第七章 化工过程开发与评价

主讲教师周大军主讲教师周大军主讲教师周大军主讲教师周大军2007年9月. 试用稿一、化工工艺图及其应用一、化工工艺图及其应用化工工艺图是进行化工过程研究化工生产装臵化工工艺图是进行化工过程研究化工生产装臵的设计与制造以及化工生产装臵的安装与施工的设计与制造以及化工生产装臵的安装与施工必需的技术文件和法律依据必需的技术文件和法律依据是化工工艺技术人员与其他专业人员进行是化工工艺技术人员与其他专业人员进行技术合技术合作与协调的交流语言作与协调的交流语言同时也是化工企业的生产组织与调度、技术改造同时也是化工企业的生产组织与调度、技术改造与过程优化以及工程技术人员与管理人员与过程优化以及工程技术人员与管理人员熟悉熟悉和了解化工生产过程必需的技术参考资料和了解化工生产过程必需的技术参考资料。

是从事化工产品与过程开发的科研人员与工程技是从事化工产品与过程开发的科研人员与工程技术人员一种术人员一种必不可少工具与基本的动手能力必不可少工具与基本的动手能力。

化工工程图纸分类化工机器图、化工设备图和化工工艺图三大类。

化工机器图基本上是采用“机械制图”的标准与规范属于机械制图的范畴化工设备图和化工工艺图虽然与机械制图有着紧密的联系但却有十分明显的专业特征同时也有自己相对独立的制图规范与绘图体系属于化工工艺制图范畴。

“化工工艺制图”是在“机械制图”的基础上形成和发展起来的是专门研究化工生产装臵工程图样的绘制与阅读的年轻学科设计任务书物料衡算热量衡算设备设计与选型绘制流程图车间布置设计绘制流程草图可行性分析经济评价编制设计说明书物料平衡图能量平衡图化工设备图带控制点工艺流程图设备布置图管路布置图厂区布置图工艺流程图管路流程图管路布置图设备接管图管件图管架图管道施工图给排水设计设备设计土建设计电力设计暖通设计供热设计自控设计设备安装总图厂区布置图可行性报告设备一览表流程框图车间布置图外管设计公用工程机械土木建筑供电供热自动化小试科研成果设计阶段设计成果化学工程相关专业三、化工工艺制图表达的内容与深度三、化工工艺制图表达的内容与深度序号标准号项目目录主要表达内容1 HG 20519.1-92 化工工艺设计图内容需表达的内容与相应标准号2 HG 20519.2-92 图纸目录对编制图纸目录的规范与要求4 HG 20519.4-92首页图各种位号、代号、缩写与符号标记的说明5 HG 20519.5-92 管道及仪表流程图工艺流程、管道与仪表流程、辅助系统6 HG 20519.6-92 分区索引图需分区绘图的大型联合装置的分区情况7 HG 20519.7-92 设备布置图界区内设备的详细布置情况8 HG 20519.8-92 设备一览表界区内设备的详细情况9 HG 20519.9-92设备安装图各类需专门设计的专用装置的安装要求11 HG 20519.11-92 管道布置图界区内管路的详细布置情况13 HG 20519.13-92 