化工工艺设计流程范文

导语：如何才能写好一篇化工工艺设计流程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】氯碱化工设计 工艺流程 盐水一次精制 食盐溶液电解 烧碱蒸发

1 引言

氯碱工业是重要的基本化工原料工业，广泛应用于轻工、纺织、食品等行业，目前国内工业烧碱生产方法主要为隔膜法和离子膜法。在电解法烧碱生产装置的工程设计中，优化选择建设规模、生产平衡能力及工艺流程是设计评价的关键因素。因此，本文探讨了氯碱化工设计中盐水一次精制、食盐溶液电解以及烧碱蒸发等关键工序的工艺流程选择问题，以期为设计人员提供一定的借鉴。

2 盐水一次精制的工艺流程

盐水一次精制的生产方式大体可分为三种：传统工艺、膜法过滤工艺和直接过滤工艺。2.1 盐水一次精制的传统工艺

传统工艺流程在国内外同行业中普遍存在至今，其一次盐水工序生产过程相对稳定，普通操作人员易于掌握，设备运行稳定，不需要高频次的检修，维修费用相对较少。但生产装置大，占地面积多；一次盐水工艺自动化程度偏低，系统一旦出现异常，恢复正常所需时间较长；由于砂滤器的存在，会产生SiO2二次污染。此外，一次盐水中SS含量相对偏高，增加了后道工序的处理压力，且对盐质量变化的适应能力较差，碳素管过滤部分操作相对复杂。

2.2 膜法过滤工艺

国内氯碱行业盐水精制中所用膜主要有两种：戈尔膜和凯膜。

2.2.1 戈尔膜盐水精制工艺特点

（1）脉冲式过滤。当运行达到过滤时间后，过滤器自动进入反冲状态，经放气、泄压、反冲，靠反向静压差而使滤饼脱落、沉降，经数秒后再开始下一个过滤周期。

（2）高流量一次净化。其过滤能力是其他过滤器的5～10倍，且不需要借助其他的固液分离设备。

（3）低压反冲可使设备在近于无损的状态下运行。

此外，由于膜极薄，可视为表面过滤，不会造成滤程堵塞，即使有轻微堵塞也很容易用酸溶解，机械损伤的可能性很小。

2.2.2 凯膜盐水精制工艺特点

（1）工艺简单，流程短。盐水中的悬浮物从1000～10000mg/L降至1mg/L以下，完全适合隔膜法烧碱生产装置中电解槽使用，也可直接进入离子交换树脂塔进行二次盐水精制。

（2）固液分离一次完成，无需其他附属设备，过滤精度稳定，处理能力大，节约了技术改造成本。

（3）与传统工艺比较，占地面积小，省去了清理澄清桶、砂滤器的工作量，大大降低了劳动强度。

此外，工艺降低了对原盐质量的要求，为原料采购提供了方便，盐水质量高且稳定，延长了隔膜的使用寿命，整个设备经过特殊防腐处理，可适应更宽松的酸碱度液体要求。

3 食盐溶液电解的工艺流程

食盐溶液的电解技术主要有金属阳极隔膜电解技术和离子膜电解技术两种。3.1 金属阳极膜电解工艺流程

由盐水工序送来质量合格的精盐水进入精盐水高位槽，溢流经预热器预热到65～75℃后经总管，再经加酸调节pH值5～6后，流入盐水断电器，断电后经盐水分管，进入电解槽，在直流电作用下生成氯气、氢气和电解液，电槽产生的三个中间产品分别送氯气处理系统、氢气处理输送和碱液蒸发系统。

3.2 离子膜电解工艺流程

离子膜电解技术分为单极槽离子膜电解和复级槽离子膜电解两种，由于我国氯碱工业生产规模相对较小，因此一般采用单极槽离子膜电解。以原盐为原料，从离子膜电解槽中流出的淡盐水经过脱氯塔脱去氯气，进入盐水饱和槽制成饱和盐水，而后在反应罐中加入NaOH等化学物质，出反应器盐水进入澄清桶澄清，再进入过滤器过滤，经树脂塔除去钙镁离子后进入离子膜电解槽阳极室。与此同时，纯水和液碱一同进入阴极室。通入直流电后，在阳极室产生氯气，在阴极室产生氢气和30%～35%的NaOH液碱。

4 烧碱蒸发的工艺流程

烧碱蒸发流程有顺流、逆流和错流三种，而常用的是顺流和逆流。

4.1 顺流流程

顺流流程是指进蒸发器的电解液和加热蒸汽的方向是一致的，如果一套多效蒸发装置，电解液流向的特点是依浓度越来越高，而蒸汽压力却越来越低。在顺流流程中，由于串联蒸发器数量的不同，又分为顺流双效，顺流三效四体两路，顺流三效部分强制循环等形式。

4.2 逆流流程

三效逆流流程是国外普遍采用的流程，其流程可叙述为：来自电解或加料槽的电解液经预热后，由加料泵送入第三效蒸发器，其中的固体盐由循环泵送入离心机高位槽分离固体盐，分离后的料液或返回本效，或过料到第二效，第二效中析出的固体盐在旋液分离器中分离，同样分离后的料液用于过料或自身循环，第一效蒸发器利用其自身压力经采盐器采盐后进入闪蒸效，闪蒸后的浓碱放入浓碱冷却贮槽，经冷却后即为成品液碱。

4.3 流程讨论

评价一个蒸碱的流程，主要看其消耗是不是很低，强度是不是大，投资是不是小，运行是不是稳定。

4.3.1 效数评价

我们假定两个条件：一是在蒸发过程中没有热的损失，二是被蒸发料液与加热蒸汽温度相同。

由此可知，多效蒸发比单效蒸发占优。同时也必须看到，效数越多，其投资越大，要求越高，而且越到后面，节气越小，因此对于效数的选择，要进行综合评价。从目前的工艺水平来看，一般是三效或者四效为宜。

4.3.2 顺流与逆流流程的比较

一般来说，逆流流程比顺流流程优越，其理由如下：

（1）能耗低。第三效为真空效，沸点低，电解液可以不预热进效，浓效又是闪蒸效，还能自蒸提高2%的浓度。而且第二效的盐泥（含NaOH高）经过第三效（NaOH浓度低）排出，减少了浓碱损失。

（2）强度大。逆流蒸发尤其是增加了强制循环泵后，料液流动速度增大，传热状况得到改善，生产强度（指每单位加热面积，每小时内蒸出的碱量）提高。如三效逆流加强制循环法，其强度达7～8kgf/m2时，比顺流流程高20%左右。

5 结语

在目前氯碱工艺设计中，越来越注重工艺的可靠性、先进性，各生产单元都采用了许多新的流程与配置。选择合理的工艺流程必须结合企业的实际生产能力，提高产品质量的关键是严格控制好各项工艺指标。

参考文献

[1] 杨敏.氯碱工程项目设计中配置及工艺流程的选择[J].氯碱工业，2007，6

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关键词：储配站；储罐；工艺流程；管道配管；设计

Abstract: This paper mainly analyzes on the storage and distribution station storage area layout and design as well as the tank pipe piping design makes preliminary.

Key words: storage and distribution station; storage tank; process piping design; pipeline;

中图分类号: S611

液化石油气储配站是气源厂接收液化石油气，储存在站内的固定储罐中，并通过各种转售给各种用户.为了保证不间断供气，特别是在用气高峰季节也能保证正常供应，储配站中应储存一定数量的液化石油气，目前广泛采用的储存方式是利用储罐储存。本文主要就储配站储罐区的布置和设计以及储罐区管道配管的设计做初步分析。

一、储罐的选型考虑

确定储罐型式应充分考虑占地面积、施工技术和生产流程等因素。相同总容积储罐，若单罐容积小，则数量多，占地面积大，土地利用率低，卧罐为小容积储罐，最小罐容积10m3；若单罐容积大，则数量少，占地面积小，土地利用率高；但单罐容积越大，一方面对施工技术要求就越高，目前最大的单罐容积是5000m3的球罐[1]。另一方面对生产作业也存在着不利影响，例如在装槽车和灌瓶时，系统要求的作业量很小，过大的储罐，储罐内气相空间较大，尤其当罐内仅有少量LPG时，则气相空间更大，这时采用LPG压缩机加压该储罐时，不仅开机时间长，而且升压速度慢，浪费大量能源，在节能降耗的方面，大罐不如小罐。综上所述，为便于施工安装和营运管理，储罐规格种类应尽可能少。故LPG储配站宜选用相同规格的大储罐，再配以若干小储罐，可减少储罐规格。以大罐为主，可减少占地面积，提高土地利用率；辅以小罐，可便于装槽车和灌瓶，节能降耗。

（1）储配站储罐设计容积可按下式计算：

式中V——总储存容积

n——储存天数，n取3d

K——月高峰系数（K=1.2—1.4）

G——年平均日用气量(kg/d)

