化工设计概论

化工设计DesignofChemicalEngineering第一章化工厂设计的内容与程序第一节化工设计的种类第二节化工厂设计的工作程序第三节化工车间工艺设计的程序及内容第四节设计文件第五节国家和行业的基本设计政策和规范基本要求（1）理解化工设计（种类）的概念（2）熟练掌握化工厂设计的工作程序和内容（3）掌握国家和行业的基本设计政策和规范（4）掌握设计文件的编制第一节化工设计的种类一、根据项目性质分类（一）新建项目设计新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。（二）重复建设项目设计由于市场需要或者设备老化，有些产品需要再建生产装置，由于新建厂的具体条件与原厂不同，即算是产品的规模、规格及工艺完全相同，还是需要由工程设计部门进行设计。第一节化工设计的种类（三）已有装置的改造设计一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求，或者由于技术原因，原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力，或者因环保要求的提高、为了实现清洁生产，必须对老装置进行改造，其中包括去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”，优化生产过程操作控制，提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。第一节化工设计的种类二、根据化工过程开发程序分类（一）概念设计。是以过程研究中间结果（或最终结果）为基础，从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假想设计。概念设计的作用是暴露和提出过程研究中存在的问题。（二）中试设计。按照现代技术开发的观点，中试的主要目的是检验和修改小试试验结果所形成的综合模型。中试设计的内容基本上与工程设计相同。（三）基础设计。基础设计是过程开发的成果形式，是工程设计的依据。第一节化工设计的种类（四）工程设计工程设计可根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定，分为三段设计、两段设计和一段设计。(1)初步设计根据设计任务书和行业标准《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000(2)扩大初步设计(3)施工图设计根据已批准的扩大初步设计和行业标准《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG/T20519-92第一节化工设计的种类目前国际习惯划分：工艺设计基础工程设计详细工程设计第二节化工厂设计的工作程序一、项目建议书项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务书的依据。化计发（1992）995号《化工建设项目建议书内容和深度的规定》（修定本）1.项目建设目的和意义，即项目提出的背景和依据，投资的必要性及经济意义；2.市场初步预测分析；3.产品方案和生产规模；4.工艺技术初步方案（原料路线、生产方法和技术来源）；第二节化工厂设计的工作程序5.资源、主要原材料、燃料和动力的供应；6.建厂条件和厂址初步方案；7.公用工程和辅助设施初步方案；8.环境保护；9.工厂组织和劳动定员估算；10.项目实施初步规划；11.投资估算和资金筹措方案；12.经济效益和社会效益的初步评价。13.结论与建议第二节化工厂设计的工作程序二、可行性研究可行性研究是对拟建项目进行全面分析及多方面比较，对其是否应该建设及如何建设作出论证和评价，为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的依据。可研论证目的：技术上是否可行，经济上是否合理。化计发（1997）426号《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（修定本）中石化（1997）咨字345号《石油化工项目可行性研究报告编制规定》1.总论。2.市场预测。第二节化工厂设计的工作程序3.产品的生产方案及生产规模。4.工艺技术方案。5.原材料，辅助材料，燃料及水、电、汽的来源与供应。6.建厂条件和厂址方案。7.公用工程和辅助设施方案。8.环境保护与劳动安全。第二节化工厂设计的工作程序9.工厂组织、劳动定员和人员培训。10.项目实施规划。11.投资估算和资金筹措。12.经济效益评价及社会效益评价。13.结论。包括综合评价和研究报告的结论等内容。第二节化工厂设计的工作程序三、编制设计任务书可行性研究呈报给上级主管部门，当被上级主管部门认可后，便可编写设计任务书以作为设计项目的依据。行业标准《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-20001.项目设计的目的和依据；2.生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；3.矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件；第二节化工厂设计的工作程序4.资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；5.建设地区或地点，占地面积的估算；6.防空、防震等的要求；7.建设工期与进度计划；8.投资控制数；9.劳动定员及组织管理制度；10.经济效益、资金来源、投资回收年限。第二节化工厂设计的工作程序四、扩大初步设计五、施工图设计施工图设计的任务是根据扩大初步设计审批意见，解决扩大初步设计阶段待定的各项问题，并以它作为施工单位编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。施工图设计的主要工作内容是在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。第二节化工厂设计的工作程序六、设计代表工作在扩大初步设计与施工图设计两个阶段，需要大量的各专业设计代表参加，到设计文件编制完毕，工作转入了基本建设和试车阶段的时候，就只需少量的各专业设计代表参加。各专业设计代表的任务就是参加基本建设的现场施工和安装（必要时修正设计），建成化工装置后要参加试车运转工作，使装置达到设计所规定的各项指标要求。当设计工作全面结束，且试车成功后，应做工程总结，积累经验，以利于设计质量的不断提高。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容化工厂化工生产车间辅助生产装置公用工程及罐区服务性工程生活福利设施三废处理设施厂外工程◆化工车间（装置）设计是化工厂设计的核心部分，而车间（装置）设计的主体是工艺设计。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容一、设计准备工作（l）熟悉设计任务书。（2）制定设计工作计划。