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關鍵詞:天然氣液化裝置;液化工藝;分析
前言
天然氣是石油的伴生物同時也是一種重要的清潔能源,每年全世界都需要消耗大量的天然氣?,F今我國每年都會進口大量的天然氣.為方便天然氣的運輸與儲藏可以采用將天然氣液化的方式來減少天然氣的體積。為更好的得到并利用液化天然氣(LNG),需要在液化天然氣(LNG)制取工藝特點的基礎上做好液化天然氣(LNG)制取技術的分析和生產設備的選擇。
1 液化天然氣(LNG)的特點
液化天然氣(LNG)相對于壓縮天然氣(CNG)具有以下特點:(1)相對于壓縮天然氣,液化天然氣(LNG)密度更高,能夠更好的降低運輸與儲存的成本。(2)燃燒釋放的熱量較大。(3)液化天然氣(LNG)清潔環保,污染低?,F今我國對于天然氣的需求量巨大,除了使用天然氣管道從陸上進行運輸外,每年所進口的液化天然氣(LNG)多采用的是由專用的LNG船進行運輸,各主要液化天然氣的接收站都主要分布在沿海大型的港口碼頭,為提高天然氣的使用效率,需要做好天然氣的液化天然氣的制取。文章在分析液化天然氣制取工藝特點的基礎上對一種新型的液化天然氣生產裝置進行分析闡述。
2 液化天然氣生產裝置的工藝流程及設備分析
某調峰型LNG生產裝置設計天然氣利用為50萬立方米/天,設計年產液化天然氣10萬噸,在液化天然氣的生產制備裝置采用的是國外先進的單循環混合制冷劑的液化方式,相較于傳統的級聯式天然氣液化方式以及其他的混合制冷劑液化方式,在能源消耗、制取成本以及運行維護方面都有著較大的提升,同時采用單循環混合制冷劑的液化方式能夠極大的減少儀表的數量,從而使得液化天然氣的生產裝置生產、運行成本大為降低。在液化天然氣的制備工藝中主要分為三個階段,分別為:(1)預處理階段,在這一階段中主要是為了去除天然中所含有的二氧化碳、水等的雜質,對天然氣進行脫酸干燥。(2)完成了預處理后進入天然氣的液化分離階段,在此階段中通過使用氮氣及其他多分子烴類物質所組成的制冷劑對天然氣進行液化分離得到所需要的液化天然氣。(3)將液化后的天然氣進行儲存和運輸并補充前一階段所消耗的制冷劑。
2.1 天然氣的脫碳脫酸工藝流程及設備
在液化天然氣的制備之初需要對普通天然氣進行脫碳和脫酸處理用以去除天然氣中所含有的水分和二氧化碳等雜質,避免此類雜質在后期冷卻中凍結堵塞天然氣液化設備。在整個液化天然氣設備的預處理工作中主要分為兩個部分,首先普通天然氣以4.0-4.5MPa的壓力進入過濾分離器中去除天然氣中所含有的銹渣和砂石等的雜質,而后將完成過濾的后的天然氣通入到胺液處理區,通過其天然氣在胺接觸塔內自下而上與甲基二乙醇MDEA溶液吸收劑進行充分的接觸,從而將天然氣中所含有的二氧化碳吸收去除,完成處理后的天然氣溫度從進入裝置后的常溫20℃升到了40.7℃,而后需要將天然氣經過冷卻降溫,經過處理后的天然氣中的濃度將大幅下降,天然氣的壓力將下降到3.9MPa。在工序處理中,吸收二氧化碳的富胺液從胺接觸塔中流出進入閃蒸罐減壓,在閃蒸罐內完成胺液與二氧化碳的分離,完成胺液的循環利用。減少天然氣液化的生產成本。完成再生后的胺液再將其重新泵入胺接觸塔中,而后繼續使用其完成對于二氧化碳的吸收。整個天然氣的二氧化碳吸收系統不斷循環,并通過自動控制系統確保脫碳裝置安全、可靠運行。
2.2 液化天然氣生產預處理中的脫水流程及設備
在液化天然氣生產預處理脫水中主要采用的是兩套分子篩干燥床系統完成對于天然氣的干燥,從而有效的將天然氣中所含有的水分含量降低到1ppmv以內,確保液化天然氣后續工序的正常進行。在天然氣脫水工序中,首先將完成脫碳后的天然氣通入到分子篩過濾分離器中以除去天然氣中所攜帶的胺液雜質,而后對完成過濾的天然氣使用兩組分子篩干燥器對其進行干燥,而后將干燥后的天然氣依次通過粉塵過濾器、汞脫離器、汞脫離粉塵后即可進入下一步的天然氣液化環節,需要注意的是在天然氣的脫水環節還可以通過調節奧比特開關閥來控制分子篩的再生,其主要原理是通過使用少量的再生氣來完成分子篩中的水分的吸收,從而使得分子篩可以重新在此得以利用,通過這一環節可以很好的降低天然氣液化的成本。