——最高工作温度下的液化石油气密度

——最高工作温度下储罐允许充装率，一般取=90%

标准状态下液化石油气的密度

液化石油气的分子量M=50%*44+50%*58=51

时液化石油气的密度

（2）储罐附件的选择

为了保证储罐的正常安全运行，应在储罐上安装必要的附件。除了需要安装压力表温度计外，还需要设置液面指示计、安全阀、安全回流阀及防冻排污阀等[2]。阀门及附件的配置应按液化石油气系统设计压力提高一级。

为防止由于储罐附近发生火灾或其他操作错误而使储罐的压力突然提高，在储罐上必须设置安全阀，须选用全启封闭弹簧式安全阀，安全阀的开启压力应取储罐最高工作压力的1.10--1.15倍。属于重大危险源的储罐应设置两个安全阀。另外，储罐上应装设放散管，其管径应不小于安发阀的管径，放散管的管口高出储罐操作平台2m以上，且高出地面5m以上。

二、储配站的工艺流程

储配站的规模大小不同，液化石油气的运输方式、装卸方法以及灌装方法也不同，储配站的工艺流程也不同。一般可以采用泵-压缩机联合工作的方式。采用机械化、自动化的灌装和运输设备的储配站，为了完成卸火车槽车、灌瓶和灌装汽车槽车等任务，火车槽车卸车栈桥的液相干管与储罐的液相进口相连；泵的入口管与储罐的液相出口管相连，而泵的出口管与灌瓶车间的液相管汽车槽车装卸台的液相管相连。储配站的所有液相管道相互连通，形成统一的液相管道系统。

储配站内的气相干管，通过两条管道接向压缩机的吸排气干管。压缩机的吸排气干管又与火车槽车、卸车栈桥、汽车槽车、卸装台储罐、残液罐以及残液倒空架的气相管相通。这样不仅形成统一的气相系统，而且能使所有气相管道既能做吸气管用，又能做排气管用，利用压缩机可以从任何储罐中抽出气相，送入其他储罐和火车槽车、汽车槽车中去。

利用上述液相和气相管路系统及操作阀门，可以完成以下作业：火车槽车和汽车槽车的装卸，储罐的充装和倒灌，钢瓶的倒灌以及钢瓶中残液的倒出。

利用泵灌装时，不允许泵内液相多次循环，在系统内设安全回流阀，可自动地将多余的液相排入回流管，流回储罐。

由于气相管道在变化的温度和压力下运行，管内可能产生冷凝液，为了防止液相以及液化石油气中的杂质、水分进入压缩机气缸，在压缩机入口管上应设气液分离器，并在压缩机管上装设油气分离器，以免将汽缸中油随气相带出而污染其他设备。

三、储配站的平面布置

根据液化石油气储配站生产工艺过程的需要，站内应设置下列建筑物。

当液化石油气由铁路运输时，应设有铁路专用线，火车槽车卸车栈桥及卸车附属设备。

用于接收和储存液化石油气的储罐。

用于压送液化石油气的压缩机间。

灌瓶间。

汽车槽车装卸台

修理间（包括机修间，瓶修间）

车库（包括汽车槽车 运瓶汽车）

消防水池和消防水泵房

其他辅助用房（包括配电室，仪表间，空压机室化验室）

行政管理及生活用房

液化石油气储配站平面布置设计,可以用于初步设计,也可用于施工图设计;可以用于一个建筑物的内部平面布置,也可以用于工厂总平面布置。液化石油储配站平面布置区域一般分为罐区、灌装区和辅助区。罐区、灌装区和辅助区宜呈一字形排列,灌装区居中,因为:

(1)罐区与灌装区工艺联系密切,便于工人的操作和生产管理。

(2)灌装区的工人休息室一般设在辅助区，辅助区的车队、机修等都与灌装区联系密切,不宜远离。

(3)辅助区内既有锅炉房、电气焊等明火或散发火花地点，又有办公、休息等民用建筑。罐区与这些建筑物的防火间距均大于灌装区。灌装区处于罐区和辅助区之间, 有利于满足国家安全防火间距要求,有效利用厂区土地。

下面分别介绍一下罐区、灌装区和辅助区的平面布置。罐区宜布置在本站全年最小频率风向的上风侧或平行上风侧,选择通风良好的地段；罐区应布置在站内铁路装卸线—侧,并且留有发展余地。灌装区包括灌瓶车间、压缩机室、仪表间、汽车槽车库、汽车装卸台等。仪表间不宜远离罐区,应布置在灌装区邻近罐区和压缩机室。仪表间可与生产区的配电室、压缩机室连建。汽车槽车应与辅助区的普通车分开,单独布置在灌装区靠近汽车装卸台的地方。

辅助区包括生产、生活管理及生产辅助建,构筑物。在布置辅助区时,带明火的建筑应布置在离甲类生产区较远处。生产管理、生活用房可集中设计成一幢综合楼，布置在靠近辅助区对外出入口处。维修车间和辅助区车库宜建在一起，形成统一的室外操作场地。同时兼顾同生产区的运输联系。动力设施布置在负荷中心,距出人口较远,人员活动较少的地方。其中水泵房应布置在远离罐区并处于罐区上风向的地方避免受到罐区发生事故的影响。变配电室应设在全站用电负荷中心,并便于进线的地方。站外电源引入线应选择在远离罐区的上风侧。空压机室的压缩空气主要用于罐区仪表、气动灌瓶秤及其它用气设备使用，但是灌装区空气易受污染,空压机室中的再生器干燥系统多采用电加热方式,如果布置在灌装区，再生器难以满足防爆要求，所以空压机室宜设在辅助区，邻近灌装区。

四、液化石油气储罐区管道配管设计

液化石油气通常采用压缩机、升压器或烃泵进行装卸。用压缩机不但可以装车，而且也可以卸车，但是由于槽车储罐通常小于地面储罐，卸车升压较快，节省能量。在储罐气相空间较大时，装车用压缩机就比较慢。LPG压缩机一般为活塞式压缩机，可将LPG气相加压而不使其液化，是储配站的辅助装卸设施。压缩机进口应设气液分离器，避免液体进入压缩机；出口应设油气分离器和安全阀，可消除压缩机出口压力的脉动。压缩机具有改善泵吸入工况和保护泵的作用。若泵吸入管路较长，管件阀门较多，则吸入管路的水力摩擦阻力会较大，对泵的吸入不利，压缩机也可单独装槽车或灌瓶。在不开泵的情况下，可用压缩机向储罐加入气相LPG，将储罐内液相LPG压出，直接装车或灌瓶，尤其在夏季，该作业流程可消除开压缩机时必须开泵的弊端，达到节能降耗的效果，若储罐较小，则灌装速度更快，更显压缩机单独作业的优越性。

采用泵装卸液化石油气方法比较简单，只需液相管。LPG泵多采用专用的液态烃泵，例如滑片泵、转子泵等。LPG泵出口管上除应安装止回阀外，回流型安全阀也是必不可少的，该阀的排出管道应接至储罐。当灌瓶、装车或装卸突然停止而泵还在工作时，回流型安全阀启跳，将泵输出的LPG导流至储罐，避免泵和管道因憋压而损坏。槽车宜每车位配1台装槽车泵，每台9.5吨的槽车宜在40分钟左右装满。灌瓶泵一般设2台，一用一备，单泵排量可根据日灌瓶量来确定。

参考文献：

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关键词：化工工艺 设计 危险识别和控制

一、前言

近年来，化工工艺设计引起了人们的关注。工艺设计中危险识别和控制对化工工艺过程起着非常重要的作用。在新时期下，我们要加大对化工工艺安全设计中危险识别和控制的思考与探索，确保化工工艺的顺利进行。

二、关于化工工艺设计

在整个化工设计过程中，我们必须熟悉它的原则和精神，从而贯彻到其中去。把化工工艺设计中的细节进行灵活运用，既符合规范，又不造成对生产的违背。实现对化工生产的安全高效运行。因为在化工生产中，安全是第一性的，所以我们必须对生产中的安全性进行剖析。

熟悉我们的原材料和产品性质，以便我们对号入座。化工规范把物品的危险程度分为五个等级。它的划分主要是综合生产过程中所使用、产生及存储的原料、中间品和成品的物理化学性质、数量及其火灾爆炸危险程度和生产过程的性质等情况来决定的。根据危险等级的不同我们才能确定防火间距、防爆等级。它对我们选用设备仪表、操作方式、消防器材的选用起到决定性的作用。

三、化工工艺设计的分类

1、概念设计。概念设计是假象设计，它是按拟建规模工业生产装置进行的，概念设计一般在中试前进行，主要目的是为了检查工艺条件和生产路线是否合理，确定数据和小试补充的内容以及必要时中试规模和中试目的。

