化工工藝設(shè)計中的工程問題

1、化工工藝和工藝系統(tǒng)設(shè)計中的工程問題如何認識工程設(shè)計化工設(shè)計必須符合化工原理基本規(guī)律，與化工原理是沒有矛盾的，不過要比化工原理更符合實際生產(chǎn)情況， 不僅是可計算的，而要可以實際生產(chǎn)，可操作的。工程設(shè)計就是解決生產(chǎn)過程的安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性、操作性的問題。是一項政策性很強的工作， 設(shè)計過程充滿了辯證法和唯物論的科學。要求工藝設(shè)計人員不能只知其一，不知其二， 既要看到有利的一面， 又要看到不利的因素。換句話說，工應(yīng)設(shè)計是一個多目標的優(yōu)化過程。工程設(shè)計是工程項目建設(shè)的“靈魂” 。因為一個項目的工程設(shè)計完成后， 項目的投資總額也就基本確定了， 誤差不應(yīng)過10% 。施工的工作且也就知道了， 可以進行關(guān)鍵

2、設(shè)備和專利設(shè)備制造的訂貨。工程的概貌也可以有到了。工程設(shè)計是工程項目建設(shè)的“靈魂”。設(shè)計是創(chuàng)新， 是綜合?；すに嚭凸に囅到y(tǒng)設(shè)計是一種創(chuàng)造性勞動。工應(yīng)設(shè)計又是一項理論聯(lián)系實際的工作， 從事化工設(shè)計不僅要有專業(yè)的理論知識，較廣博的基礎(chǔ)知識，扎實熟練的技能，還要有豐富的實踐經(jīng)驗和運用先進設(shè)計手段的操作能力，因此，設(shè)計人員要善于向工人師傅學習，向老工程師學習，向新技術(shù)學習。工程設(shè)計與化工原理的區(qū)別 化工工程設(shè)計的目的是設(shè)計一個化工裝置， 該裝置是由各種單元設(shè)備以系統(tǒng)的、合理的的方式組合起來的整體，設(shè)計師根據(jù)現(xiàn)有的原料和公用工程條件，設(shè)計最經(jīng)濟和安全的途徑，保證該裝置生產(chǎn)出符合質(zhì)量標準的產(chǎn)品。 裝置可

3、大可小， 但必須是完整的， 完整的含義指從原料到產(chǎn)品的完整、副產(chǎn)品的出路要完善、三廢的處理措施也要得當、也就是說要全面達到整個生產(chǎn)流程都實現(xiàn)可安全、環(huán)保、經(jīng)濟的操作目標。 工程設(shè)計作為一個多目標的優(yōu)化過程。需要選擇一個兼顧各方面要求的方案， 這種選擇貫穿整個設(shè)計過程。這是一個創(chuàng)造性的勞動， 直接創(chuàng)造經(jīng)濟效益。目的是使工藝技術(shù)更加完善， 工藝流程更加成熟，資源綜合利用更加優(yōu)化。 化工生產(chǎn)中所使用的原科、產(chǎn)品及中間產(chǎn)品多數(shù)易燃易爆，因此設(shè)計者必需充分考慮各種安全技術(shù)，保證生產(chǎn)工人的健康和安全。 為提高設(shè)計質(zhì)量，不留安全生產(chǎn)隱患，設(shè)計應(yīng)該考慮哪些問題？ 以低分子聚丁二烯的生產(chǎn)工藝開發(fā)設(shè)計為例來講述四

4、性的具體內(nèi)容 1、研究生產(chǎn)工藝全過程，首先是原料、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的物理化學性質(zhì)，研究的方法可以是查手冊，積累試驗數(shù)據(jù)，根據(jù)國家安全衛(wèi)生規(guī)范，區(qū)別哪些是易燃易爆、有毒的物料，根據(jù)安全要求對易燃易燃物料，要特別設(shè)計它們的加料過程、儲存措施，特別要注意防泄漏， 防止竄料的有效措施； 2 考慮物料對設(shè)備及管道材質(zhì)的影響 3 設(shè)備使用的安全措施 4 熟悉生產(chǎn)操作過程 5 防止危險物料生成的措施 6 防止中毒的措施 7 防止戶生靜電的措施等等現(xiàn)結(jié)合在低分子聚丁二烯工程設(shè)計為例，來說明以上具體措施的應(yīng)用 整個生產(chǎn)過程中的原料產(chǎn)品和副產(chǎn)品的性質(zhì)：物料名稱閃點沸點是否易燃易爆是否有毒丁二烯78-4.4是低毒四氫呋

