化工工艺设计..doc

化工工艺设计 化工工艺设计是化工企业实现安全、顺利生产的重要环节和管理手段。化工工艺的设计主要分以下五个方面，工艺流程图、管线配置图、过程物料的安全评价、过程路线的选择、工艺设计安全校核等。 　　一、工艺流程图 　　工艺流程图绘制是化工厂设计初始阶段的工作。这些流程线图经过提炼和修改，最后成为管线配置图、平面图、设备图等绘制的基础。因为早期阶段做出的决定严重影响着后续阶段，在流程图绘制中始终都要对安全给予充分注意。 　　在设计程序中，凭借文献、实验室实验和中试工厂模试的有关资料进行设计是惯常的做法。从放大设计到满负荷的工厂，工艺设计者需要考虑已经研讨过的工艺过程和操作中的许多放大问题： 　　(1)工业原料和不太纯的化学品的应用; 　　(2)传质、传热和物质传递方法的放大效应; 　　(3)不同停留时间的影响; 　　(4)原料、中间产物和产品贮存量的影响; 　　(5)连续操作对残余物积累的影响; 　　(6)结构材料差异的影响; 　　(7)操作监控等级差异及较高程度自动控制的应用。 　　如果操作方式由零批或间歇变化为完全连续，则需要做更多更详尽的考虑。 　　工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开始的。过程每一阶段的设计都必须满足安全要求，一切可能的危险都必须鉴别和估算出来，将其排除或采取预防措施对其进行限制。但是，过程是高度整体化的，过程的每一步骤都影响着其他步骤的操作。所以，过程可以划分为若干个子区间，对每一子区间内部的安全操作及其对其他子区间安全的影响都要进行分析。方便的子区间划分是： 　　(1)反应(决定整个系统的动力学); 　　(2)分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取、过滤、干燥、粉碎等; 　　(3)贮存，如固体、液体和气体物料的贮存。 　　工艺流程图是描述过程的主要文件，它表示出了主要设备、主要物流路线和控制点。对于正常操作预期的主要温度和压力，物料的流动和组成以及主要设备的设计能力都做了说明。 　　二、管线配置图 　　管线配置图是指管路和仪表的线路图，又称作工程线路图，是设计和施工的基本工作文件，一般包括： 　　(1)开启、关闭、紧急和普通操作需要的所有过程设施，如阀门、盲板、可移动的柱塞等; 　　(2)施工材料的鉴定序号和鉴定人，每条管路的直径和绝热要求; 　　(3)物流的方向; 　　(4)主要过程和起始管路的识别; 　　(5)所有仪表、控制点和有仪表失灵显示功能的连锁装置; 　　(6)所有设备的主要尺寸和负荷; 　　(7)容器、反应器的操作和设计温度、压力; 　　(8)装置的标高; 　　(9)释放阀、安全膜等的设定压力; 　　(10)排水要求; 　　(11)必要时要有管路配置的特殊备忘录。 　　三、过程物料的安全评价 　　过程物料的选择，应该就物料的物性和危险性进行详细地评估，对一切可能的过程物料做总体考虑。过程物料可以划分为过程内物料和过程辅助物料两大类型。过程内物料是指从原料到产品的整个工艺流程线上的物料，如原料、催化剂、中间体、产物、副产物、溶剂、添加剂等。而过程辅助物料是指实现过程条件所用的物料，如传热流体、重复循环物、冷冻剂、灭火剂等。 　　在过程设计中，需要汇编出过程物料的目录，记录下过程物料在全部过程条件范围内的有关性质资料，作为过程危险评价和安全设计的重要依据。过程物料所需的典型资料如下。 　　(1)一般性说明资料 　　物料名称和别名、分子结构式和相对分子质量、物理状态、纯度、外观、气味或味道、腐蚀性、主要用途、危险性和防护措施、污染因素等。 　　(2)基础物性资料 　　蒸气密度、相对密度、熔点、沸点、溶解度和互溶性、黏度、粒度及其分布、临界参数、膨胀系数、表面张力、Joule-Thompson系数等。 　　(3)易燃性资料 　　闪点、着火点、燃烧极限、自热、蒸气压。介电常数，、电阻、粉尘爆炸性质、火灾中的毒性热分解产物等。 　　(4)反应性资料 　　高速量热、差热分析、撞击实验、热稳定性、热分解试验、爆燃引起的爆炸扩散、自燃性等。 　　(5)毒性资料 　　毒性危险等级、卫生标准、最大允许浓度、半致死浓度或半致死剂量等。 　　(6)暴露作用 　　吸入或食入危险、呼吸刺激、皮肤刺激、眼睛刺激、皮肤或呼吸的敏感度等。 　　(7)放射性资料 　　放射性测试，α、β、γ、中子射线暴露及其危害等。 　　四、过程路线的选择 　　过程路线的选择是在工艺设计的最初阶段完成的。过程路线的安全评价，应该考虑过程本身是否具有潜在危险，以及为了特定目的把物料加入过程，是否会增加危险。 　　1.有潜在危险的过程 　　有一些化学过程具有潜在的危险。这些过程一旦失去控制就有可能造成灾难性的后果，如发生火灾、爆炸或毒性物质的释放等。有潜在危险的过程有： 　　(1)爆炸、爆燃或强放热过程; 　　(2)有粉尘或烟雾生成的过程; 　　(3)