第三拿化二计挑 产合格的产品。把完成这些操作的设备串连组合起来,就成为一个化工过程 通常,发现一种新的化学反应使之实施于生产或开发一个新的化工过程,从技术角 度来考察,它主要决定于下述三类因素 (1)化学工艺因素——反应体系本性、温度、压力、组成、催化剂等操作条件以及 体系的反应速度、转化率、循环比等 (2)化学工程因素——体系的物性、相态、热性质、传递性质、传热传质方式、物 料(流体及固体)输送、反应技术、分离技术等。 (3)机械设备、仪表及控制手段——设备材料、制造、贮运、安装、维修、检测 备品备件、正常操作及事故处理等 应该指出,在决定化工过程时,上述诸因素是密切相关的,其中不少因素还是互相矛 盾和制约的。需要对过程进行分析实行最优化,其中包括很多单个过程的最优化,最后使 过程的总费用为最低 但是,决定一个具体的化工过程,除考虑其技术上的可行性外,还必须符合国家的政 治、经济政策方针。诸如资源、环境、能源、劳动保护、工业布局等因素,并使之获得最 佳的经济效益。 1-2化工工艺流程 化工过程常用流程图来表示。所谓流程图,就是把生产过程中物料经过的设备按其形 状画出示意图,并画出各设备之间的主要物料管线及其流向。简化的流程图可以用方框来 表示设备或设备组,称方框流程图。在工艺流程设计中,还有其他类型的流程图,如表明 物料量的物料流程图、以装置为单元的装置流程图、以管线为主的管线流松图以及带测量 仪表控制点的流程图等。 在化学工业中,不同化工过程的差别很大,难于找到一个具有代表性的化工过程。下 面仅简要介绍几种工艺流程,旨在说明化工过程的特点以及绘制工艺流程图的方法,以利 于本课程的学习。 (1)石油炼制工艺流程 石油炼制工业是化学工业中规模最大和最有影响的工业之一。随着石油化学工业的发 展,石油炼制工业与石油化学工业的关系愈来愈密切,还出现了炼油工业与石油化学工业 的联合企业,规模日益増大。目前,规模大的炼油厂,原油处理量可达1000吨/年。 ②2)乙烯空气氧化制环氧乙炔工艺流程 环氧乙烷是重要的石油化工产品。由环氧乙烷可制得许多重要的工业用品。