化工设计第二章化工工艺设计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工设计,化工工艺设计,化工设计,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,化工工艺设计的主要内容,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,化工设计依据,1.,基础设计,(,初步设计）设计说明书工艺部分的编制要求,1.1,概述,1.1.1,装置能力,及装置的组成,(,说明产品年生产能力、年操作时间、产品方案,),1.1.2,装置的组成及其名称,本装置由几个工段组成，各工段的名称,例,:,本工段产品为,1.1.1-,三甲氧基乙烷,(,简称原乙酸三甲酯,),，含量,98%,规模,65,吨,/,年,1.基础设计(初步设计）设计说明书工艺部分的编制要求1.1,1.1.2,产品名称与规格,例：,中文名称：,3,，,3-,二甲基,-,戊烯,4-,酸甲酯（简称为贲亭酸甲酯）,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。,1.1.2 产品名称与规格例：,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,:,C8H14O2,分子量,:,142.2,含量,98%,沸程,60,63(2kPa),折光率,nD201.423,相对密度,d200.899,闪点,41,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,1.1.3,副产品的回收利用,1.1.3副产品的回收利用,1.1.4,装置组成与设备布置原则,装置组成,装置由几个工段组成,每个工段由几个主要操作单元组成,设备布置原则,装置的布置按照流程化、集中化、定型化，以工艺流程为主要依据利用多层框架进行设备布置。充分利用空间；管道走向顺畅，空间距离短，并充分利用位差使物料自流，节约了动力消耗；将功能相同、相近的设备集中安排，同时要考虑设备的检修和催化剂装填的空间的原则。,1.1.4装置组成与设备布置原则 装置组成,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。,1.2 工艺说明1.2.1工艺技术路线、生产方法、工艺特点,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。,1.异丁烯法 异丁烯法是从异丁烯开始合成贲亭酸甲,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。,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）。,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,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。,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,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。,1212生产方法 简述产品的生产方法,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,1213 工艺流程特点 按照以下几个方面的内容叙述：,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（,300X8000,）、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。,例：,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,13 工艺流程说明及流程简述 131工艺流程说明,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,。,投料比及收率等例：,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,主要化工单元操作的工艺参数内容:,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。,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。,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,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。,工艺流程简述:(例),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。,装填系数：,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,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,可以立表处理,1.4.2主要设备设计参数 设备名称（设备位号）：,1.5,原材料、辅助动力消耗定额、技术规格及消耗量,序号,名 称,规格,单位,消耗定额,年消耗量,备 注,1,乙腈,99,t,0.5,2626.32,a.,原材料、辅助消耗定额、规格及消耗量,1.5 原材料、辅助动力消耗定额、技术规格及消耗量序号名,b.,动力消耗定额、规格及消耗量,（消耗定额按照吨产品计）,序号,名称,规格,单位,消耗定额,年消耗量,备注,1,蒸汽,0.8 MPa,t,3.050,152.5,0.4MPa,t,0.248,12.4,2,循环冷却水,30,m,3,207,10350,3,冷冻盐水,-15,MJ,3868,193400,4,电,380V,kJ,1.238X10,6,6.190X10,7,b.动力消耗定额、规格及消耗量（消耗定额按照吨产品计）序号,1.6定员表,生产班次、每班的操作人员、每班的管理人员（立表处理）,1.6定员表生产班次、每班的操作人员、每班的管理人员（立表处,1.7,三废排放量及有害物质量,序号,名称,单位产品的排放量（公斤）,组成及含量,备注,1,酯化釜废气,1.84,氯化氢气体,86.4,氨气,13.6,1.7三废排放量及有害物质量 序号名称单位产品的排放量（公斤,1.8,安全与卫生（安监总危化,2007225,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,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