化工过程分析课件

1、第二章12.1 化工生产工艺过程的结构 2.1.1化工生产工艺过程的一般特征第二章 化工过程分析2.以煤或重油为原料生产合成氨 反应方程式为： CmHn + mH2O mCO +（1/2 + m）H2 C + H2O CO + H2 CO + H2O H2 + CO2 3H2 + N2 2NH3 煤或重质油 气 化 耐硫变换 脱 碳 甲烷化 压 缩 合 成 水冷却 氨冷却 分 离 氨 循环气3味精的生产工艺 菌种 盐酸 淀粉 水解 杀菌 发酵 等电点沉降 过滤 Na2CO3 粗晶体 中和 脱色 精制液 蒸发 结晶 过滤 干燥 成品 第二章 化工过程分析5 未反应原料循环 原料 预处理 反应 分

2、离 产品 副产物或杂质 典型的化工过程示意图第二章 化工过程分析6原料 预处理 第一步反应 分离 中间半成品 第一工艺过程阶段 中间缓冲罐 中间缓冲罐 预处理 最终反应 分离 成品 第n工艺过程阶段 一个化工生产过程的若干个过程阶段第二章 化工过程分析7第二章 化工过程分析过程设计步骤：1.从反应器设计开始反应器进料蒸汽冷却水进料+产品+副产品反应器将原料转变为产品和副产品8第二章 化工过程分析反应器进料蒸汽冷却水进料+产品+副产品冷却水冷却水蒸汽蒸汽进料副产品产品采用不同的分离系统会改变工艺过程10第二章 化工过程分析反应器进料蒸汽冷却水冷却水冷却水蒸汽蒸汽循环进料副产品产品增加了热集成的工

3、艺过程（2）12二、选择间歇过程的原则 产率： 生产能力大于4500吨/年的生产装置采用连续过程 产量小于4500吨/年的装置一般则采用间歇式。 市场需求： 操作.第二章 化工过程分析14循环结构丁烷烷基化异辛烷的过程： 丁烯 + 异丁烷 异辛烷 丁烯 + 异辛烷 C12 苯和氢气生产环己烷 H2，CH4，N2 H2，CH4，N2 反应器 分离器 环己烷 苯 苯第二章 化工过程分析15达到高转化率有三条途径：1.增高反应器的反应压力；2.降低反应器的温度。3.增大反应器进口处氢对苯的摩尔比；第二章 化工过程分析16工艺过程的费用估算费用估算方法一、系数估算法装置的固定投资 = 主要设备费用系数

4、第二章 化工过程分析17二、数学关联法Tj=Tjd（1+F0）Tj界区内装置的投资费用（元）Tjd界区内装置投资的直接费用（元）； F0间接费用系数。它和的关系为： log F0 = 1.125-0.4663log Tjd 界区内装置投资的直接费用 log Tjd = nlogS+a第二章 化工过程分析18工艺过程的费用估算例 需将一股物流含有10.3mol/h的丙酮和687mol/h的空气送入燃烧系统。通过计算，确定是否回收部分丙酮？如果回收，设计一套回收系统。解：一、经济潜力 经济潜力（EP） = 产品价值 原料费用 将丙酮烧掉的价值为： EP = （10.3mol/h）（4.8元/kg）

5、（58kg/mol）（8000h/a） = 2.3107元/a第二章 化工过程分析20丙酮吸收流程吸收塔加热蒸馏塔冷却剂冷却剂废水水 38丙酮吸收尾气丙酮空气下水道第二章 化工过程分析21对于稀溶剂的等温吸收塔，取L = 1.4mG式中L溶剂流率（mol/h） G气体流率（mol/h） m平衡线斜率 m = 其中为活度系数； P0为溶质的蒸气压； PT为操作压。第二章 化工过程分析23吸收水量为 L = 1.4mG = 1.4 （687）= 1943 mol/h 丙酮的损失为 0.005（10.3）=0.0515 mol/h 进入蒸馏塔的丙酮流率为 0.995（10.3）=10.25 mol/

6、h 蒸馏塔顶回收的产品近似等于10.25 mol/h。塔底的丙酮和水的流率分别是0.0515 mol/h和1943 mol/h。第二章 化工过程分析24三、计算费用：1.吸收塔顶部的丙酮损失量为： （4.8元/kg）（58kg/mol）（0.0515mol/h）（8000h/a） = 1.15105元/a2.蒸馏塔底的丙酮损失是： （4.8元/kg）（58kg/mol）（0.0515mol/h）（8000h/a） = 1.15105元/a3.排水费用为（假设为0.22元/m3）： （0.22元/1000kg）（18kg/mol）（1943mol/h）（8000h/a） = 6.16104元/a4.溶剂水费用为（假设为0.8元/m3） （0.8元/1000kg）（18kg/mol）（1943mol/h）（8000h/a） = 2.24105元/a第二章 化工过程分析26总费用 1.15105+1.15105+6.16104+2.24105 = 5.16105元/a收益 = 2.3107