工艺设计的核心——工艺流程（上篇）

摘要：工艺流程设计的成品通过图解形式（形象、具体）地表示——工艺流程图，它反映了化工生产由原料到产品的全部过程既物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。

工艺流程设计是工艺设计的核心。

工艺流程设计的成品通过图解形式（形象、具体）地表示——工艺流程图，它反映了化工生产由原料到产品的全部过程既物料和能量的变化，物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。

工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。生产同一化工产品可以采用不同原料，经过不同生产路线而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生产路线，同一生产路线中也可以采用不同的工艺流程。

选择生产路线也就是选择生产方法，这是决定设计质量的关键。如果某产品只有一种生产方法，就无须选择；若有几种不同的生产方法，就应逐个进行分析研究，通过各方面比较筛选一个最好的生产方法，作为下一步工艺流程设计的依据。

生产方法和工艺流程选择的原则

可靠性:

流程是否通畅、生产是否安全、工艺是否稳定、消耗定额、生产能力、产品质量和三废排放是否达到预定指标。

适用性：

和具体环境、资源和技术的接收能力相适应

技术的合理性：

技术的生命周期：投入期、成长期、成熟期和衰退期,所选技术应处于成长期

先进性:

技术上的先进和经济上的合理可行,应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗少和回收利用好的生产方法。

原料路线的选择

一个工业项目的产品可以从几种原料取，首先遇到的问题就是选择哪种原料。

（1）可靠性：必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料来源。

例如若是矿石原料，要看它的储藏量、品位和开采量。

凡以经过加工的原材料和部件作为原料的工业项目，最好与供应部门达成协议，以保证供应的可靠性。

（2）经济性：在产品成本中，原料价格是一个重要因素。即要对各种原料投入后对单位成本的影响进行详细的分析。

原料价格受其供求关系变化的影响很大，要根据供求关系对将来的价格进行预测。

（3）合理性：这主要是指对资源的综合利用是否合理。

例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问题：在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。

工艺技术路线的选择

采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有不同的工艺技术路线。

每种工艺技术路线的投资费用和日常操作费用也不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经济比较，挑选出最适合的加以采用，就叫做工艺技术路线的选择，简称技术路线选择。

工艺流程设计的内容

化工工艺一般工艺流程：

（一）确定整个工艺流程的组成

确定流程中各生产过程的具体内容、顺序和组合方式，是工艺流程设计的基本任务。可用设备之间的位置关系和物料流向来表示。

（二）确定各个过程或工序的组成

应采用多少和由哪些设备来完成这一生产过程，以及各种设备之间应如何连接，弄明确每台设备的作用和它的主要工艺参数。

例如：合成氨工艺中的变换工段

确定载能介质的技术规格和流向

常用的载能介质：水、水蒸汽、冷冻盐水、空气(真空或压缩)。

（三）确定操作条件和控制方向

确定整个生产工序或每台设备的各个不同部位要达到和保持的操作条件。

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1、反应器操作参数的确定

（1）温度

（2）组成

（3)压力

a、反应速度

b、反应物料的相态（如七项烃化和液相烃化）

c、后续分离要求（希望水冷后就产生气液两相）

（4）反应的转化率

a、准化率和所需反应时间的关系

b、各种转化率下的产品分布

c、反应系统和分离系统的设备价格

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2、精馏塔工艺参数的确定

（1)塔压(实质上是塔顶塔釜温度选取的问题）

a、尽量避免真空操作（增加真空泵和塔径）

b、常压下能用普通冷却水冷却，就不宜采取加压

c、对于＞1.6MPa时，究竟采用低压冷冻还是高压冷却，需要做方案比较。

（2）回流比

a、对于价格高昂的公用工程，取常规R/Rmin(1.11~1.24)的范围低限。

b、若回收的冷量或热量可利用，取常规R/Rmin的高限。

c、对于产品纯度极高的精密精馏，取较大R/Rmin值（因为取常规R/Rmin较小，塔板数会急剧增加）

（3）产品纯度和回收率

正确选择产品的纯度有重大的经济意义。

（四）确定控制方案

确保各生产工序和每台设备本身的操作条件，及实现各生产过程之间、各设备之间的正确联系，需要确定正确控制方案，选用合适的控制仪表。

a、离心泵的流量控制

b、液位控制

c、两个液相的界面控制（液—液分离）

d、塔压调节

（五）确定安全技术措施

设置相应的预防和应急措施，如阻火器、报警装置、爆破片、安全阀、安全水封、放空管、溢流管、泄水装置、防静电装置、防雷装置和事故贮槽等。

（六）原料与能量的合理利用；

计算并确定各个生产过程的效率，得出全装置的最佳总收率，同时合理地做好能量回收与综合利用，降低能耗以确定水、电、蒸汽和燃料的消耗

（七）制定“三废”处理方案；

对全流程中所排出的三废要尽量综合利用，对于暂时无法回收利用的，则须进行妥善处理。

来源：化工人club

编辑整理：企业家软件

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（一）确定整个工艺流程的组成

（二）确定各个过程或工序的组成

（三）确定操作条件和控制方向

（四）确定控制方案

（五）确定安全技术措施

（六）原料与能量的合理利用；

（七）制定“三废”处理方案；

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