2.3 天然氣的液化流程與設備
在完成了對于天然氣的前期預處理后,將完成預處理的天然氣導入到液化階段,天然氣首先進入冷箱進行冷卻,冷箱采用的是高效鋁制板翅型換熱器,能夠最大限度的提高換熱效率,減少能源浪費。冷箱內采用的是混合型冷卻劑(由氮氣、甲烷、乙烯等組成)來進行制冷,在這一環節,純凈的天然氣從前期凈化后的常溫迅速冷卻至-161℃實現液化,而后將液化后的天然氣送至LNG儲藏罐進行存儲,以上時天然氣液化的流程。在天然氣液化的過程中需要注意混合冷卻劑的制備和壓縮,其對于天然氣的迅速冷卻效果有著極為重要的影響。
冷劑吸收罐是天然氣液化工藝中的第一個設備,其中的制冷劑組分別來自甲烷、氮氣以及丙烷、乙烯和其他混合烴,其中所使用的甲烷主要來自于脫水階段,主要用于分子篩脫水的再生氣,其被引入冷卻劑吸收罐。氮氣在制冷的過程中主要通過界區外進行引入吸收進冷卻吸收罐中,丙烷則是通過與天然氣進行混合、干燥后進入冷卻劑吸收罐。冷卻劑引入對于確保冷卻效果極為重要,在冷卻的過程中需要將多余的制冷劑進行回收并引入到冷劑吸收罐中進行重復利用,以達到節能增效的目的。在冷卻的過程中,還會混雜有一些從冷卻壓縮機的一級壓縮出后所引出的氣態冷卻劑會進入到冷卻罐中,這些冷劑主要實現吹掃的作用。同以上冷劑的分組共同進入冷劑吸收罐中并進行充分的混合即可完成對于天然氣液化中所使用的冷卻劑(氣態)的制備。在完成了對于冷劑的氣態制備后還需要將其轉變為低溫液態才能為天然氣的急速冷卻提供充足的冷量,為了制備低溫液態的冷卻劑需要使得常溫氣態冷劑經過壓縮-冷凝-冷卻-膨脹的一系列的流程,并在膨脹的過程中與原料氣進行熱交換,從而使得純凈的天然氣能夠迅速的凝結為超低溫的液體。在對于液態制冷劑的制備上為達到良好的制備效果,需要采用兩級壓縮的壓縮機,其工作排量需要達到60000立方米/小時。在冷劑壓縮的過程中,首先經過的第一級壓縮,使得制冷劑的壓力與溫度都得到提升,而后將壓縮后的制冷劑進入到一級冷卻器中冷卻至氣液混合的狀態,而后將這一混合狀態的氣液混合相經過氣液分離,將其中的液相部分導入到一級冷劑增壓泵中進行增壓,而氣相部分則從一級氣液分離器中的頂端溢出,并將其導入到冷劑壓縮機中進行再次的壓縮,以得到高壓氣態冷劑,而后將高溫氣態冷劑與高溫液態冷劑在共同管路中進行混合,使兩者形成混合,而后將這一混合態的氣液相導入到二級冷凝器與二級氣液分離器中重復上述步驟,將二級氣液分離器頂部所溢出的氣態冷劑導入到冷箱中,而將分離的液態冷劑經過增壓后導入到重烴熱交換器中進行急速降溫,對于完成降溫后的液態冷劑將其導入到冷箱中,通過以上的環節即可使得天然氣液化所需要的冷劑的制備趨于完成。在整個天然氣液化的工藝流程中,其是一個復雜的循環體,上述流程僅是對天然氣液化流程的簡要描述,為控制這一復雜的流程還需要做好對于天然氣液化的自動化控制,以提高天然氣液化的效率與效果。
2.4 天然氣液化工藝流程中所使用的制備設備
