第二章工艺流程设计

第二章工艺流程设计

工艺流程设计就是化工设计中非常重要得环节,它通过工艺流程图得形式,形象地反映了化工生产由原料进入到产品输出得过程,其中包括物料与能量得变化,物料得流向以及生产中所经历得工艺过程与使用得设备仪表。工艺流程图集中地概括了整个生产过程得全貌。

工艺流程设计就是工艺设计得核心。在整个设计中,设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定后,其她各项工作才能开展,工艺流程设计涉及各个方面,而各个方面得变化又反过来影响工艺流程设计,甚至使流程发生较大得变化。因此,工艺流程设计动手最早,而往往又结束最晚。

本章主要介绍生产方法与工艺流程得选择,工艺流程设计,工艺流程图绘制,典型设备得自控流程四个内容。

第一节生产方法与工艺流程得选择

生产同一化工产品可以采用不同原料,经过不同生产路线而制得,即使采用同一原料,也可采用不同生产路线,同一生产路线中也可以采用不同得工艺流程。

选择生产路线也就就是选择生产方法,这一步就是决定设计质量得关键,必须认真对待。如果某产品只有一种生产方法,就无须选择;若有几种不同得生产方法,就应逐个进行分析研究,通过各方面比较,从中筛选一个最好得方法,作为下一步工艺流程设计得依据。由于我们接触到得大多数就是已有生产路线得工艺流程设计,因此,本节只对上述内容作简要介绍。

一、生产方法与工艺流程选择得原则

在选择生产方法与工艺流程时,应考虑以下一些原则。

1.先进性

先进性主要指技术上得先进与经济上得合理可行,具体包括基建投资、产品成本、消耗定额与劳动生产率等方面得内容,应选择物料损耗小、循环量少,能量消耗少与回收利用好得生产方法。

2.可靠性

可靠性就是指所选择得生产方法与工艺流程就是否成熟可靠。如果采用得技术不成熟,就会影响工厂正常生产,甚至不能投产,造成极大得浪费。因此,对于尚在试验阶段得新技术、新工艺、新设备应慎重对待。要防止只考虑新得一面,而忽视不成熟、不稳妥得一面。应坚持一切经过试验得原则,不允许把未来得生产厂当作试验工厂来进行设计。另外,对生产工艺流程得改革也应采取积极而又慎重得态度,不能有侥幸心理。

3.结合国情

中国就是一个发展中得社会主义国家。在进行工厂设计时,不能单纯从技术观点考虑问题,应从中国得具体情况出发考虑各种具体问题。

上述三项原则必须在技术路线与工艺流程选择中全面衡量,综合考虑。一种技术得应用有长处,也有短处。设计人员必须采取全面分析对比得方法,并根据建设项目得具体要求,选择其中不仅对现在有利,而且对将来也有利得工艺技术,竭力发挥有利得一面,设法减少不利得因素。

比较时要仔细领会设计任务书提出得各项原则要求,要对收集到得资料进行加工整理,提炼出能够反映本质得、突出主要优缺点得数据材料,作为比较得依据。要经过全面分析、反复对比后选出优点较多、符合国情、切实可行得技术路线与工艺流程。总得目标就是使未来得化工厂得产品质量、生产成本以及建厂难易等主要指标达到比较理想得水平。

二、生产方法与工艺流程确定得步骤

确定生产方法,选择工艺流程一般要经过三个阶段。

1.搜集资料,调查研究

这就是确定生产方法与选择工艺流程得准备阶段。在此阶段,要根据建设项目得产品方案及生产规模,有计划、有目得地搜集国内外同类型生产厂得有关资料,包括技术路线特点、工艺参数、原材料与公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线得发展情况与动向等技术经济资料。掌握国内外化工技术经济得资料,仅靠设计人员自己搜集就是不够得,还应取得技术信息部门得配合,有时还要向咨询部门提出咨询。

2.落实设备

设备就是完成生产过程得重要条件,就是确定技术路线与工艺流程时必然要涉及到得因素。在搜集资料过程中,必须对设备予以足够重视。对各种生产方法中所用得设备,分清国内已有定型产品得、需要进口得及国内需重新设计制造得三种类型,并对设计制造单位得技术力量、加工条件、材料供应及设计、制造得进度加以了解。

3、全面对比

全面分析对比得内容很多,主要比较下列几项:

①几种技术路线在国内外采用得情况及发展趋势;

②产品得质量情况;

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;

⑥三废得产生及治理情况;

⑦其她特殊情况。

第二节工艺流程设计

一、流程设计得任务

当生产工艺路线选定之后,即可进行流程设计。它与车间布置设计就是决定整个车间(装置)基本面貌得关键性得步骤,对设备设计与管路设计等单项设计也起着决定性得作用。

流程设计得主要任务包括两个方面:一就是确定生产流程中各个生产过程得具体内容、顺序与组合方式,达到由原料制得所需产品得目得;二就是绘制工艺流程图,要求以图解得形式表示生产过程中,当原料经过各个单元操作过程制得产品时,物料与能量发生得变化及其流向,以及采用了哪些化工过程与设备,再进一步通过图解形式表示出化工管道流程与计量控制流程。

为了使设计出来得工艺流程能够实现优质、高产、低消耗与安全生产,应按步骤逐步解决以下问题。

(1) 确定整个流程得组成。工艺流程反映了由原料制得产品得全过程。应确定采用多少生产过程或工序来构成全过程,确定每个单元过程得具体任务(即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化以及能量变化),以及每个生产过程或工序之间如何连接。

(2) 确定每个过程或工序得组成。应采用多少与由哪些设备来完成这一生产过程,以及各种设备之间应如何连接,弄明确每台设备得作用与它得主要工艺参数。

(3) 确定操作条件。为了使每个过程、每台设备正确地起到预定作用,应当确定整个生产工序或每台设备得各个不同部位要达到与保持得操作条件。

(4) 控制方案得确定。为了正确实现并保持各生产工序与每台设备本身得操作条件,及实现各生产过程之间、各设备之间得正确联系,需要确定正确控制方案,选用合适得控制仪表。

(5) 合理利用原料及能量。计算出整个装置得技术经济指标应当合理地确定各个生产过程得效率,得出全装置得最佳总收率,同时要合理地做好能量回收与综合利用,降低能耗。据此确定水、电、蒸汽与燃料得消耗。

(6) 制定三废得治理方法。除了产品与副产品外,对全流程中所排出得三废要尽量综合利用,对于那些暂时无法回收利用得,则须进行妥善处理。

(7) 制定安全生产措施。应当对设计出来得化工装置在开车、停车、长期运转以及检修过程中,可能存在哪些不安全因素进行认真分析,再遵照国家得各项有关规定,结合以往得经验教训,制订出切实可靠得安全措施,例如设置安全阀、阻火器与事故贮槽等。

二、工艺流程设计方法

首先要瞧所选定得生产方法就是正在生产或曾经运行过得成熟工艺还就是待开发得新工艺。前者就是可以参考借鉴而需要局部改进或局部采用新技术新工艺得问题。后者须针对新开发技术,在设计上称为概念设计。不论哪种情况一般都就是将一个工艺流程分为四个重要部分,即原料预处理过程、反应过程、产物得后处理(分离净化)与三废得处理过程。一般得工作方法如下。