例如,环 氧乙烷与水反应可生成乙二醉,用于防冻剂、聚醋类合成纤维等,与烷基苯酚反应可制得 非离子型表面活性剂;与乙醇反应可生成各种甘醇类、醚类,与氨反应生成乙醇胺等。所 以,目前环氧乙烷的生产量正逐年増长,其中消耗量最大的是生产乙二醇。 乙烯直接氧化法是工业上生产环氧乙烷的主要方法。该法是用乙稀和空气(或氧)为 原料,通过银催化剂直接进行气相氧化制环氧乙烷 乙烯的转化率约30%,选择性(即乙烯转化成环氧乙烷的摩尔数占乙烯反应掉的总 摩尔数之百分比)约70%。 从以上两例化工工艺流程可以看出,工艺流程图能简明、扼要的表明化工产品的生产 工序,看来一目了然。从工艺流程图可以初步了解生产方法、生产过程以及各主要物料的 来龙去脉。在解物料和能量衡算题时,也需要用图来表示各设备之间的物料关系。因此, 学会用流程图来表达化工过程,对工程技术人员是一项基本训练。 1-3化工过程开发 化工过程开发是指一个化学反应从实验室过渡到第一套生产装置的全部过程。 化工过程开发,首先是决定子化学反应的可能性、转化率及反应速度是否具有工业价ぜ̹【ࡆጕ䃑デ 3 ѻড়ḐⱘѻકDŽᡞᅠ៤䖭ѯ᪡԰ⱘ䆒໛І䖲㒘ড়䍋ᴹˈህ៤ЎϔϾ࣪Ꮉ䖛⿟DŽ 䗮ᐌˈথ⦄ϔ⾡ᮄⱘ࣪ᄺডᑨՓПᅲᮑѢ⫳ѻ៪ᓔথϔϾᮄⱘ࣪Ꮉ䖛⿟ˈҢᡔᴃ㾦 ᑺᴹ㗗ᆳˈᅗЏ㽕އᅮѢϟ䗄ϝ㉏಴㋴˖ ˄1˅࣪ᄺᎹ㡎಴㋴??ডᑨԧ㋏ᴀᗻǃ⏽ᑺǃय़࡯ǃ㒘៤ǃ࣪ڀࠖㄝ᪡԰ᴵӊҹঞ ԧ㋏ⱘডᑨ䗳ᑺǃ䕀࣪⥛ǃᕾ⦃↨ㄝDŽ ˄2˅࣪ᄺᎹ⿟಴㋴??ԧ㋏ⱘ⠽ᗻǃⳌᗕǃ⛁ᗻ䋼ǃӴ䗦ᗻ䋼ǃӴ⛁Ӵ䋼ᮍᓣǃ⠽ ᭭˄⌕ԧঞ೎ԧ˅䕧䗕ǃডᑨᡔᴃǃߚ行ᡔᴃㄝDŽ ˄3˅ᴎẄ䆒໛ǃҾ㸼ঞ᥻ࠊ??0⁄3᠟䆒໛ᴤ᭭ǃࠊ䗴ǃ䌂䖤ǃᅝ㺙ǃ㓈ׂǃẔ⌟ǃ ໛ક໛ӊǃℷᐌ᪡԰ঞџᬙ໘⧚ㄝDŽ ᑨ䆹ᣛߎ೼ˈއᅮ࣪Ꮉ䖛⿟ᯊˈϞ䗄䇌಴㋴ᰃᆚߛⳌ݇ⱘˈ݊Ёϡᇥ಴㋴䖬ᰃѦⳌ⶯ Ⳓ੠ࠊ㑺ⱘDŽ䳔㽕ᇍ䖛⿟䖯㸠ߚᵤᅲ㸠᳔Ӭ࣪݊ˈЁࣙᣀᕜ໮ऩϾ䖛⿟ⱘ᳔Ӭ࣪ৢ᳔ˈՓ 䖛⿟ⱘᘏ䌍⫼Ў᳔ԢDŽ ԚᰃˈއᅮϔϾ݋ԧⱘ࣪Ꮉ䖛⿟ˈ䰸㗗㰥݊ᡔᴃϞⱘৃ㸠ᗻ໪ˈ䖬ᖙ乏ヺড়೑ᆊⱘᬓ ⊏ǃ㒣⌢ᬓㄪᮍ䩜DŽ䇌བ䌘⑤ǃ⦃๗ǃ㛑⑤ǃࡼࢇᡸֱǃᎹϮᏗሔㄝ಴㋴ˈᑊՓП㦋ᕫ᳔ Շⱘ㒣⌢ᬜⲞDŽ 1ˉ2 ࣪ᎹᎹ㡎⌕⿟ ࣪Ꮉ䖛⿟ᐌ⫼⌕⿟೒ᴹ㸼⼎DŽ᠔䇧⌕⿟೒ˈህᰃᡞ⫳ѻ䖛⿟Ё⠽᭭㒣䖛ⱘ䆒໛ᣝ݊ᔶ ⢊⬏ߎ冫ᛣ೒ˈᑊ⬏ߎ৘䆒໛П䯈ⱘЏ㽕⠽᭭ㅵ㒓ঞ݊⌕৥DŽㅔ࣪ⱘ⌕⿟೒ৃҹ⫼ᮍḚᴹ 㸼⼎䆒໛៪䆒໛㒘ˈ⿄ᮍḚ⌕⿟೒DŽ೼Ꮉ㡎⌕⿟䆒䅵Ёˈ䖬᳝݊Ҫ㉏ൟⱘ⌕⿟೒ˈབ㸼ᯢ ⠽᭭䞣ⱘ⠽᭭⌕⿟೒ǃҹ㺙㕂Ўऩܗⱘ㺙㕂⌕⿟೒ǃҹㅵ㒓ЎЏⱘㅵ㒓⌕ᵒ೒ҹঞᏺ⌟䞣 Ҿ㸼᥻ࠊ⚍ⱘ⌕⿟೒ㄝDŽ ೼࣪ᄺᎹϮЁˈϡৠ࣪Ꮉ䖛⿟ⱘᏂ߿ᕜ໻ˈ䲒ѢᡒࠄϔϾ݋᳝ҷ㸼ᗻⱘ࣪Ꮉ䖛⿟DŽϟ 䴶ҙㅔ㽕ҟ㒡޴辵Ꮉ㡎⌕⿟ˈᮼ೼䇈ᯢ࣪Ꮉ䖛⿟ⱘ⡍⚍ҹঞ㒬ࠊᎹ㡎⌕⿟೒ⱘᮍ⊩ˈҹ߽ Ѣᴀ䇒⿟ⱘᄺдDŽ (1) ⷇⊍⚐ࠊᎹ㡎⌕⿟ ⷇⊍⚐ࠊᎹϮᰃ࣪ᄺᎹϮЁ㾘῵᳔໻੠᳔᳝ᕅડⱘᎹϮПϔDŽ䱣ⴔ⷇⊍࣪ᄺᎹϮⱘথ ሩˈ⷇⊍⚐ࠊᎹϮϢ⷇⊍࣪ᄺᎹϮⱘ݇㋏ᛜᴹᛜᆚߛˈ䖬ߎ⦃њ⚐⊍ᎹϮϢ⷇⊍࣪ᄺᎹϮ ⱘ㘨ড়ӕϮˈ㾘῵᮹Ⲟ๲໻DŽⳂࠡˈ㾘῵໻ⱘ⚐⊍ॖˈॳ⊍໘⧚䞣ৃ䖒 1000 ϛৼˋᑈDŽ (2) Э⛃ぎ⇨⇻ࠊ࣪⇻⦄Э♨Ꮉ㡎⌕⿟ ⦃⇻Э⛋ᰃ䞡㽕ⱘ⷇⊍࣪ᎹѻકDŽ⬅⦃⇻Э⛋ৃࠊᕫ䆌໮䞡㽕ⱘᎹϮ⫼કDŽ՟བˈ⦃ ⇻Э⛋Ϣ∈ডᑨৃ⫳៤ЭѠ䝝ˈ⫼Ѣ䰆ޏࠖǃ㘮䝟㉏ড়៤㑸㓈ㄝˈϢ⛋෎㣃䜮ডᑨৃࠊᕫ 䴲⾏ᄤൟ㸼䴶⌏ᗻࠖ˗ϢЭ䝛ডᑨৃ⫳៤৘⾡⫬䝛㉏ǃ䝮㉏ˈϢ⇼ডᑨ⫳៤Э䝛㛎ㄝDŽ᠔ ҹˈⳂࠡ⦃⇻Э⛋ⱘ⫳ѻ䞣ℷ䗤ᑈ๲䭓ˈ݊Ё⍜㗫䞣᳔໻ⱘᰃ⫳ѻЭѠ䝛DŽ Э⛃Ⳉ᥹⇻࣪⫣ᰃᎹϮϞ⫳ѻ⦃⇻Э⛋ⱘЏ㽕ᮍ⊩DŽ䆹⊩ᰃ⫼Э⿔੠ぎ⇨˄៪⇻˅Ў ॳ᭭ˈ䗮䖛䫊࣪ڀࠖⳈ᥹䖯㸠⇨Ⳍ⇻ࠊ࣪⇻⦄Э⛋DŽ Э⛃ⱘ䕀࣪⥛㑺 30ˁˈ䗝ᢽᗻ˄ेЭ⛃䕀࣪៤⦃⇻Э⛋ⱘᨽᇨ᭄ऴЭ⛃ডᑨᥝⱘᘏ ᨽᇨ᭄Пⱒߚ˅↨㑺 70ˁDŽ ҢҹϞϸ՟࣪ᎹᎹ㡎⌕⿟ৃҹⳟߎˈᎹ㡎⌕⿟೒㛑ㅔᯢǃᡐ㽕ⱘ㸼ᯢ࣪Ꮉѻકⱘ⫳ѻ ᎹᑣˈⳟᴹϔⳂњ✊DŽҢᎹ㡎⌕⿟೒ৃҹ߱ℹњ㾷⫳ѻᮍ⊩ǃ⫳ѻ䖛⿟ҹঞ৘Џ㽕⠽᭭ⱘ ᴹ啭এ㛝DŽ೼㾷⠽᭭੠㛑䞣㸵ㅫ乬ᯊˈг䳔㽕⫼೒ᴹ㸼⼎৘䆒໛П䯈ⱘ⠽᭭݇㋏DŽ಴ℸˈ ᄺӮ⫼⌕⿟೒ᴹ㸼䖒࣪Ꮉ䖛⿟ˈᇍᎹ⿟ᡔᴃҎਬᰃϔ乍෎ᴀ䆁㒗DŽ 1ˉ3 ࣪Ꮉ䖛⿟ᓔথ ࣪Ꮉ䖛⿟ᓔথᰃᣛϔϾ࣪ᄺডᑨҢᅲ偠ᅸ䖛⏵ࠄ㄀ϔ༫⫳ѻ㺙㕂ⱘܼ䚼䖛⿟DŽ ࣪Ꮉ䖛⿟ᓔথˈ佪ܜᰃއᅮᄤ࣪ᄺডᑨⱘৃ㛑ᗻǃ䕀࣪⥛ঞডᑨ䗳ᑺᰃ৺݋᳝ᎹϮӋ