化工设计大赛教程

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(3) 尽早分出有腐蚀性、易燃、易爆、有毒、有害的组分; (4) 最难分的组分(相对挥发度小的)最后分出; (5) 优先采用顺序分离流程。

2、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HNO347%、H2SO449%、H2O4%;氯苯与混酸中HNO3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-分层方案,其流程如图2-1所示。

硝化-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,可以采取第二方案。

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。

原料氯苯和废酸同时加入萃取罐中,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。(但设备费增加)

C6H5Cl+HNO3→C6H4Cl(NO2)+H2O

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图2-1 硝化-分层方案

图2-2 硝化-分层-萃取方案

由此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。

第三节 工艺流程图

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一、工艺流程图概述

把各个生产单元按照一定的目的要求,有机地组合在一起,形成一个完整的生产工艺过程,并用图形描绘出来,即是工艺流程图。

化工工艺图中,属于工艺流程图性质的图样有若干种,它们都用来表达工艺生产流程。由于它们的要求各不相同,所以在内容、重点和深度方面也不一致,但这些图样之间是有密切联系的。工艺流程图一般有如下几种。

1.全厂总工艺流程图或物料平衡图

总工艺流程图是在炼油化工厂设计中,为总说明部分提供的全厂流程图样。对综合性化工厂则称全厂物料平衡图。图上各车间(工段)用细实线画成长方框来示意。流程线只画出原料、半成品和成品的名称、平衡数据和来源、去向等。

2.物料流程图

物料流程图是在全厂总工艺流程图基础上,分别表达各车间内部工艺物料流程的图样。在流程上标出各物料和组分、流量以及设备特性数据、操作条件等。

3.工艺管道及仪表流程图

工艺管道及仪表流程图是以物料流程图为依据,内容较为详细的一种工艺流程图。在管线和设备上画出配置的某些阀门、管件、自控仪表等的有关符号。

(一般分为工艺流程示意图、工艺流程草图、带控制点的工艺流程图)

二、流程草图

工艺流程草图亦称方案流程图、流程示意图、流程简图,是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。

作用:设计开始时供工艺方案讨论常用的流程图,亦是工艺流程图设计的依据。为将要进行的物料衡算和部分设备计算和能量衡算服务。

生产工艺流程草图一般由物料流程、图例和设备一览表等三个部分组成。 1、物料流程

(1)设备示意图 图中的设备只画出大致轮廓和示意结构,甚至画一个方框代替也可以。现摘录化工部标准“管道及仪表流程图上的设备、机器图例”中的内容,见表2-1。设备的相对位置高低也不要求准确,备用设备在流程草图中一般

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省略不画。但设备一般都要编号,并在图纸空白处按编号顺序集中列出设备名称,流程简单、设备较少的流程草图中的设备也可以不编号,而将设备名称直接注写在设备图形上。

(2)流程管线及流向箭头 流程草图中画出全部物料管线和一部分动力管线(如水、蒸气、压缩空气和真空等)。物料管线用粗实线画出,动力管线用中粗实线画出。在管线上用箭头表示物料的流向。

(3)文字注解

A在流程图的下方或图纸的其他空白处列出各设备的编号和名称。 B在管线的上方或右方用文字注明物料的名称。 C在流程线的起始和终了处注明物料的名称来源及去向。 2、图例

图例中只须标出管线图例。阀门、仪表等无须标出。 3、设备一览表

设备一览表也只包括序号、位号、设备名称和备注,有时可省略设备一览表和图框。

工艺流程草图是一种示意性的从左至右的展开图,见图2-3。这是合成氨工艺中原料气脱硫系统的工艺流程图。半水煤气柜用罗茨鼓风机1从底部鼓入脱硫塔2,稀氨水自氨水槽3用氨水泵4-1打入再生塔6的上部,用鼓风机5再生塔下部向塔内吹进空气使废氨水解吸。解吸出来的硫化氢随空气流从塔顶排出。再生氨水则由再生塔底部排出,用氨水泵4-1送往脱硫塔循环使用。脱硫后的半水煤气经除尘塔7除尘后,去压缩工段进行压缩。

三、工艺管道及仪表流程图

工艺管道及仪表流程图又称施工流程图或带控制点的工艺流程图。与之配套的尚有辅助管道及仪表流程图、公用系统管道及仪表流程图。它是由工艺人员和自控人员合作进行绘制的,在初步设计和施工图设计中都要提供这种图样。

工艺管道及仪表流程图是在工艺流程草图和物料流程图的基础上绘制的,它是设备布置和管道布置设计的依据,并可供施工、安装、生产时操作时参考。

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