化工工艺设计复习精简课件2

1•这个是去年韩效钊给的精简版的PPT~•我标注要考的地方去年是一定考了的，没标注的不一定考没考•印象里面就是填空和计算2第一章绪论一、化工工艺设计的意义和作用设计：在正式做某项工作之前，根据一定的目的要求，预先制定方法、图样等。化工工艺设计：是将一个化工系统（如一个化工厂、化工车间等）全部用工程制图的方法描绘成图纸、表格及必要的文字说明。也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。3四、化工厂概况1、化工厂结构（1）人：人员配置；（2）财：资金（固定资产及流动资金）；（3）物：物资（机器设备、材料、仪表、运输工具等）；（4）产：生产（原料→产品）；（5）供：生产所需要财、物（原材料、保养维修工具等）；（6）销：营销（经营销售）；（7）管：管理（各环节和谐）；43、化工厂主要组成（1）生产部门：根据流程性质划分若干个车间等；（2）辅助部门：为正常生产提供保障的相关部门；（4）行政、生活部门：行政办公、生活保障；（3）物流部门：供应与销售；5五、化工设计程序基本建设：形成新的整体性固定资产的经济活动，称为基本建设。通常讲的基建就是基本建设的简称。6一个工程项目从设想到建成投产，这一阶段称为基本建设阶段。基本建设阶段可以分为三个时期：投资决策时期，投资时期和生产时期。投资决策时期，主要是作好技术经济分析工作，以选择最佳方案，确保项目建设顺利进行和取得最佳经济效果。投资时期，包括谈判和订立合同、设计、施工、试运转等阶段。生产时期是正式投产后进行正常生产了。7基本建设工作的一般可被划分为三个阶段：编制设计任务书、设计、现场施工其中设计阶段往往分两步：初步设计、施工图设计基本建设工作的全部程序常被划分为四个阶段：（1）编制设计任务书（2）初步设计（3）施工图设计（4）现场施工8设计任务书包含下列内容：（1）设计项目名称；（2）生产规模（主要产品的产量和品种等）；产品方案：纵向产品组合、横向产品组合、多种经营。（3）建厂地点和占地面积；建厂地点：布点、选址、厂区位置9（4）建设依据（水文、地质资料，原料及燃料供应，运输条件，生活资料及劳动力资源等）；（5）主要协作关系（协作产品，资源综合利用，水、电、蒸汽用量及规格要求，运输条件等）；10（6）主要技术经济指标（总投资、消耗定额、成本估算和总定员）；经济技术指标按其性质可分为两类：●数量指标它是计划期内企业生产经营应达到的数量目标，通常用绝对值表示。例如：工程项目、工程数量、建安工作量、劳动工资、固定资金、流动资金、物资设备数量、降低成本额等指标。●质量指标它是计划期内企业生产经营应达到的工作质量要求指标，通常用相对值表示。例如，劳动生产率、产品合格率、机械完好率、机械利用率、成本降低率指标等。●“数量指标”与“质量指标”是对企业经营活动的量和质两个方面反映，是相互促进、相互制约的。“数量指标”常常反映着工作质量的变化，而“质量指标”同样也反映着工作数量的变化。例如，在增产不增人的情况下，产量的增长，必然反映着劳动生产率的提高和工程成本的降低。11（7）三废治理和综合利用；（8）建设工程分期及建设速度；（9）设计单位分工，设计速度；（10）有关技术资料；12A.工艺专业初步设计文件的内容①初步设计说明书⑴概述说明车间设计的规格、生产方法、流程特点及技术先进性、可靠性和经济合理性；车间内三废治理及环境保护的措施与实际效果；车间组成、生产制度等。