2、中试设计。中试内容和任务主要是检验小试确定的工艺路线和条件；试制产品考核的使用性能；考验工艺系统连续运转可靠性；获取设计工艺必需的工艺和工程数据；考察放大致应和检验校正放大模型；考核杂质积累对工艺过程及最终产品质量的影响；以上内容和业务在检验时可以是全部也可以是部分，视具体情况而定。

3、基础设计。基础设计是整个技术开发阶段的最终研究成果，目的是提供建设生产装置的一切技术要点。

4、初步设计。初步设计是精细化工工程设计的第一阶段，它的成果是初步设汁说明书和总概算书。根据基础设计和批准的设计任务书、厂址选择报告，对工程在技术和经济上进行总体研究与计算的具体建设方案。初步设计结果应能满足项目审查和施工推备，材料与设备订货，项目招标等要求，能提供建厂投资依据。

5、施工图设计。施工图设计是依据上级对初步设计的审批意见，将初步设计中确定的设计原则和方案，根据建筑与非标准设备制作的要求，以图样和文字方式招工艺和设备各个组成部分的尺寸，布置和主要施工方法具体化，明确化，并解决初步设计阶段待定的各项问题。

四、化工工艺设计的特点

设计基础资料不完整。设计基础资料一般由科研单位根据已有试验数据及有关资料编制而成。由于没有经过工业化生产的检验和完善，其数据的可靠性和完整性都不如常规装置。

由于化工装置工艺流程一般较独特，包括的设备种类繁多，规格特殊，设备的功能化无论是对非标设备的设计，还是对定型设备的选用都提出了特殊要求。

工作量大。具有总体投资大、设备多、管道多，且处理的物料都较特殊，其管道设计也要作特殊考虑。设计周期短。为了尽快占领市场，缩短建设周期，化工工艺设计往往要打破正常的设计周期，边开发边设计，边建设边更改设计的现象较普遍。

规模大小不一，一般情况装置的规模有大有小，为节约投资，某些设计不可能完全按照规范、规定去做。但有时为了测得所需的工程数据或获得一定的产量，往往也需要较大的规模。

五、化工工艺设计中安全危险识别和控制

1、化工工艺设计的安全危险识别

所谓的化工工艺设计中的安全危险识别、就是指对化学工艺流程中引发安全事故的危险因素的发现和识别、也就是说在化学产品生产活动中会因为各种不安全因素到引起的安全事故、安全危险识别就是研究并分析其活动中的不安全因素和隐患问题。由于化工工艺设计中安全危险因素的不确定性和潜在性、我们在加强规范化、科学化操作的基础上、也要加强对其潜在危险因素的分析能力和识别能力的提高。

要想加强化工工艺设计中安全危险识别能力、我们就要加强对化工产品特别是危险化学品原材料、中间产品和产品副产品的固有危险性的认识、认真对生产工序和生产工艺的进行研究、通过考察整个工艺流程的生产过程、对一些有可能出现的安全事故作出相应的安全防护措施、尽量消除所有隐患、从而提高化工工艺设计的安全性。

2、化工工艺设计危险因素的控制

对于化工工艺设计安全危险因素的控制、我们可以根据其工艺流程特性的不同、分别采取相应的措施。我们分别从化工产品的原材料、工艺流程、设备材质、物理化学反应条件以及管道运输等几个方面来研究。

（1）我们可以对化工产品的原材料的挑选和质量方面进行控制、在不影响产品的性能的基础上、尽量选择危险性地、危害性小的原材料。

（2）对于相应的工艺流程、我们可以努力研究、争取设计一种工艺流程较为简洁、工艺路线较为规律和统一的生产流程、合理的分析并考量产品的制作流程、尽量降低危险物质的生产、并减低其产品的危险性和危害性。

（3）对于产品的设备来说、我们也要充分考虑其材质对于整个生产流程的影响、包括其湿度、温度、物理化学反应等等这些因素、要根据实际生产情况选择质量高、耐高温以及耐腐蚀的合理设备。

（4）在化工产品生产制造过程中、出现的各种物理化学反应有很多、因此我们对这一环节的控制比较困难、对于这些我们就要设置一些容易控制的反应器来控制其化学反应过程、从而控制其危险因素、可以根据化学反应所需条件的不同、来调节其反应温度和反应速度等一些可控条件和因素、从而避免危险的化学反应的产生。

（5）在管道运输中的材料一般都是一些腐蚀性强、危险性高以及对人体毒害大的物料、因此我们一定要严格控制其运输过程中的密封性、对于管道的强度和结构也要进行合理的选用、避免泄漏、爆炸等危险事故的发生。

六、结束语

通过对化工工艺安全设计中危险识别和控制问题分析，进一步明确了危险识别和控制在化工工艺中的重要性。因此，我们要加强对该工艺设计的重视。

参考文献：

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[关键词]化工工艺设计; 定义; 特点; 存在问题; 改善建议

中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0311-01

1.化工工艺设计现状

1.1化工工艺设计定义

大体而言，化工工艺设计主要包括设备布置、管道布置和工艺流程三个方在，其主要内容是通过工艺计算来绘制工艺流程图，提供给设备专业绘制设备图纸的相关参数，并提出工艺控制方面的参数供自控专业仪表选型，这之后工艺专业会根据工艺流程图完成初步的设备布置图，最终由管道专业结合设备布置图进行管道配管并完成最终的管道布置图纸。

1.2化工工艺设计特点

化工工艺设计由于其新技术含量高且工艺流程独特，所以具有其特定的特点。这主要表现在以下几个方面：

首先，化工工艺设计的规模大小不一。由于工艺设计的装置规模有大有小，因此为节约投资，一些工艺设计可能会不完全按照相关的规定规范来进行设计，从而使得工艺设计的规模会出现大小不一的情况出现。

其次，化工工艺的工作量大。化工工艺设计过程中，一些装置总体投资大、管道多、设备也多，再加上处理的物料也非常特殊，所以在进行管道设计时要进行特殊考虑，然而为了要尽快的占领市场，必须要缩短建设周期，这就要求化工工艺设计要拓破正常的设计周期，边开发边设计，有时也会有边建设边更改设计的情况，这也从一定程度上反映出化工工艺工作量大的特点。

1.3化工工艺设计常见问题

由于化工工艺设计本身具有模大小不一、工作量大以及设计基础资料不完整的特点，这就决定了化工工艺设计中存在着一定的安全隐患和不安全因素，因此，安全问题也成了化工工艺设计中的常见问题。这些安全问题涉及到工艺物料、工艺路线、化工反应装置以及管道等方面的问题。

（1）关于化工工艺物料方面的安全问题。由于化工工艺生产中的半成品、中间产品、副产品、产品、原材料分别是以不同的状态存在的，他们均有特殊的化学、物理性质，在一定状态下会产生危险。

（2）关于化工工艺路线方面的安全问题。在进行化工工艺设计时，其中的一种反应有时会涉及到几条工艺路线，因此这就要求工作人员在设计时要考虑采用哪种路线吏生产更安全，工作人员要在进程中力图对生产条件、设备、物料等的使用做到完善的考虑，尽量使用无害的或低危险性的物料;通过降低生产条件的苛刻程度以此来降低反应的剧烈程度;在对新技术、新设备的采用中要减少三废的排放量。

（3）化工反应装置上的安全问题。众所周知，化工反应是产品生产的核心环节，但这一过程出会产生许多安全问题，稍不注意可能会出现严重事故。与此同时，由于化学反应的种类很多，在安全控制方面也存在着一定的难度和有反应失控的潜在危机情况的出现。要对反应装置的设计和选择进行科学的分析和计算。

2.促进化工工艺设计良性发展的建议

针对化工工艺设计中经常出现的安全问题，在化工工艺设计中负责人要不断加强危险识别意识，积极控制事帮隐患，防止不安全技术，避免危险物品及设备的使用，与此同时，要采取一定的控制手段，提出预防、降低、消除其中的危险性，从而使工艺安全高效运转的举措和建议。

（1）工艺物料的选择要把好关。从理化性质、稳定性、燃烧、爆炸特性、化学反应活性、毒性和健康危害等各方面来对工艺物料进行辨识和分析，从而了解和掌握这些物料的特质，以便更好的加以利用。

（2）选好工艺路线。一方面要尽量使用低危险性、无害的物料来代替那些高危险性的、有害的物料;另一方面要尽量采用新设备、新技术以取消中间贮罐带来的危险介质藏量;与此同时，还要减少生产废料、做到物尽其用，从而减少对环境的污染;另外，还要尽量缓和过程中的条件苛刻度。

