化工工艺设计案例（写作参考）

　　化工工艺设计是指化学工程师依据单一或数个化学反应（或过程），设计出一个能将原料转变为客户所需求产品的生产流程和工厂。下面我们就为大家介绍一下化工工艺设计案例，供给大家作为一个参考。

　　一、化工工艺设计主要步骤

　　1.确定选题

　　依据"基础、实际、适中、条件"选题原则，确定毕业设计课题题目，题目中需包含产品、生产能力、车间或工段名称。

　　2.给定方案

　　根据任务书要求，明确原始数据（已知条件）、设计项目、应提交的技术文件等，确定工艺设计总体方案。

　　3.调研与数据搜集

　　根据工艺设计方案，进行：

　　（1） 地区、行业资料调研与物性数据搜集；

　　（2） 明确反应机理及影响反应的因素；

　　（3） 工艺路线确定。

　　4.物科衡算

　　（1）主要物料衡算，包含反应物、生成物等；

　　（2） 辅助物科衡算，包含蒸汽、水、溶剂、热媒等；

　　（3） 其他物料衡算。

　　5.能量衡算

　　（1）主要设备能量衡算，包含反应器、工艺塔等；

　　（2） 换热设备能量衡算；

　　（3） 其他系统能量衡算。

　　6.编制设计说明书，书写总结报告

　　二、化工工艺设计实例---万吨顺式聚丁二烯聚合工段工艺设计

　　（一）确定课题题目

　　"万吨级顺式聚丁二烯聚合工段工艺设计"毕业设计选题，涵盖了化工过程及设备的选择与操控、有机化工运行与操控、各类专业实训等众多专业核心课程的知识，学生在日常理论与实践课程的学习中，对反应原理、安全因素、工艺流程、控制要点、质量环保等有了一定的知识储备，掌握了一定的设计技巧，选题符合人才培养目标的基本要求；在合成橡胶中，聚丁二烯橡胶聚合手段众多，品种丰富，产量和消耗量仅次于丁苯橡胶，居第二位，中国石油化工集团公司是目前最大的聚丁二烯橡胶生产企业；指导教师根据学生的专业能力，把全流程分为若干工段，每个工段又分为工艺设计、设备工艺计算及选型、控制参数优化、质量监测与环境因素控制等部分，合理组合，设计工作量恰当，难度适中；现有实验设备条件满足课题实施要求等。

　　（二）确定设计方案

　　1.设计要求。

　　设计生产规模为年产11000t 顺式聚丁二烯橡胶；考虑装置的大修，采用年开工时间为8000h.

　　2.原始条件主要原料：单体--丁二烯；溶剂---溶剂油；引发剂--环烷酸镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合物；终止剂--乙醇；防老剂-- 2,6-二叔丁基对甲苯酚（简称264）。

　　其生产原理为采用溶液聚合的方法，使丁二烯、溶剂、引发剂等在连续釜式反应器中进行配位聚合，制得黏稠胶液，再通过水蒸气凝聚、洗胶、干燥、压块等过程获得最终产品顺丁橡胶。

　　设计范围包括：聚合工段的工艺流程、物科衡算、聚合过程的热量衡算等。

　　（三）调研与数据搜集

　　根据设计需要，进行调研与数据搜集：

　　（1） 原料的物理化学性质及技术指标；

　　（2）工艺路线的确定；

　　（3） 聚合反应机理及影响反应的因素。

　　（四）物科衡算

　　聚合工段主要由罐区、计量、聚合、配制、黏度五个岗位组成。罐区岗位负责贮存、收送丁二烯和溶剂油。计量岗负责为聚合输送各种引发剂、终止剂。聚合岗开车，罐区连续给聚合岗送溶剂油；投产时，单体丁二烯送聚合，聚合停产时，丁二烯直接送罐区。配制岗负责为聚合岗配制引发剂和终止剂，此外，还负责接收铝剂车间配好的三异丁基铝。黏度岗负责检测生产的结果，测试门尼黏度和转化率。

