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工藝包是什么,？
日期：2023-12-28 瀏覽： 415
除小部分新產(chǎn)品外,，國內(nèi)大部分化工技術(shù)中,，工藝路線已基本確定。針對相同原料,，獲得相同產(chǎn)品如有幾種工藝路線,，則對每一種路線分別進行分析、比較后確定,。
1,、所需的溫度、壓力等參數(shù),。幾種路線中實現(xiàn)的效果相近,，優(yōu)先選擇易于實現(xiàn)操作參數(shù)的路線；
8,、是否侵權(quán),。
通過實驗（實驗室、小試,、中試,、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等）或查詢文獻,、論文、技術(shù)書籍等所有可能的渠道收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（在合法的前提下）,。包括：技術(shù)中涉及的所有物質(zhì)的物性及物質(zhì)間的相互影響,，所有涉及到的反應及催化劑、反應機理等,。同時注意對整個過程中形成的知識產(chǎn)權(quán)的保護,。
眾所周知，反應為整個系統(tǒng)的靈魂,，也是“洋蔥模型”的最中心,，它出了問題，所有其他工作都是白搭,，它錯了,，整個基準就錯了。所以,，非常,、非常、非常重要,！
反應按是否有催化劑分：催化反應,、非催化反應；按相態(tài)分：均相反應,、非均相反應,。
無論屬于何種反應，作為工藝包開發(fā)者均需對反應有透徹的理解,，對反應機理要清清楚楚,、明明白白。
僅做實驗室研發(fā)的科研人員很難把工藝包做好,，受兩個因素制約,，因素一：缺乏工程化經(jīng)驗；因素二：缺乏工業(yè)化后的生產(chǎn)經(jīng)驗,。僅做工程設(shè)計的技術(shù)人員也很難把工藝包做好,，因為缺乏對反應機理的認識和相關(guān)數(shù)據(jù)，同時還缺乏生產(chǎn)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)經(jīng)驗,。僅做生產(chǎn)的技術(shù)人員同樣也很難做好,，因為缺乏研發(fā)和工程設(shè)計的經(jīng)驗及數(shù)據(jù)。
如為催化反應,，工藝包開發(fā)人員至少需掌握催化劑的物理性能參數(shù),，如：強度、孔隙率,、堆密度,、活性組份,、載體等。此外還要掌握催化劑的化學性能,，如反應的轉(zhuǎn)化率,、選擇性、反應的影響因素（包括溫度,、壓力、流量,、組份配比）,、空速、催化劑失活中毒影響因素,、反應熱力學平衡參數(shù),、反應動力學方程、反應控制步驟等等,。當然,，這些數(shù)據(jù)也可以由項目組中專門從事催化劑研發(fā)的人員提供。
如為非催化反應,，同樣需掌握反應機理,、反應影響因素、反應動力學方程,、反應控制步驟,、吸/放熱量、超溫后果,、反應失控保護措施等,。
化工裝置中常見的分離為氣液分離、吸收,、氣提,、解吸、精餾等,。
普通分離罐的計算一般按分離液滴直徑進行計算,，高效分離罐一般提出工藝要求。
吸收的關(guān)鍵是尋找合適的吸收劑,，氣提為打破原氣液相平衡,，通過改變分壓實現(xiàn)分離，解吸為吸收的逆過程,，普通精餾按沸點進行分離即可,，如分離中存在共沸物或沸點相差很小的物質(zhì)，則可考慮特殊精餾,，如：共沸精餾,、萃取精餾或變壓精餾等,。需根據(jù)被分離物質(zhì)的具體情況分析后確定。
如數(shù)據(jù)庫中缺少二元交互參數(shù),，需對氣液相平衡數(shù)據(jù)進行測量或通過查閱資料獲取,，然后對氣液相平衡數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)回歸，得到二元交互參數(shù),，從而才能進行準確的分離計算,。
循環(huán)一般分為氣相循環(huán)和液相循環(huán)，循環(huán)一般是為了滿足反應的需要或分離的需要,。
