化工工艺流程设计

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01

化工工艺流程 设计主要内容

① 通过工艺方框流程图、简化工艺流程图(工艺流程草图)、工艺流程图(PFD)各阶段,完成工艺流程的设计。

② 流程模拟计算和物料衡算与能量衡算。

③ 设备的工艺设计和选型。

④ 确定主要控制方案。

⑤ 确定“三废”治理和综合利用方案。

⑥ 初步的工艺安全分析

02

化工工艺流程设计举例

2.1

10万吨/年异丁烯装置分离和产品精制工艺设计基础条件

生产能力:10万吨/年聚合级异丁烯。

产品规格:异丁烯含量>99.7% (质量分数)。

反应流出物:温度为400℃;压力为0.1MPa。

流出物组成见下表。

2.2

工艺基础分析

① 反应物主要由轻烃(C1~C4)组成,并含有少量的有机含氧化合物。

② 工艺分离主要分为两大部分。

a. 反应物脱丙烷过程 高温反应物经过热回收及水淬冷后至常温,然后经过压缩进入脱丙烷过程,利用各组分沸点差进行分离,可分为油吸收法和深冷法(本文以深冷法为例)。

b.C4 馏分中分离异丁烯及产品精制过程 本案例中,C4 馏分中有7个组分,还有C2 和C3 馏分,它们的沸点见下表。采用常规蒸馏的方法,先分出异丁烷馏分,再分出异丁烯和1-丁烯馏分,其他C4 馏分作为副产品送出。

异丁烷/异丁烯和1-丁烯/正丁烯分离难度和丙烯/丙烷分离相当。

异丁烯/1-丁烯分离:两者沸点差仅为0.6℃,无法用常规蒸馏进行分离, 需采用催化精馏法或MTBE法得到异丁烯合格产品。

2.3

工艺方框流程图

依据工艺基础分析提出工艺方框流程图CProcess BlockDiagrm,PBD),如图所示。

方框流程图表示装置的主要操作单元和主要物料的流向,它将一个化学或物理加工过程的轮廓表达出来,以供初步确定工艺原则方案之用。

2.4

工艺流程草图

工艺流程草图(ProcessFlowSketch,PFS)是一个半图解式的工艺流程图,它实际上是方块流程图的一种变体和深入,仍带有示意性质,是设计开始时供工艺方案讨论常用的工艺流程图。

2.5

工艺模拟流程图

工艺模拟流程图(ProcessSimulationFlow Digram,PSFD)是在工艺流程草图基础上建立起来,供工艺流程模拟计算的工艺流程图,是工艺流程模拟计算的结果和工艺流程设计的中间产品,它随着工艺流程设计的发展不断深化和优化。

① 工艺主流程不断深化和优化。

② 主要设备名称、型式和关键的技术数据。

③ 根据工艺过程原料、过程产物和产品的加热及冷却要求,进行热交换网络和其网络内的工艺冷冻压缩的工艺流程设计。

④ 设置物料输送和气体加压设备。

SPFD是工艺流程图(PFD)设计的基础和出发点。

2.6 

工艺流程图

在工艺流程模拟完成以后,工艺模拟流程图要变换发展成工艺流程图,它应表示工艺设备、工艺和公用物料的名称,编号和操作条件,工业炉、换热器的热负荷,主要工艺控制联锁以及物流数据表,是图形(PFD)和表格(物流数据表)相结合的形式。在它的基础上完成工艺设备一览表和主要控制、联锁方案,使工艺流程定量化、定型化和工程化。它是工艺流程设计,也是过程设计最重要的基础文件,对一个新工艺来说,它的完成标志着工艺技术开发已具备走向完成的基础条件。

03

化工工艺流程设计和技术开发

以创新思维、高标准做好化工工艺流程设计,推进化工技术开发。化工工艺流程设计是化工过程设计的基础和核心。PFD、物流数据表以及设备一览表是构成工艺流程设计的三大要素,从它们出发,进而进行设备工艺设计和工艺系统设计,以完成工艺设计包。

化工生产过程以主化学反应为中心,新的化学反应工艺和新的催化剂都会引起化工过程的重大进展。

一般情况下,它源自专业研究单位、高等院校和企业的技术开发部门。而工程公司在反应器、反应系统设计以及生产过程的原料预处理和产品分离、精制过程的工艺技术开发与工艺技术开发成果的集成———工艺设计包中起到极重要的作用。