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化工工艺设计流程范文1
关键词：三氯化磷生产 工艺流程图设计 主要安全注意事项
一、三氯化磷生产工艺介绍
三氯化磷做为一种基础化工原料，使用广泛，需求量大；目前工业上生产三氯化磷主要有3种工艺，第一种是氯气与磷酸盐类（如磷酸钙）反应制得，第二种是氯气与液态黄磷直接反应制得，第三种是以三氯化磷为溶剂，将黄磷溶于其中，再在混合液中通入氯气反应制得，该法简称为溶剂法。第一种方法工艺生产路线复杂，投资大，生产成本高，第二种方法反应剧烈，操控性不强，安全性差，第三种方法生产工艺比较简单，投资小，也比较容易操控，安全系数较高。目前国内主要以第三种方法进行生产，本文也主要介绍以溶剂法生产三氯化磷的工艺在工艺流程图设计过程中主要的安全注意事项。
二、溶剂法三氯化磷生产工艺流程图设计主要安全注意事项
工艺流程图全称工艺管道及仪表流程图，是化工装置设计中的核心所在，流程图设计的好坏直接关系到整个化工装置的运行是否安全顺畅。因此，在化工设计中，对工艺流程图的设计是极为重视的；溶剂法生产三氯化磷的工艺，其生产步骤主要是：（a）液氯气化（b）黄磷熔解（c）氯化反应（d）成品精馏（e）成品包装（f）尾气处理。
1.溶剂法三氯化磷生产工艺流程简图
2.各工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.1液氯气化工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.1.1三氯化磷生产装置的液氯气化工序设置了3只同规格的液氯贮罐，其中1只为事故罐，平时空着，供紧急情况下倒罐用；
2.1.2液氯贮罐上设置安全阀和事故排放口，安全阀放空口、事故排放口和液氯贮罐上的放空口均应接入氯气尾气吸收系统；
2.1.3液氯贮罐的进出口以及事故排放口设置气动遥控启闭阀，事故状态下能迅速远程启闭，保证抢险时间；
2.1.4液氯贮罐上设置压力报警联锁装置，控制液氯贮罐的压力不操过1.15Mpa；液氯装卸采用万向充装系统，包装装卸安全；
2.1.5液氯贮罐上设置液位与进氯阀联锁，控制贮罐液位不超警戒液位；液氯贮罐上面设备碱液喷淋吸收系统，吸收系统和有毒气体报警仪联锁，防止有毒气体超限；
2.1.6液氯汽化器采用盘管式汽化器，底部设置排污阀；定期对液氯汽化器进行排污，防止NCl3积聚引发爆炸事故；
2.1.7液氯汽化采用热水加热汽化的方式，汽化时将液氯气化器浸入热水中，设置蒸汽调节阀和热水温度联锁，控制热水温度布不超过45℃，能有效防止NCl3产生；
2.1.8氯气缓冲罐上设置压力和液氯汽化器液氯进口调节阀联锁，调节液氯的进料量，控制氯气缓冲罐压力不超过0.35Mpa；
2.1.9氯气缓冲罐上安全阀，安全阀出口管和氯气缓冲罐排污通入废氯处理池；定期对氯气缓冲罐进行排污，防止NCl3积聚引发爆炸事故；
2.110氯气缓冲罐氯气出口设置止回阀，防止三氯化磷反应釜内的黄磷或三氯化磷介质回流到氯气缓冲罐中，引发爆炸事故；
2.2黄磷熔解工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.2.1黄磷熔解工序的黄磷贮罐宜设置在地下， 便于黄磷卸车自流进罐；
2.2.2黄磷贮罐设置液位与黄磷进料管切断阀联锁系统，控制黄磷贮罐液位不超警戒液位。
2.2.3黄磷贮罐里面黄磷层上部设置水封层，并设置水封层的液位与进水管联锁，控制水封层的液位不低于30cm；
2.2.4黄磷贮罐里面设蒸汽盘管加热系统，设置贮罐内温度与蒸汽进汽阀联锁，控制贮罐内黄磷温度在50℃左右；
2.2.5输送黄磷的管道采用夹套管，夹套管内的加热热水采用黄磷贮罐内部的水封热水，热水重复使用，不外排；
2.2.6黄磷输送泵选用带夹套加热的磁力泵，夹套内通热水，该泵密封效果好，不易泄露；
2.2.7黄磷计量采用高位黄磷计量罐，电子秤称重计量；黄磷计量罐上设置氮气密封和安全阀；
2.2.8黄磷计量罐上设置压力与氮气进气阀联锁装置，控制计量罐压力在0.3Mpa；计量罐不采用水密封，能有效的防止水加入到反应釜中，引起事故；
2.2.9黄磷计量电子秤设置重量与黄磷进出料阀门联锁装置，确保黄磷计量罐中的黄磷在规定重量要求内；
2.2.10黄磷计量罐上与贮罐连接处采用软管连接，确保称重计量准确；
2.3氯化反应工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.3.1氯化反应工序采用夹套釜式反应器，夹套中通入蒸汽和循环冷却水，控制好初始物料温度在50℃左右；
2.3.2氯化反应釜上的通氯管和通磷管应插入反应釜的底部；
2.3.3设置氯化反应釜的液位与氯化反应釜黄磷进料管调节阀联锁，设置黄磷计量罐重量与氯化反应釜黄磷进料管调节阀联锁，确保加入反应釜中的黄磷准确无误；
2.3.4设置氯化反应釜的液位与三氯化磷出料管调节阀联锁，控制好三氯化磷出料速度，确保三氯化磷质量；