在天然氣液化的工藝流程中涉及到大量復雜的設備,根據設備的功用及運動情況可以將其分為:動、靜設備和其他設備幾種。在天然氣液化中所使用的靜設備主要包括有干燥器、分子篩、冷箱、液態天然氣儲藏罐以及天然氣液化過程中所使用的各種罐儲容器、冷卻交換器等。在天然氣液化中所使用的動設備主要包括有:制冷劑壓縮機(其主要使用氮氣、甲烷、乙烯以及混合烴等所組成的混合制冷劑)、低壓蒸發氣壓縮機、高壓蒸發氣壓縮機以及各種配套的泵系統。天然氣液化裝置中的其他各類配套裝置主要指的是:各種連接用的工藝管道、天然氣液化自動控制系統,以及各種規格的壓力儀表、閥門和分析儀等,在天然氣液化流程中所使用的各種連接工藝管道為確保其連接效果需要使用大量的耐壓鋼管并配套有相應管徑的法蘭、接頭等,由于管道的工況較為惡劣,需要確保天然氣液化中所使用的各種鋼管、法蘭以及接頭等具有良好的耐腐蝕、耐低溫以及防銹效果,確保天然氣液化的安全生產。天然氣液化工程量大且復雜,為提高天然氣液化過程中的自動控制的效果,在天然氣液化過程中的自動控制中采用的是分布式的DCS集散控制系統,以提高其的控制效果與可靠性。在天然氣液化裝置所使用的鋪筑裝置中,需要使用大量的一次儀表和DCS二次儀表,如溫度計、壓力表、液位計、溫度變送器、壓力變送器等的裝置和設備,為確保天然氣液化裝置的安全可靠的運行提供準確的測量數值。
3 天然氣液化系統所使用的其他輔料
在天然氣液化裝置所使用的原料氣需要控制其質量,以提高天然氣液化后的質量和效率,實現節能增效。在天然氣液化過程中所使用的輔料主要指的是天然氣液化工藝中所需要用到的各種原料組分,對于所使用的胺液MDEA和分子篩干燥劑需要使用進口原料,其他輔料則采用的是國產品牌。在天然氣液化中的公共裝置中所使用的燃料則主要由本天然氣液化裝置中的甲烷。在天然氣液化裝置中還需要做好裝置的防雷和防靜電處理,為確保天然氣液化裝置的順利運行,需要在天然氣液化裝置的設備、管道以及構架等區域設置好專用的防靜電裝置,以避免靜電感應造成安全事故。新型天然氣液化裝置采用單循環混合制冷劑液化方式,在能耗與效率方面都有了較大的進步。能夠更好實現天然氣液化生產。
4 結束語
天然氣是一種極為重要的優質能源,通過對天然氣進行液化可以使得存儲和運輸更為方便。文章在介紹一種新型天然氣液化制取裝置及配套工藝和設施的基礎上對該天然氣制取裝置中的節能增效的設置進行了分析闡述,其采用先進的換熱器、使用循環再生氣以及合理布局管道等的方式來減少能量的浪費,能夠在天然氣液化制備中取得良好的效果。
參考文獻
[1]林暢,等.大型天然氣液化技術與裝置建設現狀與發展[J].化工進展,2014(11):2916-2922.
【關鍵詞】循環流化床;工藝流程;澆筑;溫度;壓力;壁溫塊
0 引言
循環流化床鍋爐屬于沸騰爐,與大家都比較熟悉的四角切圓旋風爐、前后墻對吹室燃爐不同,下面以無錫華光11V-SM1 480T/H鍋爐為例,大致說一下工藝流程及熱控溫度、壓力、壁溫元件安裝注意事項。
1 循環流化床的工藝流程
1.1 制粉系統
循環流化床鍋爐沒有磨煤機,一定粒度的燃煤經給煤機進入布置在前墻的四根落煤管,落煤管上端有送煤風,下端靠近水冷壁處有播煤風,給煤借助自身重力和引入的送煤風沿著落煤管滑落到下端在距布風板2300處進入爐膛,給煤量通過改變給煤機的轉速來調整。
1.2 風煙系統
一次風機送出的空氣經一次風空氣預熱器預熱后由左右兩側風道引入爐下水冷風室,通過水冷布風板上的風帽進入燃燒室;二次風機送出的風經二次風空氣預熱器預熱后,通過分布在爐膛前后墻上的噴口噴入爐膛,補充空氣,加強擾動與混合。燃料在爐膛內與流化狀態下的循環物料摻混燃燒,床內濃度達到一定后,大量物料在爐膛內呈中間上升,貼壁下降的內循環方式,沿爐膛高度與受熱面進行熱交換,隨煙氣飛出爐膛的眾多細小物料經蝸殼式汽冷旋風分離器,絕大部分物料又被分離出來,從返料器返回爐膛,再次實現循環燃燒。而比較潔凈的煙氣經轉向室、高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器、一、二次風空氣預熱器由尾部煙道排出。
1.3 點火系統
四臺床下點火燃燒器并列布置在爐膛水冷風室后側。由點火油槍、高能電子點火器及火檢裝置組成。點火油槍為機械霧化,燃料為輕柴油。每支油槍出力800kg/h,油壓2.5Mpa,床下油槍所需助燃空氣為一次風。對于床下點火燃燒器,空氣和油燃燒后形成850℃左右的熱煙氣。從水冷風室上的布風板均勻送入爐膛。
