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1、第六章化工生产工艺流程第1页，共52页，编辑于2022年，星期三三大目标：知识目标能力目标素质目标第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第2页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程知识目标知识目标：v 了解氨合成的工艺流程、聚氯乙了解氨合成的工艺流程、聚氯乙烯生产工艺流程的特点。烯生产工艺流程的特点。v 理解工艺流程配置方法及评价原则。理解工艺流程配置方法及评价原则。第3页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程能力目标能力目标：v 能掌握化工工艺流程的组成。能掌握化工工艺流程的组成。v 能对生产工艺
2、流程进行主要单元能对生产工艺流程进行主要单元操作和设备的配置。操作和设备的配置。v 能应用工艺流程评价原则和方法能应用工艺流程评价原则和方法对工艺流程进行简单分析，并进行对工艺流程进行简单分析，并进行流程的改进。流程的改进。第4页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程素质目标素质目标：v 能分析解释社会生活中与化工生能分析解释社会生活中与化工生产相关的有关事件、现象，具备辩产相关的有关事件、现象，具备辩证唯物的思考能力。证唯物的思考能力。第5页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程本章本章重点重点工艺流程的
3、工艺流程的配置配置工艺流程的分工艺流程的分析、析、评价与优化评价与优化聚氯乙烯工艺聚氯乙烯工艺流程解析流程解析氨合成工艺氨合成工艺流程解析流程解析第6页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第一节第一节 概述概述IntroductionIntroduction第7页，共52页，编辑于2022年，星期三第一节 概述一、工艺流程的组成一、工艺流程的组成v每个化工生产过程基本包括三个步骤，即每个化工生产过程基本包括三个步骤，即原料的预处理、原料的预处理、化学反应、产物的分离及精制化学反应、产物的分离及精制。v由于化工生产是以化学反应占主体的加工过程，故化工
4、过程由于化工生产是以化学反应占主体的加工过程，故化工过程都是以都是以化学反应过程化学反应过程为中心。为中心。v化工过程的组成：化工过程的组成：化学处理过程化学处理过程(如氧化、还原、加氢、脱如氧化、还原、加氢、脱氢、硝化、卤化等氢、硝化、卤化等)和和物理处理过程物理处理过程(如加热、冷却、蒸馏、如加热、冷却、蒸馏、过滤等过滤等)组成组成第8页，共52页，编辑于2022年，星期三第一节 概述v工艺过程或工艺工艺过程或工艺流程流程 化化工工生生产产工工艺艺流流程程反反映映了了由由若若干干个个单单元元过过程程按按一一定定的的逻逻辑辑顺顺序序组组合合起起来来，完完成成从从原原料料变变为为目目的产品的产
5、品的全过程。的全过程。第9页，共52页，编辑于2022年，星期三第一节 概述二、工艺流程图二、工艺流程图v最简单也最粗略的一种流程图是最简单也最粗略的一种流程图是方框流程图（方框流程图（blook flowsheet）：方框之间用带箭头的直线连结，代表车间或设备之间的管线方框之间用带箭头的直线连结，代表车间或设备之间的管线连结，箭头的方向表示物料流动的方向。连结，箭头的方向表示物料流动的方向。v简易流程示意图：简易流程示意图：以形象的图像、符号和代号来表示化工设备、以形象的图像、符号和代号来表示化工设备、管道和主要附件等。管道和主要附件等。v带控制点的工艺流程图：带控制点的工艺流程图：一般包括
