第二章工艺流程.doc

第二章 工艺流程 2.1概述 2.1.1化学工业的概述 化学工业是指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业，它是通过化学工艺（即化工生产技术）将原料转化为产品的工业。它是满足人类生活和生产的需要发展起来的，并随其生产技术的进步不断地推动着社会的发展。 化学工业的产品种类多、数量大、用途广，与国民经济各部门存在密切的关系，在国民经济建设中具有十分重要的地位与作用。化学工业为工农业、交通运输、国防军事、航空和信息等技术领域提供了各类基础材料、结构及功能材料、能源和丰富的必需化学品，保证并促进了这些部门的发展和技术进步。化学工业与人类生活息息相关，从衣、食、住、行、医疗等物质生活到文化艺术等精神生活都离不开化工产品。某些化工产品的开发、生产和应用对工业变革、农业发展和人类生活水平的提高起到了关键性作用。 由于化学工业能综合利用资源和能源，生产过程容易实现连续化和自动化，劳动生产率高，因此经济效益显著，是国民经济的支柱产业之一。在20世纪60~70年代，发达国家的化学工业迅猛发展，到90年代，虽然与其他工业一样放慢了速度，但德、法、日等国化学工业的发展仍高于整个工业的发展。尤其是近20年代来，我国化学工业的发展速度远远超过了发达国家。20世纪90年代，石油化工是我国优先发展的支柱产业之一，精细化工和农用化学品也是化工发展重点。21世纪，石油化工、新型合成材料、精细化工、生物化工和微电子化工、纳米材料、橡胶加工业、化工环保业将是我国化学工业的主要增长点。化学工业必将在我国国民经济建设和提高人民物质文化水平中发挥起越来越重要的作用。 2.1.2 工艺概述 化工生产从原料到制成目的产物，要经过一系列的物理和化学加工处理步骤，称为“化工过程”。尽管化工产品数以万计，其生产过程也各式各样，但归纳大量的生产过程的共同点不难发现，每个化工生产过程基本包括三个步骤，即原料的预处理，产物的分离及精制。 从原料开始，物料流经一系列由管道连接的设备，经过包括物质和能量转换的加工，最后得到预期的产品，将实施这些转换所需要的一系列功能单元和设备有机结合的次序和方式，便称为工艺过程或工艺流程。化工生产工艺流程反映了由若干个单元过程按一定的逻辑顺序组合起来，完成从原料变为目的产品的全过程。工艺流程的基本组成如图2-1所示，它仅包含了化工过程的主要阶段，而每一阶段都可重复。整个过程又由如冷却、加热、辅助材料处理等各个子系统和单元设备组成。 工艺流程可以用文字表述，也可用图来描述；而且只要有公认的规范、代号和图例，用图来表述要比文字更方便、直观和简洁。这种用图来表述的工艺流程称为工艺流程图。由于流程图能形象直观地用较小篇幅传递较多的信息，故无论在化工生产、管理过程中、或在化工开发和技术革新设计时，还是在查阅资料或参观工厂时，常常要用到流程图，因此学会阅读和绘制流程图具有重要的现实意义。 图2-1 工艺流程图基本组成示意图 2.2 工艺流程配置原则 2.2.1工艺流程配置 化工过程中开发与设计是工艺流程配置中重要的环节，它是按照产品的需要通过初步的选择，确定各单元操作的具体内容、设备顺序和组合方式，用图解的方式表达出全貌的生产过程。 由于每一个化工产品的生产都有其特殊的工艺流程，对同一个产品，由于选定的原料，生产方法和工艺路线不同，生产流程中各个单元过程和单元操作的具体内容与组合方式也各异。同时，工艺流程的组成也与其实施工业化的时间、资源条件、地点和技术条件等密切相关。生产同一种产品会有多种原料和多种生产工艺流程可供选择，这种单元过程和单元操作的选择与组合，要根据一定的原则和规律进行。分析比较众多化工产品的工艺流程，就会发现组成整个流程的各个单元过程或工序在其作用上有共同之处，也就是说它们具有的基本功能都有一定的规律性，都是以化学反应所要求的条件（即热力学条件和动力学条件）为目标，配置原料的预处理单元，以产品的收率和纯化为目的配置产品的后处理单元，整个过程以产品的成本和经济效益为目标函数来配置辅助单元操作。 2.2.2 工艺流程配置的一般原则 工业生产与实验制备的最大区别在于：工业产品的价格必须能够被用户承受，价格到位才能有销路，用户才肯花钱来消费你的产品。而单元产品的价格与成本的差额就是该产品的利润，化工企业要生存和发展，必须获得利润，这就要尽可能的提高生产效率和经济效益，因此，配置工艺流程的原则和规律，就是要在技术上可行，安全上有保障的前提下，通过各个单元操作和单元过程的合理安排与组合，达到成本最低或利润最大的目的。 在工艺流程配置时，应遵循以下基本原则： ① 工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利； ② 反应物料充分利用； ③ 能量利用充分、合理、有效； ④ 工艺流程连续化和自动化； ⑤ 单元操作适宜，设备选型合理； ⑥ 安全措施得当，三