（3）要选好化学反应装置。对于化学反应装置，要从反应器的选型、设备材质、反应条件控制和设备结构四个方面来选好化学反学反应装置。

在反应设备材质的选择上，要考虑工艺流速、温度、压力、流体以及流体的反应特性、腐蚀特性，选取耐腐蚀性、强度高、可加工性强的材料，与此同时还要注意材质中的杂质也会影响到具体的化学反应的温度，进而引发异常的反应速度，导致反应不稳定而发生危险。所以，一些测温测压、同样会接触物料的材质要加以慎重选择。在设备结构的选取上，要选择结构强度高、防止爆裂、密封性能好的设备，以防泄露。

（4）在管道的选择、使用和设计上，由于管道输送的物料具有腐蚀、易爆炸和毒性，倘若这些有毒有害的物品从泄漏部位滴、漏，不但会污染环境，还会成为安全生产的隐患。为此，在对管道进行设计时，要对任何有可能发生的泄漏进行研究，从管道的布置、振动、材料的选择和应力分析等方面避免泄漏情况的发生。与此同时，还要了解整个工程的工艺流程，明确管道系统在各个工艺流程当中的作用，操作条件、腐蚀情况和工艺各方面的特殊要求，综合实际情况选择阀门和管道的材质。另外，还应注意的是，虽然有时在进行工艺设计时会采用一些软管连接，但是这很容易造成危险，因为管内物料有毒或易燃易爆时，喷出来会造成事故，因此实在没有必要的情况下不能用软管。

（5）装置布置涉及到建筑物构造、设备和通道布置三个方面，因此，在进行装置布置时应考虑其所处的位置是否能让危险物料的距离最短、输送量最少，设备的间距是否能够将火灾的破坏程度降到最低等。另外，在装置布置时要确保布置过程顺利实施，也应将设备占地内的通风情况、防护墙考虑在内。

3结语

化工工艺设计是化工生产能够实施的前提，为此，相关工作人员在严格、正确地执行政府制定的政策法规、标准规范之外，还要通过上述几个方面来找出生产过程当中存在的潜在危险因素，并及时对其中的缺陷加以改进，从而控制和防止事故的发生。

参考文献

[1]葛仁祥.化工工艺设计常见问题综述及建议[J]. 医药工程设计. 2011（04）

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【关键词】化工工艺设计；安全问题；对策

1引言

化工产业是国家整个工业体系当中非常关键的构成部分，在工业进步和繁荣发展方面的影响力非常突出，不过化工产业也是一个存在很高危险性的产业，生产过程当中运用了很多的化学物品，处理不当很容易威胁工作人员的身体健康，也容易造成重大的安全事故，所以做好化工工艺的科学设计是非常重要的。在化工工艺的具体设计环节，应该坚持从生产现状出发，立足实际动态调整和优化化工工艺的整体设计方案，最大限度地减少危险行为，降低安全事故的发生率，妥善处理安全问题，并为化工安全生产目标的实现提供强有力的支持。

2化工工艺设计概述

化学行业是一个特殊行业，因为生产经营比较特殊，所选用的材料具备一定的危险性，因此，在行业与企业发展过程中存在一定的安全隐患。因此，对于化工生产来说，首要任务是做好科学有效的规划，设计合理科学的工艺流程，以便为进一步的化工安全生产夯实基础，把风险和问题扼杀在摇篮中。从技术角度分析，化工工艺设计的重点内容是借助工艺计算等多元化方法，完成对工艺流程图的绘制工作，具体涉及布置设备、工艺流程和设置管道这几项内容。首先，提供设备图纸的有关参数，指出化工工艺控制上的要求，从而为专业仪表选型提供有效参考；其次，初步完成工艺流程图的设计，并且绘制出设备布置的初稿；最后，根据设备布置图纸，完成管道布置任务。在这样一个复杂的流程体系当中，每个部门应该团结协作，提高配合度，共同为化工工艺设计质量提升提供支持。从生产角度分析，化工工艺的实施就是把化学原材料制成化工产品的生产过程，而在这一过程中要采取一系列化工操作方法，其中，对于化工操作方法的比选与规划就是化工工艺设计。最为基本的工作流程是：首先完成原材料的提纯等相关工作；其次设计好化学反应，当然这个阶段也是安全问题频发的环节，需要做好重点考虑，综合考量原材料性质、转化设备、产物特性等各种因素，发现安全风险并进行针对性处理；最后则是对成品进行再加工、筛选、包装等，进而生产出符合规定的安全化工产品。在分析化工工艺设计的过程中，可以立足不同层次和角度，以便为进一步的安全生产提供良好的支持。

3化工工艺设计的主要特征

通过对以上化工工艺设计进行综合研究与分析，可以得到的一个重要结论就是化工工艺表现出全局性、系统性与创新性特征。在化工工艺的实际设计环节，也要做好对设计工作特征与规律的总结分析，从而为化工生产活动提供支撑和保障。化工工艺设计的主要特征表现在以下几个方面：第一，设计过程的复杂性和设计条件的多元性。因为要从整体角度出发，考量后续生产过程的很多可能性，因此，在化工工艺设计的开始阶段要根据各类条件参数，做好流程图纸的设计工作，并在这一过程当中考虑到环境、温度、液压、设备等应用条件，最终确定出完整的工艺设计过程。不过要注意的是设计条件并非一成不变，应该贯穿生产全程且进行持续性的调试和动态优化。第二，所需装备的独特性。化工产品的独特性决定了在生产产品的过程中对设备有着极高的要求。化学产品需要的生产环境要求高，所以运用的各项设备装备应该拥有优良的生产条件，迎合产品生产要求，于是要对设备装置进行科学化和针对性设计，保证设备装置的适应性与独特性。第三，设计工作量大，成本较高。在化工工艺设计当中，要注意结合差异化原材料设计出与之对应的参数与原理等，同时，强调各个环节密切衔接，在确定了上一环节工序之后才可以以此为依据设计下个环节的参数与流程。不过考虑到具体生产当中往往存在极大的变动，因此，在生产中要始终把握好需求，做好更新设计，这样的做法无疑会增加工作量以及成本预算，也容易带来损失和一定的不安全后果。

4化工工艺设计的要点

化工工艺设计在化工产业发展中发挥着非常突出的作用，明确设计工作的要点是确保化工生产活动有序进行的关键，也能够为后续工作提供明确的方向。第一，处理原料。在设计化工工艺时，处理原料是不可忽视的基础环节，在这个一过程中需要运用行之有效的策略，同时，依靠化学处理技术，把原材料加工处理成满足化工生产需求的材料。在具体工作的实施当中要求工作人员把不同物料的特征特性结合起来，然后进行粉碎、净化、提炼等，最终达到化工生产标准。第二，化学反应。化学反应是化工工艺设计当中非常关键的环节，这就对工作人员提出了很高要求。工作人员需要依托化学反应顺利完成工业生产任务，不过在这一过程中要重点关注在氧化、还原、分解等不同条件之下的化学反应效果，在特定温度条件支持之下推动原料转化，让生产出来的物料满足化工生产需要。第三，制造产品。在依托化工技术进行化工产品制造时，应该运用特定设备完成生产任务。工作人员在处理好原料之后，要注意把混合物分离开来，积极运用具备特殊功能的化工设备，完成原料的化学转化，体现化工工艺的功能优势。

5化工工艺设计中存在的安全问题

化工工艺设计涉及非常复杂的工作流程，在这一过程当中，因为涉及很多的不确定因素，需选用各种各样的材料和设备，所以出现安全问题和风险的可能性是非常高的。想要真正意义上防范安全风险，必须客观总结目前在实际设计工作当中存在的安全问题，为提出解决策略提供相应依据。第一，设计路线问题。化工工艺设计当中往往会涉及多个工艺路线，不同的路线选择所得到的结果也不相同，在路线的设计和选择方面很容易出现不匹配和不准确的情况，也会因此威胁生产安全，甚至是出现严重的安全事故。第二，反应装置问题。在化工反应装置的设计和选择方面，因为没有做好不确定性因素的总结，在设计中存在不合理之处，无法对其中的安全问题进行控制，再加上在装置设备的运行过程当中没有做好科学管理以及维修维护，导致设备使用寿命缩短，在设备使用过程中容易出现安全问题，造成时间和资源的浪费。第三，物料管理问题。原材料质量不过关轻则为生产出来的化工产品质量带来不良影响，重则伤害化工设备、威胁生产安全，出现破坏性影响。另外。在原料管理方面因为在运输与存放等方面没有设置规范化的标准与要求，常常因为管理不善危及工作人员的生命健康，并为企业带来经济上的损失。第四，管道安全问题。化工生产中往往要运用专业管道做好生产必需品的运送工作，不过大部分材料是危险品，一旦出现管道破裂等问题会造成危险品泄漏，出现化工安全事故。此外，在管道的连接处存在安全隐患，在密封性上有待提升。