2.3.5设置通氯管调节阀与氯气流量计联锁，控制好氯气氯气进料速度，确保反应质量，以免生产五氯化磷；
2.3.6反应釜内为氯气与黄磷反应，生成三氯化磷和五氯化磷，属于典型的氯化反应工艺，根据国家安监总局2009年第116号文《首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》的精神要求，该氯化反应釜设置自动控制的紧急停车系统，反应釜上设置压力与氯气进料条件阀和紧急放空启闭阀联锁，当反应釜超过规定压力后紧急切断氯气进料，打开反应釜紧急放空阀，对反应釜进行泄压；设置温度与循环冷却水联锁，当温度超温时，紧急打开循环水进料阀，对反应釜进行降温；
2.3.7反应釜上部置爆破片，反应釜底部设施事故池，当事故发生时，对反应釜进行放料处理，确保反应釜安全；
2.3.8反应装置设防爆缓冲罐，事故状态下的放空物料全部收集到缓冲罐中，防爆缓冲罐出口接入到尾气吸收系统，有效防止二次是事故的发生；
2.3.9防爆缓冲罐上设爆破片，设压力与放空启闭阀联锁，当压力超标时，放空阀自动打开，有效保护防爆缓冲罐的安全；
2.4精馏工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.4.1精馏工序使用填料塔进行精馏，塔顶设置液下浸入式冷凝器，能有效的防止冷凝器穿孔，阻止水进入冷凝器内部，产生事故。
2.4.2塔顶三氯分配器出口控制控制阀与氯化反应釜设置液位联锁装置，有效的控制产品质量。
2.5成品包装工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.5.1成品包装工序的三氯化磷贮罐进料阀与液位设置联锁装置，保证三氯化磷贮罐不超警戒液位。
2.5.2贮罐上设置氮封系统，设置贮罐压力与氮气进料阀联锁，保持贮罐压力在0.01Mpa，能有效的阻止空气中的水分进入贮罐，引发事故。
2.5.3三氯化磷装车采用磁力泵万向充装系统，能有效的保证充装安全。
2.6尾气处理工序流程图设计中的主要安全注意事项
2.6.1尾气处理工序设置三级降膜吸收塔，最后串联使用碱液吸收，充分处理生产过程中产生的尾气，保证安全。
三、小结
三氯化磷生产工艺流程图的设计是一项复杂、繁琐的工作，设计过程中除了上述主要安全注意事项外，还需要考虑管道、管道附件和设备的选型以及其材质；需要根据工艺参数确定管道的压力等级；需要根据操作温度确定设备、管道的绝热设计；当然，工艺流程图的设计也不仅仅是设计单位事，它需要技术方、投资建设方、设计单位甚至相关主管部门和专家的相互配合，尽量做到尽善尽美，把安全隐患消除再设计阶段，为以后的安全生产打下坚实的基础。
参考文献
[1]王永山.三氯化磷生产装置的技术改造及运行总结. 安徽化工，2008（06）.
[2]雷进海. 国内三氯化磷生产技术现状.中国氯碱，1998（第9期）
[3]舒军迎.三氯化磷生产工艺的优化[J].氯碱工业，2009，45（8）：27-32.
[4]李法耿，高诗珍.三氯化磷生产操作与优化[J].氯碱工业，2008，44（6）：34-35.
[5]舒骁骥，向东.纯度为99.9999%三氯化磷的生产方法及其装置：中国，101559932A[P].2009-10-21.
化工工艺设计流程范文2
关键词：泥石流数量化评判治理稳定性验算
中图分类号：P642.23 文献标识码：A文章编号：
Abstract: the horse in fushun circle after ditch engineering geology condition, in the topography and geomorphology, material sources and hydrodynamic conditions based on three aspects, from the inner and outer two big factors analysis reasons of the occurrence of debris, the influence factors of debris flow analysised evaluation, comprehensive judgement the debris flow gully degree susceptibility in susceptibility to belong to. On this basis, the project management Suggestions to set GuFang interception and accumulation of exterior wall area in house set drainage channel, and at the same time to be caused serious three households in the implementation of the move. In addition, management engineering stability checking.