　　丁二烯经流量控制阀控制合适流量，入文氏管与溶剂油溶剂进行混合，再进入丁油预热器（预冷器）进行换热，控制一定入釜温度。组分和铝组分分别由镍计量泵和铝计量泵送出，经铝镍文氏管混合后，与出丁油预热器（预冷器）的丁油溶液混合。硼组分由硼计量泵送出与稀释油经文氏管混合后，在釜底与丁油混合进入首釜。丁油溶液在聚合釜中，在一定温度和压力下，受到引发剂的作用，发生丁二烯聚合反应，生成高分子量的丁二烯聚合产物---聚丁二烯。

　　首釜胶液自釜顶出口出来，由第二釜釜底进入第二釜继续进行反应；再由第二釜的釜顶出口出来，由第三釜釜底进入第三釜继续进行反应；由第三釜的釜顶出口出来，进入第四釜继续进行反应；当达到一定黏度和转化率后，在第四釜的出口管线（终止釜的入口管线）与终止剂一起由终止釜釜底进入终止釜进行终止处理；最后，胶液由终止釜顶出口出来，经胶液过滤器和压力控制阀入成品工段凝聚岗的胶。液罐反应中换热用的冷溶剂油视情况从不同釜的顶部加入。

　　（1） 计算采用的基础数据

　　年产量： 11000t.

　　年开工时间： 8000h.

　　每吨顺丁橡胶消耗丁二烯： 1. 045t.

　　总转化率： 85%.

　　丁浓： 12~15g/ 100mL.

　　丁油入釜温度：≤40C.

　　首釜度：≤95C.

　　末釜度：≤110C.

　　聚合系统压力：≤0. 44MPa.

　　计量罐压力：≤0. 1MPa.

　　计量泵压力：≤0. 8MPa.

　　全装置总收率为95. 3%;总损耗4.7% （包括工艺损耗和机械损耗）。其分配如下（以1.045t 100%丁二烯为基准计算收率和损耗）：

　　聚合挂胶等损失1%.

　　聚合、凝聚的丁二烯机械泄漏损失0.5%.

　　凝聚、振动筛聚丁二烯渣沫损失0.5%.

　　油水分离器水相丁二烯溶解损失2%.

　　包装过程中不合格品和落地科损失0.7%.

　　选用配方如表3.6所示。

　　（2）聚合釜物科衡算（计算过程略）。

　　聚合釜物科衡算图如图3.19所示。

　　聚合釜物科街算总表见表3.7.

　　（3） 终止釜物科衡算

　　终止釜物料衡算如表3.8所示

　　（4） 凝聚釜物料衡算

　　凝聚釜物科衡算如表3.9所示。

　　（五）能量衡算

　　主要对聚合釜进行热量衡算。

　　（1）基础数据

　　①聚合釜物料衡算表；

　　②聚合时间： 3~5h （设计取4h）；

　　③实用聚合釜台数： 4台（确定方法见设备设计）；

　　④聚合温度： 94C;

　　⑤冷却盐水：入口温度一12C,出口温度一8C;

　　⑥溶剂油组成及物性数据见表3.10和表3.11.

　　⑦丁烯、丁二烯物性数据见表3.12.

　　⑨冷冻盐水物性数据见表3.14.

　　（2） 热量衡算

　　①计算基准

　　数量基准： kJ/h; 基准温度： 0C.

　　②总热量衡算图如图3. 20所示。

　　③各釜热量衡算关系式

　　④搅拌热

　　搅拌热与胶液黏度大小有关。黏度大，搅拌热就大。设计中取1号釜电机功率的70%、2号釜电机功率的75%、3号釜电机功率的80%及4号釜电机功率的85%用于形成搅拌热。

　　⑤各釜热量衡算

　　1~4号釜热量衡算总结果见表3.15.

　　（六）编制设计说明书、总结报告

　　根据课题完成的过程、内容、结果等，利用查阅、提取的文献资料，根据学院毕业设计书写格式要求，完成书面材科的编辑。