在2015年，中石化颁布了关于工艺包开发的新规定（SPMP-STD-EM2001），代替了原有规定（SGSG-052-2003），这一规定对工艺包开发又有了更详细的解释，让技术人员在做工艺包开发时候更有了“套路”。化工项目成套工艺包为整个工程的核心，工艺包技术的优劣、先进性水平、成熟与否决定项目工程的成败、先进性程度、整个装置的产出效率。今天老姜带来对化工工艺包开发思路与步骤简单的介绍！
除小部分新产品外，国内大部分化工技术中，工艺路线已基本确定。针对相同原料，获得相同产品如有几种工艺路线，则对每一种路线分别进行分析、比较后确定。主要从以下几个方面来考虑：①所需的温度、压力等参数。几种路线中实现的效果相近，优先选择易于实现操作参数的路线；
②投资；
③能耗；
④安全；
⑤环保；
⑥对材质的要求；
⑦产品质量；
⑧是否侵权。
通过实验（实验室、小试、中试、产业化生产等）或查询文献、论文、技术书籍等所有可能的渠道收集基础数据（在合法的前提下）。包括：技术中涉及的所有物质的物性及物质间的相互影响，所有涉及到的反应及催化剂、反应机理等。同时注意对整个过程中形成的知识产权的保护。 众所周知，反应为整个系统的灵魂，也是 “洋葱模型”的最中心，它错了，整个基准就错了。反应按是否有催化剂分：催化反应、非催化反应；
无论属于何种反应，作为工艺包开发者均需对反应有透彻的理解，对反应机理要清清楚楚。仅做实验室研发的科研人员很难把工艺包做好，受两个因素制约，因素一：缺乏工程化经验； 因素二：缺乏工业化后的生产经验。仅做工程设计的技术人员也很难把工艺包做好，因为缺乏对反应机理的认识和相关数据，同时还缺乏生产数据及生产经验。仅做生产的技术人员同样也很难做好，因为缺乏研发和工程设计的经验及数据。如为催化反应，工艺包开发人员至少需掌握催化剂的物理性能参数，如：强度、孔隙率、堆密度、活性组分、载体等。此外还要掌握催化剂的化学性能，如反应的转化率、选择性、反应的影响因素（包括温度、压力、流量、组分配比）、空速、催化剂失活中毒影响因素、反应热力学平衡参数、反应动力学方程、反应控制步骤等等。当然，这些数据也可以由项目组中专门从事催化剂研发的人员提供。如为非催化反应，同样需掌握反应机理、反应影响因素、反应动力学方程、反应控制步骤、吸/放热量、超温后果、反应失控保护措施等。化工装置中常见的分离为气液分离、吸收、气提、解析、精馏等。普通分离罐的计算一般按分离液滴直径进行计算，高效分离罐一般提出工艺要求。吸收的关键是寻找合适的吸收剂，气提为打破原气液相平衡，通过改变分压实现分离，解析为吸收的逆过程，普通精馏按沸点进行分离即可，如分离中存在共沸物或沸点相差很小的物质，则可考虑特殊精馏，如：共沸精馏、萃取精馏或变压精馏等。
需根据被分离物质的具体情况分析后确定。如数据库中缺少二元交互参数，需对气液相平衡数据进行测量或通过查阅资料获取，然后对气液相平衡数据进行数据回归，得到二元交互参数，从而才能进行准确的分离计算。
循环一般分为气相循环和液相循环，循环一般是为了满足反应的需要或分离的需要。化工装置中大部分反应单程转化率并不高，为了获得较高的收率，只能采用循环的方式，如合成氨、尿素、碳铵、煤焦油加氢、三聚氰胺、 甲醇、乙二醇等装置。此外，有些难分离物系，为了获得高收率、好的产品质量，也会采用循环的方式。循环量越大、循环压降越大，也就意味着能耗越高，这里面降能耗可挖掘的空间巨大。通常，循环越多，流程的复杂程度就越高，设计、控制、操作的难度也就越大。收集技术中涉及的所有物质/流股的焓和比热值，所有反应的反应热、熔解热等。装置内按温度及热量梯级换热回收热量（尽可能在装 置内考虑热量的回收利用，如装置内不能回收利用的热量，则从全厂的角度来考虑热量的回收利用）。在进行换热网络设计时，切记纯理论考虑，要同时兼顾操作及工艺的可行性，由于换热带来的露点腐蚀、结晶、堵塞、气液两相对催化剂的影响等均需周全考虑。收集所有流股的粘度、汽化压力等参数，两相流避免活塞流，通过合理的设备布置来减少动量消耗，节约能源。
工艺包开发，进行全流程模拟是必不可少的。对于流程模拟有两种较极端且不正确的观点。观点一：流程模拟是万能的，什么数据都可以通过模拟获得；观点二：流程模拟没有用，受影响因素太多，根本算不准。以上两种观点都是盲人摸象，不能客观的来认识模拟软件。下面老姜结合自己的经验来谈谈个人的看法：①流程模拟对工艺的认识非常有帮助，尤其是经过全流程模拟后，对全系统的认识会有质的飞跃；②流程模拟并非简单的输入、输出，需要注入大量的人为分析，每一个参数的变化以及它的影响因素，以及一个参数的改变带来的全系统的变化都是需要逐个分析的。此外，关键数据还需要与实验、小试、中试及产业化生产等的数据进行比对分析，进一步对模型数据进行修正；③流程模拟并非万能的，没有输入就没有输出，输入错了，输出一定错。输入对了，输出也有可能与实验或生产数据不符，需对出现的不符情况进行细致的分析论证，找出矛盾的原因；④流程模拟的应用可大大缩短工艺包的开发时间，减少实验工作量，指导生产，预测数据发展趋势；⑤通过流程模拟可获得完整的物料、能量平衡数据，物性参数等，为工程设计、生产提供基础数据；⑥可以通过模拟对各种方案进行综合对比，从而得到最优方案。 