5、喃1565是低毒甲苯4110.6是低毒金屬鈉遇水燃燒萘易揮發(fā)有毒聚丁二烯沸點高不燃燒從閃占看以上前三種原料均屬于甲級危險品，只是四氫峽附和叩苯的沸點均高于常溫，所以危險性比丁二烯要小一些。其它兩種固體原料也是很危附的有毒物質(zhì)，在使用過程中都要很小心的使用，要有很完善的安全措施。一、防跑料的措施 1加料及排料都采用儲罐密封儲存， 管道輸送， 丁二焰全部用管道輸送，甲苯和四氫呋喃用槽車運來， 通過軟管用泵抽進儲罐， 以后全部使用管道輸送，為了防止泄露，還提高了管道的壓力等級， 生產(chǎn)操作壓力只要0.5MPa 。把設(shè)計壓力提高到1.6MPa 的等級，為了保證生產(chǎn)過程中不泄露。 2在裝置區(qū)內(nèi)配備了15個

6、可燃氣體報警器。二、防火災(zāi)及爆炸事故的措施 1在配制、聚合工段要用手工操作固體危險品， 操作過程是間斷生產(chǎn)， 手工操作多， 設(shè)計為室內(nèi)操作， 把整個廠房按甲級防火要求設(shè)計； 2 廠房設(shè)計達到國家防爆設(shè)計規(guī)范要求， 用門窗泄爆炸的氣壓， 房頂設(shè)計為輕型屋頂， 整個廠房的泄爆面積是454平方米，泄爆比為0.18。 3 金屬鈉不能遇水， 因此在使用金屬鈉的第三層操作間內(nèi)， 如果出現(xiàn)火災(zāi)，不能用水去滅火， 因此特別在三樓配備了專門用于滅金屬火災(zāi)的干粉滅火器。二、防火災(zāi)及爆炸事故的措施 4為防止金屬鈉在加料過程中遇空氣中水分而起火， 在整個金屬鈉的使用過程中都用液體石蠟保護。熔鈉釜要加熱，通常是使用蒸汽

7、加熱， 為防止漏蒸汽使金屬鈉起火，把加熱物料設(shè)計為導(dǎo)熱油， 故多設(shè)計了一套導(dǎo)熱油的儲存和加熱系統(tǒng)， 增加了相應(yīng)的設(shè)備。 5全部電氣設(shè)備按規(guī)范要求， 邊用d II B T4 的隔爆型電機， 儀表都使用本安系統(tǒng)。三、防過氧化物生成的措施 四氫呋喃遇氧易生成危險的過氧化物，為防止過氧化物的生成，設(shè)計的防范措施是: 1全系統(tǒng)在開車時，要用氮氣置換到氧含量 2% ，同時在四氫呋喃原料罐和溶劑分離塔入口設(shè)計有由靜態(tài)混合器組成的2 、6 、4 抗氧劑加入系統(tǒng)。四、防中毒的措施 1萘是易揮發(fā)的有毒物質(zhì)，在廠房內(nèi)最多只能存放一天的原料， 2在廠房內(nèi)設(shè)計安裝了軸流風機的通風措施， 3工人在配制催化劑時一定要戴防護

8、面具和乳膠于套。五、其它措施 1配制、聚合工段均是手工操作、間斷生產(chǎn)，為方便操作又保證預(yù)防事故，所有閥門均選用優(yōu)質(zhì)球閥。 2全裝置設(shè)計了完善的接地網(wǎng)，以便消除全部靜電的產(chǎn)生。 通過以上措施，從廠房、設(shè)備、操作各方面都采用了可靠的安全防范手段，沒有留下安全隱患，所以該項目投產(chǎn)近二十年，裝置沒有出過安全事故！說明設(shè)計基本滿足安全生產(chǎn)的需要！ 經(jīng)濟性，指使生產(chǎn) 技術(shù)的經(jīng)濟指標具有競爭性。要求經(jīng)濟地使用資金，原材抖，水、電、汽和人的條件。因此必須進行流程的優(yōu)化工作。 環(huán)保性：主要指必須滿足環(huán)保的要求。 操作性：要求生產(chǎn)流程不僅能滿足正常生產(chǎn)的需要，而且還能滿足開、停工及事故狀態(tài)的操作需要。工藝模擬計算

