《化學(xué)工藝流程》課件

化學(xué)工藝流程課程概述課程目標(biāo)掌握化工流程設(shè)計原理主要內(nèi)容工藝流程圖類型及應(yīng)用學(xué)習(xí)方法化學(xué)工藝流程的定義工藝流程概念原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的全過程系統(tǒng)表達(dá)核心價值指導(dǎo)生產(chǎn)、優(yōu)化工藝、確保安全化學(xué)工藝流程的基本組成原料準(zhǔn)備預(yù)處理確保質(zhì)量反應(yīng)過程核心化學(xué)轉(zhuǎn)化分離純化提高產(chǎn)品純度產(chǎn)品處理包裝與儲存化學(xué)工藝流程圖的類型總工藝流程圖全局視角，展示整體生產(chǎn)路線工藝原則流程圖展示物料流動和處理步驟工藝管道儀表流程圖詳細(xì)工程圖，含設(shè)備和控制系統(tǒng)總工藝流程圖1定義和用途全廠物料走向概覽2主要特點簡潔清晰，無繁瑣細(xì)節(jié)3繪制要點粗實線表示物料流，虛線表示能量流總工藝流程圖示例1原油預(yù)處理單元脫鹽、蒸餾初步分離2轉(zhuǎn)化裝置催化裂化提高輕質(zhì)油收率3產(chǎn)品精制單元脫硫、加氫處理提高品質(zhì)工藝原則流程圖123定義和用途展示工藝單元間物料和能量流向區(qū)別特點比總圖詳細(xì)，含主要設(shè)備主要組成設(shè)備簡圖、物料線、基本工藝參數(shù)工藝原則流程圖示例原料預(yù)處理純化丙烯和甲醇，除去雜質(zhì)催化氧化丙烯轉(zhuǎn)化為丙烯醛酯化反應(yīng)丙烯醛與甲醇生成丙烯酸甲酯產(chǎn)品精制蒸餾提純，提高產(chǎn)品品質(zhì)工藝管道儀表流程圖(PID)定義與重要性最詳細(xì)工程圖，工程建設(shè)核心依據(jù)基本內(nèi)容所有設(shè)備、管道、儀表和控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍詳細(xì)工程設(shè)計、施工和運行維護(hù)PID圖的主要組成部分設(shè)備符號反應(yīng)器、塔器、換熱器標(biāo)準(zhǔn)圖形管道符號不同流體的管線類型標(biāo)識儀表與閥門控制元件和測量點標(biāo)準(zhǔn)符號PID圖示例分析綜合了解掌握整體工藝邏輯識別關(guān)鍵設(shè)備確認(rèn)主要工藝單元功能分析控制系統(tǒng)理解自動化控制邏輯檢查安全措施確認(rèn)安全聯(lián)鎖和保護(hù)系統(tǒng)化學(xué)工藝流程設(shè)計原則安全性本質(zhì)安全，杜絕事故隱患經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)投資回報，成本效益平衡可靠性穩(wěn)定運行，減少故障停車環(huán)保性最小環(huán)境影響，可持續(xù)發(fā)展原料選擇和準(zhǔn)備選擇標(biāo)準(zhǔn)純度、可得性、價格預(yù)處理方法過濾、干燥、破碎純化技術(shù)蒸餾、吸附、萃取反應(yīng)器選擇批次反應(yīng)器間歇生產(chǎn)，適合小規(guī)模半批次反應(yīng)器運行靈活，適合中等產(chǎn)量連續(xù)反應(yīng)器高產(chǎn)能，穩(wěn)定質(zhì)量選擇依據(jù)產(chǎn)量、反應(yīng)特性、投資預(yù)算反應(yīng)條件優(yōu)化溫度控制影響產(chǎn)率，壓力調(diào)節(jié)改變平衡，催化劑降低活化能，反應(yīng)時間決定轉(zhuǎn)化率分離技術(shù)概述30%蒸餾技術(shù)化工分離中最常用方法25%萃取工藝針對特定組分高效分離20%結(jié)晶應(yīng)用固體產(chǎn)品高純度制備15%膜分離新興節(jié)能環(huán)保技術(shù)蒸餾技術(shù)深入探討板式塔填料塔分子蒸餾精餾塔萃取技術(shù)詳解液-液萃取溶質(zhì)在兩相間分配連續(xù)萃取器混合-澄清器固-液萃取從固體中提取有效成分索氏提取器逆流萃取裝置萃取劑選擇基于分配系數(shù)和選擇性極性溶劑非極性溶劑結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用結(jié)晶原理溶解度差異導(dǎo)致固體析出結(jié)晶設(shè)備攪拌結(jié)晶器、冷卻結(jié)晶器工藝控制溫度梯度、攪拌速度、種晶添加產(chǎn)品特性晶體大小、形狀、純度控制膜分離技術(shù)前沿超濾技術(shù)分離大分子物質(zhì)，保留膠體反滲透海水淡化，高純水制備氣體分離膜氫氣純化，CO?