Keywords: mudslides quantification evaluation management stability checking
0 前言
2005年8月13日大雨，抚顺县马圈子乡后沟曾发生泥石流灾害，冲毁居民两间房屋，另有泥石混合物从一居民住宅屋内穿过。目前沟谷中仍分布有大量的松散堆积物，若遇久雨或大暴雨可能再次发生泥石流灾害，威胁下游居民生命财产安全，该泥石流沟是每年汛期县乡政府主要监测对象之一。
1工程地质条件
1. 1 地形地貌
工作区位于低山丘陵区，山脊呈西南向展布。形成区最高海拔412m，位于小山脊前缘，堆积区最低海拔338m，相对高差74m。山体自然坡度18~32°之间。区内山体大部分第四系残坡积覆盖，植被发育，高大乔木及草灌木丛生。
1. 2 地层岩性
工作区出露地层主要为新生界第四系上更新统地层和太古界混合花岗岩地层，两地层接触关系为角度不整合。第四系地层主要分布在山间谷地，坡洪积形成，覆盖层厚度3m，主要为褐黄色或棕黄色粘性土混沙碎石，砂砾粒径5~10cm，碎石含量为50～70％，成分以强风化花岗岩岩屑为主，磨圆度差，多呈棱角状，结构松散，受强降雨冲刷易水土流失。太古界混合花岗岩为肉红色，强风化，块状结构，坚硬岩，节理裂隙发育。
1. 3 地质构造
工作区位于下辽河断陷盆地与辽东隆起带交接处，地质构造比较复杂，区域断裂构造主要为呈北东向展布的寒岭――偏岭岩石圈断裂带，向南过渡到太子河复向斜。
1. 4 水文地质条件
工作区地下水类型主要为松散岩类孔隙水。
2 泥石流发育特征及成因分析
2.1 泥石流发育特征
抚顺马圈子乡后沟泥石流为典型的沟谷泥石流，沟后缘形成区为V型山谷，区内第四系松散堆积物厚度为2~3.5m，形成区中部有多处滑坡，形成了马刀林现象，主要组成为第四系松散堆积物及强风化花岗岩岩屑，这构成了泥石流的主要固体物源。
2.2 成因分析
泥石流的形成主要从内在因素和外在因素两方面进行分析。其中地质环境条件是主要内在因素，雨水条件则是主要外在因素。泥石流的产生及规模的大小都与两者有着密切的联系，是两者综合作用的结果。
2.2.1 地形地貌条件
（1）沟谷形态：沟谷断面呈V型，平均宽度40m左右，主沟两侧支沟发育。
（2）沟谷弯曲程度：马圈子乡后沟泥石流沟主沟有多处明显弯曲，受泥石流下冲和侧蚀作用，明显弯曲处凹侧松散层侵蚀强烈，造成马刀林现象。
（3）沟床纵坡降：泥石流邻近山脊海拔高度最高518.3m，山脊位于泥石流沟的后缘位置，沟口与山脊的相对高差174.3m，沟床纵坡降17°，该处地形高差和纵坡降有利于松散固体物质的堆积和泥石流的搬运。
（4）坡面坡度：泥石流形成区滑坡原始地形坡度均在25~35°左右，有利于松散物源的堆积和泥石流的形成。
2.2.2 固体物质来源
泥石流固体物源有两个：一是形成区和流通区沟谷两侧的松散堆积层；二是形成区的两处滑坡体。马圈子乡后沟泥石流固体松散物质主要为低山丘陵区第四系覆盖层，其岩性为混粒砂夹杂少量粘性土，覆盖于肉红色强风化花岗岩之上，土体结构松散，与下伏岩体的粘聚力、胶结力差，易受水流冲刷。
2.2.3 水动力条件
泥石流沟汇水面积共0.26km2。由于泥石流陡坡地形（10°~30°）所占比例较大，且主要分布于沟谷后缘，沟内汇流快，坡面流量大。
3 泥石流易发程度数量化评判及危险性分级
3.1 泥石流地质灾害易发程度数量化评判
由泥石流沟易发程度数量化评分表《泥石流地质灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220－2006）及现场情况对泥石流各影响因素进行逐一调查、判定打分，如表1所示：
表1泥石流沟易发程度数量化评判表
序号 影响因素 分项得分 总分
1 崩塌滑坡及水土流失(自然和人为的)的严重程度 16 97
2 泥沙沿程补给长度比(%) 12
3 沟口泥石流堆积活动 11
4 河沟纵坡(度，‰) 12
5 区域构造影响程度 5
6 流域植被覆盖率(%) 5
7 河沟近期一次变幅(m) 4
8 岩性影响 4
9 沿沟松散物贮量(104m3/km2) 6
10 沟岸山坡坡度(度，‰) 5
11 产沙区沟槽断面 5
12 产沙区松散物平均厚度 3
13 流域面积 5
14 流域相对高差 2
15 河沟堵塞程度 2
综合判定：抚顺马圈子乡后沟泥石流沟易发程度97分，中易发。
3.2 泥石流地质灾害危险性分级
受强降雨影响，2005年8月13日，该处泥石流发生突然，历时短暂，惯性大，运动路径基本呈直进型。据现场勘查，形成区滑坡物质被输运，最远搬运距离350m左右，搬运过程中将沟两侧松散土层侵蚀，连同两侧植被、碎石、块石一起运走。搬运能力和破坏能力较大，块石直径最大0.8m左右。
根据危险区定义，泥石流主要威胁到房屋道路等，估算为18户居民及乡政府，共120人，房屋25间及乡政府三层小楼，道路200m。可能造成的直接经济损失约为330万元。
泥石流潜在危险程度根据威胁人数或可能造成的直接经济损失分为特大型、大型、中型和小型四级。