6化工工艺设计中安全问题的解决对策

6.1做好工艺路线安全设计

科学设计以及选择化工工艺路线是化工工艺设计环节需要高度重视的安全问题，做好这一环节的安全控制可以从源头着手加大安全把控力度，在维持化工生产持续性的同时，也能够为企业创造更高的经济效益。为切实化解工艺路线设计当中的安全问题，一方面，要对工艺设计当中存在的安全问题进行有效识别，考量化工生产实践当中有可能产生的安全隐患和风险问题，并给出对应的解决和应对方案。设计人员需要做好对化工生产工艺全程与相关配套设施的细致检查工作，以便进一步确认危险因素，了解安全问题出现的方式与途径，针对性提高工艺设计安全等级。另一方面，设计人员需要科学选取稳定性强和技术相对成熟的化工工艺设计方法，选取对压力、温度等相关条件要求不高的化学反应方法，并且配置好安全减压降温等相关装备，维护工艺操作的安全性。除此以外，应该针对容易出现安全问题的关键节点与关键部位开展必要的双保险安全设计，选用最高标准设备，满足持续有效生产要求，突出科学化的化工工艺路线的优越性，提示设计人员把路线安全设计作为工作基础和重点。

6.2确保化工反应装备安全

在化工产品生产过程中，往往会应用各种各样的化工反应设备，设备的选择和操作是重点，但是实际工作当中也存在着很大的安全威胁，一旦出现选型不当和设备管控不力的情况，就会出现严重后果。在化工反应装备的安全管控当中要做到以下几点：第一，在化工工艺设计环节要注意结合差异化化工反应机理，选取最为恰当的反应器类别与规格，当然也要从适应能力、操作便捷性、设备运转效果、维护简洁性等诸多角度出发开展全盘研究。在化工反应装置材质的选择方面需要尽可能选取耐腐蚀能力强与结构强度高的材料，确保反应装置使用寿命，提高抗磨损效果。第二，将反应装备的控制条件、内部构造、生产安全特性作为突破口，对工艺设计安全方案进行优化调控，如对反应温度与压力条件进行科学控制，保证进料量与加热速度符合生产要求。第三，化工反应装置属于化工生产的核心装置，在装置运行过程中本身就会面对很多的风险以及极大的破坏，这就需要工艺设计人员在反应器设计以及型号选择过程中考虑最大安全事故因素与可控性，积极提出安全保障方案，完善配套设施，并制定出应急预案，从而降低反应器安全故障和安全事故的发生率，保证工作人员的安全以及企业的生产效益。

6.3加强化工原料安全管理

化工工艺设计的根本目的在于为生产活动的有序开展提供有效支持，最大化降低安全事故发生率，生产出高质量的化工产品，满足目前日益提高的产品质量和性能要求。对于高质量化工产品的生产来说，化工原料的安全和质量是最基础和重要的影响因素，只有确保原料安全和质量达标，才能确保化工工艺设计应有作用的发挥，从源头着手提升产品质量。在化工原料的安全管理与质量控制过程中，首先应该结合化工原料的物理特征、化学特性等确定对应的存储规范和操作流程。例如，构建专门的冷库存放要求在低温下保存的化工原料；针对化学性质不稳定的材料，在包装方面需要设置专业的泡沫垫以及紧固件，避免装卸环节因为膨胀问题诱发材料泄漏等安全事故。其次要加大对化工原料进出的管理力度，尤其是对于易燃易爆和存在剧毒性的高危险原料，应该构建一个针对全过程的监督管理工作机制，并且指出各个工作环节都要有明确责任人，细致记录进出与耗用信息，为接下来的追踪研究打下基础。最后在原料投产之前应该完成危险评估工作，结合存储与投料方法，充分考量有可能出现的偏差，构建预防与紧急安全预案。

6.4有效完善管道安全控制

在一个完整的化工工程设计体系当中，管道是不可忽略的一部分，不单单是各类流体材料的运输通道，还是对各个化工设备进行有效连接的桥梁。一般来说，管道当中各种各样的流体介质都表现出极强的可燃可爆与腐蚀性，还有一些介质有剧毒，对管道安全构成威胁，影响化工工程设计安全和生产活动的开展效果。部分管道承受力也相对较低，在高温高压的情况之下，遇到腐蚀性强的介质就会出现腐蚀与机械损坏问题。此外，一些管道因为长时间没有得到维护管理，密封性大幅度降低，很容易造成介质溢出的情况，从而引发安全问题。面对此类情况，在化工工艺设计当中，应该科学选择管道材料，在管道的分界阶段应该选用硬度适中的金属，并依照规定严格做好管道运行中可能出现问题的评估。化学工程师要加强对管道泄漏根源的研究，并在此基础上确定具有针对性的解决方案；严格剖析化学物料为管道运行安全带来的影响，结合物料的性质选择对应的管道材料，消除管道运输中的安全风险；考虑管道运输中的气液共存问题，解决柱塞流等难题，维护生产安全。

7结语

随着人们对安全问题重视程度的提高，安全意识也逐步渗透于不同的行业。在化工工艺设计当中，安全问题是核心问题，只有关注并且处理好安全隐患，才能降低安全风险，减少安全事故，生产出高质量的化工产品，促进整个行业的发展。化工工艺设计是烦琐复杂的，其间要考虑的问题有很多，其中安全问题是要着重考虑和研究的内容，只有充分识别风险，并采取科学有效的风险防控措施，才能确保化工企业安全生产目标的实现。

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【4】梁天池.基于化工工艺设计的安全问题及节能环保方法分析[J].中国化工贸易,2019,11(33):33.

【5】左美兰,闵鑫,王金苹.探讨化工工艺设计中安全危险问题及控制对策[J].化工设计通讯,2020,46(7):115-116.

【6】芮国芬.化工工艺安全设计中的危险因素以及解除途径探索[J].现代工业经济和信息化,2015,5(1):40-41+99.

【7】闵鑫,王金苹,左美兰.化工工艺设计中的安全问题及控制[J].化工设计通讯,2020,46(7):89+108.

【8】张鑫.化工安全设计在预防化工事故发生中的作用[J].化工管理,2020(17):89-90.

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1空分工艺设计

空分装置主要流程为：高效分子筛净化———增压透平膨胀制冷———液氧泵内压缩。空分装置制氧能力为25000Nm3/h，通过两级精馏制取高纯度的氧气和氮气。空分工艺采取高效分子筛予净化，流程简单、运行稳定、安全可靠，可以大大延长装置的连续运转周期。空分工艺采用增压透平膨胀制冷技术，能耗低于氮压缩膨胀制冷流程，工艺更为简化。液氧泵内压缩流程可以节省投资，并可防止烃类在冷凝蒸发器内集聚，比较安全。压缩机以蒸汽透平驱动，热能利用率高，电耗少。

2气化工艺设计

气化工艺为甲醇生产的首要环节，生产质量会影响后续产品的质量。气化工艺中，按炉内煤料与气化剂接触方式区分，分为固定床、流化床、气流床3种。固定床气化过程中气化剂与煤逆流接触，出口煤气对上部原料煤进行干燥和干馏成熟的是Lurgi技术；流化床技术下，气化剂自炉底部进入炉内，气化剂吹起煤粉呈流态，发生燃烧和气化反应，成熟的主要有Winkler/HTW技术、KRW技术等。在工艺设计中，气化装置采用GE能源公司Texaco水煤浆加压气化专利技术，采用气流床气化技术，并最终影响产品质量和产量。

3变换和净化工艺设计

变换工艺采用耐硫宽温变换技术，部分气化气在钴-钼系催化剂的作用下与水蒸气发生变换反应，调整粗煤气中氢气/一氧化碳比例在2：1左右。粗煤气中有氢气、一氧化碳、二氧化碳，并有少量羰基硫、硫化氢、甲烷、氯气等。羰基硫、硫化氢、氯气等会引起甲醇合成工艺过程中的催化剂中毒。所以需要净化工艺净化粗煤气，主要是去除酸性气体。净化技术主要有低温甲醇洗和聚乙二醇二甲醚法两种。低温甲醇洗技术是基于物理吸收法，使用-60℃左右的冷甲醇去除酸性气体。利用甲醇在低温下对酸性气体的高溶解度，去除粗煤气中的羰基硫、硫化氢、氯气等杂质。聚乙二醇二甲醚法对大多数酸性气体有较强的吸收能力，但对羰基硫吸收能力差，需在聚乙二醇二甲醚法中增加水解装置，流程更加复杂，成本较高，所以本设计中，采用低温甲醇洗工艺的林德技术。林德低温甲醇洗工艺技术成熟、能耗省、成本低、简便、循环量小、可靠、对设备无腐蚀，可将粗煤气中的酸性气体体积分数脱至1.0×10-5以下，需要注意的是对低温设备及操作有较高的要求。脱出的酸性气，输送到硫回收装置，进行WSA湿法制硫酸。林德工艺下，未变换部分的气体经脱硫脱碳后以30℃、5.6MPa（G）作为一氧化碳提纯原料气进入深冷分离系统。在深冷分离系统中合成气先经分子筛吸附器脱除其中水及微量的二氧化碳后进入冷箱。在冷箱分离出高纯度一氧化碳送出冷箱，然后进入压缩机增压到3.8PMa（G）送出界区，提取一氧化碳后的富氢气体回甲醇合成。

