精細化工廠工藝系統模塊化設計

精細化工廠工藝系統模塊化設計

化工工藝系統工程設計的基本功能是完成管道儀表流程圖。在醫藥、農藥中間體等精細化工廠工程設計過程中，可以運用模塊化設計的思想，對管道儀表流程中有共性的系統采用通用模塊，對有其個性特點的系統采用專用模塊。我們可以把某一個農藥化工廠工藝系統看成由以下子系統組成：反應系統、分離系統、干燥系統、真空系統、尾氣處理系統等，這些子系統就可以看做為一個個模塊，新設計的工藝系統可以通過模塊的優化組合來形成。

1 反應系統

以釜式作為反應容器模塊為實例來說明，液體原料和溶劑通過管道加入反應釜中，固體物料通過人孔加入反應釜中，并在人孔上方設置局部通風口，以滿足職業衛生的要求。氣相管接冷凝器，冷凝液經擴大管及液封回流至反應釜，擴大管上斜接放空管及真空管，以滿足氣液分離的要求。擴大管也可根據工藝特點和客戶需要變為氣液分離器、接受罐、帶蒸汽保溫夾套的小釜等。冷凝器接循環水或者冷凍水，也可根據需要設計為二級冷凝。反應釜上的安全泄放系統根據介質特點等因素選擇安全閥或者爆破片。氣相出口設置壓力表，將反應釜內溫度與加熱蒸汽聯鎖。反應釜物料出口閥門操作高度較高，可選擇遙控開關的閥門。反應釜夾套接循環水、冷凍水、蒸汽、壓縮空氣，通過閥門來切換。對于不銹鋼反應釜，可在反應釜內設計蒸汽盤管，與反應釜夾套的冷卻介質分開，有利于延長反應釜的使用壽命。

對于重點監管的危險化工工藝，工藝管道儀表流程圖形成模塊，須體現安全控制要求、重點監控參數及推薦的控制方案，以便新設計進一步選擇和優化，從而大大減少對危險化工工藝方案討論花費的時間。現舉一個重氮化工藝系統的實例。

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將重氮化反應釜內溫度與釜內攪拌、亞硝酸鈉流量、亞硝酸鈉滴加閥門形成聯鎖關系，設立緊急停車系統。當重氮化反應釜內溫度達到高高位時或攪拌系統發生故障時立即自動停止加料并緊急停車。本例中的重氮化反應在常壓下進行，且放空管上不設閥門。在反應過程中釜夾套冷卻水進水閥一直保持打開狀態。

2 分離系統

（1）簡單蒸餾實例：前一個工序物料靜置分層液油層流到本蒸餾釜進行溶劑的簡單蒸餾回收，低壓蒸汽進入蒸餾釜夾套對物料進行加熱，在其管道上設置調節閥，與釜內溫度形成聯鎖，氣相從反應釜出來經兩級冷凝，冷凝液經接受罐氣液分離后去回收罐，不凝氣體去尾氣處理系統。蒸餾釜上設置了安全泄放系統。該工藝系統如圖3所示。

（2）板框壓濾實例：選用隔膜壓榨工藝對有的漿料進行固液分離，進料泵將料漿壓入隔膜壓濾機進行過濾，母液排出。過濾結束后，用壓榨水泵（出口設置安全閥）把清水打進壓濾機隔膜與芯板之間的空腔內擠壓濾餅，進行二次壓榨脫水。經過壓榨后顆粒之間仍有一定的水分，通過反吹壓縮空氣，使濾餅的含水率進一步降低。本工藝系統如圖4所示。

3 干燥系統

根據物種特點和工藝要求選用SZG系列雙錐回轉真空干燥機或者XSG系列旋轉閃蒸干燥機。

旋轉閃蒸干燥實例：經換熱器加熱后的潔凈空氣被鼓入閃蒸干燥器進風口，同時物料由螺旋加料器加入塔內，被干燥的粉狀物料隨同熱風一起輸送至旋風收塵器、布袋除塵器，其中成品收集包裝，尾氣經水膜除塵器等裝置處理后排空。

4 真空系統

采用水為工作介質的噴射真空泵較為常見。現舉一個聯合式水噴射真空機組的實例：多臺噴射器共用一個水槽，該水槽可選用碳鋼材質，在水槽的外側采用盤管，用循環水進行冷卻，可減少補充水和廢水的排量。對有酸性尾氣的情況，可在水槽中加入液堿，真空緩沖罐放空及水槽的尾氣均排放至尾氣處理系統。該工藝系統如圖5所示。

5 尾氣處理系統

根據項目尾氣中含有介質的特點選擇水洗滌、稀堿液洗滌等處理方式，可采用活性炭顆粒對廢氣中的有機物如對甲苯、二甲苯、二氯甲烷等物質進行吸附回收。當活性炭吸附飽和后，采用蒸氣對飽和活性炭進行再次脫附再生。

活性炭吸附回收實例：采用兩個吸附器并聯工作，運行時相互切換，共用一套管路系統。兩個吸附器依次進入吸附狀態，吸附箱定時切換實現吸附、解吸、干燥的連續操作。運行時，有機廢氣由吸附器下部進入，凈化后的氣體由吸附器上部排出。脫附介質采用水蒸汽，蒸汽由吸附器上部進入，將被吸附濃縮的有機物脫附出來并進入冷凝器，經過冷凝的有機物流入儲槽做進一步處理。吸附器完成脫附并經干燥后，切換過來繼續進行吸附。系統運行過程中所有的切換動作均由PLC系統自動控制完成。

6 結論和建議

將某些精細化工廠工藝系統分解成多個子系統模塊，這些模塊可系統化、規范化、標準化地事先做好通用圖設計。一旦接受新的設計任務，即可根據項目的工藝特點及用戶需求進行組合，再進行適當調整和完善就可完成管道儀表流程圖設計。模塊化設計的優點是：有利于設計的規范化、標準化；減輕設計人員的工作量，加快設計進度，節約時間成本；有利于年輕的設計人員掌握設計要點；有利于設計單位快速培養人才等。精細化工工藝范圍很廣，可設計為模塊的流程很多，本文旨在對精細化工工藝系統模塊化設計進行初步探討，希望為該類化工工藝系統的模塊化、規范化、標準化設計提供參考。