6、生产装置各层地平线及标高、一般包括生产装置各层地平线及标高、设备示意图、设备流程号、物料及动力管线、主要阀件和管道附设备示意图、设备流程号、物料及动力管线、主要阀件和管道附件、必要的计量控制仪表、图例及标题栏等。件、必要的计量控制仪表、图例及标题栏等。第10页，共52页，编辑于2022年，星期三第一节 概述方框流程图方框流程图醋酸乙烯酯合成工序工艺醋酸乙烯酯合成工序工艺 第11页，共52页，编辑于2022年，星期三第一节 概述醋酸乙烯酯合成工序工艺流程示意图醋酸乙烯酯合成工序工艺流程示意图 第12页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第二节第二节
7、工艺流程的配置工艺流程的配置Configuration of Technological Configuration of Technological ProcessProcess第13页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置一、工艺流程配置的一般原则一、工艺流程配置的一般原则1 1工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利2物料和能量利用充分合理物料和能量利用充分合理4工艺流程连续化和自动化工艺流程连续化和自动化3单元操作适宜，设备选型合理单元操作适宜，设备选型合理5安全措施得当，三废治理有效安全措施得当，三废
8、治理有效6工艺流程的整体性优化工艺流程的整体性优化第14页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置二、工艺流程配置的方法二、工艺流程配置的方法1 1原料预处理系统原料预处理系统(1)原料的选择和利用原料的选择和利用 a.降低成本降低成本，尽可能选用价廉易得的原料；，尽可能选用价廉易得的原料；b.选择合适的选择合适的工艺流程工艺流程和最优的和最优的工艺条件工艺条件，尽可能地提高原料的转化率、，尽可能地提高原料的转化率、反应的选择性和目的产物的收率。反应的选择性和目的产物的收率。(2)原料的预处理原料的预处理 将原料转化成反应状态下的反应物，包括反应所需的将原料转化成反应状态下的
9、反应物，包括反应所需的主要原料、催化剂、溶剂、助剂和水等各种原料的贮存、制备、净化、主要原料、催化剂、溶剂、助剂和水等各种原料的贮存、制备、净化、干燥及配制等。干燥及配制等。第15页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置2反应系统反应系统v反应器一般为单台，可采用反应器一般为单台，可采用多台并联多台并联。v当催化剂活性低，反应物转化率低时，可采用当催化剂活性低，反应物转化率低时，可采用双台串联双台串联，反应物，反应物料先经过装有催化剂的反应器，后经过装有新催化剂的反应器。料先经过装有催化剂的反应器，后经过装有新催化剂的反应器。v当反应吸热当反应吸热,放热时，需要配置加热器、
10、加热炉放热时，需要配置加热器、加热炉,冷却器、调温设冷却器、调温设备等。备等。v对于催化反应，需要配置催化剂的制备、回收、再生设备；流化床反对于催化反应，需要配置催化剂的制备、回收、再生设备；流化床反应器需要有补加新催化剂的设备；当催化剂使用周期很短时，则反应应器需要有补加新催化剂的设备；当催化剂使用周期很短时，则反应器与再生器可组成一个整体。器与再生器可组成一个整体。第16页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置3反应产物的分离系统反应产物的分离系统v将反应生成的产物从反应系统中分离出来，进行精制、提纯，将反应生成的产物从反应系统中分离出来，进行精制、提纯，从而得到目的产
11、品；尽可能实现原料、溶剂等物料的循环使用。从而得到目的产品；尽可能实现原料、溶剂等物料的循环使用。第17页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置常用的分离方法常用的分离方法分离方法分离方法进料状态进料状态分离介质分离介质分离原理分离原理精馏精馏共沸精馏共沸精馏萃取精馏萃取精馏平衡闪蒸平衡闪蒸吸收吸收吸附吸附萃取萃取结晶结晶膜分离膜分离凝聚凝聚干燥干燥液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相液相、气液相气相气相气相、液相气相、液相液相液相液相液相气相、液相气相、液相气相气相固相、液固相固相、液固相热量传递热量传递热量传递和液体共沸剂
