《化工设计》精品课程 涂层等防腐措施。 、工艺流程设计的基本方法—一方案比较 个优秀的工程设计只有在多种方案的比较中才能产生。进行方案比较首先要明确判 据,工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外, 也要考虑环保、安全、占地面积等因素。 进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。这里应强调指出,过程的操作参数如温 度、压力、流速、流量等原始信息,设计者是不能变更的。设计者只能采用各种工程手段和 方法,保证实现工艺规定的操作参数。 下面用两个工程实例来阐述“方案比较”这一基本设计方法 【例2-1】用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯 已知原始数据:混酸的组成(摩尔分数,下同)为INO347%、H2SO449%、H2O4%; 氯苯与混酸中HNO的摩尔配比为1:1.1;硝化温度80°℃;硝化时间3h;硝化废酸中含硝酸< 1.6%,含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1%。 试用“方案比较”的方法,确定最适宜的硝化及其后处理工艺流程。 解:首先选定氯苯和硝酸的单位消耗作为方案比较的判据。其次在保证原始数据不变的 前提下,选取最适宜的工艺流程 第一方案为硝化一分层方案,其流程如图2-1所示。 硝化一分层方案,虽然可以保证在原始数据不变的条件下,生产出合格的混合硝基氯苯 但这一方案存在通过废酸层硝酸和硝基氯苯的流失,造成硝酸和氯苯单位消耗提高的问题。 为了克服这一缺点,可采取第二方案。 第二方案的判据还是硝酸和氯苯的单位消耗。硝化的操作参数同第一方案。只是硝化- 分层之后,增加一个萃取罐。第二方案的工艺流程如图2-2所示。 硝基物层→送精制 混酸(磁)一硝基物层→送精制 混酸→/硝化 氯苯→分层 分层)一酸层 废殿层}硫酸 氤氯苯混合料-(度)一氯苯 未反应的硝酸 出售 硝基氯苯 萃取废酸尽→出售 图21硝化分层方案 图22硝化分层萃取方案 原料氯苯和废酸冋时加入萃取罐中,废酸中残留的硝酸与氯苯在萃取罐中进行硝化反 应,生成硝基氯苯,回收了废酸中的硝酸,从而降低了硝酸的单耗。氯苯还能萃取废酸中的 残留硝基氯苯,从而降低了氯苯和硝酸的单耗。 由以上二个方案的比较可以看出,第二个方案优于第一方案。 