化工裝置中大部分反應單程轉(zhuǎn)化率并不高,，為了獲得較高的收率，只能采用循環(huán)的方式,，如合成氨,、尿素、碳銨,、煤焦油加氫,、三聚氰胺、甲醇,、乙二醇等裝置,。此外，有些難分離物系,，為了獲得高收率,、好的產(chǎn)品質(zhì)量，也會采用循環(huán)的方式,。循環(huán)量越大,、循環(huán)壓降越大，也就意味著能耗越高,，這里面降能耗可挖掘的空間巨大,。通常，循環(huán)越多,，流程的復雜程度就越高,，設(shè)計、控制,、操作的難度也就越大,。
收集技術(shù)中涉及的所有物質(zhì)/流股的焓和比熱值，所有反應的反應熱,、熔解熱等,。裝置內(nèi)按溫度及熱量梯級換熱回收熱量（盡可能在裝置內(nèi)考慮熱量的回收利用，如裝置內(nèi)不能回收利用的熱量,，則從全廠的角度來考慮熱量的回收利用）,。
在進行換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時,，切記純理論考慮，要同時兼顧操作及工藝的可行性,，由于換熱帶來的露點腐蝕,、結(jié)晶、堵塞,、氣液兩相對催化劑的影響等均需周全考慮,。
收集所有流股的粘度、汽化壓力等參數(shù),，兩相流避免活塞流,，通過合理的設(shè)備布置來減少動量消耗，節(jié)約能源,。
工藝包開發(fā)，進行全流程模擬是必不可少的,。對于流程模擬有兩種較極端且不正確的觀點,。
觀點一：流程模擬是萬能的，什么都是模擬一下就能獲得,；
觀點二：流程模擬沒有用,，受影響因素太多，根本算不準,。以上兩種觀點都是瞎子摸象,，不能客觀的來認識模擬軟件。
1,、流程模擬對工藝的認識非常有幫助,，尤其是經(jīng)過全流程模擬后，對全系統(tǒng)的認識會有質(zhì)的飛躍,；
2,、流程模擬并非簡單的輸入、輸出,，需要注入大量的人為分析,，每一個參數(shù)的變化以及它的影響因素，以及一個參數(shù)的改變帶來的全系統(tǒng)的變化都是需要逐個分析的,。此外,，關(guān)鍵數(shù)據(jù)還需要與實驗、小試,、中試及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等的數(shù)據(jù)進行比對分析,，進一步對模型數(shù)據(jù)進行修正；
3,、流程模擬并非萬能的,，沒有輸入就沒有輸出,，輸入錯了，輸出一定錯,。輸入對了,，輸出也有可能與實驗或生產(chǎn)數(shù)據(jù)不符，需對出現(xiàn)的不符情況進行細致的分析論證,，找出矛盾的原因,；
4、流程模擬的應用可大大縮短工藝包的開發(fā)時間,，減少實驗工作量,，指導生產(chǎn)，預測數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢,；
5,、通過流程模擬可獲得完整的物料、能量平衡數(shù)據(jù),，物性參數(shù)等,，為工程設(shè)計、生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),；
6,、可以通過模擬對各種方案進行綜合對比，從而得到最優(yōu)方案,。
2,、從反應入手,，如反應僅受熱力學平衡影響，則可考慮化學平衡反應器模塊,，通過調(diào)節(jié)平衡溫距來獲得相關(guān)參數(shù),。如反應除熱力學平衡外，受反應動力學影響,，則通過實驗數(shù)據(jù)擬合推導得到反應速率方程及相關(guān)參數(shù)（包括：活化能,、指前因子、吸附因子,、吸附/反應平衡常數(shù)等等）,，將相關(guān)參數(shù)用于流程模擬中的反應模塊，同時將模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行比對,、分析,、修正。目的讓模型具有可預測性，能對工業(yè)放大提供可靠的依據(jù),；
3,、解決分離、換熱的問題,，根據(jù)前面收集的數(shù)據(jù)及初步制定的流程,，進行模擬計算（包括：物性數(shù)據(jù)回歸、換熱器分析計算等等）,，對發(fā)現(xiàn)的問題進行分析修正,，同時對各種可能的流程一一進行計算對比，找出最優(yōu)方案,，流程最優(yōu)方案確定后,，進一步對單個設(shè)備進行調(diào)優(yōu)；
4,、匹配公用工程（規(guī)格盡可能少,，同時兼顧投資）。至此,，模擬工作已基本完成,。
