【正文】 （ 如湍動 ） 等既定要求。另外有時偶然的操作失誤或者意外的故障都會導致重大損失，因此對反 應 器的 選 型必 須 十分重視安全操作和盡可能采用自動控制方案。 （ 5） 機械工程的要求 對反應器在機械工程方面的要求一是要保證反應設備在操作條件下有足夠的強度和傳熱面積，同時便于制造。 總之，反應設備的選擇應結(jié)合化學反應器課程所分析各種反應器的性能、特點，根據(jù)具體產(chǎn)品 生產(chǎn)工藝的需要，綜合上述各條要求來選擇確定。 （ 2） 可靠性好 由于化 工生產(chǎn)多為連續(xù)進行。如有加壓精餾或減壓精餾，有時又采用特殊精餾，有的物料有腐蝕性，有的又含有污垢或沉淀，許多單體在精餾的高溫條件下還很容易自聚或分解等等。所以塔板壓力降不能過大。 化工生產(chǎn)工藝流程組織原則可以由各類設備與物料關(guān)系體現(xiàn) 出來，簡單示意如 圖13所示。以幾何圖形和必要的文字解釋，表示設備及設備之間的相互關(guān)系，全部原料、中間體、半成品、產(chǎn)成品以及副產(chǎn)物的名稱和流向等，工藝流程圖按其用途分為生產(chǎn)工藝流程圖、物料流程圖、帶控制點的工藝流程圖等。 原料 輸送設備 清凈 設備 混合 設備 處理到反應條件 設備 反應混合物 反應 設備 產(chǎn)物 產(chǎn)物分離 設備 主產(chǎn)物 主產(chǎn)物精制 設備 合格主產(chǎn)物 主產(chǎn)物貯存 設備 副產(chǎn)物貯存 設備 合格副產(chǎn)物 副產(chǎn)物回收處理 設備 副產(chǎn)物 催化劑處理 設備 回收 設備 未反應 的 反應 物 回收反應物 圖 13 設備與物料關(guān)系示意圖 加料泵 乙炔 蒸發(fā)殘液 吸附 鼓風機增壓 混合 蒸發(fā) 合成 氣固分離 預熱 合成產(chǎn)物氣 催化劑粉末 醋酸 圖 14 醋酸乙烯酯合成工序工藝流程框圖 新鮮乙炔循環(huán)乙炔蒸汽油醋酸油包裝反應產(chǎn)物催化劑8912 3 456 71011121314殘液 圖15 醋酸乙烯酯合成工序工藝流程圖1 吸附槽；2 乙炔鼓風機；3 醋酸貯槽；4 醋酸加料泵；5 醋酸蒸發(fā)器；6第一預熱器；7 第二預熱器； 8 催化劑加入器；9 催化劑加入槽； 10 硫化床反應器；11 催化劑取出槽；12 粉末分離器； 13粉末受槽； 14 粉末取出槽汽N 2N 2 圖 1— 5 是以設備形狀表示的醋酸乙烯酯合成工序生產(chǎn)工藝流程圖。 圖 16為 醋酸乙烯酯合成工序 物料流程圖。 4．圖右上角注明基準 （ 1h） 和單位 （ kg） 。有時生產(chǎn)單位將其簡化后復制到控制室內(nèi)，供操作人員熟悉和參觀。 表 13 工藝流程圖的物料代號 （ 摘自 HG/T ） 物料名稱 物料代號 物料名稱 物料代號 PA PG PGL PGS PL PLS PW AR WW FG DR H DW RW 工藝空氣 工藝氣體 氣液兩相流工藝物料 氣固兩相流工藝物料 工藝液體 液固兩相流工藝物料 工藝水 空氣 生產(chǎn)廢水 燃料氣 排液、排水 氫 生活用水 原水、新鮮水 CA IA HS SC CWR CWS SW CSW AL N O VE VT 壓縮空氣 儀表空氣 高壓蒸汽 蒸汽冷凝水 循環(huán)冷卻水回水 循環(huán)冷卻水上水 軟水 化學污水 液氨 氮 氧 真空排放氣 放空 4．