1.4 返料系統
返料器內的松動風與返料風采用高壓冷風,由小風帽送入,松動風與返料風的風帽開孔數量及孔徑有差別,返料風大,松動風小,并采用分風室送風。
1.5 汽水系統
給水經過水平布置的四組省煤器加熱后進入鍋筒。鍋筒內的鍋水由集中下降管、分配管進入水冷壁下集箱、上升管、爐內水冷屏、上集箱,然后從引出管進入鍋筒。鍋筒內設有汽水分離裝置。飽和蒸汽從鍋筒頂部的蒸汽連接管引至汽冷旋風分離器,然后依次經過尾部汽冷包墻管、低溫過熱器、一級噴水減溫器、爐內屏式過熱器、二級噴水減溫器、高溫過熱器,最后將合格的過熱蒸汽引向汽輪機。
2 熱控測點安裝
循環循環流化床的鍋爐燃燒室、旋風分離器出口煙道、返料裝置均澆筑耐磨材料;部分區域固體粉塵顆粒較多,因此,對于熱控設備如溫度,壓力安裝就要注意安裝方式,否則會出現溫度測量不準、壓力測點老堵的現象。
2.1 針對不同位置溫度測點的安裝方式
1)燃燒室、返料裝置,此兩個位置都有內澆筑料,而且固體顆粒物較多。安裝這兩處溫度計有以下要點:
(1)安裝溫度計套管時,一定要有傾斜角度,目的防止高溫顆粒在溫度元件上堆積造成測量不準。
(2)溫度計是耐磨熱電偶。
(3)為防止澆筑施工方碰壞元件,一般不安裝溫度計元件,只安裝套管,因此,為防止澆筑方施工時堵住測點,一定要事先查好澆筑厚度,使套管超出澆筑厚度。
(4)澆筑施工方辦好施工工序交接單,以防堵塞測點孔。
此兩處溫度計安裝形式如圖1。
2)旋風筒出口煙道有澆筑料及少量的固體顆粒物、水冷風室處有澆筑料沒有顆粒物,安裝此兩處溫度計有以下要點:
(1)旋風筒出口煙道溫度計是耐磨熱電偶,水冷風室處溫度計是一般熱電偶。
(2)為防止澆筑施工方碰壞元件,一般不安裝溫度計元件,只安裝套管,因此,為防止澆筑方施工時堵住測點,一定要事先查好澆筑厚度,使套管超出澆筑厚度。
(3)澆筑施工方辦好施工工序交接單,以防堵塞測點孔。
此兩處溫度計安裝形式如圖2。
圖1
圖2
3)尾部包墻、省煤器處、空預器處三處沒有澆筑料有少量粉塵,安裝溫度計時不需考慮澆筑料,需注意以下要點:
(1)溫度計是一般熱電偶。
(2)施工時注意套管長度,使溫度計插入深度能夠調節。
圖3
圖4
(3)避開吹灰器及省煤器的蛇形管。
此三處溫度計安裝形式如圖3。
4)點火器內內有澆筑料及少量的油,安裝時要注意以下要點:
(1)溫度計是一般熱電偶。
(2)施工時注意套管長度,套管能超出澆筑料,溫度計插入深度能夠調節。
(3)溫度計套管和溫度計之間密封必須要良好,避免漏油。
此處溫度計安裝形式如圖3.
2.2 循環流化床的所有壓力測點安裝都一樣,需注意以下安裝要點
(1)取壓部件為防堵吹掃裝置或防堵取樣器。
(2)爐內有澆筑料的地方要保證取源部件能夠伸出澆筑料,同時保證外面的壓力接管座在保溫層外面。
壓力取源部件的安裝形式如圖4。
2.3 鍋爐壁溫安裝
主要有省煤器吊掛管壁溫,低過出口壁溫,屏過出口壁溫,高過出口壁溫,汽包上下壁溫。安裝壁溫時注意要點:
(1)壁溫塊和管壁三點點焊。
(2)壁溫塊安裝按照鍋爐廠家圖紙尺寸。
(3)屏過出口壁溫位于頂棚上,頂棚和屏過出口管有密封膨脹節,壁溫塊若按圖紙施工就會被密封與膨脹節內,為此壁溫塊要適當上移,焊接與密封膨脹節外。
(4)壁溫引出考慮鍋爐膨脹,在引出鍋爐本體時留出一定的裕量。
3 結束語
弄清楚循環流化床的工藝流程及內部澆筑部位厚度,對于熱控設備測點的安裝很重要,熱控設備安裝中注意安裝要點,避免機組出現的溫度測量不準及壓力測點老堵的現象,從電廠實際運行來看,熱控測點測量達到了較為理想的效果。
【參考文獻】
[1]DL/T 5210.4-2009 電力建設施工質量驗收及評價規程[S].熱工儀表及控制裝置篇.