管道轴测图界区内管道与管件的详细情况与空间位置14 HG 20519.1-92 管道轴测图与管段索引界区内管道轴测图分区情况与管段表目录16 HG 20519.3-92 特殊管架图特殊管架的结构设计24 HG 20519.11-92 伴热管图和伴热管表界区内各类蒸汽伴管设计与配置情况26 HG 20519.13-92 设备管口方位图非定型设备的接管方向一、流程图的分类一、流程图的分类热损610排水13108热损5349热损16热损410热损98烟气1216排渣查322排水9697排水20646尾气466原料车间熔烧车间净化车间干燥车间转化车间成品车间热损447原料矿98空气16电1293燃煤1762空气227水1293水10526溶解热6116反应热24158反应热4470单位×103kJ水5030稀释热1497硫酸厂能量平衡图已内酰胺车间丙烯睛车间硫铵回收车间合成氨车间来自××来自××来自××来自××90丙烯14480t/y去仓库去××去××去××去仓库硫铵4000t/y氰化钠5000t/y液氨5600t/y产品7500t/y乙睛1200t/y液氨5600t/y氧气950Nm3/y某化纤厂物料平衡图序号名称Kg/h W/ 1 乙苯191 182 对二甲苯191 183 间二甲苯424 404 邻二甲苯254 24合计1060 100序号名称Kg/h Wi 1 乙苯17.5 2.02 对二甲苯190 21.53 间二甲苯422 47.84 邻二甲苯254 28.7合计883.5 100序号名称Kg/h Wi 1 乙苯173.5 98.32 对二甲苯1.0 0.573 二甲苯2.0 1.134 邻二甲苯0 0合计176.5 100t常温t162℃××××化纤厂工程名称职责签字日期单元项目设计C8工段设计阶段初步设计校核物料流程图审核××年×月×日比例第张共张××××667××T101a 乙苯塔浮阀塔f1600×52600N120T101a乙苯塔浮阀塔f1600×52600N120T101a乙苯塔浮阀塔f1600×52600N120P常压t136℃H-101预热器Z16F5.7m2Q364MJ/h混合二甲苯P0.21Mpat188℃H-102再沸器Z25F200m2Q615MJ/hV-101a、b贮槽B-101原料笨B-102a、b乙苯泵B-103乙苯泵V-102回流槽B-104ab回流泵V-104乙苯槽B-106产品泵V-103二甲苯槽B-105二甲苯泵Xst30℃X s…t40℃H-103乙苯冷凝器F100m2Q6280MJH-104乙苯冷却器F3m2Q37MJH-105釜液冷却器F13m2Q314MJ乙苯去××Ms‟甲苯去××t40℃t40℃t30℃某聚苯乙烯厂C8工段物料流程图用途用途用来描述化工生产装置总的流程概用来描述化工生产装置总的流程概况况为大型联合企业的生产组织与调度、过程为大型联合企业的生产组织与调度、过程的经济技术分析以及项目的初步设计提供依据。