工藝流程圖閱讀 閱讀帶控制點工藝流程圖主要是了解和掌握物料的工藝流程，設備的數(shù)量、名稱和編號；管線的編號和規(guī)格；管件、 閥 門、控制點（測壓點、測溫點、分析點）的部位和名稱，以便在管道安裝和工藝操作實踐中，做到心中有數(shù)，一般讀圖的步驟如下： ①掌握設備的名稱、數(shù)量及位號。 h— 1） C2H2 ％ N2 ％ CO2 ％ Ald ％ VAc ％ H2O ％ ? 100％ 原料醋酸 組成 質(zhì)量 分數(shù) 物料量 （㎏ h— 1） C2H2 ％ N2 ％ CO2 ％ Ald ％ VAc ％ H2O ％ ? 100％ 混合原料 氣 組成 質(zhì)量 分數(shù) 物料量 （㎏ （ 1） 物料及能量的充分利 用 在組織工藝流程時，要注意以下幾個問題。 副反應物也應 回收 成副產(chǎn)品，對采用的溶劑、助劑等一般也應建立回收系統(tǒng)，減步廢物的產(chǎn)生和排放。 ③ 要注意設備位置的相對高低．充分利用位能輸送物料。如在設備結(jié)構(gòu)上或適當?shù)墓苈飞峡紤]防爆裝置，增設阻火器、保安氮氣等工藝條件也要作相應的嚴格規(guī)定，可能條件下 還可安裝自動報警及聯(lián)鎖裝置以確保安全生產(chǎn)。主要內(nèi)容是根據(jù)實際情況討論該流程有哪些地方采用了先進的技術(shù) 并 確認流程的合理性；論證流程中有哪些物料和熱量充分利用的 措施及其可行性；工藝上確保安全生產(chǎn)的條件等流程具有的特點。 14． 原料路線選擇的依據(jù)和原則是什么？ 15． 原料預處理的原則是什么？ 16． 原料預過程流程需靠路那些方面問題？用圖示 一般原料 17． 催化劑在化工產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)上有何意義 ? 18． 催化劑的性能指標有哪些？ 19． 怎樣理解催化劑的失活與再生？ 110． 固體催化劑一般主要由哪些成分組成 ?各組分所起的作用是什么 ? 111． 工業(yè)用固體催化劑一般可用哪些方法制備 ? 112． 根據(jù)什么標準來衡量工業(yè)用固體催化劑的性能好壞 ? 113． 固體催化劑活化處理的作用是什么 ? 114． 固體催化劑使用過程中，活性衰退的原因有哪些 ?哪些活性衰退可以再生 ?哪些不能再生 ?各舉例說明。 請按要求組織流程方案。根據(jù)具體的要求， 考慮到固體、液體和氣體原料的處理方法不盡相同。將上圖變成操作設備，才是一個起碼的流程。 承接 上面的 原料預處理 方框圖流程 ，加以進一步 完善， 有如下的 分離 提純 初步流程“方案”。原料是由反應工藝決定的，確定一個反應工藝之后，應用何種原料、原料要何種狀態(tài)， 都已有了明確要求，有些原料要預處理，如固體物料要不要粉碎 ？ 粉碎之后要不要篩分 ， 篩分之后要不要干燥 ？ 假如是液體物料， 進入反應器 反應時是 液態(tài)還是氣態(tài) ？ 如果是氣態(tài)則要氣化。在化工生產(chǎn)中貫徹執(zhí)行工藝文件有何意義 ? 128．技術(shù)改革與產(chǎn)品更新在化工生產(chǎn)中有何意義 ? 【實 例 分析】 化工產(chǎn)品合成路線方案選擇 某一固體物料，在運輸?shù)冗^程中可能沾有泥土等雜質(zhì)，物料本身亦包含雜質(zhì)，加料要求是要粉碎到某個粒度，并要求干燥后進料。 