12、热量传递和液体共沸剂热量传递和液体溶剂热量传递和液体溶剂热量传递或降低压力热量传递或降低压力液体吸收剂液体吸收剂固体吸附剂固体吸附剂液体溶剂液体溶剂热量传递热量传递膜膜冷量传递冷量传递热量传递和气体热量传递和气体挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同挥发度的不同溶解度的不同溶解度的不同吸收能力的不同吸收能力的不同溶解度的不同溶解度的不同溶解度的不同溶解度的不同渗透压或溶解度的不同渗透压或溶解度的不同选择性的凝聚选择性的凝聚挥发度的不同挥发度的不同第18页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置 4能量综合利用能量综合利用v化工生产
13、是耗能大户，还要注意顾及化工生产是耗能大户，还要注意顾及节能节能问题。问题。v首先应认真研究换首先应认真研究换热热流程和方案，最大限度地分级回收热能，如尽流程和方案，最大限度地分级回收热能，如尽可能采用交叉换热、逆流换热，注意安排好换热顺序，提高传热可能采用交叉换热、逆流换热，注意安排好换热顺序，提高传热速率等；速率等；v其次要注意其次要注意设备位置的相对高低设备位置的相对高低，充分利用位能输送物料，如高，充分利用位能输送物料，如高压设备的物料可自动进入低压设备，减压设备可以靠负压自动吸压设备的物料可自动进入低压设备，减压设备可以靠负压自动吸人物料，高位塔与加压设备的顶部设置平衡管有利于进料等
14、。人物料，高位塔与加压设备的顶部设置平衡管有利于进料等。第19页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置工艺流程中一般包括的设备：工艺流程中一般包括的设备：(1)反应物输送设备反应物输送设备 鼓风机、离心泵、输送带等；鼓风机、离心泵、输送带等；(2)反应物净化设备反应物净化设备 除尘器、洗涤塔等；除尘器、洗涤塔等；(3)反应物的混合设备反应物的混合设备 混合器；混合器；(4)将反应物预处理到反应条件的设备将反应物预处理到反应条件的设备 预热器、压缩机、高压泵等；预热器、压缩机、高压泵等；(5)反应物进行反应的设备反应物进行反应的设备 反应器；反应器；第20页，共52页，编辑于
15、2022年，星期三(6)反反应应产产物物的的分分离离设设备备 冷冷凝凝器器、分分离离器器、蒸蒸发发器器、蒸蒸馏馏塔塔、吸吸收收塔塔、解吸塔等；解吸塔等；(7)主反应物的精制设备主反应物的精制设备 精馏塔、萃取塔、干燥塔等；精馏塔、萃取塔、干燥塔等；(8)反应副产物回收处理设备；反应副产物回收处理设备；(9)催化剂处理设备；催化剂处理设备；(10)反应物、主产物、副产物贮存设备。反应物、主产物、副产物贮存设备。第二节 工艺流程的配置第21页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工艺流程的配置化化工工工工艺艺流流程程配配置置示示意意图图 第22页，共52页，编辑于2022年，星期三第二节 工
16、艺流程的配置v提高设备的生产强度提高设备的生产强度，尽可能减少设备的容积，尽可能减少设备的容积(如反应器如反应器)或面积或面积(如换热器如换热器)，是设备选择和设计的主要目标。，是设备选择和设计的主要目标。v定型设备定型设备(如泵、压缩机、部分换热器如泵、压缩机、部分换热器等等)只需选择适宜只需选择适宜的规格型号，在工艺过程中，应尽可能选用这类设备。的规格型号，在工艺过程中，应尽可能选用这类设备。v非定型设备非定型设备一般在特定的生产场合下使用，且结构差一般在特定的生产场合下使用，且结构差异大异大(如反应器，塔器、贮槽等如反应器，塔器、贮槽等)，因此，这类设备一般，因此，这类设备一般要根据生产
