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
验室研究开始，并以实验室研究成果的形式出现的， 对可行的新产品新技术的研究开发

这种由实验室研究到建立生产装置的全过程，就是新
产品、新工艺或新技术的开发过程，统称为工艺过程 开发
过程装备成套技术
Complete sets of process equipment technology
第二章 工艺开发和工艺设计

2.1 2.2 2.3 2.4
工艺过程开发及开发过程示例 工艺设计的内容及设计文件 工艺设计的全局性问题 工艺设计的实际应用情况
2.1 工艺过程开发

工艺过程开发的特点


工艺过程开发是一项创造性活动 工艺过程开发立项开始、经过研究、设计、 建设到一项新产品、新工艺或新技术投入生 产要经过一系列步骤 工艺过程开发是一种高投资、高风险、高效 益、涉及面广的工程项目
工艺过程开发程序

信息研究、实验性研究 小试、概念性设计 模型试验、中试、基础设计 工程设计、施工
Houston
Johannesburg
ALHZ Summary / 液化空气（杭州）有限公司

成立于1995年 公司位于杭州城北，与京杭大运河相连，有2个码头，
出口日本6万4空分装置冷箱在装船
可将大型货物运至上海港

为液化空气集团全球最大的设计制造中心 共享液化空气集团的数据库
制造车间及与京杭大运河相连的码头
Healthcare
医疗卫生业务向其全球医院或 家庭护理患者提供医疗产品和 服务，从而帮助这些患者提高 生活质量
Electronics
电子气业务为半导体、平板显 示器和太阳能电池领域的客户 提供其生产过程中所必须的各 种特气和超纯气体
Industrial Merchant
通用工业业务应用于各种工业 领域，通过提供各类必不可少 的气体，有力支持客户的经营 活动
工艺过程开发的典型示例


Snamprogetti公司——氨气提工艺 1966年开始开发工艺包 1963年建成了33吨/年的中试厂，探索工 艺条件和流程的可行性 1976年放大到23000吨/年的工业规模的 实验装置
Snamprogetti公司 ——氨气提工艺



1979年第一套10万吨/年的氨汽提尿素工 业装置投产 1981年-1990年签订氨汽提工艺合同的工 厂有43家 现阶段氨汽提尿素装置的生产能力为80 万吨
有员工约700人
神华宁煤精馏塔在运输中
液空杭州60,000 Nm3/h以上空分装置业绩（20 套）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 客户 华鲁恒升 液空中国 液空中国 兖矿国泰 兖矿贵州 液空中国 鹤壁煤电 神华宁煤 液空中国 宝钢 液空中国 液空中国 宝钢 兖矿国泰 最终用户 华鲁恒升 渤海钢铁 实联化工 兖矿国泰 兖矿贵州 榆天化 鹤壁煤电 神华宁煤 天津碱厂 宝钢 沙钢 中铁 宝钢 兖矿国泰 氧气产量 (Nm3/h) 2x66,000 66,000 60,000 60,000 60,000 82,000 65,000 2x95,000 2x60,000 2x60,000 2x60,000 60,000 2x60,000 60,000 合同签订时间 2010 2009 2009 2009 2008 2009 2008 2007 2007 2007 2006 2006 2005 2003
第一次可行性研究 第二次可行性研究 第三次可行性研究
评价内容

社会评价 技术评价 技术经济评价 环境评价 重大项目还需作资源评价、生态评价、 能源评价、市场评价等工作
第一次可行性研究 ——初步评价

它是在选题或确定开发项目时决定取舍所进行的评价，
又称为“立题评价”

评价的依据主要为文献资料和社会调查资料，有时也

总产量:

Total gaseous production
氧气产量超过12万吨/天 oxygen > 120,000 tpd 氮气产量超过9.5万吨/天 nitrogen > 95,000 tpd
AL Engineering & Construction: Worldwide Resources




