生化生产工艺设计.ppt

1、第十四章生化生产工艺设计生化生产工艺设计教学内容：教学内容：14.1 14.1 生化工艺流程的设计生化工艺流程的设计14.214.2 工艺流程设计任务、方法和步骤工艺流程设计任务、方法和步骤14.314.3 工艺流程图工艺流程图教学重点：教学重点：工艺流程设计工艺流程设计教学难点：教学难点：生产方法的选择生产方法的选择教学方法：教学方法：课堂讲授、参观、讨论课堂讲授、参观、讨论教学时数：教学时数：学时学时第十四章第十四章 生化生产工艺设计基础生化生产工艺设计基础 评评价价一一个个工工厂厂设设计计的的优优劣劣最最主主要要是是看看它它采采用用的的生生产产工工艺艺和和技技术术是是否否先先进进可可靠靠

2、、安安全全适适用用，以以及及经经济济上上是是否否合合理理。生生产产工工艺艺设设计计是是总总体体设设计计的的主主导导，它它起起着着贯贯穿穿全全过过程程并并且且组组织织协协调调各各专专业业设设计计的的作作用用，其其它它配配套套设设计计必必须须根根据据生生产产工工艺艺提提出出的的要要求求，来进行设计。来进行设计。生生化化工工厂厂工工艺艺设设计计的的范范围围是是负负责责全全厂厂生生产产工工艺艺流流程程设设计计和和各各生生产产车车间间的的设设计计，并并向向配配套套设设计计提提出出设设计计依依据据和和要要求求。由由此此可可见见，生生产产工工艺艺设设计计是是整整个个工工厂厂设设计的基础。计的基础。工艺流程设

3、计是化工设计中的重要环工艺流程设计是化工设计中的重要环节，是每一个化工工作人员必须接触和了节，是每一个化工工作人员必须接触和了解的内容。解的内容。它通过工艺流程图的形式，形象地反它通过工艺流程图的形式，形象地反映了化工生产由原料进入系统到产品输出映了化工生产由原料进入系统到产品输出的全过程，其中包括的全过程，其中包括：（1）物料和能量的变化）物料和能量的变化 （2）物料的流向）物料的流向 （3）产品生产所经历的工艺过程和使用）产品生产所经历的工艺过程和使用的设备仪表的设备仪表 工艺流程设计集中表现了整个过程的全貌，工艺流程设计集中表现了整个过程的全貌，是设计的核心。设计工作包括设备选型、工艺计

4、是设计的核心。设计工作包括设备选型、工艺计算、设备布置等工作算、设备布置等工作,这些工作都与工艺流程有这些工作都与工艺流程有直接关系。只有确定流程以后，其它工作才能开直接关系。只有确定流程以后，其它工作才能开展，工艺流程涉及各个方面，而各方面的变化又展，工艺流程涉及各个方面，而各方面的变化又反过来影响工艺流程设计。因此，工艺流程设计反过来影响工艺流程设计。因此，工艺流程设计动手最早，结束最晚。动手最早，结束最晚。14.生化工艺流程的设计生化工艺流程的设计 同一种产品的生产，可以采用不同的生产方同一种产品的生产，可以采用不同的生产方法，不同原料，不同的生产线，不同的工艺流法，不同原料，不同的生产

5、线，不同的工艺流程。因此，选择生产方法是决定设计质量的关程。因此，选择生产方法是决定设计质量的关键一步，必须认真对待。键一步，必须认真对待。如果产品只有一种生产方法，无须选择；如果产品只有一种生产方法，无须选择；如果产品有几种生产方法，就需逐个进行分如果产品有几种生产方法，就需逐个进行分析研究、比较、筛选，作为工艺流程设计的依析研究、比较、筛选，作为工艺流程设计的依据据。一、工艺流程的选择原则工艺流程的选择原则应突出以下三点：工艺流程的选择原则应突出以下三点：1 1、技术上先进性、技术上先进性 ：就是技术上的就是技术上的先进和经济上的合理可行。具体包括：基先进和经济上的合理可行。具体包括：基建