17、要求和工艺要求通过计算来确定其主要工艺要根据生产要求和工艺要求通过计算来确定其主要工艺尺寸和结构特性。尺寸和结构特性。第23页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第三节第三节 工艺流程的分析、工艺流程的分析、评价与优化评价与优化AnalysisAnalysis、Evaluation and Evaluation and optimization of Technological optimization of Technological ProcessProcess第24页，共52页，编辑于2022年，星期三第三节 工艺流程的分析、评价与优化一、技
18、术的先进性、适用性和可靠性一、技术的先进性、适用性和可靠性1先进性先进性技术上先进常常表现为劳动生产率高、资源利用充分和消耗定额低。分析与技术上先进常常表现为劳动生产率高、资源利用充分和消耗定额低。分析与评价就是要考察被评价流程是否注意开发和使用切实可行的评价就是要考察被评价流程是否注意开发和使用切实可行的新技术、新工艺新技术、新工艺，是否吸收了国内外先进的生产方法、装置和专门技术，是否采用了是否吸收了国内外先进的生产方法、装置和专门技术，是否采用了先进设备先进设备。2适用性适用性亦即可行性。亦即可行性。首先首先要考察被评价流程是否符合国情，建设单位现有的条件能否承受；要考察被评价流程是否符合
19、国情，建设单位现有的条件能否承受；其次其次要考察其可能排放的三废情况及其治理措施。要考察其可能排放的三废情况及其治理措施。第25页，共52页，编辑于2022年，星期三第三节 工艺流程的分析、评价与优化3可靠性可靠性v首先，首先，要考察被评价流程是否选择了能够满足产品性能要求的生产方要考察被评价流程是否选择了能够满足产品性能要求的生产方法，对于大规模的生产过程，是否采用了连续化操作；法，对于大规模的生产过程，是否采用了连续化操作；v其次其次，要考察技术是否成熟，对于比较先进但不够成熟，过程不稳定，要考察技术是否成熟，对于比较先进但不够成熟，过程不稳定，易出故障的技术应当谨慎使用；易出故障的技术应
20、当谨慎使用；v再次再次，要考察流程中的关键性技术是否有突破，操作控制手段要考察流程中的关键性技术是否有突破，操作控制手段是否有效，对一些由于原料组成或反应特性潜在着易燃、易爆、是否有效，对一些由于原料组成或反应特性潜在着易燃、易爆、有毒、对设备有较强的腐蚀性等危险因素，是否采取了必要的有毒、对设备有较强的腐蚀性等危险因素，是否采取了必要的安全措施；安全措施；v最后最后，要考虑各项技术经济指标是否达到设计要求。要考虑各项技术经济指标是否达到设计要求。第26页，共52页，编辑于2022年，星期三二、经济合理性二、经济合理性第三节 工艺流程的分析、评价与优化1原料的优化原料的优化 通常用通常用原料利
21、用率原料利用率作为衡量的指标。在评价流程时，就是要考作为衡量的指标。在评价流程时，就是要考察其是否合理，反应器和操作方式的选择是否正确，工艺条件是察其是否合理，反应器和操作方式的选择是否正确，工艺条件是否完善、副产物和废物是否采取了合理的加工利用措施。否完善、副产物和废物是否采取了合理的加工利用措施。2能量的充分、有效、合理利用能量的充分、有效、合理利用 通常以通常以单位产量的能耗单位产量的能耗作为衡量的指标。作为衡量的指标。3设备的优化设备的优化4劳动生产率的提高劳动生产率的提高第27页，共52页，编辑于2022年，星期三三、工业生产的科学性三、工业生产的科学性由于化工生产一般采用连续操作，
22、因此在流程分析与评价时由于化工生产一般采用连续操作，因此在流程分析与评价时首先首先要考虑根据生产方法确定主要的化工过程及设备；要考虑根据生产方法确定主要的化工过程及设备；然后然后根据连续稳定生产的工艺要求，进一步考察配合主要化工过根据连续稳定生产的工艺要求，进一步考察配合主要化工过程所需要的辅助过程及设备，以达到对流程科学性与合理性程所需要的辅助过程及设备，以达到对流程科学性与合理性的评价。的评价。四、操作控制的安全性四、操作控制的安全性第三节 工艺流程的分析、评价与优化第28页，共52页，编辑于2022年，星期三第三节 工艺流程的分析、评价与优化v在在分分析析、评评价价和和优优化化工工艺艺流
