化工过程的设计概论知识运用及创新的设计问题.ppt

现有生产工艺存在的问题： 1、反应时间太长等原因，导致生产设备的容时生产能力偏低。 2、原料药晶体粒度偏小而且粒度分布太宽，导致过滤时间偏长、产品不好烘干、产品含湿量偏高。 3、产品流动性较差，影响后续制剂生产。 4、产品色级较差，而且含量偏低（ HPLC 96％），存放期较短。 5、单程结晶收率偏低（只有90％）。 如何解决这些问题？ 工厂现产品晶体SEM照片 Steps in designing and retrofitting chemical processes Current Situation --- Opportunity Assess Primitive Problems Survey Literature Process Creation Database Creation Create a Process Flowsheet Process Integration Experiments Gross Profit Favorable Analysis 在这个化工项目中体现的研究与创新： 1、反应过程的研究与创新 ◆ 研究反应工艺条件，解决反应速度偏低的问题； ◆ 研究解决反应溶剂毒性问题； ◆ 提高反应转化率、提高反应产物浓度； ◆ 研究反应完成后混合物的初步分离问题等等。 2、结晶分离提纯过程的研究与创新 ◆ 研究先进的结晶工艺，解决产品晶体存在的有些问题； ◆ 研究先进的结晶器设备，保证新开发的结晶工艺能顺利实施； ◆ 实现结晶工艺的绿色化； ◆ 实现整个过程的能量优化集成等等。 结晶分离提纯工段的工艺初步设计： 1、构画流程草图； 2、物料衡算及热量衡算； ◆按照年生产能力，确定流程操作状态，计算出各流股流量等数据，确定各设备装料量、各设备需要的换热量等数据。得出流程物料衡算及热量衡算一览表； 3、根据2得出的数据计算流程中各设备的大小； ◆确定标准设备的型号； ◆确定非标设备的尺寸； 得出设备一览表 4、计算并绘制出流程的PID图、PFD图 ◆根据手册推荐和经验，初步确定流程各管道的管径； ◆根据过程开发实验结果，确定流程各关键控制点的控制方案。 5、根据厂房实际情况提出流程中各设备平面布置和立面布置的建议。 6、撰写初步工艺设计说明书 包括：综述前言、流程操作说明（工艺规程）、原料情况、动力情况、产品规格、物料衡算结果、热量衡算结果、流程控制方案说明、化验（检验）方法、主要设备的操作及维修保养、各物料的物性数据、结论及建议等。 流程中绿色化工概念及能量集成管理： 1、结晶母液的处理与回收利用问题； 2、蒸发出来的溶剂－水混合物的处理与回收利用问题； 3、结晶器热源问题； 4、过滤用真空泵的共用问题； 改造前晶体SEM照片 改造后晶体SEM照片 Several key handbooks and reference books are well known to our chemical engineers. These include: 1. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook (Perry and Green,1997 ) 2. The CRC Handbook of Chemistry and Physics (the so-called Rubber Handbook, published annually by CRC Press, Boca Raton, FL) 3. Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry (Kent, 1992) 4. The Chemical Processing Handbook (McKetta, 1993) 5. The Unit Operations Handbook (McKetta, 1993) 6. Process Design and Engineering Practice (Woods, 1995a) 7. Data for Process Design and Engineering Practice (Woods, 1995b) 三、化工单元模型及其自由度分析 （一）、换热器模型及其模拟分析 换热器 高温苯蒸汽 F2、t2 冷水 热水 F3、t3 F4、t4 F1、t1 低温苯蒸汽 目的：回收高温苯蒸汽的热量。 要求：列出该换热系统的通用模型。 1、通用数学模型 换热器 高温苯蒸汽 F2、t2 冷水 热水 F3、t3 F4、t4 F1、t1 低温苯蒸汽 其中：U（总传热系数）、cp（苯）、cp（水）为常数 2、模型自由度分析 ①、通用模型的自由度分