浅谈化工过程开发摘要：长期以来，就化学工业来说，试验成果不能迅速产业化，就技术而论，对以化学反应为特征的项目来说，认识化工过程开发和放大技术以实现规模生产是关键，也是我们和发达国家的重要差距。

本文对化工过程开发及放大技术做了初步的介绍和阐述。

关键词：化工过程开发；放大技术；规模生产引言随着对新型工业化发展道路认识的不断提高，科技领先，拥有自己的知识产权，已愈来愈成为我国工业企业提高竞争力的必由之路。

科教兴国、科教兴市、科技兴司、科技兴厂也逐步成为人们的共识。

因此，如何有效地抓好科研，抓好化工过程开发，就成为我们今后长时期的重要课题。

1 化工过程开发的定义化工过程开发是一种综合性的工程技术，主要是放大和优化两项工作。

它包括：立项前的可行性研究，实验室小试，放大模型试验、中试，技术经济评价，设计生产装置，安装、调试、开车等多个步骤。

由实验室研究过渡到建立生产装置的全过程，就是化工新产品、新工艺或新技术的开发过程，统称为“化工过程开发”。

是从立项前的可行性研究开始的，经过试验研究、设计、建立生产装置、开车调试到正常生产的整个过程。

涉及化学，化学工艺，化学工程，化工机械，测量与控制，经济分析，系统优化等多种学科。

因此必须把整个开发过程看作一个系统，使系统内各个相互联系和相互作用的要素协调配合，才能合理而有效地完成化工过程开发任务。

2 化工过程开发步骤2.1 实验室研究基础研究：指在实验室进行的筛选技术路线和工艺方案，测定有关物性数据及反应热、动力学参数，筛选分析方法和研制催化剂等。

小试：在基础研究的基础上，在实验室建立小型实验装置进行工艺模拟试验，主要任务是优化工艺条件。

2.2 收集资料包括过程放大和设计装置所需的数据和判据，以及围绕工艺过程评价或项 目评估所需要的原料、产品、能源、市场、交通、环保、地理环境等多种信息。

例：ε-己内酰胺（简称己内酰胺）是生产锦纶6纤维和尼龙6工程塑料的单体，广泛应用于纺织面料、地毯、汽车部件、包装薄膜等制造业，在我国经济发展中是一种紧缺的重要化工原料。

第一章1. 科学研究的分类？答：基础研究应用基础研究应用研究开发研究2. 为何说化学工业是一门工业艺术？（从原料、产品、技术的多方案性进行论述）第二章1.选题的基本原则与程序？答：科研选题的原则1、需要性原则：选择有重大意义或急需解决的问题。

2、目的性原则：目标集中，不含糊，不笼统。

3、创新性原则：针对科学而言，没有地域性。

4、先进性原则：针对技术而言，有地域性。

5、科学性原则：有依据；符合客观规律；设计科学。

6、可行性原则：主要技术指标实现的可能性。

7、效能性原则：社会效益、经济效益、应用价值等。

选题的基本程序（1）提出问题（2）查阅文献，提出假说（3）确定题目，并提出科研设计（4）积极申报相关课题，实施开发研究2. 举例说明化工前沿技术有哪些？并对你最熟悉的一个进行简单阐述。

答：(1)生物技术（传统生物技术：应用酿造酦酵、配育新种等传统的方法来生产对人类医学或农业有用的物质或生物。

现代生物技术：以生物化学或分子生物方法改变细胞或分子的遗传形质以达上述目的。

现代生物技术，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等四大体系组成的现代高新技术）（2）能源技术（3）绿色化工新技术第三章1. 科学研究的方法论框图？2. 科研中省时节资的主要途径是什么，并简要解释之。

答：主要途径是强化思考过程。

实验是费时耗资甚巨的，而思考过程主要发生在研究者的脑海之中，经济代价极小。

因此，强化思考过程在科研中的主导性和有效性是省时节资的主要途径。

3.工程研究的一般方法有哪几种？分别进行简要说明。

答：（1）系统论方法（具有两个特点：整体性与相关性；模型化与最优化。

（2）信息论方法。

信息方法有三层含义：信息分析、信息综合和信息进化.（3）控制论方法。

主要方法有控制方法、信息方法、反馈方法、功能模拟方法和黑箱方法等。

4. 化工过程开发的两种基本方法及各自的基本步骤及基本特征？答：两种基本方法：逐级经验放大法与数学模型法（1）逐级经验放大法基本步骤：①反应器的选型(通常都在小试中进行)。

化工过程开发的认识及影响因素学生姓名：赵海龙学号：20105052002化学化工学院2010级应用化学课程名称化工过程开发摘要：本文论述了化工过程开发的一些基本概念，简述了它的开发步骤及特殊性。

并对影响化工过程开发的诸多因素进行了分析。

并较为全面的阐述了化工过程开发的应用前景。

最后指出了化工过程开发的研究性意义以及我的切身体会。

关键词：化工过程开发；重要性；影响因素；Abstract:This article discusses some of the basic chemical process development concepts outlined its development steps and particularity. Chemical process development and influence factors were analyzed. And more comprehensive exposition of the chemical process development applications. Finally the chemical process development research significance as well as my personal experience Keywords:Chemical Process Development;Importance; Influencing factors引言化工过程开发是指化工新产品、新工艺、新设备的研究开发。

它包括概念形成、市场调查、实验室研究、工程设计及工程建设等一系列步骤，实现研究成果向产业化转化的全过程。

化工过程开发可分为进取型开发和防御型开发两类。

进取型开发是指开发的产品是以前未涉足的，是一种创新性的开发工作，它所需投资高，开发周期长，并面临技术和市场两方面的问题，具有较大的不确定性，风险很大，但若开发成功，将可获得巨大利润，可以说这是一种高收益、高风险开发。