以上的輕描淡寫，希望不要誤導一些人,。因為化工技術(shù)真的博大精深,，任何一個點想要做到精深通透,，都可能足以讓我們窮盡一生而不可得,。
4完成PFD、PID,、設(shè)備數(shù)據(jù)表
通過準確的全流程模擬后,，即可得到完整的物料流程圖（PFD）。
參照典型單元設(shè)備的流程模式,、結(jié)合工藝的特點及需求,，同時讓儀表專業(yè)介入，共同完成PID,，根據(jù)PFD上各流股信息取經(jīng)濟流速,、算管道壓降、然后確定管徑,，根據(jù)開停車需要,，考慮置換、催化劑升溫還原/停車保護,、預硫化等等,，加上所需的開/停工線。
對所有設(shè)備進行設(shè)計計算，定型設(shè)備提出詳細參數(shù),、選材原則,，非標設(shè)備計算尺寸、大小,、高度,、內(nèi)件等。
根據(jù)反應綜合考慮后確定,，具體包括：反應類型（快速/慢速反應,、氣液相反應/氣氣相反應/液液相反應/氣固相反應、催化/非催化反應等等）,、催化劑性能（如為催化反應）,、空速、反應速率,、反應控制步驟,、停留時間、物料分布,、移熱,、放大效應等因素來設(shè)計。
分填料塔,、板式塔,，也有同一塔內(nèi)部分填料、部分塔板,。填料塔一般壓降小,、板式塔壓降大，填料塔一般對噴淋密度的要求比板式塔高,，此外,，物料性質(zhì)對塔的選擇也有很大影響。根據(jù)分離要求,，優(yōu)化進料位置,、調(diào)整回流比及理論板數(shù)、根據(jù)物料性質(zhì)取合適的液泛系數(shù),，進行塔器的計算,，計算出每塊板/填料的氣液相負荷、持液量,、噴淋密度,、壓降。
將流程模擬中的數(shù)據(jù)導入換熱器計算軟件進行計算即可,。一般采用HTRI中的校核模式進行計算,，流程模擬中冷熱端溫差一般控制≥8℃,，盡量避免溫度交差，考慮上污垢熱阻,，考慮清洗,，考慮熱膨脹，考慮適當?shù)挠嗔?，根?jù)建廠地氣候條件,、水源供給情況，考慮空冷,，空冷一般用于熱負荷大,、溫差小的地方。對換熱要求高,、冷熱端溫差小,、壓降要求小、占地要求小等地方考慮高效換熱器,。
根據(jù)氣量,、壓比以及輸送氣體的組成情況確定壓縮機的型式。根據(jù)廠區(qū)具體情況,，如：電價,、蒸汽富余情況、能否上鍋爐,、能否上自備電站,、煤價等等因素，經(jīng)綜合分析后確定電驅(qū)或汽驅(qū),。如采用電驅(qū),，一般來說壓縮機一次投資低、占地小,、操作/檢維修工作量小,，但折產(chǎn)品單價后電一般比蒸汽貴,。如采用汽驅(qū),，一般來說壓縮機一次投資高、占地大,、操作/檢維修工作量大,，但折產(chǎn)品單價后蒸汽一般比電便宜。當然,，也有一些廠例外,，所以，因地制宜,、萬萬不可一概而論,！
此外，采用汽驅(qū)的，還要考慮壓縮機是采用全凝,、抽凝還是背壓式（需在全廠蒸汽平衡中統(tǒng)籌考慮）,，如壓縮機采用全凝或抽凝，還要考慮表冷采用水冷還是空冷,，兩者對壓縮機的蒸汽消耗是不一樣的,。
根據(jù)前面的計算，整理完成設(shè)備數(shù)據(jù)表即可,。
分緩沖罐,、中間儲罐、成品儲罐等,，按停留時間,、儲存時間及考慮生產(chǎn)操作（如手動分析取樣要求、產(chǎn)品封罐要求,、換班銜接要求等等）后確定,。
非標設(shè)備，提出詳細的外形尺寸,、內(nèi)件型式及詳細參數(shù),、工藝參數(shù)等；定型設(shè)備,，提出詳細的工藝參數(shù),、工藝要求、選材原則等,。
5完成設(shè)計說明,、儀表規(guī)格書、聯(lián)鎖說明,、建議設(shè)備布置圖等
此時,，拿出SHSG 052-2003石油化工裝置工藝設(shè)計包（成套技術(shù)工藝包）內(nèi)容規(guī)定，按里面的要求一條一條完成,，當然里面涉及到的知識面是較廣的,，要求也是較高的，除工藝外,，還涉及了設(shè)備,、儀表、衛(wèi)生,、安全,、環(huán)保、分析,、管材,、布置,、生產(chǎn)等等…
所以，一個好的,、成熟的,、能夠運用于實際的工藝包真的不是憑一己之力所能完成的。它一定是有一個好的團隊在支撐,，這個團隊涉及到研發(fā),、技術(shù)、工程,、生產(chǎn)…
此兩大手冊的完成除對工藝有透徹的理解外，還需要大量的實驗,、中小試數(shù)據(jù)作為支撐,。