23、流程程时时，既既要要考考察察技技术术效效率率及及其其经经济效益，也要考虑社会效益。济效益，也要考虑社会效益。v主主要要内内容容：根根据据实实际际情情况况分分析析、讨讨论论被被评评价价流流程程有有哪哪些些地地方方采采用用了了先先进进的的技技术术并并确确认认流流程程的的合合理理性性；考考察察流流程程是是否否达达到到了了设设计计能能力力；论论证证流流程程中中有有哪哪些些物物料料和和热热量量充充分分利利用用的的措措施施及及其其可可行行性性；工工艺艺上上确确保保安安全全生生产产的的条条件件等等流流程程具具有有的的特特点点。同同时时指指明明因因条条件件所所限限还还存存在在有有待待改改进进的的方方面面和和问
24、问题题，并并提提出出可借鉴和优化的措施与方案。可借鉴和优化的措施与方案。第29页，共52页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 化工生产工艺流程化工生产工艺流程第四节 典型工艺流程解析Analysis of Typical Technological Process 第30页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析 氨（氨（AmmoniaAmmonia）合成过程是整个合成氨生产的核心，）合成过程是整个合成氨生产的核心，其任务是将精制的氢氮气合成为氨，再将生成的气态氨其任务是将精制的氢氮气合成为氨，再将生成的气态氨从混合气体中冷凝分离，获得液氨产品的生产过程。该从混合气体中
25、冷凝分离，获得液氨产品的生产过程。该过程的生产状况直接关系到合成氨的生产成本，是合成过程的生产状况直接关系到合成氨的生产成本，是合成氨厂高产低耗的关键工段。氨厂高产低耗的关键工段。一、氨合成工艺流程解析一、氨合成工艺流程解析第31页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析1 1反应原理反应原理 氢和氮在高温、高压和催化剂存在下合成氨。氨合氢和氮在高温、高压和催化剂存在下合成氨。氨合成是可逆、放热、体积减小的反应，需要催化剂才能以成是可逆、放热、体积减小的反应，需要催化剂才能以较快的速率进行。较快的速率进行。第32页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析
26、2 2工艺条件工艺条件（1 1）压力）压力 采用往复式压缩机加压的合成氨厂一般以采用往复式压缩机加压的合成氨厂一般以30MPa30MPa左右较为左右较为经济；采用离心式压缩机的合成氨厂，一般采用经济；采用离心式压缩机的合成氨厂，一般采用151520MPa20MPa。从发展方向看，大型合成氨装置采用。从发展方向看，大型合成氨装置采用252530MPa30MPa的操的操作压力，在技术经济上仍是有利的。作压力，在技术经济上仍是有利的。（2 2）温度）温度 使用铁催化剂的操作温度一般保持在使用铁催化剂的操作温度一般保持在480480550550。第33页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型
27、工艺流程解析（3 3）入塔气体组成）入塔气体组成 氢氮比氢氮比 惰性气体含量惰性气体含量 氨含量氨含量 （4 4）空间速度）空间速度 一般为一般为100001000030000h30000h-1-1 第34页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析 3 3流程配置流程配置 （1 1）原料气的预处理）原料气的预处理 （2 2）反应设备）反应设备 （3 3）氨的分离）氨的分离 （4 4）合成回路的设计）合成回路的设计 （5 5）能量的综合利用）能量的综合利用 第35页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析 氨合成流程原则上应由原料气的预处理、氨合成反应和氨
