E-3105 柴 油 自 P-3105来
急 冷 油 自 C-3102
FC 3271
TC 3271
低压蒸汽
PI 3271A
VI2C3101A
LI 3271A
LI 3272A
LI 3273A
TI 3277A
FIQ 3274
低压蒸汽
冷焦水
FC 3275
焦化油自加热炉来 紧 急 放 空 油 去E-3114
《化工开发》课件
化工开发步骤
1
市场调研
了解市场需求，为化工开发提供指导。
原材料准备
2
筛选合适的原材料，并进行采购和质
量控制。
3
工艺设计
制定适合的工艺路线和条件。
实验研究
4
进行小规模实验，验证工艺和生产性
能。
5
放大试验
根据实验结果进行中试放大，评估工
设计确认
6
艺可行性。
最终确定化工开发方案，准备投产。
化工开发中的技术问题
原材料选择
选择合适的原材料，满足产品质量和成本要 求。
设备选型
选择适合工艺要求的设备，保障生产的安全 性和高效性。
反应条件控制
调节反应条件，提高产品的收率和纯度。
产品分离纯化
采用适当的分离技术，提取和纯化目标产品。
化工开发的案例分析
通过实际工程案例，我们将深入探讨化工开发的设计流程和解决技术问题的 方法，为您带来新的视角和思考。
结语
知识点回顾
回顾课程中重要的知识点，加 深您的理解和记忆。
下一步学习计划
鼓励您进一步学习相关领域的 知识，拓宽自己的专业视野。
感谢致辞
感谢您的参与和耐心聆听，祝 您在化工开发领域取得更大的 成就。
《化工开发》PPT课件
欢迎来到《化工开发》PPT课件！本课程将带您深入了解化工开发的全过程， 包括课程介绍、概述、步骤、技术问题和案例分析等内容。
课程介绍
本节将给您介绍本课程的概述、目标和安排，让您对《化工开发》有一个整 体的了解。
化工开发概述
本节将讲述化工产业的现状、化工开发的重要性以及化工开发的分类，从宏 观的角度带您了解整个行业。
化工设计 ppt课件
可行性研究报告，必须由有相应设计资质或咨询资质的单位来完成。
可行性研究报告的实质： 主要内容就是项目的技术经济分析报告，要求针对业主自己做出的
项目建议书的内容逐一地进行论证研究与分析。
相对于项目建议书，可行性研究报告在以下方面需要加强： （1）、重新收集信息资料，尤其是要求重新做市场预测分析； （2）、做初步的工艺计算，对项目的投资、产品成本、经济效益尽 可能详细估算； （3）、加强不确定性、风险性分析； （4）、得出明确的结论与建议
（10）、投资估算、资金筹措方案； （11）、基建及投资规划； （12）、经济效益初步分析与评价； （13）、结论及建议
项目建议书的实质： 想投资该项目的主体，将它前期收集的所有资料（信息），经过加工
（初步定量计算、并结合专家经验）处理，按以上主要章节整理成一本文 件。其目的就是要打动上级决策者，让决策人下决心上该项目。
• 在向苏联方面方提出的《技术任务书》里，关于泥沙， 中方给出的数据是：到1967年，来沙可减少到50％； 50年之后，可减少100％。
• 苏联专家就此提出的修改意见是：“水土保持的措施 估计得低些，是比较审慎的”，然后就象小学生做算 术题一样，笔下一动就将1967年来沙改为“减少20％， 50年后减少50％”。
化工科研成果
化工生产力
科学研究的一般程序
研究试验
中间工厂
工程设计
市场调研及论 证
工艺
题目 开题报告
小试
质材 设备
中试
工程研究
数模 工程设计
根据设计性质分类
概念设计
新技术开发过程设计
设计性质
初步设计
中试设计 基础设计
工程设计
技术设计（扩大初步设计 ） 施工图设计
化工过程开发与设计 PPT课件
分 估 计 各 种 风
险
在化工开发中，技术的可行与否是化工开发成功的基石。技术 可行性主要体现在两个方面：