6、投资、产品成本、消耗定额和劳动生产建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等率等 方面方面 的内容，应选择物料损耗小、的内容，应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗小和回收利用好的生循环量少，能量消耗小和回收利用好的生产方法。产方法。2 2、经济可靠性：、经济可靠性：是指所选择的生产是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠（不成熟的方法和工艺流程是否成熟可靠（不成熟的工艺技术，会造成极大的浪费）。因此，工艺技术，会造成极大的浪费）。因此，对于尚对于尚 在试验阶段的新技术、新工艺、在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待新设备应慎重对待,要防止只考要防止只考 虑新的一虑新的一面，而忽略不成熟、

7、不稳妥的一面，坚持面，而忽略不成熟、不稳妥的一面，坚持一切经过试验原则一切经过试验原则,不允许把未来的生产不允许把未来的生产当作试验工厂进行设计。当作试验工厂进行设计。3 3、结合国情：、结合国情：中国是发展中的国家，中国是发展中的国家，在工厂设计时不能单从技术观点考虑问题，在工厂设计时不能单从技术观点考虑问题，应结合具体国情例如应结合具体国情例如 ：（1 1）中国人的消费水平及各种化工产品的中国人的消费水平及各种化工产品的消费趋势；消费趋势；（2 2）中国化工机械设备及电气仪表的制造中国化工机械设备及电气仪表的制造能力；能力；（3 3）中国中国 化工生产所用的原材料设备所化工生产所用的原材料

8、设备所用金属材料供应情况；用金属材料供应情况；（4）中国环境保护的有关规定和三废排放情中国环境保护的有关规定和三废排放情况；况；（5）劳动就业与化工生产自动化关系；劳动就业与化工生产自动化关系；（6）资金筹措与外汇贮备情况资金筹措与外汇贮备情况 以上三项原则必须在技术路线和工艺流以上三项原则必须在技术路线和工艺流程选择中全面衡量、综合考虑。程选择中全面衡量、综合考虑。生产路线选定之后，即可进行工艺流程设计。它和车间布置设计是决定整个车间（装置）基本面貌的关键性步骤，对设备设计和管路设计等单项设计也起着决定性的作用。二、工艺流程设计的任务二、工艺流程设计的任务流程设计包括两个方面：流程设计包括两

9、个方面：一是确定生产流程中各个生产过程的具体内容，顺序和组合方式，由原料制成产品。二是绘制工艺流程图，以图解的形式表示生产过程，当原料经过各个单元操作过程制得产品时物料和能量发生的变化及其流向，以及采用哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。为了使设计出来的工艺流程实现优质、高产、为了使设计出来的工艺流程实现优质、高产、低消耗和安全生产，应注意以下几个问题：低消耗和安全生产，应注意以下几个问题：（1 1）确定整个流程的组成：工艺流程反映了）确定整个流程的组成：工艺流程反映了由原料制得产品的全过程。由原料制得产品的全过程。（2 2）确定每个过程或工序的组成：采用

10、多少）确定每个过程或工序的组成：采用多少设备和由哪些设备来完成这一生产过程，以及各设备和由哪些设备来完成这一生产过程，以及各种设备之间应如何连接，并明确每台设备的作用种设备之间应如何连接，并明确每台设备的作用和它的工艺参数。和它的工艺参数。(3)(3)确定操作条件：为了使每个过程、确定操作条件：为了使每个过程、每台设备正确地起到预定作用，应当确定整每台设备正确地起到预定作用，应当确定整个生产工序或每台设备的各个不同部位要达个生产工序或每台设备的各个不同部位要达到和保持的操作条件。到和保持的操作条件。(4)(4)确定控制方案：为了正确实现并保确定控制方案：为了正确实现并保持各个生产工序和每台设备

11、本身的操作条件，持各个生产工序和每台设备本身的操作条件，选用合适的控制仪表。选用合适的控制仪表。(5)(5)合理利用原料及能量：计算出整个装置合理利用原料及能量：计算出整个装置的技术经济指标，要合理地做好能量回收与的技术经济指标，要合理地做好能量回收与综合利用，降低能耗。据此确定水、电、蒸综合利用，降低能耗。据此确定水、电、蒸汽和燃料的消耗。汽和燃料的消耗。(6)(6)制定三废的治理方法：除了产品和副产制定三废的治理方法：除了产品和副产品外，对全流程中所排出的三废要尽量综合品外，对全流程中所排出的三废要尽量综合利用，对于无法回收利用的，则须进行妥善利用，对于无法回收利用的，则须进行妥善处理。处