化工过程开发的基本方法(一)化工过程开发的基本1. 引言化工过程开发是指通过实验和优化过程，设计并改进化学产品的生产方法。

它在化工行业中起着至关重要的作用。

本文将介绍一些常用的方法和技术，帮助读者了解化工过程开发的基本知识。

2. 数据收集和分析化工过程开发的第一步是收集和分析相关数据。

这包括实验结果、原材料性质等。

以下是常用的数据收集和分析方法：•实验室实验：通过在实验室中进行小规模实验，获取物质性质和反应条件等数据；•参考文献研究：查阅相关文献，了解已有的研究成果，为自己的研究提供参考；•数据统计和建模：利用统计学方法和数学模型对实验数据进行分析，找出规律和关联。

3. 设计实验方案设计合理的实验方案能够提高化工过程开发的效率。

以下是一些常用的实验方案设计方法：•单因素实验：改变单个因素，观察其对反应的影响，确定该因素的最佳取值；•正交实验：通过设计正交表，同时考察多个因素对反应的影响，减少试验次数，找出影响最显著的因素；•响应面分析：基于正交实验结果，建立模型，优化反应条件，找出最佳工艺参数。

4. 优化反应条件在确定了最佳工艺参数后，可以进行优化反应条件。

以下是一些常用的方法：•反应速率控制：通过调整反应温度、压力等控制反应速率，提高产品产率；•催化剂选择和优化：选择合适的催化剂并优化其用量，提高反应效率；•反应物浓度控制：控制反应物浓度以控制反应速率和产物选择性。

5. 工艺放大和转化在完成实验室规模的实验后，需要将化工过程放大到工业规模，这需要考虑以下因素：•传热和传质：在放大过程中要考虑传热和传质的影响，确保反应均匀和高效；•设备选择：选择合适的设备，满足产量和质量要求；•安全考虑：设计安全措施，避免事故发生。

6. 结论以上介绍了化工过程开发的基本方法和技术。

通过数据收集和分析、实验方案设计、优化反应条件以及工艺放大和转化，可以有效地提高化工产品的生产效率和质量。

化工过程开发是一个复杂而重要的过程，需要不断的实践和改进。

开发是指研制新产品，开拓新方法，发展现有过程，扩大应用领域。

化工过程开发是指从实验室研究成果（新产品、新工艺等）过渡到实现工业化的科学技术活动。

科学科学技术是第一生产力。

科学是发现，技术是发明。

科学是认识、改造世界的原动力，技术是改造世界的手段。

研究意指钻研，推究，反复探索。

基础研究：没有特定商业目的，以创新探索知识为目标的研究。

应用研究：运用基础研究成果和相关知识，为创造新产品、新方法、新技术、新材料的技术基础所进行的研究技术开发研究：为创造新产品、新方法、新技术、新材料，以生产产品为目的的研究。

方法：指解决思想、说话、行动等问题的程序、门路、途径等。

适当的方法是研究者取得成功的钥匙，是提高认识水平的阶梯。

科学研究方法论思考过程：科学理论与方法指导，理论思维、计算与预测。

研究过程：收集材料方法、观察、测量、情报调研、试验、模拟。

思维加工方法、整理事实材料、建立系统理论、随机搜索、数学处理。

检验成果、科学实验、工程验证。

化工在人类生活中的地位化工在国民经济中的地位第一次生产力提高——农业第二次生产力提高——机械第三次生产力提高——化工第四次生产力提高——电子第五次生产力提高——技术综合化工与衣食住行的关系化学纤维（醋酸纤维、聚酰胺66（尼龙））、塑料（ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯））、合成橡胶（丁苯橡胶）、化肥、农药、医药、能源、建筑。