表2泥石流地质灾害危险性等级划分
潜在危险性等级 特大型 大型 中型 小型
直接威胁人数/人 ＞1000 500～1000 100～500 ＜100
直接经济损失/万元 ＞10000 10000～5000 5000～1000 ＜1000
潜在危险性等级的两项指标不在一个次级时，按从高原则确定灾度等级。
综合判定马圈子乡后沟泥石流地质灾害危害程度属中型。
4 治理工程设计
4.1 治理方案
根据马圈子乡后沟工程地质条件及泥石流灾害特点，治理工程建议采取流通区设置谷坊拦截和在堆积区利用民房外墙设置排水沟疏导。同时对受危害严重的三户居民实施搬迁。
4.2 谷坊设置
设置谷坊横断面为梯形，迎水面采用坡度1：0.5的缓倾面，背水面坡度采用1：0.1的陡倾面，目的是利用上游淤积物重量以增加坝体的稳定性，减轻过流对坝体下游面的冲刷及磨蚀。坝顶宽2m，高4m，坝底宽4.4m，坝身设置泄水孔，间距1m。
谷坊的设计必须满足结构稳定性要求，结构稳定性包括抗滑稳定性和抗倾覆稳定性以及自身的内力验算三个方面。
（1）抗滑稳定性系数计算公式为：
式中： 抗滑稳定安全系数， 砌体与基础之间的摩擦系数， 坝体自重， 泥石流重， 基底扬压力， 水压力， 淤积物侧压力。
（2）抗倾覆稳定性系数计算公式为：
重力力矩， 泥石流重力矩， 泥石流和水压力力矩， 基底扬压力力矩。
（3）垂直正应力校核：要求最小正应力不出现负值；最大正应力小于地基允许承载力。
谷坊剖面稳定性计算如表3所示：
表3谷坊剖面稳定性计算表
荷载组合情况 计算值
受力情况 坝体自重 (kN) 475.2
泥石流重 (kN) 256
泥石流压力 (kN) 96.64
水压力 (kN) 80
基底扬压力 (kN) 26.4
力矩 重力力矩 (kN•m) 855.36
泥石流重力矩 (kN•m) 955.7
泥石流和水压力力矩 (kN•m) 588.8
基底扬压力力矩 (kN•m) 77.44
稳定性 抗滑稳定性系数 Kc 2.39
抗倾覆稳定性系数 Ky 2.72
坝体应力值 最大正应力(KPa) 285.12
最小正应力(KPa) 35.24
综上可得，谷坊稳定性验算符合要求。
4.3 排水沟设置
地表汇水流量计算公式：
式中： ―设计频率地表水汇流量（m3/s）； ―径流系数； ―设计降雨强度（mm/h）； ―汇水面积（km2）； ―流域汇流时间（h）； ―降雨强度衰减系数。
排水沟断面面积验算按明渠均匀流计算公式计算：
式中：过水断面积 ；湿周 ；水力半径
谢才系数 。
设计排水沟断面采用倒梯形，上部宽度2m，下底宽度0.6m，排水沟设计高度1.5m，断面面积1.95m2，满足设计流量要求。
4.4 搬迁
建议对谷坊下游距离最近的两户居民和泥石流流通区内的一户居民进行搬迁。
5 结论
1.抚顺县马圈子乡后沟泥石流为一种山区沟谷型稀性泥流。从泥石流固体松散物质堆积储量和泥石流灾害危害性等级划分分析，该泥石流属于中型。通过本次数量化评判法预测表明：该沟谷易发程度属于中易发，在一定条件下有可能再次发生泥石流灾害，可能威胁马圈子乡后沟沟口18户居民及马圈子乡政府，共120人330万元生命财产安全。
2.根据马圈子乡后沟工程地质条件及泥石流灾害特点，治理工程建议采取流通区设置谷坊拦截和在堆积区利用民房外墙设置排水沟疏导，同时对受危害严重的三户居民实施搬迁。
3.对设置的谷坊进行抗滑稳定性验算、抗倾稳定性验算和自身内力验算，均符合稳定性要求。
参考文献：
1.王继康，泥石流防治工程技术，中国铁道出版社，1996.
2.泥石流灾害防治工程设计规范（DZ/T0239―2004）
3.泥石流地质灾害防治工程勘查规范（DZ/T0220－2006）
4.辛彬，苏志满，徐林荣，枝柳线卓福隧道泥石流成灾特点及减灾对策，铁道建筑，2011.10
5.吴斌，徐建杰，雅沪高速公路舍克罗沟泥石流特征研究及其治理实践，公路交通科技，2011.8
6.何晓英，陈洪凯，刘虎队，昆明~嵩明高速公路后窗子坡面泥石流形成机制试验研究，公路，2011.7
化工工艺设计流程范文3
关键词：化工工艺设计;安全危险；对策
化工的生产流程比较危险，所以说安全一直是我们在生产国中所追求的，也是我们管理过程中的主要目标，同时安全也是保证化工生产能够顺利运行的主要因素。为了实现安全生产，我们要根据实际的生产规定，设计出符合要求的工艺流程，同时针对工艺生产中可能出现的危险情况进行分析和研究，判断出危险因素，然后有效的解决危险，制定相关的应急办法，保证工艺设计的安全不受影响以及生产流程的顺利有效运行[1]。
1什么是化工工艺设计
“化工工艺”换句话说也是一种化学生产技术,化学工艺设计主要是通过将各种材料添加到一起，通过化学反应得到最终的产品的一种方式。站在化工生产的角度上看，产品的生产主要是三个阶段，第一，原材料的处理.在化工产业中，用到的原料都带有一定的危险性，但是为了实现生产，我们借助于净化原料，然后进行提纯，最后再混合多种途径来实现原料的应用。第二，针对工艺产品进行精加工。但是在工艺生产的流程中会受到很多因素的干扰，最后的产品一般还是有杂质，然后需要我们进行精加工这一步。