28、合成流程原则上应由原料气的预处理、氨合成反应和氨的分离三大系统组成，根据工艺过程的特点，应配置未反氨的分离三大系统组成，根据工艺过程的特点，应配置未反应气体的循环系统。应气体的循环系统。氨合成过程原则流程示意图氨合成过程原则流程示意图 第36页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析4 4流程分析与评价流程分析与评价中型合成氨厂氨合成工艺流程示意图中型合成氨厂氨合成工艺流程示意图第37页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析（1 1）流程简述）流程简述 补充的新鲜气体与循环气汇合后经油分离器除去杂质，气体补充的新鲜气体与循环气汇合后经油分离器除去杂质，
29、气体进入冷交换器的上部换热器管内，回收氨冷器出口循环气的冷进入冷交换器的上部换热器管内，回收氨冷器出口循环气的冷量后，再经氨冷器冷却到量后，再经氨冷器冷却到-10-10左右，使气体中绝大部分氨冷左右，使气体中绝大部分氨冷凝，并在冷交换器下部的氨分离器中分离出来。气体进入冷凝，并在冷交换器下部的氨分离器中分离出来。气体进入冷交换器上部换热器管间预冷进氨冷器的气体，自身被加热到交换器上部换热器管间预冷进氨冷器的气体，自身被加热到10103030分两路进入氨合成塔。一路经主阀从塔顶进入，分两路进入氨合成塔。一路经主阀从塔顶进入，一路经副阀从塔底进入，来调节催化剂床层温度。合成塔一路经副阀从塔底进入，
30、来调节催化剂床层温度。合成塔出口气体经水冷器冷却至出口气体经水冷器冷却至25255050，其中部分气氨被冷凝，其中部分气氨被冷凝，并在氨分离器中分离。为降低惰性气体含量，循环气在氨分并在氨分离器中分离。为降低惰性气体含量，循环气在氨分离器后部分放空，大部分气体作为循环气循环使用。离器后部分放空，大部分气体作为循环气循环使用。第38页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析（2 2）流程分析与评价）流程分析与评价 v 优点：优点：流程简单，投资低；流程简单，投资低；放空气位置设在氨分离器放空气位置设在氨分离器之后、新鲜气加入前，惰性气体含量最高而氨含量较低处，之后、新鲜气加入
31、前，惰性气体含量最高而氨含量较低处，氨和原料气损失少；氨和原料气损失少；循环压缩机位于水冷器和氨分离器之循环压缩机位于水冷器和氨分离器之后，循环气温度较低，有利于降低压缩功；后，循环气温度较低，有利于降低压缩功；新鲜气在油分新鲜气在油分离器中补人，经氨冷器后可进一步除去带入的油、二氧化碳离器中补人，经氨冷器后可进一步除去带入的油、二氧化碳和水。和水。v 缺点：缺点：冷交换器管内阻力大，因为新鲜气中所含微冷交换器管内阻力大，因为新鲜气中所含微量二氧化碳与循环气中的氨会形成氨基甲酸铵结晶，堵量二氧化碳与循环气中的氨会形成氨基甲酸铵结晶，堵塞管口；塞管口；采用有油润滑的往复式压缩机，润滑油会导采用有
32、油润滑的往复式压缩机，润滑油会导致氨合成催化剂中毒；致氨合成催化剂中毒；热能和放空气中的氢气未充分热能和放空气中的氢气未充分回收利用。回收利用。第39页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析 （3 3）流程改进）流程改进 TopseTopse氨合成流程与前述中型合成氨厂氨氨合成流程与前述中型合成氨厂氨合成工艺流程相比有了很大进步。该流程采用透平压缩机和透合成工艺流程相比有了很大进步。该流程采用透平压缩机和透平循环压缩段，避免了油雾对气体的污染；将循环压缩机置于平循环压缩段，避免了油雾对气体的污染；将循环压缩机置于合成塔人口处，降低了循环功耗。合成塔人口处，降低了循环功耗。
33、TopseTopse氨合成流程图氨合成流程图第40页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析 根据评价工艺流程的原则和标准来分析该流程，主要具有如根据评价工艺流程的原则和标准来分析该流程，主要具有如下特点。下特点。物料利用比较充分。放空气位置设在惰性气体含量最高而氨含量较物料利用比较充分。放空气位置设在惰性气体含量最高而氨含量较低的部位，减少了氨和氢氮气的损失，提高了原料的利用率。低的部位，减少了氨和氢氮气的损失，提高了原料的利用率。反应热利用充分，节能措施比较合理。离开合成塔的出塔气直反应热利用充分，节能措施比较合理。离开合成塔的出塔气直接进人锅炉，给水预热器，回收了出塔