現階段,磷化工企業進行區域發展的規劃和管理時,利用評價決策支持系統能夠有效分析磷化工工藝中物料的實際消耗以及產出情況,進一步提升了磷化工技術的創新能力以及水平,所以加強對此系統的開發研究有著十分重要的意義。
2磷化工技術評價決策系統組成框架
現階段,我國所具有的磷化工技術評價決策支持系統主要為磷化工技術,此系統能夠有效的模擬磷化工工藝流程、衡算其熱量并作出相應的技術評價。此系統主要由三個部分組成,即人機交換系統、模型庫管理系統以及數據庫管理系統,具體如下所述:
2.1人機交互系統
此系統中的人機交換系統主要對話的部件就是跟磷化工用戶之間進行交互的截面,其主要包含的內容有:登錄系統;程序的驅動菜單;修改數據的接口;錄入數據的接口;保存評價結果;打印結果。而磷化工用戶將相關的工藝信息參數錄入后,磷化工技術評價決策系統則會將系統運行的最后結果展示給用戶,因此,人機交互系統主要具有以下三點功能:①提供更為合適的前臺界面,更好的顯示對話的形式。②有效的顯示并執行相關的系統數據信息的輸入、輸出以及轉換。③對系統的人機交互進行控制,并管理好模型庫,有效的集合并運行好數據庫。
2.2模型庫及其管理系統
磷化工技術評價決策支持系統的關鍵在于模型庫以及對其所展開的各項管理工作,其主要包含有以下幾個模型:①磷礦評價模型;②動態工藝流程圖模型;③衡算物料和能量的模型;④設備選型模型;⑤生產報告的模型。各模型都是獨立設計并編制的,增減模型數跟修改程序代碼之間不受影響,系統的擴展性能以及通用性能較好。
2.3數據庫及其管理系統
評價決策系統中所包含的數據庫系統,能夠將磷化工技術中所設涉及到的信息模型的所有數據進行存儲,以便有效的實現人機對話,并處理和調用模型數據。此數據庫以及其相關的管理系統具有建立數據庫、刪除修改數據、維護數據庫、檢索信息、統計數據等功能。其中,用戶數據庫則主要對用戶的名稱、密碼、所在工作單位以及聯系方式進行了保存;工藝數據庫則對磷化工工藝的基本種類和簡介有關信息進行存儲,以便用戶能夠更好的選擇和調用;磷礦數據庫則主要用來對磷礦的產地、分布情況等相關信息進行存儲。用戶可以自行的調用一些已有的有關磷礦數據,并對其進行保存,而對工藝模擬計算中的物料以及能量進行存儲,能夠對前臺頁面的運行提供信息支撐。
3磷化工技術評價決策支持系統的基本功能
3.1評價原料的適用性
磷礦作為磷化工生產的主要原料,其種類較多,且品位不一,所以為了對所選的磷礦進行初步的判定則對其適用性進行評價,從而判斷此磷礦是否適合用來加工磷化工工藝,同時選出最佳的適用工藝。
3.2物料衡算
確定工藝的基本流程后,計算主要原料的消耗定額后要以原料跟產品之間的定量轉化關系為參照,實現對各中間產物、產品以及副產物各物流量的判斷,為衡算熱量以及選用設備奠定基礎。
3.3能量衡算
將物料能量的衡算當作基礎,對工藝實施過程中可能達到的物理狀態以及化學狀態時所能夠傳出的熱量進行確定,以便更好的進行后續的設備選型。
3.4設備選型
工藝設計的基礎在于設備的選型,其也是項目投產之間的重要環節。而技術評價中所包含的設備資料能夠為磷化工的經濟性、安全性以及環境評價的基礎提供相關的設備資料。