了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容，其方法步骤如何。（3）查阅文献资料。（4）收集第一手资料。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容二、方案设计任务是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。要求运用所掌握的各种资料，根据有关的基本理论进行不同生产方法和生产流程的对比分析。流程设计可分为计算机法和手工算法。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容三、化工计算化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备选型和计算三个内容。任务是在这三项计算的基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。经验表明，在化工计算阶段会用到大量的基本理论、基本概念和基本技能（数据处理、计算技能、绘图能力等）。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容四、车间布置设计HG20546-92《化工装置设备布置设计规定》SH/T3032-2002《石油化工企业总体布置设计规范》这是工艺人员的主要设计任务之一，它也是决定车间面貌的又一个重要设计项目。布置设计的主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构型式。当化工计算结束，根据工艺流程图和设备一览表及设备设计条件图，就可以进行车间布置设计，完成之后要绘制平面与立面的车间布置草图。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容五、配管工程设计配管工程设计是化工设计最重要的内容之一。HG/T20549-1998《化工装置管道布置设计规定》SH3012-2000《石油化工管道布置设计通则》任务是确定生产流程中的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置、规格尺寸和材料，以满足工艺生产的要求。设计中应注意节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容六、提供设计条件设计条件内容包括：总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、工业炉等非工艺专业的设计条件。设计条件是各专业据以进行具体设计工作的依据，因此提好设计条件是确保设计质量的重要一环。为了正确贯彻执行各项方针政策和已定的设计方案，保证设计质量，工艺专业设计人员应认真负责地编制各专业的设计条件，并确保其完整性和正确性。第三节化工车间（装置）工艺设计的程序及设计内容七、编制概算书及编制设计文件根据中石化[2000]建字476号《石油化工工程建设设计概算编制办法(修订版)》进行编制.概算书是在初步设计阶段编制的车间投资的大概计算，作为银行对基本建设单位贷款的依据。概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。经济是否合理是衡量一项工程设计质量的重要标志。编制概算可以帮助判断和促进设计的经济合理性。初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件。它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，内容包括设计说明书、附图（流程图、布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。第四节设计文件一、扩大初步设计文件扩大初步设计的设计文件应包括以下两部分内容：设计说明书和说明书的附图、附表。（一）设计依据（1）文件，如计划任务书以及其他批文等。（2）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。第四节设计文件（二）设计指导思想和设计原则（1）指导思想：设计所遵循的具体方针政策和指导思想。（2）设计原则：包括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的选型和材质选用、自控水平等原则。（三）产品方案①产品名称和性质；②产品质量规格；③产品规模（吨／年）；④副产品数量（吨／年）；⑤产品包装方式。第四节设计文件（四）生产方法和工艺流程(1)生产方法；扼要说明设计所采用的原料路线和工艺路线。(2)化学反应方程式：写出方程式，注明化学物质的名称、主要操作条件。(3)工艺流程①工艺划分简图，用方块图表示。②带控制点工艺流程图和流程简述。带控制点工艺流程图应表示出全部工艺设备、物料管线、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表图例、符号。第四节设计文件（五）车间（装置）组成和生产制度(1)车间（装置）组成。(2)生产制度，年工作日、操作班制，间歇或连续生产。（六）原料、中间产品的主要技术规格(1)原料、辅助原料的主要技术规格。(2）中间产品及成品的主要技术规格。第四节设计文件（七）工艺计算1.物料计算（1）物料计算的基础数据。（2）物料计算结果以物料平衡图表示，计量单位用小时(h)（连续操作）或每批投料量Kg或m3（分批操作），采用的计量单位在一个项目内要统一。第四节设计文件2.主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择(1)基础数据来源：包括物料及热量计算数据、主要化工数据等。(2)主要工艺设备的工艺计算：按流程编号为序进行编写。3.一般工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果。工艺设备一览表按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。第四节设计文件4.工艺用的水、蒸汽、冷冻用量。5.分批操作的设备要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。（八）主要原料、动力消耗定额及消耗量（九）生产控制分析（十）仪表和自动控制（十一）技术保安、防火及工业卫生第四节设计文件（十二）车间布置（十三）公用工程（十四）“三废”治理及综合利用（十五）车间维修（十六）土建（十七）车间装置定员（十八）概算第四节设计文件（十九）技术经济1.投资2.产品成本（二十）存在问题及建议（二十一）扩大初步设计中必要的附表及附图附表：工艺设备一览表、自控仪表一览表、公用工程设备材料表附图：带控制点工艺流程图、车间布置图（平面图及剖面图）、关键设备总图、建筑平面、立面、剖面图。第四节设计文件二、施工图文件的编制(一)施工图设计文件目录编制各主项施工图设计时，应编写主项图纸总目录、非定型设备图纸目录和工艺图纸目录。(二