4甲醇合成工艺设计

常见的甲醇合成塔，主要有、多床内换热式合成塔、水管式、冷管式、冷激式固定管板列管式。冷激式合成塔因为能耗高已基本被淘汰；冷管式合成塔不适合大型装置；水管式合成塔是大型化较理想的塔型；固定管板列管合成塔，需用特种不锈钢，造价非常高。所以在本设计中，采用水管式合成塔，采用丹麦托普索公司管壳式等温合成塔技术。提纯一氧化碳后的富氢气组份，与净化后的合成气混合并经压缩机提压后进行甲醇合成。在催化剂作用下控制反应温度235℃，压力8.7Mpa，循环合成粗甲醇，同时副产蒸汽。甲醇精馏采用三塔和一塔精馏，粗甲醇通过预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔精馏制得精甲醇，汽提塔回收废水中的少量甲醇。甲醇合成的驰放气利用变压吸附提纯氢气，提纯的氢气送至BDO项目生产使用，多余的驰放气循环压缩回至甲醇合成系统。

5精制工艺设计

甲醇精馏工艺分为两种，一种是两塔甲醇精馏流程，一种是三塔甲醇精馏流程。三塔甲醇精馏流程，比二塔甲醇精馏流程多设计了加压操作，主精馏塔压力达到了0.6～0.7MPa。三塔甲醇精馏流程下，加压塔塔顶甲醇蒸汽冷凝热可以进行利用，冷凝热可以用作常压甲醇精馏塔塔底的再沸器热源，这样三塔甲醇精馏流程可以节约能源，减少蒸汽和冷却水消耗。如果在三塔甲醇精馏流程的基础增加一个回收塔，就可以进一步回收常压精馏塔塔底废水中的少量甲醇。二塔甲醇精馏流程相比三塔甲醇精馏流程更为简单，投资比较小，但二塔甲醇精馏流程能耗高。三塔甲醇精馏流程相对比较长，但三塔甲醇精馏流程操作能耗较二塔甲醇精馏流程工艺低。在甲醇精馏流程投资决策中，大、中型规模生产下，三塔甲醇精馏流程更为适宜。所以本设计采用三塔甲醇精馏流程。将甲醇合成工艺生产的粗甲醇气体，送入甲醇精制塔内，进行甲醇的精制。在三塔甲醇精馏流程设计中，甲醇精制采用3个精馏塔。每个精馏塔从后一个精馏塔上部得到纯甲醇，通过不断循环，精馏出含量为99.85%的甲醇。

二结束语

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关键词： 煤；甲醇；工艺设计

0 引言

我国经济总量比较大，人口基数大，经济发展速度快，所以资源和能源相对较为贫乏。但我国有着非常丰富的煤炭资源。煤炭资源直接使用，会易于产生污染，而把煤炭资源转化为甲醇，可以方便能源的使用，降低环境污染水平，并降低对于石油的需求量，有助于提高国家能源安全水平。

1 煤制甲醇工艺原理及流程

①气化。高温常压下，煤与水蒸汽，空气等气化剂，在四氧化三铁的催化下，反应转化为一氧化碳、氢气。

C+H2O■CO+H2 ΔHo=118.8kJ/mol

C+2H2O■CO2+2H2 ΔHo=75.2kJ/mol

CO2+C■2CO ΔHo=162.4kJ/mol

②合成气的净化。通过连续的循环过程，对合成气进行提纯和净化。

③甲醇合成。一氧化碳与氢气的化学计量比是1：2左右，压力20MPa左右，温度300-400℃，进行甲醇的合成。过程中生成的二氧化碳用高压水吸收法分离。

CO+2H2■CH3OH ΔHo=-908kJ/mol

④甲醇的精制。通过精馏塔进行甲醇的精制，通过在精馏塔内甲醇的不断循环，产出达到甲醇标准的气体。

2 煤制甲醇工艺流程设计

2.1 空分工艺设计 空分装置主要流程为：高效分子筛净化――增压透平膨胀制冷――液氧泵内压缩。空分装置制氧能力为25000Nm3/h，通过两级精馏制取高纯度的氧气和氮气。空分工艺采取高效分子筛予净化，流程简单、运行稳定、安全可靠，可以大大延长装置的连续运转周期。空分工艺采用增压透平膨胀制冷技术，能耗低于氮压缩膨胀制冷流程，工艺更为简化。液氧泵内压缩流程可以节省投资，并可防止烃类在冷凝蒸发器内集聚，比较安全。压缩机以蒸汽透平驱动，热能利用率高，电耗少。

2.2 气化工艺设计 气化工艺为甲醇生产的首要环节，生产质量会影响后续产品的质量。气化工艺中，按炉内煤料与气化剂接触方式区分，分为固定床、流化床、气流床3种。固定床气化过程中气化剂与煤逆流接触，出口煤气对上部原料煤进行干燥和干馏成熟的是Lurgi技术；流化床技术下，气化剂自炉底部进入炉内，气化剂吹起煤粉呈流态，发生燃烧和气化反应，成熟的主要有Winkler/HTW技术、KRW技术等。在工艺设计中，气化装置采用GE能源公司Texaco水煤浆加压气化专利技术，采用气流床气化技术，并最终影响产品质量和产量。

2.3 变换和净化工艺设计 变换工艺采用耐硫宽温变换技术，部分气化气在钴-钼系催化剂的作用下与水蒸气发生变换反应，调整粗煤气中氢气/一氧化碳比例在2：1左右。

粗煤气中有氢气、一氧化碳、二氧化碳，并有少量羰基硫、硫化氢、甲烷、氯气等。羰基硫、硫化氢、氯气等会引起甲醇合成工艺过程中的催化剂中毒。所以需要净化工艺净化粗煤气，主要是去除酸性气体。净化技术主要有低温甲醇洗和聚乙二醇二甲醚法两种。低温甲醇洗技术是基于物理吸收法，使用-60℃左右的冷甲醇去除酸性气体。利用甲醇在低温下对酸性气体的高溶解度，去除粗煤气中的羰基硫、硫化氢、氯气等杂质。聚乙二醇二甲醚法对大多数酸性气体有较强的吸收能力，但对羰基硫吸收能力差，需在聚乙二醇二甲醚法中增加水解装置，流程更加复杂，成本较高，所以本设计中，采用低温甲醇洗工艺的林德技术。

林德低温甲醇洗工艺技术成熟、能耗省、成本低、简便、循环量小、可靠、对设备无腐蚀，可将粗煤气中的酸性气体体积分数脱至1.0×10-5以下，需要注意的是对低温设备及操作有较高的要求。脱出的酸性气，输送到硫回收装置，进行WSA湿法制硫酸。林德工艺下，未变换部分的气体经脱硫脱碳后以30℃、5.6MPa（G）作为一氧化碳提纯原料气进入深冷分离系统。在深冷分离系统中合成气先经分子筛吸附器脱除其中水及微量的二氧化碳后进入冷箱。在冷箱分离出高纯度一氧化碳送出冷箱，然后进入压缩机增压到3.8PMa（G）送出界区，提取一氧化碳后的富氢气体回甲醇合成。

2.4 甲醇合成工艺设计 常见的甲醇合成塔，主要有、多床内换热式合成塔、水管式、冷管式、冷激式固定管板列管式。冷激式合成塔因为能耗高已基本被淘汰；冷管式合成塔不适合大型装置；水管式合成塔是大型化较理想的塔型；固定管板列管合成塔，需用特种不锈钢，造价非常高。所以在本设计中，采用水管式合成塔，采用丹麦托普索公司管壳式等温合成塔技术。

提纯一氧化碳后的富氢气组份，与净化后的合成气混合并经压缩机提压后进行甲醇合成。在催化剂作用下控制反应温度235℃，压力8.7Mpa，循环合成粗甲醇，同时副产蒸汽。甲醇精馏采用三塔和一塔精馏，粗甲醇通过预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔精馏制得精甲醇，汽提塔回收废水中的少量甲醇。