本 章 小 結(jié) 磺化、硝化、氧化、裂解 、縮合 等單元過程 ；傳熱、蒸餾、干燥、吸收等單元操作 概 述 化 工 生 產(chǎn) 過 程 化工生產(chǎn)原料準備過程 化工產(chǎn)品 基礎原料和基本原料 催化劑準備 催化 劑 作用 ：加快主反應 速率 、 抑制副反應 固 催化劑構(gòu)成 ： 主催化劑 、助催化劑 和載體 催化劑性能 ： 活性 、 選擇性 、 壽命 、 穩(wěn)定性 催化劑失活與再生 ： 失活是催化劑因中毒、炭沉積 、高溫過熱 、 損失等原因 喪失 催化作用 ； 再生是 物理 或化學 方法 恢復催 化劑活性的加工過程 ，如 氣 流 摩擦 或 高溫 空氣 脫 積炭 化工生產(chǎn)過程組織 技術(shù)上先進 、 經(jīng)濟上合理 、 安全 上 可靠 非均相 物 用機械分離 ；均相 物 采 用傳質(zhì)分離法 分離目標、方法、流程的確定 化工生產(chǎn)操作 分類 反應器選擇、精餾設備選擇 工藝流程圖、物料流程圖及閱讀 原料在化工生產(chǎn)中作用 原料路線選擇 原料預處理方案 確定 分離和精制方法 分離流程方案選擇 化工設備選擇 化工工藝流程組織 化工生產(chǎn)過程評價 化工生產(chǎn)工序 化工生產(chǎn)過程組成 原料預處理、化學反應過程、產(chǎn)品分離與提純、三廢處理及綜合利用 等 過程 化工生產(chǎn)的 目的產(chǎn)物稱為化工產(chǎn)品 ； 副產(chǎn)品 、中間產(chǎn)品 、 聯(lián)產(chǎn)品 等 石油、天然氣、煤 、空氣、水 等 基礎原料； “三烯、三苯、乙炔和萘”等 基本原料 化工原料是化工產(chǎn)品生產(chǎn)的物質(zhì)基礎 考慮 反應特點和原料 性質(zhì)，做到 先進、合理、安全 、 經(jīng)濟； 因地制宜、綜合發(fā)展 原料全分析、一級處理 達 化學要求、二級 處理 達 物理要求 、三級 處理 達加料要求 作用： 反應過程是化工生產(chǎn)全局中起關(guān)鍵作用的部分 ， 其 改變將引起整個生產(chǎn)流程 改 變 分類： 反應過程 分 間歇過程、連續(xù)過程和半連續(xù)過程 是分類方法中最常用 最重要的一種 化工生產(chǎn)分離過程 化工生產(chǎn)反應過程 可分為 反應操作、分離和提純操作、調(diào)節(jié) 溫度操作、調(diào)節(jié)壓力操作和混合操作等方面 化工 裝置 操作 方式 可分為 連續(xù)、間歇、半連續(xù)操作方式 思考 題 與習題 11． 請敘述化工生產(chǎn)過程的組成，并用圖示出。要考慮全流程的操作彈性和各個設備的利用率， 并 通過調(diào)查研究和生產(chǎn)實踐來確定彈性的適應幅度，盡可能使各臺設備的生產(chǎn)能力相匹配，以免造成浪費。 （ 2） 工藝流程的連續(xù)化 、 自動化 對大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，工藝流程宜采用連續(xù)操作，設備大型化和儀表自動化控制，以提高產(chǎn)品和降低生產(chǎn)成本，如果條件具備還可采用計算機控制；對精細化工產(chǎn)品以及小批量多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)，工藝流程應有 一 定的 靈 活性、多功能性，以便于改變產(chǎn)量和更換產(chǎn)品品種。 ② 認真研究換熱流程及換熱方案，最大限度地回收熱量。因而應采用先進技術(shù)，合理的單元，有效的 設 備． 選用最適宜的工藝條件和高 效 催化劑。評價工藝流程的標準是技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，安全 上 可靠，而且應符合國情，切實 可 行。 h— 1） HAC ％ 高沸物 ％ ? 