3.5動態工藝流程圖
此系統中工藝流程圖為動態的,因而用戶能夠切實的了解到工藝的生產流程,而流程圖上具有的動態浮動的窗口數據,方便了用戶對物料和能量的實際消耗和產出進行了解。而設計該系統主要面向的對象則為用戶,因此動態的工藝流程圖還能夠給用戶帶來更為清晰、生動以及明了的視覺效果。
4磷化工技術評價決策支持系統的開發過程
4.1分析需求
①評價目標。磷化工產品主要有三種,即磷酸、磷復肥以及磷酸鹽,需要在生產過程中選出最具代表的典型工藝進行評價。②選擇評價模型。③對磷礦評價的資料進行整理,計算評價目標工藝中所使用到的物料、能量,并繪制出動態的工藝流程圖。④明確評價的報告形式。一般評估的最終結果需要以評價報告呈現,以便用戶查看或者保存。
4.2編制軟件
(1)以決策支持系統理論作為基礎,來搭建出系統的整體框架,監理各個功能模塊時則需要使用到微軟SQLServer2005數據庫管理開發系統軟件以及J2EE技術作為主要工具。(2)對各部分的內容進行整合時需要利用到調試運行系統,確保系統具有兼容性。(3)完善人機對話的平臺,構建基本平臺后,要能夠及時的檢查前臺頁面中所存在的問題以及缺陷,并能夠及時的進程修繕。
5磷化工技術評價決策支持系統設計
①進入主頁后,點擊技術評價,方能夠進入到技術評價界面。②選擇工藝。③選擇磷礦。選擇工藝以后進入到地圖選礦界面。將主要礦區的礦石信息標注到Flash地圖上,可以方便用戶快速選擇自己所需要的礦石進行測評,鼠標移至某礦點即顯示該礦點礦石的組分。在此過程中可以自行的將礦石的組分輸入到系統中,選擇礦點的礦石,遵循相關的相關標準選擇磷礦石。④錄入基本的工藝操作參數。選擇好磷礦后,則需要進行工藝操作參數的操作,其主要涉及到兩種類型,即原料的流量以及工藝操作參數。數據錄入頁面上設置了“數據清零”和“恢復默認值”按鈕,可以方便用戶快速錄入數據。⑤動態工藝流程圖和報表單元。a.動態工藝流程圖根據文獻中的工藝簡圖和詳細的工藝流程介紹,繪制了動態工藝流程圖,點擊“開車”按鈕Flash文件開始播放,對實際工藝的生產過程進行模擬,當鼠標滑過某設備時,流程圖上會將設備的基本名稱顯示出來,而數據錄入之前流程圖上只顯示物流名稱,物流量為空。b.報表單元報表單元包括主要原料消耗定額以及工藝流程中各部分物料衡算和能量衡算的詳細報表,用戶可以通過報表單元看到工藝過程中各主輔物流的產生量。⑥保存評價。用戶查看完報表以后可以保存評價,以便下次調用。該工藝技術評價完成以后還可以繼續進行經濟評價、環境評價和安全評價。
6結語
磷化工技術評價軟件的開發,為磷化工行業技術人員提供各類工藝技術評價相關信息,同時結合經濟、安全和環境評價等功能,將提供較為完整的磷化工工業綜合評價信息。將現代DSS技術運用到磷化工領域,擴展了計算機信息技術在磷化工領域的應用,推動了中國磷化工產業的技術水平提升。
作者:楊勇 劉曉剛 單位:貴州省甕安磷礦
參考文獻:
[1]劉項.磷復肥工藝決策支持系統構建和運行[D].鄭州大學,2011,12(12):96.