华鲁恒升 2 套 66,000 Nm3/h
延长石油 2 套 42,000 Nm3/h

2.2 工艺设计的内容

工艺路线的选择 工艺流程设计 物料衡算 能量平衡计算 工艺设备设计与选型 车间布置设计 管路设计 非工艺设计项目的考虑 编制设计文件（设计说明书、附图和附表）


经中间评价之性研究 ——最终评价

最终评价又称“工业化评价”或“项目评估”,它是开发工作后期在中
试总结报告基础之上，着重在投资和经济效益方面所进行的评价， 其 目的是为该项目的投资建设作出决策 评价的依据是由开发研究成果和收集的各种技术经济信息汇总形成的 可行性报告 最终评价通常由投资方会同各有关部门并聘请一定数量的专家进行评 审，如果取得肯定结论，即可投资进行设计、制造和建立生产装置 经最终评价之后通常只有30～50 %的项目能继续进行
本章总结


工艺过程的开发
工艺设计的整体内容

典型化工成套装置和工程项目示例
设备的设计或选型、自动控制系统的设
计直至整套装备的安装和操作等各个模 块。
工艺过程开发的研究进展



日本东洋工程公司 Dow化学公司 Snamprogetti 化学公司 拜尔化学公司 M.W凯洛格公司 德国林德公司 Air Liquide Summary
工艺过程开发的研究进展

主要业绩表（第三方）

钢铁客户 （20）


化工客户 （13）

鞍钢集团 8 套 35,000Nm3/h(O2) 首钢集团 5 套 35,000Nm3/h(O2)
淮南化工总厂 1 套 28,000Nm3/h 内蒙古伊泰集团 1 套 52,000 Nm3/h


神华宁夏煤业 2 套 95,000 Nm3/h
工程 Engineering 焊接 Welding 技术 Technology
气体相关业务 Gas related business
Air Gases: the World’s Largest Air Gases Producer

Operating 358 Air Separation Units (ASU)
从简单的探索试验中收集些数据和判据，其目的是确
定项目的取舍及优先顺序

化工企业通常只有10～20 %的项目能通过初步评价
第二次可行性研究 ——中间评价

中间评价是在过程开发中，对开发研究的各个阶段结
果所作的评价，其目的是判断阶段研究结果的可行性， 决定继续投资进行下一阶段研究的必要性以及对开发 方案提出改进意见 评价依据是阶段研究报告和收集的有关技术经济资料



过程仿真技术


过程仿真技术是近几十年来发展起来的 综合性模拟技术 通过计算机对已有的或者正在设计的工 艺过程进行运行模拟，根据在不同工艺 条件下运行时得到的模拟结果，优选能 够确定的最佳工艺条件或者得到对已有 过程改造的最佳方案
过程仿真技术

化工过程仿真系统以工程设计为主线，
功能包括从产品开发、工艺设计、机器
编写设计说明书

设计说明书 说明书的附图、附表 HG20519-92，《化工工艺设计施工 图内容和深度统一规定》
施工图设计的内容
管路设计 设备条件的改造 非工艺设计项目的考虑 编制设计文件（设计说明书、附 图和附表）

2.3 工艺设计中的全局性问题

厂址的选择 总图布置 安全防火和环境保护
工艺设计的分类


根据设计内容的深度，可把工艺设 计分为：初步设计和施工图设计 特殊情况下分为初步设计、扩（大） 初（步）设计和施工图设计三个阶 段
2.2 初步设计的内容和程序

工艺路线的选择 工艺流程设计 技术经济分析 概算 物料衡算 编写设计说明书 能量平衡计算 工艺设备设计与选型 车间布置设计 管路设计 非工艺设计项目的考虑 编制设计文件（设计说明书、附图和附表）
E&C Cryogenics
1 700 employees in 6 Engineering Centers
E&C Lurgi
1 500 employees in 7 Engineering Centers
Memphis
Champigny Vitry
Frankfurt
Krakow Beijing
Harima Madrid Shanghai / Hangzhou Delhi Hyderabad
合成氨工艺装置示例



空气分离 气化（希尔） 脱硫（鲁齐低温甲醇洗） 一氧化碳变换 二氧化碳脱除（鲁齐低温甲醇洗） 液氮洗 氨合成（凯洛格）
Air Liquide Business Lines
Large Industries
大工业业务向炼油、化工、能源 和冶金企业提供气体。气体和能 源解决方案能够使客户在优化生 产效率的同时，保护环境