13⑵原材料及产品（包括中间产品）的主要技术规格；⑶车间危险性物料主要物性表⑷简述生产流程，写出主反应和副反应方程式，主要操作指标，说明产品及原料的贮存、运输方式及其有关的安全措施和注意事项；⑸主要设备的选择与计算；⑹原材料、动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量；14⑺成本估算（以表格形式表示）成本估算公式一览表序号项目计算方法备注1原料及辅助材料（元/年）每吨产品消耗原材料×单价×年产量可变成本2燃料及动力消耗（元/年）每吨产品的量×单价×年产量可变成本3人工费用（元/年）直接生产工人工资+附加费+奖励工资①直接生产工人工资=平均月工资×班数×每班人数×12②附加费=工资总额×16%③奖励工资=直接生产工人工资×11%固定成本4车间经费（元/年）车间折旧费+车间维修费+车间管理费①车间折旧费=车间固定资产原值×折旧率②车间维修费=车间固定资产原值×（3%～6%）③车间管理费=车间固定资产原值×5%固定成本5副产品回收每吨产品的副产品量×单价×年产量可变成本6车间成本1+2+3+4-57企业管理费车间成本×（3%～6%）可变成本8工厂折旧费工厂固定资产总值×折旧率固定成本9工厂成本车间成本+企业管理费+工厂折旧费10销售费用年销售收入×销售费用比例固定成本11总成本（销售成本）工厂成本+销售费用12经营成本总成本-工厂折旧费-车间折旧费15⑻生产定员（表）⑼车间生产控制分析⑽三废排放量及有害物质含量（表）16⑾管道材料表⑿存在问题及解决意见②表格⑴设备一览表⑵材料表设计中悬而未决或难于定论的问题，须向有关单位提出的建议和要求等。③图纸⑴工艺流程图⑵公用系统流程图及平面图⑶布置图：设备布置图、车间平面布置图等173、施工图设计A.施工图设计的内容在初步设计的基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道布置设计和设备、管路的保温及防腐设计。施工图设计的任务是根据初步设计审批意见，解决初步设计阶段待定的各种问题，并以其作为施工单位编制施工组织、施工设计、施工预算和进行施工的依据。施工图设计的内容：文字说明、表格、图纸施工图设计内容主要部分是图纸18六、化工生产车间工艺设计内容化工生产车间（装置）设计是化工企业设计的核心内容。1、生产方法的选择生产方法即生产工艺路线2、工艺流程设计工艺流程设计：确定生产过程的具体内容、顺序和组合方式，并以图解的方式表示出整个生产过程的全貌。193、工艺计算化工车间工艺设计：定性定量工艺计算工艺计算是工艺设计的中心环节。工艺计算的内容：物料衡算、能量衡算、设备计算与选型、管道计算工艺计算所得的设计成果：物料流程图、主要设备总图和必要部件图、带控制点的工艺流程图。204、车间布置设计车间布置设计就是确定整个工艺流程中的全部设备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构形式。5、化工管道设计6、提供设计条件21第二章工艺路线第一节原料路线的选择2.1.1化学工业原料的多元化所谓原料路线：就是制造产品选用什么做原料的问题。化学工业原料多元化：同一产品可以由不同的原料制造，同一原料也可以制造出不同的产品。氨氰酸石油、天然气H2CH4,NH3H2NH3+CONaCN煤炭、焦碳石油化学工业非石油化学工业228、工艺专业的主要设计内容●工艺流程设计——工艺管道及仪表流程图●工艺设备设计●化工厂布置设计——设备布置图●化工管路设计——管道布置图●材料统计●工艺路线设计●物料衡算和能量衡算——物料流程图232.1.2原料路线选择的原则（1）原料来源的可靠性原料数量和质量的稳定可靠地供应是进行正常生产的基本条件。连续生产尤其重要。（2）尽可能选择当地或附近的原料这样既可以确保来源，又能减少运输费用和货运量。（3）经济性是指采用不同的原料路线所造成的经济效果，而不是只看原料本身价格的高低。（4）资源利用的合理性从国民经济角度来考察，要重视资源的耗竭成本，有限的资源要用来获得好的经济效果。24第二节工艺路线的选择2.2.1工艺路线选择的重要性所谓工艺路线，就是把原料加工成为产品的方法。包括工艺流程、生产方法、工艺设备和技术方案等。2.2.2工艺路线选择的原则（1）先进性工艺路线首要条件是技术上可行和经济上合理。25（2）可靠性工艺路线必须是经过科学试验与大生产的检验证实是可靠的技术，不能把没有通过严格的科学鉴定的试验性工艺技术应用在生产性企业中。（3）经济性投产后能否取得良好的经济效果。26化工工艺路线的生命周期：（貌似考了）新生期、成长期、成熟期、衰退期。