工藝包是什么,？
日期：2023-12-28 瀏覽： 414
除小部分新產(chǎn)品外,，國(guó)內(nèi)大部分化工技術(shù)中，工藝路線已基本確定,。針對(duì)相同原料,，獲得相同產(chǎn)品如有幾種工藝路線,，則對(duì)每一種路線分別進(jìn)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(shí)現(xiàn)的效果相近,，優(yōu)先選擇易于實(shí)現(xiàn)操作參數(shù)的路線；
8,、是否侵權(quán),。
通過實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)室、小試,、中試,、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等）或查詢文獻(xiàn)、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(yīng)及催化劑,、反應(yīng)機(jī)理等,。同時(shí)注意對(duì)整個(gè)過程中形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。
眾所周知,，反應(yīng)為整個(gè)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(cuò)了，整個(gè)基準(zhǔn)就錯(cuò)了。所以,，非常,、非常、非常重要,！
反應(yīng)按是否有催化劑分：催化反應(yīng),、非催化反應(yīng)；按相態(tài)分：均相反應(yīng),、非均相反應(yīng),。
無論屬于何種反應(yīng)，作為工藝包開發(fā)者均需對(duì)反應(yīng)有透徹的理解,，對(duì)反應(yīng)機(jī)理要清清楚楚,、明明白白。
僅做實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的科研人員很難把工藝包做好,，受兩個(gè)因素制約,，因素一：缺乏工程化經(jīng)驗(yàn)；因素二：缺乏工業(yè)化后的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),。僅做工程設(shè)計(jì)的技術(shù)人員也很難把工藝包做好,，因?yàn)槿狈?duì)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)和相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還缺乏生產(chǎn)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),。僅做生產(chǎn)的技術(shù)人員同樣也很難做好,，因?yàn)槿狈ρ邪l(fā)和工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)。
如為催化反應(yīng),，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(qiáng)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(xué)性能,，如反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性,、反應(yīng)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(yīng)熱力學(xué)平衡參數(shù)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程、反應(yīng)控制步驟等等,。當(dāng)然,，這些數(shù)據(jù)也可以由項(xiàng)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(yīng),，同樣需掌握反應(yīng)機(jī)理,、反應(yīng)影響因素、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,、反應(yīng)控制步驟,、吸/放熱量、超溫后果,、反應(yīng)失控保護(hù)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(jì)算一般按分離液滴直徑進(jìn)行計(jì)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(shí)現(xiàn)分離，解吸為吸收的逆過程,，普通精餾按沸點(diǎn)進(jìn)行分離即可,，如分離中存在共沸物或沸點(diǎn)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(duì)氣液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量或通過查閱資料獲取，然后對(duì)氣液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸,，得到二元交互參數(shù),，從而才能進(jìn)行準(zhǔn)確的分離計(jì)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(yīng)的需要或分離的需要,。
化工裝置中大部分反應(yīng)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(huì)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(fù)雜程度就越高,，設(shè)計(jì)、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(yīng)的反應(yīng)熱,、熔解熱等,。裝置內(nèi)按溫度及熱量梯級(jí)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(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，切記純理論考慮,，要同時(shí)兼顧操作及工藝的可行性,，由于換熱帶來的露點(diǎn)腐蝕、結(jié)晶,、堵塞,、氣液兩相對(duì)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(dòng)量消耗,，節(jié)約能源,。
工藝包開發(fā),，進(jìn)行全流程模擬是必不可少的。對(duì)于流程模擬有兩種較極端且不正確的觀點(diǎn),。
觀點(diǎn)一：流程模擬是萬能的,，什么都是模擬一下就能獲得,；
觀點(diǎn)二：流程模擬沒有用,，受影響因素太多，根本算不準(zhǔn),。以上兩種觀點(diǎn)都是瞎子摸象,，不能客觀的來認(rèn)識(shí)模擬軟件。
1,、流程模擬對(duì)工藝的認(rèn)識(shí)非常有幫助,，尤其是經(jīng)過全流程模擬后，對(duì)全系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)會(huì)有質(zhì)的飛躍,；
2,、流程模擬并非簡(jiǎn)單的輸入、輸出,，需要注入大量的人為分析,，每一個(gè)參數(shù)的變化以及它的影響因素，以及一個(gè)參數(shù)的改變帶來的全系統(tǒng)的變化都是需要逐個(gè)分析的,。此外,，關(guān)鍵數(shù)據(jù)還需要與實(shí)驗(yàn)、小試,、中試及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,，進(jìn)一步對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)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(cuò)了,，輸出一定錯(cuò),。輸入對(duì)了，輸出也有可能與實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)不符,，需對(duì)出現(xiàn)的不符情況進(jìn)行細(xì)致的分析論證,，找出矛盾的原因；
