化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)ppt課件

.,化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì),答辯人：精細(xì)化工13-01,.,目錄,一、化工過程開發(fā)的基本概念二、化工過程開發(fā)的步驟三、化工過程開發(fā)的主要影響因素四、化工過程放大,.,一、化工過程開發(fā)的基本概念,由實(shí)驗(yàn)室研究過渡到建立生產(chǎn)裝置的全過程，就是化工新產(chǎn)品、新工藝或新技術(shù)的開發(fā)過程，統(tǒng)稱為化工過程開發(fā)。實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)生產(chǎn)之間，處理的物料量差異，操作時(shí)間差異，原料純度差異，傳熱傳質(zhì)差異，反應(yīng)儀器差異，設(shè)備腐蝕的差異，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的差異促使實(shí)驗(yàn)室的研究成果不能直接運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，需要在實(shí)驗(yàn)室研究成果的基礎(chǔ)上，采用不同形式的研究方法和手段考察實(shí)驗(yàn)室條件下未能獲得的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，同時(shí)論證該研究結(jié)果放大的可行性。經(jīng)過科學(xué)論證確認(rèn)其工藝技術(shù)路線在技術(shù)上的可靠性，在經(jīng)濟(jì)上的合理性，并能提供設(shè)計(jì)生產(chǎn)裝置的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，去建立生產(chǎn)裝置。,.,二、化工過程開發(fā)的步驟,1.實(shí)驗(yàn)室研究實(shí)驗(yàn)室研究的內(nèi)容分別是針對開發(fā)項(xiàng)目所作的基礎(chǔ)研究部分和小試。基礎(chǔ)研究開發(fā)研究中，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的篩選技術(shù)路線和工藝方法，測定有關(guān)物性數(shù)據(jù)和反應(yīng)動力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù)，篩選分析方法和研制催化劑等，是化工過程開發(fā)的基礎(chǔ)。他只是根據(jù)技術(shù)開發(fā)的要求，從實(shí)驗(yàn)中收集與過程開發(fā)有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或技術(shù)信息，而不是以探索自然現(xiàn)象來尋找自然規(guī)律為目的。小試在化工過程開發(fā)的基礎(chǔ)研究成果上進(jìn)行，當(dāng)篩選的技術(shù)路線和方法被確定后，在實(shí)驗(yàn)室建立小型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行公益模擬實(shí)驗(yàn)，規(guī)模較小。主要的研究對象是工藝路線，優(yōu)化工藝條件。考察影響過程的因素，從中找出概念設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)或判據(jù)。,.,2.收集資料需要收集放大和設(shè)計(jì)裝置所需的數(shù)據(jù)，圍繞工藝過程評價(jià)或項(xiàng)目評價(jià)所需的原料、產(chǎn)品、能源、市場、交通、環(huán)保、地理環(huán)境。收集方式主要通過實(shí)驗(yàn)，查找文獻(xiàn)或互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查，社會調(diào)研等。收集的資料一般要對他的時(shí)效性，地域性作必要預(yù)測，對資料進(jìn)行校核可提高所收集信息的可靠性。對收集資料進(jìn)行甄別、分類整理可便于查閱和應(yīng)用。,.,3.概念設(shè)計(jì)又稱預(yù)設(shè)計(jì)，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室取得的研究成果，并結(jié)合收集的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，對被開發(fā)過程的工業(yè)化方案提出一個(gè)初步設(shè)想。目的在于檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室研究成果并對以后開發(fā)步驟的研究或設(shè)計(jì)工作提供指導(dǎo)。概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有工藝技術(shù)路線和工藝方法的說明；工藝流程簡圖；簡單的物料衡算和能量衡算；初步確定原材料和能耗指標(biāo)；主要設(shè)備型式；預(yù)計(jì)的三廢排放量及毒害程度；初步估計(jì)投資的生產(chǎn)成本以及小試存在的問題和對模型試驗(yàn)或中試提出建議或設(shè)計(jì)等。,.,4.技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)目的是對被開發(fā)項(xiàng)目的工藝技術(shù)方案進(jìn)行科學(xué)論證，以便為該方案的實(shí)施決策。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)工作一直貫穿整個(gè)開發(fā)工作的始終。初步評價(jià)又稱立項(xiàng)評價(jià)，是在開發(fā)項(xiàng)目之前對項(xiàng)目決定取舍的一次評價(jià)。中間評價(jià)在開發(fā)過程中，對各研究階段的成果做出評價(jià)。