捕獲產(chǎn)品純化和精制1高純度產(chǎn)品99.99%純度特種化學(xué)品2精餾工藝多級蒸餾，高效分離近沸點物質(zhì)3重結(jié)晶技術(shù)溶解再結(jié)晶，提高固體產(chǎn)品純度4吸附純化活性炭、分子篩選擇性吸附雜質(zhì)干燥技術(shù)干燥方法選擇物料特性決定能耗考量產(chǎn)品質(zhì)量要求干燥設(shè)備類型噴霧干燥器流化床干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器關(guān)鍵工藝參數(shù)氣體溫度停留時間濕度控制儲存和包裝儲存要求溫度、濕度、防光、惰性氣體保護(hù)包裝材料適應(yīng)產(chǎn)品特性，防腐蝕，防泄漏包裝工藝自動灌裝，密封，標(biāo)簽，碼垛化學(xué)工藝流程的安全設(shè)計本質(zhì)安全設(shè)計最小化危險物料，降低操作條件安全聯(lián)鎖系統(tǒng)參數(shù)超限自動響應(yīng)，防止級聯(lián)故障緊急停車程序快速安全關(guān)閉，最小化事故影響事故預(yù)防危險與可操作性分析，安全閥設(shè)置環(huán)境保護(hù)措施廢氣處理脫硫脫硝，VOCs吸附催化氧化廢水處理物化處理，生物降解，高級氧化固廢管理減量化，資源化，無害化處置能源節(jié)約與回收工藝流程優(yōu)化方法瓶頸分析找出限制產(chǎn)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整溫度、壓力、濃度等關(guān)鍵變量設(shè)備改進(jìn)提高設(shè)備效率，降低能耗控制系統(tǒng)升級實現(xiàn)精確控制，提高產(chǎn)品一致性自動化控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)分布式控制，集中管理PLC應(yīng)用可編程邏輯控制器高級過程控制模型預(yù)測控制，自適應(yīng)控制實時監(jiān)控參數(shù)可視化，報警系統(tǒng)工藝模擬軟件應(yīng)用AspenPlus熱力學(xué)計算，流程設(shè)計HYSYS應(yīng)用動態(tài)模擬，過程優(yōu)化優(yōu)化案例能耗降低15%，產(chǎn)量提高8%化學(xué)工藝流程案例研究：合成氨生產(chǎn)1原料預(yù)處理天然氣脫硫，制氫2氮氣提取空氣分離，純氮制備3合成反應(yīng)高溫高壓催化合成4產(chǎn)品分離冷卻液化，純化儲存化學(xué)工藝流程案例研究：乙烯生產(chǎn)原料預(yù)處理石腦油脫硫，預(yù)熱裂解反應(yīng)800℃高溫快速裂解急冷壓縮停止反應(yīng)，高壓分離精餾純化多塔系統(tǒng)逐級分離化學(xué)工藝流程案例研究：聚乙烯生產(chǎn)單體純化乙烯精制，催化劑活化聚合反應(yīng)高壓法或齊格勒法產(chǎn)物處理擠出造粒，添加助劑產(chǎn)品包裝分級分類，防潮包裝化學(xué)工藝流程案例研究：硫酸生產(chǎn)硫磺燃燒生成二氧化硫，催化氧化成三氧化硫，水合生成硫酸，使用雙吸法提高轉(zhuǎn)化率化學(xué)工藝流程案例研究：PVC生產(chǎn)100萬噸年產(chǎn)能中國最大PVC裝置95%氯乙烯轉(zhuǎn)化率先進(jìn)催化技術(shù)30%能耗下降與傳統(tǒng)工藝相比新型反應(yīng)器技術(shù)微反應(yīng)器毫米級通道，高效傳熱傳質(zhì)精細(xì)化工應(yīng)用廣泛危險反應(yīng)安全控制光化學(xué)反應(yīng)器光能驅(qū)動，綠色合成醫(yī)藥中間體合成能量利用效率高電化學(xué)反應(yīng)器電能直接驅(qū)動化學(xué)變化CO?還原利用有機(jī)合成新方法綠色化學(xué)工藝原子經(jīng)濟(jì)性生物催化可再生原料減少溶劑能量效率工業(yè)4.0與化學(xué)工藝大數(shù)據(jù)分析工藝參數(shù)優(yōu)化，預(yù)測性維護(hù)人工智能工藝條件自動調(diào)優(yōu)，異常檢測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備互聯(lián)，實時監(jiān)控，遠(yuǎn)程操作化學(xué)工藝流程的經(jīng)濟(jì)性分析成本估算方法因子法快速估算詳細(xì)核算法模型法投資回報率靜態(tài)回收期凈現(xiàn)值(NPV)內(nèi)部收益率(IRR)敏感性分析原料價格波動產(chǎn)品市場變化能源成本影響化學(xué)工藝流程的放大原則實驗室階段克級，反應(yīng)原理探索小試階段千克級，工藝參數(shù)確定3中試階段噸級，設(shè)備驗證4工業(yè)化生產(chǎn)萬噸級，規(guī)模效益工藝流程故障診斷解決方案針對性調(diào)整，恢復(fù)正常運行原因分析確定故障根源，避免簡單處理表象故障定位參數(shù)異常追蹤，設(shè)備檢查異常監(jiān)測實時數(shù)據(jù)分析，趨勢預(yù)警化學(xué)工藝流程的質(zhì)量控制原料質(zhì)控進(jìn)廠檢驗，合格才能投料過程質(zhì)控關(guān)鍵點取樣分析，實時調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)控批次檢驗，確保符合標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計分析SPC控制，持續(xù)改進(jìn)工藝安全分析方法危險與可操作性分析(HAZOP)系統(tǒng)性分析偏差影響故障樹分析(FTA)邏輯關(guān)系推導(dǎo)事故原因風(fēng)險評估矩陣概率與后果綜合評價層保護(hù)分析(LOPA)確保多層次安全屏障化學(xué)工藝流程的環(huán)境影響評價化學(xué)工藝流程的可持續(xù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)廢棄物最小化，資源循環(huán)利用清潔生產(chǎn)源頭減排，過程控制2廢物資源化副產(chǎn)物綜合利用，變廢為寶綠色工藝低能耗，低污染，高效率新材料制備工藝流程納米材料溶膠-凝膠法，水熱合成功能高分子聚合反應(yīng)，分子設(shè)計復(fù)合材料界面優(yōu)化，結(jié)構(gòu)設(shè)計生物化工工藝流程特點發(fā)酵工藝微生物培養(yǎng)，代謝產(chǎn)物收集酶催化反應(yīng)特異性高，條件溫和3生物分離親和層析，膜分離，結(jié)晶精細(xì)化工工藝流程設(shè)計多步驟反應(yīng)復(fù)雜分子逐步構(gòu)建手性合成立體選擇性控制高附加值醫(yī)藥中間體，電子化學(xué)品連續(xù)流動化學(xué)工藝連續(xù)反應(yīng)器物料持續(xù)進(jìn)出，穩(wěn)態(tài)操作參數(shù)優(yōu)化停留時間，混合效率，熱量控制3應(yīng)用領(lǐng)域精細(xì)化工，醫(yī)藥合成，危險反應(yīng)膜反應(yīng)器技術(shù)反應(yīng)與分離一體化，平衡限制反應(yīng)突破，選擇性透過提高產(chǎn)率，結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)省空間化學(xué)工藝流程的數(shù)字孿生數(shù)字孿生概念物理裝置虛擬鏡像建模與仿真多物理場耦合模擬實時優(yōu)化虛實結(jié)合，預(yù)測控制培訓(xùn)應(yīng)用操作人員虛擬訓(xùn)練化學(xué)工藝流程的風(fēng)險管理1風(fēng)險控制策略實施，效果評估風(fēng)險評估概率分析，后果評價風(fēng)險識別危險源分析，場景構(gòu)建化學(xué)工藝流程的專利保護(hù)專利申請策略工藝參數(shù)范圍專利設(shè)備結(jié)構(gòu)專利產(chǎn)品用途專利專利侵權(quán)分析技術(shù)特征對比等同侵權(quán)判定規(guī)避設(shè)計評估專利布局核心技術(shù)保護(hù)周邊技術(shù)覆蓋國際專利戰(zhàn)略化學(xué)工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化258項國家標(biāo)準(zhǔn)工藝安全與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)432項行業(yè)規(guī)范石化、制藥專用技術(shù)要求1500+企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部工藝規(guī)程與操作指南化學(xué)工藝流程的國際化化學(xué)工藝流程的未來發(fā)展趨勢智能制造AI優(yōu)化，機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測模塊化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化單元，靈活組合柔性化工藝多品種小批量，快速切換全球化整合資源優(yōu)化配置，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同化學(xué)工藝流程工程師的職業(yè)發(fā)展核心能力工藝設(shè)計能力流程分析能力問題解決能力繼續(xù)教育新技術(shù)培訓(xùn)職業(yè)資格認(rèn)證學(xué)術(shù)交流活動職業(yè)方向技術(shù)專家路線項目管理路線研發(fā)創(chuàng)新路線案例研討：某新型材料的工藝流程設(shè)計需求分析性能指標(biāo)確定，