甲醇合成的驰放气利用变压吸附提纯氢气，提纯的氢气送至BDO项目生产使用，多余的驰放气循环压缩回至甲醇合成系统。

2.5 精制工艺设计 甲醇精馏工艺分为两种，一种是两塔甲醇精馏流程，一种是三塔甲醇精馏流程。三塔甲醇精馏流程，比二塔甲醇精馏流程多设计了加压操作，主精馏塔压力达到了0.6～0.7MPa。三塔甲醇精馏流程下，加压塔塔顶甲醇蒸汽冷凝热可以进行利用，冷凝热可以用作常压甲醇精馏塔塔底的再沸器热源，这样三塔甲醇精馏流程可以节约能源，减少蒸汽和冷却水消耗。如果在三塔甲醇精馏流程的基础增加一个回收塔，就可以进一步回收常压精馏塔塔底废水中的少量甲醇。二塔甲醇精馏流程相比三塔甲醇精馏流程更为简单，投资比较小，但二塔甲醇精馏流程能耗高。三塔甲醇精馏流程相对比较长，但三塔甲醇精馏流程操作能耗较二塔甲醇精馏流程工艺低。在甲醇精馏流程投资决策中，大、中型规模生产下，三塔甲醇精馏流程更为适宜。所以本设计采用三塔甲醇精馏流程。将甲醇合成工艺生产的粗甲醇气体，送入甲醇精制塔内，进行甲醇的精制。

在三塔甲醇精馏流程设计中，甲醇精制采用3个精馏塔。每个精馏塔从后一个精馏塔上部得到纯甲醇，通过不断循环，精馏出含量为99.85%的甲醇。

3 结束语

以煤为原料进行甲醇的生产，已经实现了规模化。本文对于以煤为原料进行甲醇制备工艺的研究，有利于提高煤制甲醇工艺的适用性、可靠性、先进性、经济性、安全性、环保性，本文对以煤为原料进行甲醇制备工艺的研究，具有重要的现实意义。

参考文献：

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[2]刘尚享.煤制甲醇装置酸性气体脱除工艺技术的选择[J].天津化工，2011（01）.

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关键词：化工工艺设计；理论；问题；措施

中图分类号：S611文献标识码： A

前言

随着我国国民经济的快速发展，科学技术的突飞猛进，传统的化工工艺及其设计已经不能适应现代化的发展要求。所以，对化工工艺及其设计的优化已经成为经济社会发展的必然。我们知道，化工工艺融合了各类不同的化工生产技术，其工艺流程好坏直接决定了最终产品的质量高低。

一、化工工艺设计理论概述

众所周知，在整个项目设计过程中，设备布置、工艺流程和管道布置是化工工艺设计的重要方面。化工工艺设计的主要内容是通过工艺计算绘制工艺流程图，提供给设备专业绘制设备图纸的相关参数，并提出工艺控制方面的参数供自控专业仪表选型，然后工艺专业根据工艺流程图完成初步的设备布置图，最后由管道专业结合设备布置图进行管道配管并完成最终的管道布置图纸。化工工艺设计要紧跟时展，同时将理论和实际有机结合起来，只有这样才能发挥其巨大的功效。化工工艺设计包括不同的种类，主要有概念设计、中试设计、基础设计、初步设计和施工图设计等。这些不同种类的设计在化工工艺的实践中都发挥着重要的作用。化工工艺设计过程中往往存在如下问题：设计的基础资料不完整，数据的可靠性和完整性不如常规装置；化工工艺设备种类繁多，规格特殊，对设备的设计和选用都提出了特殊要求；化工工艺设计工作量大，管道设计要作特殊考虑；设计周期短，为尽快占领市场，化工工艺设计往往边开发边设计，边建设边更改设计；规模大小不一，为节约投资，某些设计不可能完全按照规定去做。这些特点无疑会造成化工工艺设计的安全隐患，对化工设计的安全有很大的影响，也是引发化工工艺设计安全问题的重要因素，也越来越受到人们的重视。

二、化工工艺设计现状及常见问题的分析

化工工艺往往会由于化学工业的资本密集性以及工艺失败可能造成的巨大物资上的损失，导致在变革过程中遇到非常大的阻力，影响到化工工艺的发展。通过分析化学品生产成本的构成，我们能够得出基本建设的投资以及原材料占总成本的主要份额。由于装置往往需要多年运转，并且费用较大，在化工工艺设计中将许多已经有五十年使用期的装置进行改造，扩大装置的能力，解决薄弱环节所需要的费用比一套新建的装置要便宜很多。

接下来，在来谈谈化工工艺设计中常见的问题：第一，各行各业都必须注意安全问题，化工行业也不例外，而且，由于行业自身的特殊性，化工行业对于安全性的要求更高，在化工工艺设计中，安全问题比较常见，大家应该给予高度的重视。要保证化工工艺设计的安全，需要注意多个方面，包括工艺物料、工艺路线、化学反应装置、管道、阀门、电气等。我们需要注意工艺物料的物理化学性质、考虑其稳定性、关注其化学反应活性、判断其是否具有燃烧和爆炸的特征、判断其是否有毒等。关于工艺路线，我们需要考虑哪一条路线能减少甚至于消除危险物质的含量。化学反应是产品生产的核心，只有通过反应，才能得到所需的化学产物，但是，我们必须要考虑反应会带来的危险因素。总之，化工工艺设计除了要严格正确地执行政府法规、标准规范之外，还要加强。第二，在工程的设计中若是对设备安装的设计重视不够，或者在设备安装设计过程中取法经验、不够细心，那么就会导致不必要的损失，造成返工等问题，不但要保证施工的进度，更要保证施工的质量，不可以因小失大，急功近利，大量的施工经验让我们知道，只有保证质量才能保证工程。在化工工艺的设计中容易被工艺设计人员忽视的设备安装设计，其实在整个工程中有着重要作用，工艺设计人员必须仔细，确保每一项设计都切实有效的进行。在进行设备安装设计时，我们需要把设备的安装检修问题充分考虑到设计中，比如，在进行设备布置的时候，吊点的位置需要被充分考虑，水平运输干线差距也是设备布置中不容忽视的一部分，它能够保证设备安全的运送到主干线上。

三、应对化工工艺设计问题的方法与措施

1、要能体现降低能耗

尽管在实际的设计生产中，很多人把能源成本当作生产总成本之中的一个重要部分，但是这种想法是错误的。将基建投资高和能量消耗大这两个问题解决，能有效的提高生产效益，降低生产成本，减低能效和与之相关的投资课题一般来说颇为有效，比如在许多大型的分离装置上运用超临界流体。通过对当前资料和实际应用的研究可以看出，一些系统能源费用比很多常用的技术要低，比如恒沸蒸馏以及蒸馏的获取。降低能耗是工艺设计与研究需要重视的一部分。

2、要能体现改善环境行为

根据社会各界相关人士的研究得出，回收利用、减少污染源、终端处理等手段能够解决污染的问题。从化学工艺过程上要达到减少环境污染的摸底就需要重视两个设计战略上的问题：第一个是在未来几年内再多数装置上扩大和升级现有装置；第二个是在终端处理的应用上可能会出现多数机遇。而在工艺过程自身的基础上改进装置也有以下几种方式；第一，提高分离效率和产品转化率达到降低损失的目的，并且减少废料处理费来提高收益；第二，就是不断提高化学反应效率。

3、要能体现降低基本建设投资

由于化学工艺属于密集型产业，如果没有化学研究上的重大成果让主要的产品生产工艺得到提升和完善，那么一般来说，要改进以及提高化学工艺设计就需要通过解决瓶颈问题、改造现有装置、扩大产能的方式的来解决，这些方式可以有效地减少在基本建设上的投资。

4、工艺设计理论研究与实践协调发展

当前工艺设计应用亟待拓展，这就需要将研究开发与设计建设联系起来综合发展，并积极开发新的工艺设计方式。新的工艺设计方式应该是开发一个带有能量平衡流程、热力学软件包及研究容器设备的一个简单经济模型，摒弃传统方式过于程序化且生产效率较低的发展方式。新的发展方式应更重视推测和估算，目的是将试验计划尽快涉及到工艺的关键技术和相关经济问题，并通过专门的试验成果不断更新工艺发展的模型。总之化工工艺设计要将理论和实践结合并与时代的最新发展技术相接轨从而发挥其巨大功效。

5、做好工艺路线选择

在化工生产中，同一产品，有时可以用不同的原料加工而成，如乙醇可以用发酵法制取，也可以用乙烯水合法制取；一氯甲烷可以由甲烷(天然气)氯化的方法获得，也可以用甲醇和HCL制取。同一种原料，经过不同的加工，又可以得到不同的产品。即使采用同一种原料和相同的工艺过程，而工艺条件不同，也可以得到不同的产品。原料路线、工艺路线和产品品种的多样性使得在工艺路线的选择与设计方案的确定时，需要考虑多方面的因素。在准备投资建造一套生产装置时，装置的生产能力一旦确定后，如何确定与装置投资及产品生产成本密切相关的工艺路线及工艺设计条件，使装置的总体经济效益达到最佳化是十分重要的。

结束语

化工工艺设计是化工设计的核心，在整个设计中起主导作用。所以，我们必须对化工工艺的现状及特点进行分析，考虑到化工工艺设计中可能出现的问题，将设备安装于安全危险问题重视起来，保证化工工艺设计安全、有效、完善，从而更好地对化工设计进行引导。