4,、流程模擬的應(yīng)用可大大縮短工藝包的開發(fā)時(shí)間,，減少實(shí)驗(yàn)工作量，指導(dǎo)生產(chǎn),，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì),；
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(jì)、生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),；
6,、可以通過模擬對(duì)各種方案進(jìn)行綜合對(duì)比，從而得到最優(yōu)方案,。
2,、從反應(yīng)入手,，如反應(yīng)僅受熱力學(xué)平衡影響，則可考慮化學(xué)平衡反應(yīng)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(yīng)除熱力學(xué)平衡外，受反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響,，則通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合推導(dǎo)得到反應(yīng)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(yīng)平衡常數(shù)等等）,，將相關(guān)參數(shù)用于流程模擬中的反應(yīng)模塊，同時(shí)將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),、分析,、修正。目的讓模型具有可預(yù)測(cè)性,，能對(duì)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(jìn)行模擬計(jì)算（包括：物性數(shù)據(jù)回歸,、換熱器分析計(jì)算等等）,，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析修正，同時(shí)對(duì)各種可能的流程一一進(jìn)行計(jì)算對(duì)比,，找出最優(yōu)方案,，流程最優(yōu)方案確定后，進(jìn)一步對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)優(yōu),；
4,、匹配公用工程（規(guī)格盡可能少,，同時(shí)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(dǎo)一些人,。因?yàn)榛ぜ夹g(shù)真的博大精深,，任何一個(gè)點(diǎn)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(zhǔn)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(diǎn)及需求,，同時(shí)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(jì)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(hù),、預(yù)硫化等等,，加上所需的開/停工線。
對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,，定型設(shè)備提出詳細(xì)參數(shù),、選材原則，非標(biāo)設(shè)備計(jì)算尺寸,、大小,、高度、內(nèi)件等,。
根據(jù)反應(yīng)綜合考慮后確定,，具體包括：反應(yīng)類型（快速/慢速反應(yīng)、氣液相反應(yīng)/氣氣相反應(yīng)/液液相反應(yīng)/氣固相反應(yīng),、催化/非催化反應(yīng)等等）,、催化劑性能（如為催化反應(yīng)）、空速,、反應(yīng)速率,、反應(yīng)控制步驟,、停留時(shí)間、物料分布,、移熱,、放大效應(yīng)等因素來設(shè)計(jì)。
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(duì)噴淋密度的要求比板式塔高,，此外,，物料性質(zhì)對(duì)塔的選擇也有很大影響。根據(jù)分離要求,，優(yōu)化進(jìn)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(jìn)行塔器的計(jì)算,，計(jì)算出每塊板/填料的氣液相負(fù)荷、持液量,、噴淋密度,、壓降。
將流程模擬中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入換熱器計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算即可,。一般采用HTRI中的校核模式進(jìn)行計(jì)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(dāng)?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(fù)荷大、溫差小的地方,。對(duì)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(jī)的型式。根據(jù)廠區(qū)具體情況,，如：電價(jià),、蒸汽富余情況、能否上鍋爐,、能否上自備電站,、煤價(jià)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(jī)一次投資低、占地小,、操作/檢維修工作量小,，但折產(chǎn)品單價(jià)后電一般比蒸汽貴。如采用汽驅(qū),，一般來說壓縮機(jī)一次投資高,、占地大、操作/檢維修工作量大,，但折產(chǎn)品單價(jià)后蒸汽一般比電便宜。當(dāng)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(jī)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(jī)采用全凝或抽凝,，還要考慮表冷采用水冷還是空冷,，兩者對(duì)壓縮機(jī)的蒸汽消耗是不一樣的。
根據(jù)前面的計(jì)算,，整理完成設(shè)備數(shù)據(jù)表即可,。
分緩沖罐、中間儲(chǔ)罐,、成品儲(chǔ)罐等,，按停留時(shí)間、儲(chǔ)存時(shí)間及考慮生產(chǎn)操作（如手動(dòng)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(biāo)設(shè)備，提出詳細(xì)的外形尺寸,、內(nèi)件型式及詳細(xì)參數(shù),、工藝參數(shù)等；定型設(shè)備,，提出詳細(xì)的工藝參數(shù),、工藝要求、選材原則等,。
5完成設(shè)計(jì)說明,、儀表規(guī)格書、聯(lián)鎖說明,、建議設(shè)備布置圖等
此時(shí),，拿出SHSG 052-2003石油化工裝置工藝設(shè)計(jì)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(dāng)然里面涉及到的知識(shí)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(gè)好的,、成熟的、能夠運(yùn)用于實(shí)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(gè)好的團(tuán)隊(duì)在支撐,，這個(gè)團(tuán)隊(duì)涉及到研發(fā)、技術(shù),、工程,、生產(chǎn)…
此兩大手冊(cè)的完成除對(duì)工藝有透徹的理解外,，還需要大量的實(shí)驗(yàn),、中小試數(shù)據(jù)作為支撐。