先进性 科学技术的发展日新月异，因此必须了解过程开发中技术是否 先进。同时，还要充分认识到，因为技术进步和产品更新换代加 快，可能随时面临开发的新产品提前衰老而退出市场的问题。 可靠性 (1)工艺是否合理。只有采用合理的工艺路线和条件，才能最 大程度地实现原料利用率高，建设费用低、生产成本低，污染环 境少的生产目标。 (2)操作控制的难易程度。即对生产过程中要求的各种工艺条 件能否实现的问题。 (3)生产是否安全。这包括：环境保护、劳动保护、安全消防 及职业安全等方面。 (4)产品的质量要符合要求。它包括产品本身既要符合质量标 准，同时也必须满足市场的需求。 (5)关注过程能源消耗。在化工生产中要注意在保证装置正常 运行的前提下，充分合理地利用能源并尽可能采用再生能源。
7.基础设计
在最终评价取得肯定结论后，根据中试研究结果和所 收集的资料，对工业生产方案及生产装置形式所做的原则 性设计。基础设计的工作量很大，需要经过精确计算，在 可靠的计算数据基础上提出可靠额计算结果，发现设计过 程的问题，返回中试再进行研究，反复研究并评价论证， 得出正确结果。基础设计所体现的工艺技术方案是指导工 程设计和建立生产装置的主要依据。
四、化工过程放大
化工过程放大过程有两种类型： （1）是传递过程，包括传动、传热和传质过程， 属于没有物系组成变化的物理过程； （2）是化学反应过程，属于有组分变化的化学 过程。
这些过程实在设备中实现的，所以过程放大 就是设备能力的放大。
化工过程采用的模拟放大方法有以下5种： 经验放大法、数学模型法、部分不解析法、部分 解析法和相似放大法。
4.技术经济评价 目的是对被开发项目的工艺技术方案进行科学论证，以便为该方案的
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此外，工业生产还必须从经济角度考虑： ◆ 原材料的品级及供应渠道 ◆ 产品质量及市场销售 ◆ 能源供应及消耗 ◆ 建设投资和生产成本 ◆ “三废”治理和环境保护 这些都是在实验室研究中很少考虑的
一些问题。因此，将实验室研究成果直接用于大规模工 业生产是不合适的。
如何才能使实验室 研究成果用于大规 模化工生产？
现代化学工业发 展方向
绪论
新物质 经济合理的大批量 高质量 柔性化 绿色化 多尺度
其中：
化学工业绿色化的含义：
以“减量化、再利用、资源化”为基本原则，也就是所谓的 “3R”原则（Reduce、Recycle、Resource）
具体体现在： （1）、减少化工过程的能耗、物耗；
（2）、减少有害物质的使用或生成；
Flowsheet Translator
20世纪70年代初，以美国Monsanto公司牵头开发的FLOWTfor
第三代商品化软件系统
Process Eng.
20世纪80年代，以 ASPEN 和 PROCESS II 两大软件系统代表。
过程工业绿色化的其主要内容包括： （1）建立资源 （2）原子经济性化学反应处于绿色过程的核心地位， 理想的绿色化学反应，即原料中的原子100％地转变为 产物，不产生副产物或废弃物，实现废弃物的零排放。 （3）运用环境 （4）发展生物转化技术，洁净能源和可再生资源替代 技术。 （5）模拟自然界物种共生、互生、能量与元素传递循 环网络，建立物质分层多级循环优化利用的生态化产 业体系。
（3）、减少废弃物，并使废弃物在系统 类在利用；
（4）、尽量将排放的废弃物转化为可用 的再生资源；
（5）、尽量延长产品的生命周期。
Reduce
Recycle Resource
通过学习化工过程开发与设计 了解化工开发流程及注意事项
第1章 化工过程开发与设计概述
1.1 化工过程开发及工艺路线选择 1.2 化工工艺设计 1.3 二十一世纪化工过程开发与设计的新发展 1.4 工艺设计中的全局性问题
为什么实验室研 究成果不能直接用于大
规模化工生产？
实验室
实验室 间歇操作 物料不回收 实验条件精确控制 设备容量小，很小考察传质传热等
条件 设备受限 不考虑设备腐蚀对生产影响
