第2章-化工设计的内容与解说.ppt

PFD PID 施工图 化工设计 * 3.工艺设计方法（化工基本理论的应用） 3.1 工艺路线的选择 ● 原料来源 ● 经济效益和社会效益（生产成本） ● 环境保护 ● 其它，如操作条件、安全、消防、投资、工艺先进性，可行性，合理性。 公用工程 换热网络 精馏系统 反应系统 精馏系统 换热网络 公用工程 3.2 工艺流程方案优化 “洋葱头”模型（由史密斯、林霍夫模型） 从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。“洋葱头”模型强调过程开发和设计的有序和分层性质。 (1) 反应流程优化 反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应途径。 反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等等。 (2) 精馏流程的优化 精馏流程如需要分离R个组份，就需要有R-1个精馏塔。 精馏优化需要考虑：那种组份为主产品； 那种组份为付产品； 产品的规格要求。 精馏流程的优化法1）：试探法，主要规则如下： ● 优先使用普通精馏。 ● 尽量避免减压操作和使用冷量。 ● 产品数应最少。 ● 腐蚀性、危险性的组份应优先分出。 ● 难分离的组分最后分出。 ● 最大量组份应优先分出。 ● 塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。 精馏流程的优化法2）：调优法 精馏流程的优化法3）：数学规划法 (3) 蒸发流程的优化 1）单效、双效、三效蒸发。 2）热泵蒸发、膜式蒸发。 3）多级闪蒸。 4）强制循环蒸发、自然循环蒸发。 结合蒸发器的类型（标准、悬框、列文、强制循环蒸发器）进行选择。 3.3 工艺设备的选择 (1) 反应器： 1）连续 1）均相 1）活塞流 （管式） 2）半连续 2）非均相 2）全混釜 （搅拌釜） 3）间歇 以上反应器的选择要根据物料性质、稳定性、反应复杂性、产品规模、反应时间、温度、压力等因素综合考虑。 ●不同类型的反应器在工业生产中的应用情况 ●气液相反应器及固相反应器的使用情况 ●固体催化反应器的使用情况 (2) 气液传质设备： 1） 板式塔：泡罩、浮阀、筛板等。板式塔塔板流体流向分布类型可分为U形流，单溢流，双溢流等 2） 填料塔： a、拉西环、鲍尔环、矩鞍环等填料。 b、散堆、规整填料。 c、实体填料、丝网填料。 以上传质设备的选择要根据分离难易程度、压降大小、真空（热敏性物料）、物料性质、投资情况、腐蚀情况、物料清洁情况、安全要求、弹性大小、发泡等情况选择。 传热设备： 按功能分：冷却器、冷凝器、加热器、换热器、 再沸器、蒸汽发生器、过热器、废热锅炉等。 按结构型式分：采用二物流换热的换热器从结 构上分有以下5种型式： 管壳式（固定管板式、浮头式、填料函式、U型 管式） B. 板式（板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式） C. 管式（空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式） D. 液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式） E. 其它型式（板壳式、热管式） (4) 化工用泵： 根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑，此外还要考虑泵的安全性、可靠性和密封等要求。 (5) 容器（储罐）： 根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素