2化工工艺设计有什么特点
工艺设计的特点就是本身的科学含量就比较高、流程也比较独特。工艺设计的特点主要是：①在做工艺设计的时候缺少基础资料:因为设计中的基础资料主要是由科研单位的一些工作人员编制的，所以很多的资料不完善，也没有检验过，数据的完整性无法保证。②工作任务比较重:化工工业中用到的设备和管道都比较多，除此之外，对一些原料和废弃物的处理要求也比较严格，导致了化工设备的投资比较大。但是为施工时间，同时使产品尽快的进入市场，一些项目都不按常规进行，一边设计就一边生产，一边建设一边更改设计的一些现象也是比较常。③设计要求的规模大小不统一：化工生产的装置规模大小不一，但是为了缩减成本，经常出现不按照规范和标准要求做设计的一些现象。
3了解工艺中的安全危险并进行判断和对策分析
3.1对工艺原料进行了解
在工艺生产的过程中，原料和中间产品以及最终的产品和副产品都输以气体、液体、固体的形式存在的。不同形态的化学产品物理性质和化学性质以及危险性都各不相同。所以我们要充分的掌握材料的性能，对其危险性进行分析和判断。
3.2采取最适合的工艺路线
生产最终产品的化学反应实际上有多种途径，不同的材料化学反应也不一样。为了实现工艺生产流程的安全型，我们要选择最合适的工艺流程，进而实现安全生产。但是进行路线选择需要有很多的实践经验和专业知识才能做出准确的判断。我们在进行工艺设计的时候，作为设计人员首先要选择一些没有毒的材料来代替那些存在危险性的材料。同时在进行化学反应过程的时候，我们要采用温和的反应形式，加入合适的催化剂，要避重就轻的选择化学反应的条件。同时要采用新技术、新设备，加快生产，减少化学存储，减少化学反应过程中的废料的产生，减少对环境的污染。
3.3重视工艺设计安全性的提高
工艺设计的流程比较麻烦，同时表现为连续性，我们必须要严格遵守设计的要求和标准以及相关的规范，这样才能保证设计的安全性、准确性和合理性。工艺设计对设计的完整性要求比较高，如果在其中任何一个环节发生问题，都会造成严重的安全后果，甚至是影响的整个化工企业的经济效益[2]。分析工艺设计的相关情况，我们可以看出设计工艺中的安全路径主要是：第一，全面的路径设计，设计过程中的原则主要是危险性低、路径合理，进而把危险性降到最低。第二，设计完成以后，要做安全测试，检测路径是否安全，对容易出现泄漏的路径做强度诊断。第三，工艺设计需要简化，将复杂性降低，保证简洁、有效的设计。
3.4工艺装置的安全性
需要提高工艺装置一直都是化工工艺这个整体中的重要一部分，无论是哪一个工艺流程，在实现的过程中都离不开装置，所以说装置也是一个关键问题，我们必须要重视装置的安全性能。但好似很多的物料都有腐蚀性或者是氧化性等其他特点，这对于设备有可能造成一定的损坏，我们需要选择合理的工艺设备和管道材质，确保装置的安全性[3]。
4结语
工艺设计作为工艺实施的前提，设计过程中必须要符合设计标准和设计规范。同时设计本身的合理性和科学性对于工艺的最终结果有着重要的影响。只有设计者们做设计的时候考虑到安全性，将生产过程中容易出现的危险因素考虑进来，才能够避免人员以及财产的损失，同时有效的防范危险，避免事故的发生。
参考文献：
[1]赵文涛，刘克强.论化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].中国石油和化工标准与质量，2013，11(14)：12—13.
[2]李鑫.化工工艺设计中安全危险的识别与控制探究[J].化工管理，2014(20):59．
化工工艺设计流程范文4
【关键词】数字化工厂；仿真；虚拟制造
1.引言
在市场竞争日趋激烈，新产品上市周期越来越短，生产设备和制造系统日趋复杂、昂贵的情况下，为了获取最佳利润和保持市场占有率，制造企业必须从传统制造模式向数字化制造模式转变，实现产品的多元化，缩短产品上市时间，缩短生产准备时间，并进一步提高产品的质量。由此，数字化工厂作为优化生产过程的解决方案也越来越成为研究的热点。
2.数字化工厂含义
数字化工厂（Digital Factory，简称DF）是基于仿真技术和虚拟现实技术的发展而产生的，是以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式，通过对生产过程进行分析和优化，保证产品在可制造的前提下，实现快速、低成本和高质量的制造，从而实现柔性制造和并行工程[1]。
3.数字化工厂平台架构
数字化工厂软件是虚拟制造平台，对于缩短新产品的开发周期、提高产品质量、减少制造成本和降低项目决策风险都具有重大意义。
数字化工厂软件还是实现并行工程的工具。产品设计部门和制造工艺部门可以在产品的制造特征（焊点、定位点、装配位置等）领域紧密协作，在产品设计的早期阶段进行工程制造的仿真，在新产品的制造中尽量对标准化的工艺和工装卡具重复利用，从而实现产品设计和产品制造的并行互动的工作方式，缩短新产品的开发周期、降低制造成本和加快新产品投放市场[2]。
