如何構建初步工藝流程

由化學(xué)反應過(guò)程生成新的化工產(chǎn)品的工藝過(guò)程，至少包括三步：化學(xué)反應、反應前原料預處理以及反應后產(chǎn)物分離。所以，在進(jìn)行初步工藝流程構建的時(shí)候也就必須完成這三部分，由于沒(méi)有進(jìn)行真實(shí)模擬，所以文獻的查詢(xún)及數據的權威性就顯得至關(guān)重要。

關(guān)鍵數據

原料與產(chǎn)品：需要知道原料準確組成，以及產(chǎn)品的國家標準（優(yōu)等品、一級品、合格品之類(lèi)的）。原料的組成決定原料預處理的工藝，產(chǎn)品需要達到的純度及雜質(zhì)要求則影響產(chǎn)物分離的工藝。

食品級二氧化碳國家標準

反應動(dòng)力學(xué)：反應動(dòng)力學(xué)的數據決定工藝模擬的準確性，同時(shí)也決定反應出口物料的組成，所以建議在查找動(dòng)力學(xué)方程的時(shí)候盡量采用權威期刊上的數據。需要注意的是，文獻上的動(dòng)力學(xué)表達可能千奇百怪，由于我們自身專(zhuān)業(yè)知識有限，有一些動(dòng)力學(xué)數據可能無(wú)法準確進(jìn)行處理并輸入到Aspen當中，所以在尋找動(dòng)力學(xué)數據的時(shí)候推薦采用冪指數動(dòng)力學(xué)（Power-Law型）或者非均相催化反應動(dòng)力學(xué)（LHHW型）形式的動(dòng)力學(xué)方程，這樣在模擬的時(shí)候較好處理。

反應進(jìn)料要求：每一個(gè)工業(yè)上進(jìn)行的反應對原料的純度和雜質(zhì)都有要求（純度可能影響反應的程度和溫度的控制，雜質(zhì)可能影響催化劑的壽命），所以必須查找到反應對進(jìn)料的要求，這個(gè)數據和原料數據則共同確定了原料預處理工藝所需要達到的水平。

反應出料大致組成：在查找動(dòng)力學(xué)的時(shí)候，需要注意查找反應出料的組成（未反應的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物），此數據和產(chǎn)品數據共同確定產(chǎn)物分離的工藝。

工藝架構

由于初步工藝的反應部分不需要進(jìn)行架構，所以只需要知道反應進(jìn)料要求與出料組成即可。在進(jìn)行原料預處理以及產(chǎn)物分離部分工藝的架構時(shí)，依靠的還是文獻查找，不過(guò)對于工藝這方面，如果能在專(zhuān)利方面找到相應的處理流程，就可以省去很大一部分設計分離順序的工作。由于《初步設計說(shuō)明書(shū)》要求有工藝方案的對比，所以工藝處理方案必須要查找到多種，通過(guò)比較來(lái)確定孰優(yōu)孰劣。

簡(jiǎn)而言之，原料預處理和產(chǎn)物分離工藝的架構就是多個(gè)分離單元有順序的連接，也即分離序列的設計。關(guān)鍵點(diǎn)在于分離方法以及分離順序的選擇，完成這兩個(gè)部分也就完成了工藝的架構。

分離方法的選擇：

1、按順序列出所有組成的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)（判斷能否利用沸點(diǎn)差等性質(zhì)進(jìn)行分離）；

2、明確進(jìn)料物流的相態(tài)，看看能否利用相態(tài)進(jìn)行分離（例如液固混合物使用過(guò)濾、沉降等）；

3、能用輸入能量進(jìn)行分離（精餾、閃蒸等），盡量不要用輸入質(zhì)量進(jìn)行分離（萃取等），因為輸入質(zhì)量進(jìn)行分離的工藝更為復雜；

4、慎重對待分離中高成本分離設備的選用。

分離順序的選擇：

對于多組分的分離，應使用分離序列設計方法設計出合理的分離順序，以保證整個(gè)分離過(guò)程的安全性和經(jīng)濟性。1983年Nadgir和Liu優(yōu)化開(kāi)發(fā)了有序試探法，該部分由于內容較多，請點(diǎn)擊"閱讀原文"查看文章：分離序列設計：有序試探法。

預處理和產(chǎn)物分離工藝架構完成后我們就可以發(fā)現：原料經(jīng)過(guò)預處理達到反應的要求后，通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應生成產(chǎn)物，然后再經(jīng)過(guò)產(chǎn)物分離得到最終產(chǎn)品。從原料到產(chǎn)品，整個(gè)工藝的初步流程構建就圓滿(mǎn)完成了。