化工工艺流程的设计
一 工艺流程设计概述
工艺流程设计的成品-工艺流程图，反映了化工生产由原料到产品的全部过程，既物料和能量的变化、物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。
工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。生产同一化工产品可以采用不同原料，经过不同生产路线而制得，即使采用同一原料，也可采用不同生产路线，即工艺技术路线，同一生产路线中也可以采用不同的工艺流程。
现代煤化工工艺路线总图
二 原料路线的选择
如果一个工业项目的产品可以从几种原料制取，那么，首先遇到的问题就是选择哪种原料。原料的选择要考虑以下因素：
1、必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料来源。例如若是矿石原料，要看它的储藏量、品位和开采量。
凡以经过加工的原材料和部件作为原料的工业项目，最好与供应部门达成协议，以保证供应的可靠性。
2、原料成本以及价格受市场环境的影响评估。
3、对资源的综合利用是否合理。
例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问题，在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。
三 工艺技术路线的选择
采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有不同的工艺技术路线。
每种工艺技术路线的投资费用和日常操作费用也不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经济比较，挑选出最适合的加以采用，就叫做工艺技术路线的选择，简称技术路线选择。工艺技术路线的选择的原则也有几个方面：
1、流程是否通畅、生产是否安全、工艺是否稳定、消耗定额、生产能力、产品质量和三废排放是否达到预定指标。
2、和具体环境、资源和技术的接收能力相适应。
3、技术的生命周期：投入期、成长期、成熟期和衰退期,所选技术应处于成长期。
4、技术上的先进和经济上的合理可行,应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗少和回收利用好的生产方法 。
甲醇的常见生产原料和生产方法
四 工艺路线确定的步骤
1、搜集资料，调查研究
要根据建设项目的产品方案及生产规模，有计划、有目的地搜集国内外同类型生产厂的有关资料，包括技术路线特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等技术经济资料。
掌握国内外化工技术经济的资料，仅靠设计人员自己搜集是不够的，还应取得技术信息部门的配合，有时还要向咨询部门提出咨询。
2、确定方案，落实设备
设备是完成生产过程的重要条件，是确定技术与工艺流程的时必然要涉及到的因素，因此要足够重视。
① 确定生产线数目
大型装置与相同生产能力的数个小型装置相比较，优点是节约建设投资，占地少，自动化程度高等；而缺点表现在附属设备贵，大都无备用设备，出故障只好停车；
若以单生产线的大型装置与生产能力相同的双生产线小型装置相比，开工率高时，则大型装置的经济效益好。假如开工率不足或生产负荷常变化，尤其是几种牌号的产品经常换产时，则双线小装置的经济效益好。
因此对于生产规模较大，涉及到是否实施大型化时需仔细分析比较。
② 确定操作方式
尽量采用连续化操作方式。有时也采用间歇与连续联合操作化方式。有些过程采用间歇操作反而更有利些，如用蒸馏釜处理精馏塔塔釜的高沸点残液。
③ 确定主要生产过程
需要抓住全流程的核心-反应过程,从它入手来逐步建立与之相应的生产过程，即原料→预处理过程→反应过程→产物后处理。
④ 确定辅助过程
降低能耗，提高能量利用率的过程。如反应热、位能、静压能等的利用。
三废处理过程。
为稳定生产而设立的过程(如缓冲、中间贮存)。
⑤ 合理确定操作条件
如高压反应过程，要求在原料贮罐到反应器间必须设立升压过程和相应的压缩机，而在反应器到产品间必须设立减压过程和相应的设备。
又如确定了反应器内的操作温度和允许波动范围，就要相应地设立供热或移热设施及手段(如夹套内冷管等)，同时建立自动调节温度的控制系统。
⑥ 考虑流程的弹性和进行设备设计
全流程设计要考虑综合生产能力的弹性。应估计全年生产的不均衡性,各过程间所选设备的操作周期及其不均衡性,还要考虑因生产管理和外部条件等因素可能产生负荷的波动,这些均通过调研和参加生产实践来确定弹性的适宜幅度。
对设备的余度的考虑，原则上既不超过又不少于设计负荷,并且尽可能使各台设备的能力一致,以避免由于设备能力不平衡而造成浪费。
在考虑了全装置的弹性和各设备的余度以后,就可进行设备选型和设计计算了。
⑦ 确定控制系统
要根据各过程间是如何连接的、各过程又靠什么操作手段来实现的等等来确定它们的控制系统。
要考虑正常生产、开停车和检修所需的各个过程的连接方法,此外还要增补遗漏的管线、阀门、过滤密封系统,以及采样、放净、排空、连通设施,逐步完善控制系统。
注意:在这个过程中，与自控专业共同商定控制水平,进而设计全流程的控制系统和仪表系统,画在流程图上，完成PID。
⑧ 逐步完善和简化所设计的流程
要从各方面着手来逐步完善和简化。考虑到开停车和事故处理等问题，因而设置事故贮槽，增加备用设备以利于必要时可以切换使用。有时需设置自动往聚合设备内加终止剂的装置。
尽量简化对水汽冷冻系统的要求，尽可能采用单一系统。当装置本身需要用到几种不同压力的蒸汽时，应当尽可能简化或统一对蒸汽压力的要求。
尽量减少物料循环量，在切实可行的基础上采用新技术，提高单程转化率以及简化流程等等。
全面分析，对比比较。
应当尽量从实际可能出发，多搞一些流程设计方案，然后进行全面的综合比较，从中找出最优的方案作为流程设计的成果。