数字化工厂在工艺层面的主要应用包括工厂布局仿真优化、工艺流程规划及仿真验证、虚拟装配设计与验证、物流仿真。工厂布局仿真优化是建立车间厂房、物流通道、制造资源等的三维数字模型，为工艺、装配、物流仿真建立基础。是工艺流程规划及仿真验证在三维数字环境下对产品的工艺进行规划，制定工艺路线，如NC编程、流程排序、资源分配、工时定额，成本核算等，并对加工工艺过程进行三维仿真，仿真工艺路线，刀具切换，装夹过程等。虚拟装配设计与验证是提供一个虚拟制造环境来规划验证和评价产品的装配制造过程和装配制造方法，检验装配过程是否存在错误，零件装配时是否存在碰撞。它把产品、资源和工艺操作结合起来来分析产品装配的顺序和工序的流程，并且在装配制造模型下进行装配工装的验证、仿真夹具的动作、仿真产品的装配流程，验证产品装配的工艺性，达到尽早发现问题、解决问题的目的。物流仿真是工厂布局规划与仿真的辅助工具之一，在三维环境下对物流仿真逻辑进行建模，主要分析工位装配任务分配的合理性，物流路径规划的合理性，物流设备的分配以及利用率等，从而评价和优化物流规划方案；基于建立的物流仿真模型，可以调整参数和物流方案，实时获得仿真结果。
数字化工厂平台在制造层面的主要应用为MES系统，包括制造数据管理、计划排程、生产调度执行、现场数据采集及归档、产品跟踪等功能。
4.数字化工厂收益
一个制造企业完善的企业信息平台应由三大块构成，即：PDM/CAD系统，为企业提品数据结构和数学模型，进行产品数据管理；ERP系统，为企业提供物质资源、资金资源和信息资源集成信息，进行企业资源管理；数字化工厂平台，即制造过程管理系统，为企业提供数字化的制造信息平台，进行制造工艺规划设计，工程仿真和生产过程管理。成为数字化工厂，首先要做到柔性制造，即通过自动化的理念把产品的工艺设计与自动化设计集成到一个平台上。系统能够根据加工对象的变化或原材料的变化而确定相应的工艺流程。第二点，也是比较关键的部分，即虚拟投产，即借助虚拟化过程来检验整个生产过程，验证产品。
国内制造企业通过利用数字化工厂技术能够带来的收益包括：
（1）在3D的环境下进行制造工艺过程的设计，提高工艺设计、现场工人、数控测量的效率；
（2）用数字化的手段验证产品的制造工艺可行性，避免工艺制造与设计脱节，提高工艺设计质量；
（3）现场的工艺问题在数字化仿真环境下提前得到分析，避免在后期对产品和流程进行改变返工，避免规划的失误，对风险可进行精确掌控；
（4）掌握产品和流程的复杂性，提高产品的变种及对流程影响的透明度，建立典型工艺，经验库，减少重复工作；
（5）缩短产品工艺准备周期，缩短新产品投放市场时间（6）结合MES现场数据的及时采集、反馈，实现成本的及时统计、工艺的持续改进，支持产品的后期维修。
5.实施关键因素
数字化工厂平台涉及多层仿真层次，不同仿真目的，需要对物流，装配，加工等进行独立仿真，并在统一的可视化环境下进行结果分析。数字化工厂贯穿整个工艺设计、规划、验证、直至车间生产工艺整个制造过程，不是一个独立的系统，需要与设计部门的CAD/PDM系统进行数据交换，并对设计产品进行可制造性验证（工艺评审），同时，所有规划还需要考虑工厂资源情况数字化工厂与设计系统CAD/PDM和企业资源管理系统ERP的集成是必须的。同时，数字化工厂还有必要把企业已有的规划知识（如工时卡、焊接规范等）集成起来，整个集成的底部是PLM构架。所以，需要与其他部门的信息系统进行数据交换，并在PLM体系框架的指引下开展实施工作。
6.小结
数字化工厂涉及生产，设计，工艺、物流，管理，IT部门等业务单位以及多领域的技术人员，需要相关专业部门的全力配合，需要对整个生产链的数据进行整理和整合（包括产品，工艺，车间等）。对企业各方面的影响巨大，可能需要流程重组。因此，企业在具体的实施过程中，需根据自己的生产制造的实际过程和企业资源条件来决定，即需要在设计、工艺规划、加工、装配、物流的哪一部分加强，进而采取先点后面、循序渐进的实施策略，不要一下铺得太大。
参考文献
[1]张浩，樊留群，马玉敏，等.数字化工厂技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2003：5-12.
化工工艺设计流程范文5
关键词： 化工工艺 设计理论 安全问题 良性发展
1 化工工艺设计理论概述
化工工艺的设计是进行化工生产的重要前提，在设计中要严格按照国家法律、法规与标准规范进行设计，要对设计方案进行反复的检查与验证，当发现设计中存在的缺陷时，要及时的进行修正，做好对安全事故的防范和控制。但很多工程为了节约投资，在设计过程中会存在没有完全按照规范去设计的情况，这无疑会造成化工工艺设计的安全隐患。化工工艺的安全设计具有以下几个特点：
1．1设计基础资料的不完整
化工工艺的设计资料一般是由相关的科研单位根据已有的实验数据和有关的资料编制而成的，其设计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。