通常側(cè)重于技術(shù)方案的科學(xué)性和可靠性，以及方案在經(jīng)濟(jì)上的合理性。評價(jià)時(shí)要判斷個(gè)開發(fā)階段的研究成果可行性，以及對該階段不足提出改進(jìn)意見。最終評價(jià)在技術(shù)開發(fā)工作后期進(jìn)行，目的在于為該項(xiàng)目的投資建設(shè)做出抉擇。只有通過反復(fù)評價(jià)，對技術(shù)方案進(jìn)行修正，才能確保技術(shù)方案的科學(xué)性和合理性。,.,5.模型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)一般都是對工業(yè)生產(chǎn)中的某些重要過程作放大的工業(yè)模擬實(shí)驗(yàn)。多數(shù)情況下不涉及整個(gè)工藝流程和各工藝步驟間的銜接。其考察的重點(diǎn)是工藝和工程問題。有冷模試驗(yàn)和熱模實(shí)驗(yàn)兩種形式。冷模試驗(yàn)采用物理性質(zhì)與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)物料相近的惰性物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只單純考慮過程的物理規(guī)律。這種考慮把化學(xué)和物理過程分解后分別加以考慮，有利于尋找產(chǎn)生放大效應(yīng)的原因。熱模試驗(yàn)用實(shí)際生產(chǎn)物料并按實(shí)際操作條件進(jìn)行的試驗(yàn)，屬于綜合性試驗(yàn)考慮?？疾靸?nèi)容主要是工藝條件的優(yōu)化。這樣的試驗(yàn)具有工藝試驗(yàn)性質(zhì)，便于測區(qū)工藝參數(shù)和發(fā)現(xiàn)放大效應(yīng)。,.,6.中試中試是“中間工廠試驗(yàn)”的簡稱，它是在小試完成并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)后，在概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的放大效應(yīng)試驗(yàn)工作。其目的在于對開發(fā)對象進(jìn)行全面的模擬考慮，特別是考察各種工程因素對過程的影響。中試不是實(shí)驗(yàn)室裝置的放大，而是工業(yè)裝置的縮小，所用的設(shè)備、原料、儀表都已屬于工廠類型，屬于實(shí)驗(yàn)工廠性質(zhì)。中試是化工過程開發(fā)中的一個(gè)重要的試驗(yàn)步驟。,.,7.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在最終評價(jià)取得肯定結(jié)論后，根據(jù)中試研究結(jié)果和所收集的資料，對工業(yè)生產(chǎn)方案及生產(chǎn)裝置形式所做的原則性設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的工作量很大，需要經(jīng)過精確計(jì)算，在可靠的計(jì)算數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提出可靠額計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的問題，返回中試再進(jìn)行研究，反復(fù)研究并評價(jià)論證，得出正確結(jié)果?；A(chǔ)設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的工藝技術(shù)方案是指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和建立生產(chǎn)裝置的主要依據(jù)。8.工程設(shè)計(jì)被稱之為施工圖設(shè)計(jì)，是依據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來編制有關(guān)工程實(shí)施的技術(shù)文件。9.建立生產(chǎn)裝置包括依據(jù)上述設(shè)計(jì)文件和圖紙，購進(jìn)和制作設(shè)備，安裝生產(chǎn)裝置，按工藝要求進(jìn)行調(diào)試、開車和試生產(chǎn)。,.,三、化工過程開發(fā)的主要影響因素,滿足市場需求,技術(shù)可行性,經(jīng)濟(jì)的合理性,社會可行性,充分估計(jì)各種風(fēng)險(xiǎn),.,在化工開發(fā)中，技術(shù)的可行與否是化工開發(fā)成功的基石。技術(shù)可行性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：先進(jìn)性科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，因此必須了解過程開發(fā)中技術(shù)是否先進(jìn)。同時(shí)，還要充分認(rèn)識到，因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，可能隨時(shí)面臨開發(fā)的新產(chǎn)品提前衰老而退出市場的問題。可靠性(1)工藝是否合理。只有采用合理的工藝路線和條件，才能最大程度地實(shí)現(xiàn)原料利用率高，建設(shè)費(fèi)用低、生產(chǎn)成本低，污染環(huán)境少的生產(chǎn)目標(biāo)。(2)操作控制的難易程度。即對生產(chǎn)過程中要求的各種工藝條件能否實(shí)現(xiàn)的問題。(3)生產(chǎn)是否安全。這包括：環(huán)境保護(hù)、勞動保護(hù)、安全消防及職業(yè)安全等方面。(4)產(chǎn)品的質(zhì)量要符合要求。它包括產(chǎn)品本身既要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也必須滿足市場的需求。(5)關(guān)注過程能源消耗。在化工生產(chǎn)中要注意在保證裝置正常運(yùn)行的前提下，充分合理地利用能源并盡可能采用再生能源。,.,四、化工過程放大,化工過程放大過程有兩種類型：（1）是傳遞過程，包括傳動、傳熱和傳質(zhì)