化工过程研究与开发是指从一个有关新产品、新技术或新工艺的概念的形成，到科研、设计、建设工厂，从实验室研究成功地过渡到第一套工业规模生产装置，附诸实施的全部过程。

化工过程研究与开发的目的为产品开发、工艺工程开发、工艺改进、应用开发实验室研究与工业生产的不同处原料来源不同、杂质积累影响不同、传递规律变化化工过程开发的特点原料、生产方法和产品的多样性、化工开发与设计的多方案性、技术经济观点、重视能源和资源的充分利用、环境保护和过程安全（放大是化工过程开发的核心）化工过程开发的基本方法化工过程开发面临的实际问题非常复杂、化工等技术学科不能完全实现理论演绎实验研究方法、数学模型方法（理论研究法）化工过程开发工作流程实验、过程研究（中间实验、小型工艺实验、大型冷模实验)、工程研究（概念设计、多级经济评估、基础设计）产品设计自己调查用户和需求、提出可能的产品方案、化学品、化学装置、提出方案、对方案进行筛选、组织实施研究与开发是一项科学技术活动，涉及经费投入、研究开发本身、成果价值三个方面。

1.2.3 化工过程开发（1）化工过程开发的意义化工过程开发是指一全新的化工过程，或一部分经改变的化工过程从实验室研究过渡到大规模工业生产的整个过程。

化工过程开发的目标是将实验室成果最终转化为工业化的生产装置。

一个完整的化工过程开发一般经历立项、研究、设计、建设、投产等步骤。

（2）化工过程开发的必要性由于实验室装置与工业化装置在技术上存在相当大的差异，主要包括：规模与操作状态的差异；（实验室装置：小型、间歇，孤立运行；工业化装置：大型、连续、工序配合）、原料的差异（实验室研究：物料纯净，组成稳定。

工业化生产：物料循环，杂质积累，外界干扰的影响）、设备的差异（实验室：玻璃器皿，难以考察腐蚀的影响。

工业装置：设备腐蚀往往是致命伤。

）、关注点的差异（实验室：关注核心技术的创新和开发。

工业生产：关注成本、能耗、环保。

三废”治理和副产物的综合利用问题）。

同时化工过程开发在经济上也有要求：原材料的来源与技术路线的匹配、产品的质量与用户要求的匹配、供货渠道与销售渠道的预测、能源状况与消耗定额的调研。

由上可见，化工成果在从实验室走上工业化的道路上必须经过化工过程开发的阶段。

（3）正确的化工过程开发步骤过程开发的起点是化学试验（应用研究成果）。

开发工作包括过程研究与工程研究。

而过程研究含小型工艺试验、大型冷模实验、中间试验三个环节；工程研究含概念设计、各级经济评价、基础设计三个环节，通过上述开发研究工作，可基本回答由应用研究成果过渡到第一套工业装置所面临的问题。