1．2 化工工艺流程的独特性
化工工艺过程中涉及高温、高压的管道及反应设备较多，且设备种类非常多，设备的规格也很特殊。化工设备的功能实现，无论是对非标设备的设计和定型设备的选用都提出了特殊的要求，其具有工作量大、总投资高、设备与管道多的特点，而且设备所处理的对象也具有一定的特殊性，因此管道和设备的设计要具有针对性和特殊性。
1．3 设计周期短
为了增强市场竞争力，尽快的抢占市场，经常要缩短建设的周期。因此，化工工艺的设计往往不能够按照正常的设计周期进行，需要一边开发一边设计，其当前更多存在的现象是一边建设一边根据情况变更设计，规模不一。
2 化工工艺设计中经常出现的问题及其控制
化工工艺设计中的安全问题主要指的是生产中存在的可能导致事故发生的隐患和损失的不安全因素。因此在化工工艺设计中要不断增强危险识别意识，积极控制事故隐患，尽量防止不安全技术，避免危险物品及设备的使用，并采取相应的控制手段，提出预防、降低甚至消除危险性，提高工艺安全高效运转的措施及建议。
2.1 对工艺物料方面安全问题的控制
化工工艺生产中的原材料、半成品、中间产品、副产品、产品以及贮存中的物质分别以不同的状态存在，即气、液、固态，这些物质都有其特殊的物理、化学性质，在一定状态下会产生危险或危害。因此，对这些物质的危险特性进行了解和掌握是非常重要的，而且要增强对这些物质稳定性、化学反应、毒性等的识别意识，进而做出评价和分析，防止或降低危害的发生。
2.2 化工工艺路线方面的安全问题与控制
化工设计中的一种反应往往会涉及几条工艺路线，在设计中要考虑采用哪条路线能使生产更安全或把危害降到最低。这个过程中对物料、生产条件、设备等的使用都要做出最完善的考虑。要尽量使用无害的或低危险性的物料；降低生产条件的苛刻程度来缓解反应的剧烈程度；新设备、新技术的采用要减少三废（废气、废液、废固）排放，并积极实施三废的回收循环使用，以减少对环境的污染。
2.3 化工反应装置方面的安全问题与控制
化工反应是产品生产的核心，通过化工反应在获得所需产物的同时也产生了很多安全性问题，甚至可能导致严重事故的发生，因此反应装置的设计和选择都需要经过科学的分析和计算。化学反应的种类多样，在反应安全控制方面存在较大的难度。在化工反应中也存在着反应失控的潜在危机，如何控制反应物的反应速度或热效应都是非常重要的。在工艺设计中采用减少进料量、控制某种物料的加热速度、加大冷却能力如外循环冷却器的方法或采用多级反应等措施来控制反应。在反应器的运行过程中，有时会出现容器超压而变形甚至遭到破坏的现象，容易造成安全事故，因此在容器上安装压力释放装置必不可少。
2.4 管道方面的安全问题与控制
通常管道输送的物料多属易燃、易爆甚至腐蚀性或毒性物品，如果管道中某些部分出现泄漏，各种有毒有害的物质就会漏出，这不仅对环境造成污染，而且对化工生产造成很大的安全隐患。因此在管道设计中，要充分考虑到管道的材料选择、布置和应力分析等可能造成管道泄漏的因素。例如管径、材质等的合理选择，尤其是注意管道连接处和拐弯处弯头的材料和管径选择，同时无论是在室内还是在室外，管道都必须可靠地与地面连接。
2.5 整体园区
根据我国当前的化工园区的特点和监管能力滞后的现状，应当成立安全监管和危险化学品管理部门，建立一个具有完整的区域性安全生产标准化的管理模式，构建由政府主导、社会中介机构和企业一体化的综合管理体系。
3 促进化工工艺设计良性发展的建议
3.1 化工工艺设计要注重降低能源消耗量
能源成本是化工生产总成本中的一个重要的组成部分，采用先进的技术手段降低能源消耗量是化工工艺设计和研究的重要方面。首先要选用先进的生产技术及最优化的工艺流程，从源头上控制能源的消耗，其次在工艺设计上要求流程简练、设备选型合理、布置紧凑、能量利用合理，同时还应尽可能采取物物换热设计，实现能量的分级使用和回收，以节约能源的消耗，根据工艺参数选择最佳的流程和最适宜的管径，降低流体输送阻力损失，降低能耗。
3.2 积极改善生产环境
当前化工污染问题不可忽视，解决污染问题就要减少污染源并对废物进行回收利用。从工艺过程上要减少污染就必须重视现有装置的更新和污染物的终端处理两个问题。针对这两种情况就要不断提高化学反应和能源分离效率，提高能源利用率、减少能源转化率在生产过程中的损失，这不仅能增加产业效益而且能减少处理废物时的费用；积极应用HEN分析方法不断改进和更新装置，节约用水，并对废水进行再次回收利用，最大限度的节约水资源。
3.3 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。
4 结 语
本文对化工工艺的概念、特点及分类进行阐述，并分析化工工艺设计中工艺物料、工艺路线、反应装置、管道方面的安全问题及其控制，并提出通过降低能源消耗量、积极改善生产环境、工艺设计理论研究与实践协调发展等途径提高化工工艺生产的高效运转，促进化工工业的良性发展。
参考文献：
[1] 朱晓东.浅析化工工艺设计中安全危险的问题[J].化学工程与装备，2011，（6）.