100％ 反應產(chǎn)物氣體 組成 質(zhì)量 分數(shù) 物料量 （㎏ 試一試 利用 Auto CAD繪圖軟件繪制某產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程圖并讀懂它 醋酸蒸發(fā)器 E— 101 反應器 R— 101 新乙炔 組成 質(zhì)量 分數(shù) 物料量 （㎏ 查一查：工藝流程圖常用設備的代號與圖例 帶控制點的工藝流程圖表示了全部工藝設備及其縱向關(guān)系，物料和管路及其流向，冷卻水、加熱蒸汽、真空、壓縮空氣和冷凍鹽水等輔助管路及其流向，閥門與管件，計量 — 控制儀表及其測量 — 控制點和控制方案，地面及廠房各層標高。 3．帶控制點的工藝流程圖 帶控制點的工藝流程圖是組織、實施和指揮生產(chǎn)的技術(shù)文件，也稱施工流程圖。 2．設備之間繪出各股物料線，用粗實線繪制；物料流向用箭頭表示，各物料進出設備的位置參照工藝流程圖的位置。 2．物料流程圖 物料流程圖是用工藝流程簡圖與表格相結(jié)合的方式， 表示所加工物料的數(shù)量關(guān)系 和 物料衡算結(jié)果的一種圖樣。工藝流程圖 是以設備形狀示意圖或框圖，分別表示化工單元操作和單元反應過程，以箭頭表示物料和載能介質(zhì)的流向，并輔以文字說明。 四、 化工生產(chǎn) 工藝流程圖 工藝流程圖是以圖解的形式表示化工生產(chǎn)過程。 三 、 化工生產(chǎn)工藝流程組織 工藝流程是指原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，經(jīng)歷各種反應設備和其他設備（如緩沖罐、貯槽、輸送設備）以及管路的全過程，反映了原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品采取的化學和物理的全部措施，是原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品所需單元反應、化工單元操作的有機組合。如對容易自聚 的單體的精制，可以選擇不易堵塞且便于清掃的大孔篩板等結(jié)構(gòu)簡單的塔設備。因此，設備的機械性能 一 定要好，同時設備要具有足夠的操作彈性，以便處理量或氣液比變化時，仍能保持較高的效率，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 （ 1） 能力大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單 化學工業(yè)的發(fā)展趨勢是裝置向大型化發(fā)展。 （ 6） 技術(shù)經(jīng)濟管理的要求 反應器的 選 型是否合理，最終體現(xiàn)在經(jīng)濟效 益 上。 此外盡量采用自動控制 以 使操作更穩(wěn)定、可靠。 （ 4） 工程控制的要求 化工工藝過程很重要的一條 是 一定要保證穩(wěn)定、可靠、安全地進行生產(chǎn)。 （ 2） 熱量傳遞的要求 化學反應過程都是伴隨有熱效應的，必須及時移出放熱反應放出的反應熱或及時供給吸熱反 應所需足夠的反應熱。一般情況下，可以從下述幾方面的工藝要求來選擇反應器。沒備的選擇與計算要充分考慮工藝上的特點，盡 量 選用先進設備并力求降低投資，節(jié)省用料。 根據(jù)對若干具體的、特殊的、實際工藝流程的分析，概括、總結(jié)出工藝流程一般包括的設備 ： ①反應物輸送設備 鼓風機、離心泵、輸送帶等；②反應物清凈設備 除塵器、洗滌塔等；③反應物混合設備 混合器；④將反應物預處理到反 應條件的設備