与逐级经验放大法相比，上述过程开发工作有如下两大特点：（1）提出了过程研究与工程研究的框架与内涵，并十分重视两者自始至终的结合，特别是早期的结合。

从系统工程观点看，这是一个巨大的进步。

主要表现在：工程研究者可根据专业要求，对过程研究者提出要求、审视与评价过程研究成果，防止与杜绝在过程研究结束后才发现问题，造成额外的浪费。

研究对象在过程与工程两个侧面都可能有特殊性，利用这些特殊性以简化数学描述、优化技术是化工过程开发的关键。

化工过程分析范文化工过程分析是化学工程领域中一项重要的研究内容，通过对化工过程中的原理、流程和各种影响因素的分析，可以优化生产过程，提高产品质量和化工生产效率。

本文以化工过程为例，探讨其原理、流程和影响因素，并提出相应的优化建议，以期达到提高产品质量和生产效率的目标。

化工过程主要用于生产其中一种化工产品，包括反应器、蒸发器、沉淀器、过滤器和干燥器等设备。

该过程的原理是通过一系列的化学反应将原料转化为目标产品，并利用物理分离、浓缩和干燥等步骤将产品从反应混合物中分离出来。

在该过程中，反应器是核心设备，用于控制反应条件和反应物的接触时间，以实现理想的反应转化率和产物纯度。

该化工过程的流程包括原料处理、反应、分离和干燥等步骤。

原料处理包括原料的输送、计量和预处理，其中预处理是保证原料质量和反应过程稳定性的关键环节。

反应阶段通过加热、搅拌和催化等手段实现化学反应，在此过程中需要控制反应物的供应速率、温度和压力等参数，以达到理想的反应转化率。

分离阶段主要通过蒸发、沉淀、过滤和干燥等步骤将目标产品从反应混合物中分离出来，并提高产品的纯度。

干燥是最后一个步骤，通过去除产品中的水分，提高产品的质量和稳定性。

在该化工过程中，有几个关键的影响因素需要被注意和优化。

首先是反应物的纯度和浓度，高纯度的反应物能提高反应的选择性和产物的纯度，而适当的浓度可以提高反应速率和转化率。

其次是反应的温度和压力，合适的反应温度和压力能提高反应速率，并控制产物的分布和性质。

另外，对于分离和干燥步骤，需要注意操作参数的选择和控制，以确保高分离效率和产品质量。

针对以上影响因素，可以采取一系列的优化措施。

首先，对原料的处理过程进行优化，包括先进的处理技术和设备，确保原料的纯度和稳定性。

其次，对反应条件进行调控，如温度、压力和反应物供应速率等，以提高反应速率和转化率。

同时，可以采用先进的分离和干燥技术，提高产品的纯度和稳定性，减少能耗和资源消耗。

化工过程开发复习化工过程开发是指将化学反应、物料传递、热传递和质量传递等过程所涉及的现代化工技术，应用于化工工业中的新产品和新工艺的开发过程。

化工过程开发包括研究目标的确定、方案设计、实验验证和工程转化等环节，旨在开发出满足市场需求、具有竞争力的新产品和新工艺。

化工过程开发首先需要确定研究目标。

在确定研究目标时，需要考虑市场需求、技术可行性和经济效益等因素。

市场需求是化工过程开发的根本动力，只有满足市场需求的产品和工艺才能得到市场认可。

技术可行性是指在资源、设备和技术等方面是否具备开发目标的条件。

经济效益是化工过程开发的重要指标之一，需要对项目的投资和回报进行综合评估。

方案设计是化工过程开发的核心环节。

在方案设计中，需要选择合适的反应路径、确定适宜的反应条件和选择合适的催化剂。

反应路径的选择需要考虑反应产物的结构和性质，以及反应速率和选择性等方面的要求。

反应条件的确定需要考虑反应温度、压力和反应物的浓度等因素，以保证反应的效率和产物的质量。

催化剂的选择可以提高反应速率和选择性，降低反应温度和压力，从而提高工艺的经济性和环保性。

实验验证是化工过程开发的关键环节。

通过实验验证可以评估方案的可行性和有效性，从而指导工业化生产。

实验验证包括小试实验和中试实验两个阶段。

小试实验主要是评估方案的技术可行性，通过少量原料进行实验验证，获得初步的反应动力学和质量传递等数据。

中试实验主要是评估方案的经济可行性，通过大量原料进行实验验证，获得完整的工艺参数和产物质量等数据，为工程转化提供可靠的依据。

工程转化是化工过程开发的最终目标。

在工程转化中，需要考虑设备的选型和设计、工艺的优化和调整、安全与环保的考虑等因素。

设备的选型和设计需要考虑原料的物性和反应的工艺条件等因素，以确保设备能够稳定运行，满足工艺的要求。

工艺的优化和调整需要根据实验验证的结果进行相应的调整，以提高工艺的效率和产物的质量。

安全与环保是工程转化的重要指标之一，需要考虑反应的危险性和废物的处理等方面的问题，以确保生产过程的安全和环保。