關鍵詞:化工制圖 案例教學
《化工制圖》是高等職業院校環境監測與治理專業、應用化工技術專業、精細化學品生產技術專業、化學制藥技術、生化制藥技術、食品生物技術、藥物制劑技術等專業的職業基礎課程,是一門理論和實際緊密結合的課程。我校2006年制定了人才培養方案,于2009年重新修訂了人才培養方案,但《化工制圖》課程中的化工工藝流程圖部分,仍沿用2006年的課程設置。且施行的是教師滿堂灌式,教師的重點在于“教”,以講授為主。這樣的結果,一是無法達到專業人才培養方案的要求,二是教師講得辛苦,學生學得吃力,難以形成以教師為主導、學生為主體的生動局面。
隨著招生規模的不斷擴大,出現考生分數偏低,高職生源質量便愈加呈下降趨勢。如我校2009年河北地區招生錄取分數線為371分,2010年錄取分數線為343分,2011年錄取分數線為200分。學生入學程度參差不齊,基礎偏低,也給教學帶來了一定的困難。
為此,筆者采用案例教學法,設計出教學案例,要求學生在課前預習與教學案例相關的知識,準備繪圖用品等。課堂上以學生訓練為主,教師通過提問、討論等檢查學生課前準備情況,發現學生學習中的問題,給予提示和講解。學生訓練過程中,教師要認證觀察學生的繪圖過程,通過點評、討論等方式及時糾正問題,表揚成績。完成案例后,教師要對知識做總結歸納,提高學生的認知水平及對知識的應用能力。
現以化工工藝流程圖部分舉例說明。
教學目的:學習化工工藝流程圖的知識,為后續學習化工工藝類課程,也為今后在化工產品的生產中,從事項目施工、現場操作、技術改造等工作奠定看圖基礎。
教學目標
能力目標:1.能夠識讀化工工藝流程圖。2.能用繪圖軟件抄畫化工工藝流程圖。
知識目標:1.掌握帶控制點的工藝流程圖的閱讀方法。2.熟悉工藝流程圖的表達方法。3.了解工藝流程圖的作用和內容。
素質目標:1.工程意識、自主學習意識、細致認真的繪圖習慣。
設置案例:識讀軟化水處理系統的工藝流程圖(4學時)
通過查閱有關資料,了解鍋爐給水軟化處理的工藝流程,并識讀軟化水處理系統帶控制點的工藝流程圖,搞清楚軟化水處理所使用的設備,主要物料的流程線,其他物料的流程線,管路中有哪些閥門,哪些控制儀表等。教學過程分為六步,第一步為課前預習;二至五步為在多媒體教室學習,兩學時;第六步為在機房上機練習,兩學時。
第一步:課前布置預習內容:①查閱參考資料,了解鍋爐給水軟化處理的工藝過程。②了解工藝流程圖的作用、內容。③了解工藝流程圖中設備位號、管路、閥門、控制點、圖例表達方法。④了解工藝流程圖的圖示方法。
第二步:布置案例:軟化水處理系統帶控制點的工藝流程圖,見圖1。并通過提問檢查學生課前預習情況。
第三步:根據學生回答問題的情況,教師進行糾正補充,并講解知識點。軟化水處理系統共有6臺設備,其中動設備有1臺鹽水泵(P0201)和2臺軟水泵(P0202a、b),靜設備有2臺離子交換器(R0201a、b)和1臺軟水儲罐(V0201)。其中鈉離子交換器按軟化、反洗、還原、正洗四個步驟運行。
第四步:總結讀圖、繪圖步驟。閱讀帶控制點工藝流程圖的步驟一般為:①了解設備的數量、名稱和位號。②分析主要物料的工藝流程。③分析其他物料的工藝流程。④分析閥門及控制點,了解生產過程的控制情況。用AutoCAD軟件抄畫工藝流程圖的步驟:①設置粗實線、中實線、細實線三個圖層。②設置兩種文字樣式,專門用于書寫漢字及數字字母。③在細實線層繪制設備。④在粗實線層繪制主要物料流程線。⑤在中實線層繪制輔助物料流程線。⑥細實線層繪制閥門及儀表控制點符號。⑦注寫設備位號及名稱、管段編號及規格、物料走向及圖例說明。
第五步:案例練習,識讀空壓站帶控制點的工藝流程圖。
第六步:上機抄畫化工工藝流程圖。
筆者采用合班授課,把課程知識的學習融入到具體的繪圖、識圖案例中,體現出“做中學、學中做”的高職課程特點。且根據學生特點降低了理論知識難度,課堂練習采取隨堂做隨堂交,考核方法包括案例考核、期末考核,重視完成案例的過程考核。學生考核總分 = 案例得分×50% + 期末考核得分×50%。經過一學期實驗,筆者發現教學效果良好。教學改革是一個長期的過程,教師應在教學實踐中,通過不斷探索,不斷改進,創造出適合高職教育實情的教學模式,才能取得令人滿意的教學效果。
[參考文獻]
一、試題結構
化學工藝流程題的結構一般分為題引、題干和題設三個部分。題引主要是以引導性的語言,簡單介紹該工藝生產的目的、原料、產品,有時還提供相關表格、圖像等參考數據或信息;題干主要是以框圖形式將原料到產品的主要生產工藝流程表示出來;題設是根據生產過程中涉及的化學知識設計成的一系列問題,要求學生依據化學原理進行分析解答。