工业生产
工业生产 连续操作 物料回收 实验条件控制不精确 设备容量大，对传热传质的影响
考察多 设备大，考虑生产诸多条件 必须考虑设备腐蚀对生产影响
所以在实验室研究完成后，还必须对 研究成果进行多种形式的研究和反复论证， 采用不同的研究方法和手段考察在实验室条 件下未能获得的各种技术经济信息，并论证 该研究成果放大成为工业规模的可行性。只 有经过科学论证，确认其工艺技术路线在技 术上的可靠性、经济上的合理性，并能提供 设计生产装置的精确数据，才能进一步建立 生产装置投入工业生产。
1.1 化工过程开发及工艺路线选择
1 化工过程开发程序 2 工艺路线选择 3 可行性研究
化工过程开发是一种综合性的工程技术，它包括： 立项前的可行性研究，实验室小试，放大模型试验、 中试，技术经济评价，设计生产装置，安装、调试、 开车等多个步骤，涉及化学，化学工艺，化学工程， 化工机械，测量与控制，经济分析，系统优化等多种 学科。因此必须把整个开发过程看作一个系统，使系 统内各个相互联系和相互作用的要素协调配合，才能 合理而有效地完成化工过程开发任务。
化工过程开发与设计
• 课程性质：新的化工产品或新的化工工艺经由实验室研究、 放大试验到工业化生产的全过程为化工产品开发。课程涉 及合成、工艺、工程、设备、控制、经济、环保等多种学 科知识。内容实用性强，是学生从学习知识到应用知识的 桥梁。
• 课程目的：学生了解新的化工产品开发的过程，掌握新的 化工产品开发的方法和相关的知识。
这种由实验室研究过渡到建立生产 装置的全过程，就是化工新产品、新 工艺或新技术的开发过程，统称为 “化工过程开发”。
化工过程开发是一种综合性的工程技术
绪论
1．计算化学工程发展迅速 2．认识时空多尺度结构及其效应 3．与产品工程的联系日趋紧密 4．绿色化学工程与工业生态园区建设成为化工研发的前沿
绪论
绪论
化工过程开发的定义：
化工过程开发是从立项开始，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。
由实验室研究成果（新工艺、新产品等）到实现 工业化的科学技术活动。
石油化工（包括其衍生的有机化工）
煤化工（包括其衍生的有机化工）
无机化工
精细化工及中间体 现
代
化肥工业
化
学
农药工业
工
业
医药工业
轻工(造纸、玻璃、塑料、合成橡胶等)
染料、油墨、化妆品、清洁剂
生物化工
医药化工
生物化工
化学工业是所有高新技术产业的支撑工业，如能源、 电子、信息、生物、材料等领域，都离不开化学工业 提供的物质支撑。
从化学工业的发展看，各种新产品、新工 艺和新技术，在它们实现工业化之前，大多都 是从实验室研究开始的。由于物料处理量等许 多条件相差悬殊，实验室研究和化工生产之间 存在很大差别，实验室成果往往不能真实反映 工业生产的情况。
1.1.1 化工过程开发程序
图1.1 过程工业新产品开发的基本步骤
1.1.1 化工过程开发程序
1．信息研究 2．实验性研究 3．第一次可行性研究 4．小试 5．概念设计 6．第二次可行性研究
• 教 材：《化工过程开发与设计》黄英 王艳丽 编 化学工业出版社 2008.5 出版
目录
1 化工过程开发与设计概述 2 市场调研与预测 3 选题和立项 4 化工过程开发实验中的实验设计与数据处理 5 物料衡算 6 能量衡算 7 化工工艺流程设计 8 化工过程放大 9 计算机在化工过程开发与设计中的应用 10 技术经济评价 11 化工过程开发与技术转让中的相关问题
1．计算化学工程发展迅速 计算流体力学的发展（CFD) 数学模型的建立
主要体现在-----计算机辅助化工过程设计
计算辅助化工过程设计软件系统的发展情况： 第一代商品化软件系统
Chem. Eng. Simulation System
20世纪60年代，以美国各高校联合开发的CHESS软件系统为代表。
第二代商品化软件系统