34、气高位热能，更充分地回收接进人锅炉，给水预热器，回收了出塔气高位热能，更充分地回收了反应热；在压缩机循环段前冷凝分离氨，循环功耗较低；因操作了反应热；在压缩机循环段前冷凝分离氨，循环功耗较低；因操作压力较高，仅采用二级氨冷，能量利用合理。压力较高，仅采用二级氨冷，能量利用合理。采用径向合成塔，系统压力降小。采用径向合成塔，系统压力降小。由于压力较高，对离心压缩机的要求也相应提高。由于压力较高，对离心压缩机的要求也相应提高。第41页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析v 1 1反应原理反应原理v 氯乙烯聚合是在引发剂作用下的自由基聚合，聚合反氯乙烯聚合是在引发剂作用下的自
35、由基聚合，聚合反应的基本过程包括链引发、链终止。链引发是吸热反应，应的基本过程包括链引发、链终止。链引发是吸热反应，需要外界提供能量。链增长反应速度极快，放出大量的热需要外界提供能量。链增长反应速度极快，放出大量的热量，其链终止反应非常复杂，有偶合终止、歧化终止以及量，其链终止反应非常复杂，有偶合终止、歧化终止以及大分子长链自由基与引发剂产生活性自由基之间的链终止。大分子长链自由基与引发剂产生活性自由基之间的链终止。二、氯乙烯悬浮法聚合生产聚氯乙烯工艺流程解析二、氯乙烯悬浮法聚合生产聚氯乙烯工艺流程解析 第42页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析2 2工艺条件工艺条件
36、（1 1）原料纯度）原料纯度（2 2）引发剂用量）引发剂用量 （3 3）聚合温度）聚合温度 （4 4）聚合压力）聚合压力 第43页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析3 3流程配置流程配置（1 1）原料预处理）原料预处理 为了防止为了防止“鱼眼鱼眼”的产生，设置引发剂配置釜，将引发剂、的产生，设置引发剂配置釜，将引发剂、分散剂配置成溶液后再加入聚合体系。分散剂配置成溶液后再加入聚合体系。配置原料过滤器，来除去原料中的杂质，保持其纯度。配置原料过滤器，来除去原料中的杂质，保持其纯度。（2 2）反应设备）反应设备 配置聚合釜配置聚合釜 配置搅拌装置配置搅拌装置 在聚合釜内配
37、置挡板或导流板在聚合釜内配置挡板或导流板 第44页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析（3 3）产品的分离）产品的分离 为得到为得到PVCPVC颗粒颗粒,配置相应分离流程。配置相应分离流程。配置泡沫捕集器将配置泡沫捕集器将10101515未反应的氯乙烯单体未反应的氯乙烯单体回收后，送气柜。回收后，送气柜。配置碱处理釜将聚合悬浮液进行碱处理，除去悬浮液中配置碱处理釜将聚合悬浮液进行碱处理，除去悬浮液中的助剂及低聚物，为了防止树脂悬浮液的沉淀，槽内装有鼠的助剂及低聚物，为了防止树脂悬浮液的沉淀，槽内装有鼠笼式搅拌器。然后配置离心分离设备将笼式搅拌器。然后配置离心分离设备将P
38、VCPVC固体颗粒与母液固体颗粒与母液分离。分离。为得到含水量小于为得到含水量小于0.30.3的聚氯乙烯颗粒，配置气的聚氯乙烯颗粒，配置气流沸腾干燥设备，进行两段式干燥。并配置旋风分离流沸腾干燥设备，进行两段式干燥。并配置旋风分离器将热风与器将热风与PVCPVC颗粒分离，最后配置震动筛，获得颗粒均匀颗粒分离，最后配置震动筛，获得颗粒均匀的的PVCPVC成品。成品。第45页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析4 4流程分析与评价流程分析与评价氯乙烯悬浮聚合工艺流程图氯乙烯悬浮聚合工艺流程图 第46页，共52页，编辑于2022年，星期三第四节 典型工艺流程解析流程分析与评价
39、流程分析与评价 氯乙烯悬浮聚合生产聚氯乙烯的工艺流程特点如下。氯乙烯悬浮聚合生产聚氯乙烯的工艺流程特点如下。悬浮法生产聚氯乙烯操作简单，生产成本低，产品质悬浮法生产聚氯乙烯操作简单，生产成本低，产品质量好，适用于大规模的工业生产。量好，适用于大规模的工业生产。采用二段式干燥方法，气流干燥管脱除树脂表面采用二段式干燥方法，气流干燥管脱除树脂表面的非结合水，沸腾床干燥器脱除树脂内部的结合水。的非结合水，沸腾床干燥器脱除树脂内部的结合水。物料的回收和综合利用充分、合理。物料的回收和综合利用充分、合理。为防止爆聚现象，流程中配置了应急处理及安全措施，为防止爆聚现象，流程中配置了应急处理及安全措施，在聚