●新生期：该期技术经济指标比较先进；若采用有望得到超过平均水平的效益；该期技术往往刚刚工业化，还不完全成熟，选用它具有一定的风险。27●依赖物料衡算的后续设计工作：（1）确定设备的容量、套数和主要尺寸；（2）设计生产工艺流程草图；（3）进行热量衡算；（4）确定设备的材料；（5）计算化工管道。第一节物料衡算28（09级考）例：氨解吸过程在30℃和101kPa下进行。空气和氨水的摩尔比为2，进口空气不含氨，氨水含氨0.1%（摩尔）。用一块塔板，塔板默弗里气相效率为75%。在30℃时氨—水体系的亨利常数为129kPa，求出口液相和气相组成。（塔板效率是过程限制条件）*,2,2,1*,2,1,233333375.0NHNHNHNHNHNHyyyyyy03,1NHy空气，%1.03,3NHx氨水，3,2NHy空气，3,4NHx氨水，*,2,3,333101129NHNHNHyxp空气293、循环目的：维持操作，控制产品质量，降低原料消耗，提高原料利用率等典型的稳定循环过程：工艺过程混合分离总进料总产物新鲜原料净产品循环流RIFOPⅠⅡⅢⅣ因为进料往往可以确知一部分或全部数据，一般按流程顺序进行计算。30jFjPjFxFxPxFj,,,组分总转化率jIjOjIxIxOxIj,,,组分单程转化率工艺过程混合分离总进料总产物新鲜原料净产品循环流RIFOPⅠⅡⅢⅣ概念：PR循环比FR混合比31工艺过程混合分离总进料总产物新鲜原料净产品循环流RIFOPⅠⅡⅢⅣ的目的产物量新鲜原料理论上能生成净产品中目的产物量组分总收率j目的产物量总进料理论上能生成的总产物中目的产物量组分单程收率j323.1.4物料衡算的方法和步骤结合实例说明：乙烯直接水合制乙醇过程1、画出流程示意图ⅠⅡⅢⅣⅤRC水放空WWMF混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯F水蒸气EFCRPSPREWE乙烯粗乙醇332、写出主、副化学反应式OHHCOHHC52242主反应：副反应：OHCOHHC252242)(2聚合物42HnC23242HCHOCHOHHC343、确定计算任务求循环物流组成、循环量、放空气体量、C2H4总转化率、乙醇的选择性及总收率、生成1吨乙醇的乙烯消耗定额（乙醇水溶液蒸馏时损失乙醇2%）。354、收集基础数据原料乙烯组成（体积分数）：乙烯96%，惰性物4%；进入反应器的混合气体（干基，体积分数）：C2H485%，惰性物13.98%，H21.02%；原料乙烯与水蒸气的摩尔比为1:0.6；乙烯单程转化率（摩尔）：5%(其中生产乙醇占95%，生成乙醚、聚合物各占2%，生成乙醛占1%)；洗涤过程产物气中C2H4溶解5%；常压分离出的乙烯5%进入循环气体中，95%作别用。实验数据、生产记录、相关手册等365、确定计算基准（09级考貌似问的是有几种基准？）●时间基准：指以一段时间间隔为计算基准。●时间基准：指以一段时间间隔为计算基准。如以1秒、1小时投料量或主要产品的产量为计算基准。连续生产过程以时间基准计算比较方便；间歇生产过程以时间基准计算不太方便。●质量基准：指以一定质量的产品或原料为计算基准。●质量基准：指以一定质量的产品或原料为计算基准。如以1000Kg、1000Kmol投料量或主要产品的产量为计算基准。●体积基准：指以一定体积的产品或原料为计算基准。●体积基准：指以一定体积的产品或原料为计算基准。多适合气体物料。●干湿基准：指在计算中是否考虑物料中的水分。若不考虑物料中的水分，称为干基。否则称为湿基。本题以100mol干燥混合气为计算基准。376、列式计算（09级考）当已知原料量，欲求产品时，则顺流程自前向后推算；反之，已知生产任务（年产量或每小时产量），欲求所需原料量，则逆流程由后向前推算。本题已经给出进入反应器的混合气体的组成及转化率，因而可从反应器开始，顺流程由前向后推算。38RC水放空WWMF混合器反应器洗涤塔常压分离器原料乙烯F水蒸气EFCRPSPREWE乙烯粗乙醇Ⅰ混合气组成（干基）：C2H485mol，惰性物