工业生产中,一个过程往往可以有多种方法来实现,例如液固混合物的分离,可以用离 心、沉降、压缩和真空过滤等方法;含湿固体的干燥,可以用气流、双锥、滚筒、箱式、沸 腾等干燥方法,这些也都需要进行方案比较,因地制宜地选择一种最佳工程方案。ȩࡆጕ䃮䃑Ȫ㇮ৱ䄮⼻ 6 ⍖ሖㄝ䰆㜤᥾ᮑDŽ ϝǃᎹ㡎⌕⿟䆒䅵ⱘ෎ᴀᮍ⊩??ᮍḜ↨䕗 ϔϾӬ⾔ⱘᎹ⿟䆒䅵া᳝೼໮⾡ᮍ Ḝⱘ↨䕗Ёᠡ㛑ѻ⫳DŽ䖯㸠ᮍḜ↨䕗佪ܜ㽕ᯢ⹂߸ ᥂ˈᎹ⿟Ϟᐌ⫼ⱘ߸᥂᳝ѻ⠽ᬊ⥛ǃॳᴤ᭭ऩ㗫ǃ㛑䞣ऩ㗫ǃѻક៤ᴀǃᎹ⿟ᡩ䌘ㄝDŽℸ໪ˈ г㽕㗗㰥⦃ֱǃᅝܼǃऴഄ䴶⿃ㄝ಴㋴DŽ 䖯㸠ᮍḜ↨䕗ⱘ෎ᴀࠡᦤᰃֱᣕॳྟֵᙃϡবDŽ䖭䞠ᑨᔎ䇗ᣛߎˈ䖛⿟ⱘ᪡԰খ᭄བ⏽ ᑺǃय़࡯ǃ⌕䗳ǃ⌕䞣ㄝॳྟֵᙃˈ䆒䅵㗙ᰃϡ㛑ব᳈ⱘDŽ䆒䅵㗙া㛑䞛⫼৘⾡Ꮉ⿟᠟↉੠ ᮍ⊩ˈֱ䆕ᅲ⦄Ꮉ㡎㾘ᅮⱘ᪡԰খ᭄DŽ ϟ䴶⫼ϸϾᎹ⿟ᅲ՟ᴹ䯤䗄ĀᮍḜ↨䕗ā䖭ϔ෎ᴀ䆒䅵ᮍ⊩DŽ Ǐ՟2-lǐ⫼⏋䝌⸱࣪∃㣃ࠊ⏋໛ড়⸱෎∃㣃DŽ Ꮖⶹॳྟ᭄᥂˖⏋䝌ⱘ㒘៤˄ᨽᇨߚ᭄ˈϟৠ˅ЎHNO3 47%ǃH2SO4 49%ǃH2O 4ˁ˗ ∃㣃Ϣ⏋䝌ЁHNO3ⱘᨽᇨ䜡↨Ў1:1.1˗⸱࣪⏽ᑺ80 oC˗⸱࣪ᯊ䯈3h˗⸱࣪ᑳ䝌Ё৿⸱䝌˘ 1.6%ˈ৿⏋ড়⸱෎∃㣃Ў㦋ᕫ⏋ড়⸱෎∃㣃䞣ⱘ1ˁDŽ 䆩⫼ĀᮍḜ↨䕗āⱘᮍ⊩ˈ⹂ᅮ᳔䗖ᅰⱘ⸱࣪ঞ݊ৢ໘⧚Ꮉ㡎⌕⿟DŽ 㾷˖佪ܜ䗝ᅮ∃㣃੠⸱䝌ⱘऩԡ⍜㗫԰ЎᮍḜ↨䕗ⱘ߸᥂DŽ݊⃵೼ֱ䆕ॳྟ᭄᥂ϡবⱘ ࠡᦤϟˈ䗝প᳔䗖ᅰⱘᎹ㡎⌕⿟DŽ ㄀ϔᮍḜЎ⸱࣪ˉߚሖᮍḜˈ݊⌕⿟བ೒2-1᠔⼎DŽ ⸱࣪ˉߚሖᮍḜˈ㱑✊ৃҹֱ䆕೼ॳྟ᭄᥂ϡবⱘᴵӊϟˈ⫳ѻߎড়Ḑⱘ⏋ড়⸱෎∃㣃ˈ Ԛ䖭ϔᮍḜᄬ೼䗮䖛ᑳ䝌ሖ⸱䝌੠⸱෎∃㣃ⱘ⌕༅ˈ䗴៤⸱䝌੠∃㣃ऩԡ⍜㗫ᦤ催ⱘ䯂乬DŽ Ўњܟ᳡䖭ϔ㔎⚍ˈৃ䞛প㄀ѠᮍḜDŽ ㄀ѠᮍḜⱘ߸᥂䖬ᰃ⸱䝌੠∃㣃ⱘऩԡ⍜㗫 DŽ⸱࣪ⱘ᪡԰খ᭄ৠ㄀ϔᮍḜDŽাᰃ⸱࣪- ߚሖПৢˈ๲ࡴϔϾ㧗প㔤DŽ㄀ѠᮍḜⱘᎹ㡎⌕⿟བ೒2-2᠔⼎DŽ ॳ᭭∃㣃੠ᑳ䝌ৠᯊࡴܹ 㧗প㔤Ёˈᑳ䝌Ё⅟⬭ⱘ⸱䝌Ϣ∃㣃೼㧗প㔤Ё䖯㸠⸱࣪ড ᑨˈ⫳៤⸱෎∃㣃ˈಲᬊњᑳ䝌Ёⱘ⸱䝌ˈҢ㗠䰡Ԣњ⸱䝌ⱘऩ㗫DŽ∃㣃䖬㛑㧗পᑳ䝌Ёⱘ ⅟⬭⸱෎∃㣃ˈҢ㗠䰡Ԣњ∃㣃੠⸱䝌ⱘऩ㗫DŽ ⬅ҹϞѠϾᮍḜⱘ↨䕗ৃҹⳟߎ㄀ˈѠϾᮍḜӬѢ㄀ϔᮍḜDŽ ᎹϮ⫳ѻЁˈϔϾ䖛⿟ᕔᕔৃҹ᳝໮⾡ᮍ⊩ᴹᅲ⦄ˈ՟བ⎆೎⏋ড়⠽ⱘߚৃˈ行ҹ⫼⾏ ᖗǃ≝䰡ǃय़㓽੠ⳳぎ䖛Ⓒㄝᮍ⊩˗৿⑓೎ԧⱘᑆ➹ˈৃҹ⫼⇨⌕ǃঠ䫹ǃ⒮ㄦǃㆅᓣǃ⊌ 㝒ㄝᑆ➹ᮍ⊩ˈ䖭ѯг䛑䳔㽕䖯㸠ᮍḜ↨䕗ˈ಴ഄࠊᅰഄ䗝ᢽϔ⾡᳔ՇᎹ⿟ᮍḜDŽ