9、的工程程問題 由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使流程模擬技術(shù)， 主要是數(shù)學迭代回歸技術(shù)得到充分發(fā)揮，使流程模擬技本也得到充分發(fā)揮，幾乎達到科學計算的境界。 可是她仍然有不盡人意的地方，比如建立模擬方程的組分，并不是實際流體中的全組分，而是挑選出10-15個“關(guān)鍵組分”。 流程模擬計算的結(jié)果，值得相信，又不能全信! 對副流程的計算結(jié)果， 一定不能全信原因是“關(guān)鍵組分”！例如：主流程中的數(shù)據(jù)是可以相信的，而副流程中的數(shù)據(jù)就是不能相信的。實際數(shù)據(jù)證明，對于脫重塔，回收塔的放空量，會比計算值大3-10倍。新工藝開發(fā)中的工程問題 對于分離模擬計算而言，雖然理論板的計算是比較科學， 比較準確的， 可是要轉(zhuǎn)換成實

10、際板，還得依靠“塔板效率”，這個塔板效率到目前為止， 還沒有公認的科學計算方法， 使得實際塔板數(shù)的計算，不何不依靠實際生產(chǎn)經(jīng)驗來選取。 由于模擬計算中存在“關(guān)鍵組分”和“塔板效率”的因素，使得它的科學性降低了，人為因素增加了， 對它的計算結(jié)果不能視為“一定可信”的結(jié)果，還要有科學分析的態(tài)度。設(shè)計壓力及溫度的確定（來自API2510） 宜規(guī)定儲罐的最低和最高設(shè)計溫度，在確定最高設(shè)計溫度時，宜考慮環(huán)境溫度，吸收陽光和產(chǎn)品餾出溫度，還包括實際干擾條件等其它因素。在決定最低溫度時，上述因素再加上儲存產(chǎn)品閃蒸至常壓時的自動制冷溫度都宜考慮在內(nèi)。帶壓的最低溫度應(yīng)按ASME法規(guī)第八章控制金屬脆裂和自然斷裂的

11、危險。 設(shè)計壓力不應(yīng)低于儲存產(chǎn)品在最大設(shè)計溫度時的蒸汽壓。此處還宜考慮由不凝氣在油氣空間的分壓以及產(chǎn)品在最大允裝時的靜壓力所形成的附加壓力。通常為保證實際應(yīng)用，采用泄壓閥的技術(shù)條件加上上述分壓和靜壓，規(guī)定設(shè)計壓力應(yīng)大于產(chǎn)品最大蒸汽壓。 有的常壓罐，操作壓力是100mm水柱， 按規(guī)定設(shè)計壓力取250mm柱也是合理的，但如果這個罐連接到放空總管上，那么就有危除。要設(shè)計為0.1-0.2MpaG 。 吹掃置換時的阻力降，特點是出口全開。不憋壓。 設(shè)計真空度 液化石油氣儲罐最好按全真空設(shè)計。并用惰性氣體保護。 以真空泄壓閥和連接到可靠的氯氣供應(yīng)源的方法，可設(shè)計為部分真空；另要設(shè)計有當保持壓力而不需要氮氣

12、時，能將進入容器的氮氣放空的措施。 在POSM項目中D-10711和E-10712是組合在一起的設(shè)計， 罐是常壓及真空設(shè)計，設(shè)計壓力為0.35Mpa，換熱器是正壓設(shè)計，設(shè)計壓力是0.52MPa。為什么這樣設(shè)計，和Black討論后知道，這是他們公司的經(jīng)驗，如果換熱器也按全真空設(shè)計，殼側(cè)可能不耐真空，就需要安裝真空支撐圈，和提高設(shè)計壓力增加厚度比較， 還是增加厚度劃界。按中國標準， 把兩臺設(shè)備的工藝條件取同樣的設(shè)計壓力也是可以的。再沸器的選型 再沸器分為三種：釜式、臥式熱虹吸、立式熱虹吸三種。 從基本功能而言，這三種再沸器都是一樣，沒有原則區(qū)別。只是各自的適用范圍不同！ 他們的基本區(qū)別：釜式再沸器的汽化率高達80%，操作彈性大；塔的