化學工藝流程題的一般結構如下:
箭頭:進入的是投料(反應物),出去的是生成物(包括主產物和副產物)。
三線:出線和進線均表示物料流向或操作流程,可逆線表示物質可循環使用。
二、解題思路
要準確、順利地解答化學工藝流程題,除了必須掌握物質的性質和物質之間相互作 用的基本知識,以及除雜、分離、提純物質的基本技能外,最關鍵的是要掌握和具備分析工藝生產流程的方法和能力。因此,解題思路通 常是: [審題][析題][答題][①閱讀題目的背景材料;
②提供的原料;
③物料或操作流程;
④提供的條件和圖表;
⑤化工流程圖的類型;
⑥重要的操作。
][①從目的和反應原理切入;
②從原料和產品切入;
③從生產要求和條件切入;
④從產品分離提純切入;
⑤從綠色化工思想切入;
⑥注意問題表達;
⑦注意每問提供的答題區域大小。
][①弄清目的和原理;
②弄清各步驟的目的;
③如何運用條件;
④問題突破口與隱含條件;
⑤建立解題思路與方法。]
答題順序一般按題號的先后順序作答,但要注意前后問題一般沒有“株連效應”,遇到難題時不妨先放一放,先做后面的題;若時間不夠用,還可以不看流程圖,先做與流程圖無關的題,能抓幾分就抓幾分。
三、相關知識儲備
1.除雜提純
化學工藝流程的目的之一是從混合物中除雜、分離、提純某一物質,因此,掌握好中學化學中常見的除雜、提純方法是解答好工藝流程題的第一把鑰匙。
(1)常見的化工術語。
(2)常見工藝流程題中添加化學試劑的作用。
(3)常見工藝流程題中除雜、提純的方法。
①常用的物理方法:根據物質物理性質上的差異分離、提純物質。主要有:過濾、蒸發結晶(重結晶)、蒸餾或分餾、萃取分液、滲析、鹽析等。
②常用的化學方法:根據物質化學性質上的差異分離、提純物質。主要有:生成沉淀法、生成氣體法、氧化還原法、正鹽與酸式鹽相互轉化法、利用物質的兩性除去雜質法、離子交換法。
(4)常見離子的檢驗。離子的檢驗是進行物質鑒別、推斷的重要基礎,因此,掌握常見離子(如H+、Na+、K+、、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+、Al3+、OH-、、、S2-、Cl-、Br-、I-、)的檢驗方法是十分必要的,特別是Na+、K+、、Fe3+、Al3+、、、Cl-的檢驗,更要熟練掌握。
2.實驗操作
化學工藝流程題的另一個目的是利用某些物質制備另一種物質,其中必然涉及不少實驗操作,因此,熟練掌握中學階段常見的實驗操作是解題的又一把鑰匙。
(1)洗滌沉淀:沿玻璃棒向過濾器的沉淀上加入蒸餾水至浸沒沉淀,靜置使其全部濾出,重復此操作2~3次。
[特別提醒]有機物最好用冷水洗滌,無機鹽最好用酒精洗滌,以減少晶體溶解。
(2)是否洗凈:取最后一次洗滌液于試管中,加入某種能檢驗沉淀上吸附離子的試劑。
(3)從溶液中得到晶體:蒸發濃縮冷卻結晶過濾洗滌干燥。
(4)水浴加熱的優點:受熱均勻,便于控制溫度。
(5)使用時不需要潤洗的實驗儀器:中和滴定中裝待測液的錐形瓶,配制溶液時的容量瓶等。
(6)中和滴定終點的判斷:當滴入最后一滴標準液時,溶液顏色突然變化,且在半分鐘內不恢復原色。
(7)趁熱過濾的目的:防止其他溶質析出;抽濾的目的:較快、較干燥地得到固體。
3.平衡原理
化學工藝流程題從本質上說,就是將中學的知識運用到實際工藝流程中,指導具體實際生產,而平衡原理是中學的重要理論,用好平衡這把鑰匙對答好工藝流程題是很有幫助的。
化學工藝流程題中運用平衡原理要特別掌握以下幾點:
(1)根據勒夏特列原理選擇合適的工業生產條件,包括溫度、壓強、反應物配比、反應時間等。
(2)侯氏制堿法是工藝流程題的熱點,要掌握氨氣和二氧化碳通入的順序、NaHCO3析出條件的控制。
(3)重視水解平衡的應用,如水解對溶液pH的影響,易水解鹽的配制,水解對鹽溶液蒸干的影響,利用水解除雜、制備Fe(OH)3膠體。
(4)沉淀溶解平衡是工藝流程題的熱點,要求能根據表達式進行簡單計算,能根據圖像選擇合適的溶質析出溫度,能運用原理解釋生產中的一些現象等。
4.中學化學中重要的化工生產
高中教材中涉及的化工生產主要有:①氯堿工業;②工業制硫酸(接觸法);③侯德榜制堿;④合成氨工業;⑤工業制硝酸;⑥金屬鈉、鎂、鋁、鐵、銅等的冶煉;⑦海水提溴;⑧硅酸鹽工業;⑨粗銅精煉等。