参考文献

[1]刘立宝工艺设计在实施GMP工作中的重要性中国禽业导刊，2011（09）34一78

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【关键词】甲醇　气化　合成　空分

1.煤气化制甲醇的重要意义

作为一种传统的化工原料，甲醇在化工行业中一直扮演着极其重要的角色。随着油价的日益上涨和甲醇应用领域的不断拓展，甲醇及其衍生品的应用也越来越受到人们的重视。在市场需求的推动下，甲醇及其衍生物的生产迎来了发展的黄金时期。甲醇作为极其重要的一种化工原料，其下游衍生品也很丰富，这也是煤基甲醇化工可以代替部分石油化工的原因。传统工艺上甲醇可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲脂、氯甲烷、甲基丙烯酸甲脂、醋酸、甲胺等一系列有机化工产品。除了传统应用，甲醇化工应用技术近期还取得了不少新的突破。

此外，甲醇制汽油（MTG）也是甲醇燃料应用的重要领域之一。除了埃克森美孚公司的二步法MTG技术，中科院山西煤化所与化学工业第二设计院共同开发的一步法甲醇转化制备汽油技术，已在其能源化工中试基地完成中试。与埃克森美孚公司的技术相比，国产技术具有汽油选择性高，工艺流程短，单程寿命长和催化剂稳定性等优势。

2.煤制甲醇基本的工艺及设备介绍

2.1　煤炭的气化

煤气化技术是煤制甲醇工艺中的关键性。目前，国内外先进的煤气化技术主要包括：荷兰Shell公司的SCGP粉煤加压气化工艺、德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化技术、美国Texaco公司德士古气化工艺、德国Lurgi公司的Lurgi块煤加压气化工艺等，本文以德士古气化工艺为例进行气化工艺的介绍。

2.2　煤浆制备

由输送系统送来的原料煤干基（

2.3　气化

在本工段，水煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。

煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧嘴进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧气发生主要反应如下：

CmHnSr+m/2O2mCO+（n/2-r）H2+rH2S

CO+H2OH2+CO2

气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。

气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。

2.4　合成气的净化

本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。低温甲醇洗工艺是使用物理吸收法的酸性气体净化技术，使用冷甲醇作为酸性气体的吸收液，利用甲醇在零下60℃左右的低温下对酸性气体溶解度特别大的性质，分段选择性地吸收原料气中的CO2、H2S及各种有机硫等杂质，低温甲醇洗工艺一般有林德和鲁奇两种，二者基本原理相同，并且技术都很成熟，只是在工程实施、工艺流程设计和设备设计上各有特点。

2.5　甲醇的合成

国内外使用的甲醇合成塔主要有冷管式、冷激式、固定管板列管式水管式和多床内换热式合成塔。冷激式合成塔碳转化率太低，能耗高，已基本淘汰：冷管式合成塔碳转化率较高但副产的蒸汽仅为0.4MPa，大型装置中很少采用；水管式合成塔传热系数较高，能更好地移走反应热，缩小传热面积，并能多装催化剂，同时可副产中压蒸汽，是大型化较理想的塔型，在60万t以上大型装置应用较为广泛；固定管板由于列管需用特种的不锈钢，因而造价最高；多床内换热式合成塔由大型氨合成塔发展而来，目前氨合成塔均采用三床（四床）内换热式合成塔。

2.6　甲醇的精馏

甲醇的精馏工艺，主要有ICI的两塔流程和Lurgi三塔流程两种。ICI两塔工艺虽然工艺流程简单、装置投资省，但是能耗相对较高；而Lurgi三塔精馏工艺流程虽然相对较长，但操作能耗较ICI两塔工艺流程低。从投资和能耗等方面来综合考虑，对大、中型甲醇精馏装置，三塔精馏工艺优点更加明显。主要原因在于三塔型工艺流程设置有一个加压操作（压力为0.6～0.7 MPa）的主精馏塔，加压塔塔顶甲醇蒸汽冷凝热可以用作常压精馏塔塔底再沸器热源，减少了水蒸汽和冷却水消耗，从而使得精馏过程总的能耗可比二塔流程低20%～30%。从清洁环保角度来讲，也应该采取三塔精馏工艺。

3.甲醇生产工艺的选择

甲醇的生产现已大规模连续化，生产过程中要求合成气中（H2+CO）含量高，要求煤气化工艺更成熟可靠，效率更高。结合产品的质量要求、环境友好以及不同工艺设备的技术特点，煤制甲醇工艺的选择应依据以下原则：

3.1　适用性

不同的煤气化技术适用于不同的煤种，硬根据所用煤的质量、性质、品种等选择合适的煤气化工艺及后续工艺。

3.2　可靠性

技术必须成熟可靠，在保证产品质量和生产能力的前提下，设备装置应能连续稳定运转。

3.3　先进性

先进性体现在产品质量性能、设备水平和工艺水平等方面，先进性决定项目的市场竞争力，应全面研究工艺技术的现状和发展趋势，深入探讨是否可以采用更为先进的工艺技术。安全环保性，煤化工生产过程容易产生大量煤粉、"三废"等污染物，应选用安全环保的工艺进行安全、清洁生产。

甲醇用作燃料，排放气中的一氧化碳，氮氧化物等含量降低，是一种环境友好的燃料，尤为重要的是，对于我国来说，能够降低对石油的依赖程度，优化能源结构。但是在甲醇生产工艺选择上，一定要根据实际情况，遵循适用、安全可靠、经济环保、技术先进的原则。

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参考文献

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笔者结合近几年高考试题的命题特征和实践教学经验对这一题型提出一些浅显的看法和认识，以此抛砖引玉，能为备考学子提供些许帮助。

化学工艺流程题就是把化工生产过程中的重要生产工序和主要流程，用框图的形式表示出来，并围绕生产流程中涉及的有关化学知识和原理设置问题，形成与化工生产紧密联系的化学工艺问题。其流程主线可表示为：

化学工艺流程题的结构分为题引、题干和题设三部分。题引就是用引导性的语言，简单介绍该工艺生产的目的、原料、产品，有时还提供相关的表格、图像等参考数据或信息；题干主要就是用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题设就是根据生产过程中涉及的化学知识设计成系列问题，要求考生依据化学原理进行分析解答。

化工流程题基本的题型：一是制备类实验化工流程题。此类工艺流程题一般有多步连续的操作完成，每一步操作都有具体的目标、任务。审题的要点要放在与题设相关操作的目标任务上，分析时要从成本角度（原料是否廉价易得）、环保角度（是否符合绿色化学理念）现实角度等方面考虑；解答时要看框内、看框外、里外结合；便分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件根据什么理论所以有什么变化得出结论。

如[2009高考・山东卷・30]（16分）孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4？5H2O及CaCO3，步骤如下：

请回答下列问题：

（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+：从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为______（填代号），检验溶液A中Fe+3的最好试剂为______（填代号）。

a.KMnO4 b.（NH4）2S c.H2O2 d.KSCN

（2）由溶液C获得CuSO4・5H2O，需要经过加热蒸发，______，过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是______。

（3）制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入（或先加入）______（填化学式）。若实验过程中有氨气逸出、应选用下列______装置回收（填代号）。

（4）欲测定溶液A中Fe2+的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应______，直到______。用KMnO4标准溶液滴定时应选用______滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

【考点分析】考查化学实验的基本操作、物质的提纯与鉴别、实验室安全等。

解析：（1）为使Fe2+、Fe3+一块儿沉淀，要加氧化剂将Fe2+氧化而又不引入新杂质，选H2O2；检验Fe3+选择SCN-。（2）从溶液中要析出晶体，采用冷却结晶法；过滤时要用到玻璃棒引流。（3）CaCl2溶液不能与CO2反应，加入碱能反应，但又不能引入杂质，应通入NH3（或先加入NH3・H2O）；氨气极易溶于水，要注意防倒吸，a装置广口瓶内的进气管长，容易倒吸，c装置中的倒置漏斗，d中的多空球泡可以防倒吸。

二是模拟化工生产原理类工艺流程题，有些化工生产选用多组原料，事先合成一种或多种中间产物，再用这一中间产物与部分其他原料生产所需的主要产品。以这种工艺生产方式设计的工艺流程题，为了便于分析掌握生产流程的原理方便解题，最好的办法就是将提供的工艺流程示意图划分成几条生产流水线，上下交叉分析。构成交叉分析的题型，提供的工艺流程中至少有三个因素（多组原料，中间产品，多种产品）和两条或多条生产流水线的化工生产工艺。利用交叉分析法接工艺流程题的关键，在于找准中间产品（有时可能会出现多种中间产品）和流水生产的分线，在分析过程中，抓住中间物质的有关联系，逐一破解。