具体工作开展：①根据物性确定物性方法； ②从反应入手，如反应仅受热力学平衡影响， 则可考虑化学平衡反应器模块，通过调节平衡温距来获得相关参数。如反应除热力学平衡外，受反应动力学影响，则通过实验数据拟合推导得到反应速率方程及相关参数（包括：活化能、 指前因子、吸附因子、吸附/反应平衡常数等等），将相关参数用于流程模拟中的反应模块， 同时将模拟结果与实验数据进行比对、分析、修正。目的为让模型具有可预测性，能对工业放大提供可靠的依据；③解决分离、换热的问题，根据前面收集的数据及初步制定的流程，进行模拟计算（包括：物性数据回归、换热器分析计算等等），对发现的问题进行分析修正，同时对各种可能的流程一一进行计算对比，找出最优方案，流程最优方案确定后，进一步对单个设备进行调优；④匹配公用工程（规格尽可能少，同时兼顾投资）。至此，模拟工作已基本完成。
通过准确的全流程模拟后，即可得到完整的物料流程图（PFD）。参照典型单元设备的流程模式、结合工艺的特点及需求，同时让仪表专业介入，共同完成PID，根据PFD上各流股信息取经济流速、算管道压降、然后确定管径，根据开停车需要，考虑置换、催化剂升温还原/停车保护、预硫化等等，加上所需的开/停工线。对所有设备进行设计计算，定型设备提出详细参数、选材原则，非标设备计算尺寸、大小、高度、内件等。反应器：根据反应综合考虑后确定，具体包括：反应类型（快速/慢速反应、气液相反应/气气相反应/液液相反应/气固相反应、催化/非催化反应等等）、催化剂性能（如为催化反应）、空速、反应速率、反应控制步骤、停留时间、 物料分布、移热、放大效应等因素来设计。 塔器：分填料塔、板式塔，也有同一塔内部分填料、部分塔板。填料塔一般压降小、板式塔压降大，填料塔一般对喷淋密度的要求比板式塔高，此外，物料性质对塔的选择也有很大影响。根据分离要求，优化进料位置、调整回流比及理论板数、根据物料性质取合适的液泛系数，进行塔器的计算，计算出每块板/填料的气液相负荷、持液量、喷淋密度、压降。
换热器：将流程模拟中的数据导入换热器计算软件进行计算即可。老姜朋友目前用Aspen EDR和HTRI软件比较多。可以用HTRI中的校核模式进行计算，流程模拟中冷热端温差一般控制≥8℃，尽量避免温度交差，考虑污垢热阻，考虑清洗，考虑热膨胀，考虑适当的余量，根据建厂地气候条件、水源供给情况，考虑空冷，空冷一般用于热负荷大、温差小的地方。对换热要求高、冷热端温差小、压降要求小、占地要求小等地方考虑高效换热器。
压缩机：根据气量、压比以及输送气体的 组成情况确定压缩机的型式。根据厂区具体情 况，如：电价、蒸汽富余情况、能否上锅炉、 能否上自备电站、煤价等等因素，经综合分析 后确定电驱或汽驱。如采用电驱，一般来说压缩机一次投资低、占地小、操作/检维修工作量小，但折产品单价后电一般比蒸汽贵。如采用汽驱，一般来说压缩机一次投资高、占地大、操作/检维修工作量大，但折产品单价后蒸汽一 般比电便宜。当然，也有一些厂例外，所以，因地制宜、万万不可一概而论！此外，采用汽驱的，还要考虑压缩机是采用全凝、抽凝还是背压式（需在全厂蒸汽平衡中统筹考虑），如压缩机采用全凝或抽凝，还要考虑表冷采用水冷还是空冷，两者对压缩机的蒸汽消耗是不一样的。
储罐：分缓冲罐、中间储罐、成品储罐等，按停留时间、储存时间及考虑生产操作（如手动分析取样要求、产品封罐要求、换班衔接要求等等）后确定。
其他设备：非标设备，提出详细的外形尺寸、内件型式及详细参数、工艺参数等；定型设备，提出详细的工艺参数、工艺要求、选材原则等。
完成设计说明书、仪表规格书、联锁说明、建议设备布置图等
按照SPMP-STD-EM2001石油化工装置工艺设计包(成套技术工艺包)内容规定，按里面的要求一条一条完成，当然里面涉及到的知识面是较广的，要求也是较高的，除工艺外，还涉及了设备、仪表、卫生、安全、环保、分析、管材、布置、生产等。所以，一个好的、成熟的、能够运用于实际的工艺包需要有一个好的团队在支撑，这个团队涉及到研发、技术、工程、生产等。 分析化验手册、操作手册此两大手册的完成除对工艺有透彻的理解外，还需要大量的实验、中小试数据作为支撑。此外，还需要分析专业人员、生产技术人员参与完成，这样形成的手册才能用于人员培训、用于指导开、停车及事故处理，才能起到实质性的作用。应用化工发展离不开化工科技的进步，化工新技术应用、创新产品量产、产品质量改善、生产效率提高通常通过工艺包的研发、使用而实现。老姜根据吸取前辈的经验及对工艺包技术的理解，整理归纳形成工艺包开发思路与步骤，以供同行一起探讨研究、共同提高化工工艺包研发技术的水平。精品推荐：《SPMP-STD-EM2001石油化工装置工艺设计包(成套技术工艺包)内容规定》
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