12、理。(7)(7)制定安全生产措施。制定安全生产措施。首先确定选定的生产方法是正在首先确定选定的生产方法是正在生产或曾经运行过的成熟工艺还是待生产或曾经运行过的成熟工艺还是待开发的新工艺。成熟工艺可借鉴而需开发的新工艺。成熟工艺可借鉴而需要局部改进或局部采用新工艺的问题。要局部改进或局部采用新工艺的问题。新开发技术，在设计上称为概念新开发技术，在设计上称为概念设计无论哪种情况，一般工艺流程部设计无论哪种情况，一般工艺流程部分为以下几个重要部分。分为以下几个重要部分。三、工艺流程设计方法三、工艺流程设计方法1 1、原料处理过程、原料处理过程 主反应确定之后，根据反应特点，主反应确定之后，根据反应特

13、点，对原料提出工艺条件要求，如纯度、对原料提出工艺条件要求，如纯度、温度、压力、加料方式等。温度、压力、加料方式等。2 2、反应过程、反应过程 根据反应过程的特点、产品的要根据反应过程的特点、产品的要求、物料特性、基本工艺条件来决定求、物料特性、基本工艺条件来决定采用生化反应器类型和决定连续还是采用生化反应器类型和决定连续还是间歇性操作。间歇性操作。3 3、产后处理、产后处理 根据反应特性和产品质量要求，实根据反应特性和产品质量要求，实际过程可能会出现下列情况际过程可能会出现下列情况 ：（1 1）副反应的发生。）副反应的发生。（2 2）多组分平衡）多组分平衡 ，过剩原料回收分离。，过剩原料回收

14、分离。（3 3）有害杂质净化。）有害杂质净化。（4 4）产物聚集状态）产物聚集状态 ，多相混合，需采用，多相混合，需采用不同措施进行处理，有时这些原因是制约不同措施进行处理，有时这些原因是制约生产的关键环节。生产的关键环节。4 4、产品的后处理、产品的后处理 经过分离净化后的产品经过分离净化后的产品 ，有些是下一工，有些是下一工序的原料有些可作商品，还有需要后处理，如序的原料有些可作商品，还有需要后处理，如筛筛 分、包装、灌装、计量、贮存、输送。这些分、包装、灌装、计量、贮存、输送。这些过程都需要有一定的工艺设计装置。过程都需要有一定的工艺设计装置。5 5、未反应的循环或利用以及副产品的未反应

15、的循环或利用以及副产品的处理处理 要根据特点、设计相应的单元操作过程。要根据特点、设计相应的单元操作过程。6 6、确定、确定“三废三废”排出物的处理措施排出物的处理措施排放的排放的三三废、废、加以回收，无法回收应妥善处理，达到排放标准。做到加以回收，无法回收应妥善处理，达到排放标准。做到“三废三废”治理与环保工程。治理与环保工程。“三废三废”治理工艺与生产工治理工艺与生产工艺同时设计、同时施工、同时投产运行。艺同时设计、同时施工、同时投产运行。7 7、确定公用工程的配套措施、确定公用工程的配套措施 生产中必须使用的工生产中必须使用的工艺用水（包括作为原料的软水、冷却水、溶剂用水等）、艺用水（包

16、括作为原料的软水、冷却水、溶剂用水等）、蒸汽（原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽等）、蒸汽（原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽等）、压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都 是工艺中要考虑是工艺中要考虑的配套设施。还要考虑生产用电、上下水、空调、采暖的配套设施。还要考虑生产用电、上下水、空调、采暖通气都是必须密切配合。通气都是必须密切配合。8 8、确定操作和控制方案、确定操作和控制方案 包括流程中各个包括流程中各个单元设备的物料流量（投料量）、组成、温度压单元设备的物料流量（投料量）、组成、温度压力，并提出控制方案，以确保产品合格。力，并提出控制方案，以确保产品合格。9 9、安全生产措施、安全生产措施 根据物料性质和生产特点，根据物料性质和生产特点，在工艺流程中除设备材质和结构安全外，还要设在工艺流程中除设备材质和结构安全外，还要设置事故槽、安全阀、放空管、安全水封、防爆板、置事故槽、安全阀、放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等以保证安全生产阻水栓等以保证安全生产。1010、保温、防腐的设计、保温、防腐的设计 这是工艺流程设计这是工艺流程设计的最后一项工作