40、合釜上配置了防爆设施，降低了发生爆聚现象时设备在聚合釜上配置了防爆设施，降低了发生爆聚现象时设备损坏的可能性。损坏的可能性。第47页，共52页，编辑于2022年，星期三本章小结本章小结1.1.化工生产工艺流程是单元反应和化工单元操作的有化工生产工艺流程是单元反应和化工单元操作的有机组合。基本包括三个步骤，即原料的预处理、化机组合。基本包括三个步骤，即原料的预处理、化学反应、产物的分离及精制。学反应、产物的分离及精制。2.2.工艺流程图主要种类有工艺流程方框图、工艺流程工艺流程图主要种类有工艺流程方框图、工艺流程示意图、带控制点的工艺流程图。示意图、带控制点的工艺流程图。3.3.化工生产工艺流程
41、的配置总体原则：技术上可行，化工生产工艺流程的配置总体原则：技术上可行，安全上有保障、成本最低。安全上有保障、成本最低。4.4.化工生产工艺流程的配置方法：按原料的预处化工生产工艺流程的配置方法：按原料的预处理系统、化学反应系统和反应产物的精制或分理系统、化学反应系统和反应产物的精制或分离系统的顺序来进行，并充分考虑节能、环保离系统的顺序来进行，并充分考虑节能、环保和效益。和效益。第48页，共52页，编辑于2022年，星期三本章小结本章小结5.5.工艺流程进行评价的标准：考察技术效率、经济效益，工艺流程进行评价的标准：考察技术效率、经济效益，及社会效益。及社会效益。6.6.氨合成流程的配置包括
42、氨合成流程的配置包括;新鲜氢氮气的补入及压缩新鲜氢氮气的补入及压缩,对未反应气体进行循环和压缩；氢氮混合气预热和氨对未反应气体进行循环和压缩；氢氮混合气预热和氨的合成，反应热的回收，氨的分离，惰性气体排放及的合成，反应热的回收，氨的分离，惰性气体排放及氢气的回收。氢气的回收。7.7.氨合成塔结构：满足高温高压的操作要求，又要易于氨合成塔结构：满足高温高压的操作要求，又要易于反应热的移出。反应热的移出。8.8.聚氯乙烯工艺流程特点：聚合釜及分离干燥流程。聚氯乙烯工艺流程特点：聚合釜及分离干燥流程。第49页，共52页，编辑于2022年，星期三综合练习综合练习v1984年印度博帕尔的西维因（1-萘基
43、-甲基氨基甲酸酯，氨基甲酸酯类杀虫剂）合成工厂发生甲基异氰酸酯的灾难性泄漏，导致数千人死亡。结合本事例比较评价下面两种合成西维因的反应路线哪一条较好？为什么？第50页，共52页，编辑于2022年，星期三复习思考题复习思考题v1什么是工艺流程和工艺流程图？v2化工过程中物理加工处理和化学加工处理各指的是什么操作？v3化工生产工艺流程一般由哪些环节组成?各环节应具有什么功能?v工艺流程方框图（图6-2）、示意图（图6-3）和带控制点的流程图（图6-4）各有什么特点？v4化工生产工艺流程的配置原则是什么?如何配置原则流程?v固体、液体、气体原料的常用的净化方法及设备？v5在配置工艺流程时，应根据哪些
44、要求来选择化学反应器等主要设备?、v6对工艺流程进行评价的标准是什么?v7氨合成反应具有什么特点?氨合成原则工艺流程是怎样配置的?v8试分析影响氨合成反应的因素?v9传统氨合成工艺流程有何特点?第51页，共52页，编辑于2022年，星期三复习思考题复习思考题v10试分析和评价Topse氨合成工艺流程？v11Topse氨合成流程与传统氨合成工艺流程在热能回收利用上的不同。v12试分析引发剂用量、聚合时间、聚合反应温度等因素对氯乙烯悬浮聚合法生产聚氯乙烯的有何影响?v13根据本章内容画出聚氯乙烯生产工艺的原则流程？v14试分析氯乙烯悬浮聚合法生产聚氯乙烯的工艺流程有哪些特点?v15气流干燥器和沸腾干燥器的优缺点？v16-戊基桂醛是一种应用很广的香料。其原料合成路线有2两种，一种是正戊醛与肉桂醛缩合，另一种是庚醛与苯甲醛缩合路线。试评价分析两条合成路线的优缺点。工业生产中应选择哪一条路线？第52页，共52页，编辑于2022年，星期三