化工工艺设计流程范文6
关键词：化工工艺 设计 发展
中图分类号：TQ015 文献标识码：A
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3个重要方面。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、化工工艺设计与路线选择
1工艺过程开发程序
化工生产是由预处理、化学反应或物理化学加工等生产环节组成，不同加工工艺可以得到相同产品。这种多方案性源于科学技术，深刻地蕴含着经济的盈亏、社会效益的大小与环境保护的优劣。而开发研究就是在基础应用研究及各种科技信息的基础上，开展新技术的工艺条件、技术规范、工程放大、技术经济评价等方面的研究，以取得化工生产装置的设计、建设等所需数据与资料，为实现新技术在工业中的应用提供技术服务。开发研究的最终成果是基础设计，而基础设计是工程设计的主要依据。化工过程开发的步骤，并没有固定的模式。化学工业新产品开发的基本步骤可用图1表示。
图1过程工业产品开发的基本步骤
由图1可见，有三次可行性研究将开发的全过程分割成四个阶段。第一阶段的内容是商品信息研究和实验性研究。第二阶段的内容包括小试和概念设计。第三阶段包括模型试验、中试和基础设计等内容。第四阶段的内容为工程设计和施工。
2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。
2.1原料与原料路线的确定
原料是化工产品生产的基础，原料既直接影响到产品的合成工艺路线，又会带来有关原料的资源、储存、运输、供应、价格、毒性、安全生产等一系列相关问题。采用不同的原料与规格直接影响到产物的生产能力、技术水平、质量、成本、反应条件与反应装置、资金的投入与回收等问题。在化工产品的总成本中，因为原料费用所占的比例较大(国内一般占60％~70％)，所以选择合理的原料路线十分重要。选择原料路线必须考虑和满足产品生产的生存和发展的需要。
2.2工艺路线的选择
2.2.1通过对科技文献的调查、分析、比较，确定合理的工艺路线：进行有关产品工艺路线的选择需要通过文献调研来完成。联机文献检索具有及时性和全面性的特点，可以大大缩短调查时间，是有效的调查手段。根据调查所得到的信息，必要时再通过实验补充一些数据，进行工艺设计。通过文献专利的调查可以掌握一般的技术动向，也可以掌握现有的工艺技术和不久的将来可能实现的工艺技术。在具体的工艺设计过程中，应结合本企业的实际情况，综合分析，有所创新。
2.2.2技术上可行、经济上合理：技术上可行是指项目建设投资后，能生产出产品，且质量指标、产量、运转的可靠性及安全性等既先进又符合国家标准。经济上合理指生产的产品具有经济效益，这样工厂才能正常运转。对有些特殊的产品，为了保证国家需要和人民的利益，主要考虑社会效益或环境效益，而经济效益相对较少，这种项目也需要建设，但其只能占工厂建设的一定比例，是工厂可以承受的，不影响工厂整个生产。以甲醛工业生产现状及工艺路线比较为例，甲醛几乎都是采用甲醇空气氧化的方法制取。按所用催化剂类型，甲醛工业生产方法分为两类：a.铁、钼催化剂法：用Fe2O3，MoO3作催化剂，还常加入铬和钴的氧化物作助催化剂，甲醇与过量空气混合，经净化，预热，在320~380℃下反应生成甲醛。b.银催化剂法：用银丝网或铺成薄层的银粒为催化剂，控制甲醇过量，反应温度约为600~720℃。
2.2.3甲醛工艺路线的比较：
a.采用铁、钼催化剂法工艺路线的甲醛装置生产能力较大，甲醇转化率高于银催化剂法，可达95％~99％。甲醇单耗低，不需蒸馏装置，可以生产高浓度甲醛，甲醛成品中含醇量低，催化剂使用寿命长，但是铁、钼催化剂法生产一次性投资大，电耗高。
b.银催化剂法工艺简单，投资省，调节能力强。产品中甲醇含量少，尾气中含氢，可以燃烧，但是甲醇的转化率低，单耗高，催化剂寿命短，对甲醇纯度要求高。甲醛成品中甲醇含量高，只能生产低浓度甲醛。银催化剂法在爆炸上限操作，原料混合气中甲醇浓度较高，设备负荷大，因而建厂投资较低。但由于银催化剂法在600℃以上高温反应，催化剂银晶粒容易长大，加上银催化剂对毒物(FeS)极为敏感，因而催化剂寿命短。铁、钼催化剂活性高、寿命长，对毒物不敏感，单耗低；产品甲醛浓度高，含醇低，特别适用于作树脂、聚甲醛、脲醛及医药的原料。虽然铁、铜催化剂法工艺路线一次投资大，但是可以生产高浓度甲醛，在制取甲醛的下游产品时可以直接利用，不必浓缩，免去了稀醛浓缩增加的设备及动力消耗费用，以及对生产中产生的大量含酵废水的处理而花费的各项费用。就总体效益来讲，直接生产浓甲醛比先生产稀甲醛然后再把稀甲醛浓缩成浓甲醛，无论从投资费用来讲还是从环境污染与治理来讲都合理得多。因此，发展高浓度甲醛生产是我国甲醛工业发展的必由之路，也是加深甲醛下游产品开发的前提，通过上述的调查与分析后再进行工艺路线的选择就很容易了。
3 促进化工工艺设计良性发展的建议
3.1 化工工艺设计要注重降低能源消耗量
能源成本是化工生产总成本中的一个重要的组成部分，采用先进的技术手段降低能源消耗量是化工工艺设计和研究的重要方面。首先要选用先进的生产技术及最优化的工艺流程，从源头上控制能源的消耗，其次在工艺设计上要求流程简练、设备选型合理、布置紧凑、能量利用合理，同时还应尽可能采取物物换热设计，实现能量的分级使用和回收，以节约能源的消耗，根据工艺参数选择最佳的流程和最适宜的管径，降低流体输送阻力损失，降低能耗。
3.2 积极改善生产环境
当前化工污染问题不可忽视，解决污染问题就要减少污染源并对废物进行回收利用。从工艺过程上要减少污染就必须重视现有装置的更新和污染物的终端处理两个问题。针对这两种情况就要不断提高化学反应和能源分离效率，提高能源利用率、减少能源转化率在生产过程中的损失，这不仅能增加产业效益而且能减少处理废物时的费用；积极应用HEN分析方法不断改进和更新装置，节约用水，并对废水进行再次回收利用，最大限度的节约水资源。
3.3 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。
