1 化工设计的内容与程序

ChemicalEngineeringDesignChemicalEngineeringDesign[1]娄爱娟,吴志泉,吴叙美编.化工设计.华东理工大学出版社，2002[2]黄璐,王保国编.化工设计.北京：化学工业出版社，2004[3]王静康主编.化工设计.北京：化学工业出版社，1995教材：主要参考书：陈声宗主编.化工设计（第三版）.化学工业出版社，2012ChemicalEngineeringDesign2010年6月教育部开始实施“卓越工程师培养计划”专业教育工程认证工程能力和创新能力化工设计大赛核心课程大学生工程师ChemicalEngineeringDesign1化工设计的内容与程序ChemicalEngineeringDesign教学内容：1、化工设计的种类2、化工厂设计的工作程序3、化工车间(装置)工艺设计的程序及设计内容4、设计文件教学目的:了解化工设计的程序、内容、方法、工程技术人员通过设计，按工艺技术要求将想象内容转变成现实。重点:化工设计的内容及基础知识难点:与各基础知识与专业知识的结合点教学课时:2学时教学方法：多媒体讲授、课堂讨论ChemicalEngineeringDesign化工工程设计：将原料和能源转化为产品的规划与实施过程。是将科研成果、新技术付诸生产实践的过程，是化工企业得以建立的必经之路。设想ChemicalEngineeringDesign化工工程设计的意义：新项目施工建设；技术改造：对已投产的生产装置如何发现并解决生产中的问题、改进工艺、提高生产效率；科研成果的转化。化工设计：科学与艺术相结合科学设计人员运用化学工程与工艺的基础知识，解决工程中的有关问题考虑技术与经济的结合艺术需要通过实验或凭借经验来正确，利用所获得的资料及数据解决工程问题ChemicalEngineeringDesign化工设计原则：(1)符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财富和资源；(2)工艺上可靠，经济上合理；(3)尽可能吸收最新科技成果，力求技术先进，经济效益更大；(4)不造成环境污染；(5)符合国家工业安全与卫生要求。ChemicalEngineeringDesign化工设计人员的必备素质：1、业务素质：（工程能力）具有查阅资料、搜集数据（文献和现场）的能力，并能进行综合与应用；具有技术与经济相结合、劳动安全与环境保护的观点，并通过运用这些观点去观察、分析和解决问题的能力；工程计算的能力；与其他专业配合的能力；用文字、图纸、表格表达设计思想的能力；2、高度的责任心(工程道德）和协作沟通能力；ChemicalEngineeringDesign化工设计是一项系统工程，化工工程设计的特点：各专业集体设计，工艺专业起组织汇总，龙头的作用，必须对各专业进行技术交底，提出工艺要求、条件。以图纸、说明书、表格作为最终设计成果。不断创新，及时采用新技术、新信息。ChemicalEngineeringDesign化工厂特点工艺流程复杂。化工生产从特定的原料出发通过化学反应生产产品，需经过几个甚至十几个反应，还需原料处理、产品提纯、精制、贮存等过程。伴随着大量的辅助工程和公用工程。操作状态变化大。化工产品生产操作状态许多是在高温高压、低温高压条件下进行的，而这个条件是其他行业一般不需要的。例如：我国设计的合成氨，操作压力达30MPa；在乙烯深冷分离流程中温度在-170℃以下。ChemicalEngineeringDesign流体输送多。化工生产绝大多数流程是流体流程，化工装置管道最多(约占安装工程用工的40％左右)，与之相应的输送设备如泵、压缩机、风机在工程中所占比例也很多。具有腐蚀性。化工生产过程的介质很多，PH值常大于或小于7，如强酸和强碱，它们对金屑有着强烈的腐蚀性。因此，除了对设备、管道的材质有持殊要求外，还要求对化工厂的建、构筑物采取衬里、防腐涂料等防腐蚀措施。具有毒性。在化工生产中，很多化工产品都是有毒的，对化工生产装置操作的安全卫生等方面提出了持殊要求。ChemicalEngineeringDesign易燃、易爆性。在化工生产中的原料及产品有些是易燃易爆的。如一氧化碳、氢气、烷烃、烯烃、炔烃类及其衍生物，特别是苯、甲苯的硝化物是属于炸药一类的物质，生产这些产品的装置建设，对防爆要求很高，尤其是对电气工程、自动化仪表工程的要求更高。（安全性）非标设备多。化工生产过程的各个单元大部分是在静止设备如反应器、换热器、蒸馏塔、结晶器、蒸发器、容器中进行的，另外由于化工生产大多数物料是流体，故原料、半成品、成品的贮存多采用贮罐、球罐、油罐、气柜一类的大型容器，使化工生产的非标设备非常多。ChemicalEngineeringDesign化工厂分类按产品分类，可分为：日用化工厂石油化工厂农药化工厂橡胶厂塑料厂等种类繁多的化工厂。按生产规模分类，可分为：大型化工厂中型化工小型化工厂。ChemicalEngineeringDesign化工厂结构人：化工厂的人员配置，有机关人员、工程技术人员(如总工程师、工程师、技术员等)，操作人员及后勤行政人员(如销售等)。财：化工厂的资金，分为固定资产及流动资金两大类。物：化工厂的物资包括各种机器设备、材料及各种仪表等。产：生产。供：原材料及必要的机器设备，提供检修所需的一切物资。销：产品的销售。ChemicalEngineeringDesign化工厂组成一般化工厂是由生产部门以及辅助生产部门等组成的：生产部门：一般根据不同产品分成不同生产车间，在每个生产车间中又按工艺流程设置原料工段、生产工段、成品工段、回收工段等。辅助部门：原料及产品罐区或仓库、锅炉房、压缩空气站、冷冻站、循环水站、真空泵房、变电配电室、三废处理车间、机修车间、消防站等。行政、生活部门：行政办公楼、更衣室、浴室、食堂、医务室、门卫等。ChemicalEngineeringDesign1.1化工设计的种类一、根据项目性质分类：新建项目设计；重复建设项目设计；技改项目设计。二、化工过程开发程序：各级经济评价概念设计基础设计工程研究工程设计大型冷模试验小试研究中间试验过程研究基础研究ChemicalEngineeringDesign1.1化工设计的种类根据化工过程开发程序分类：概念设计（假象设计）中试设计基础设计工程设计初步设计（扩大初步设计）施工图设计——施工依据化工厂初步设计文件内容深度规定（HG/T20688-2000)化工厂施工设计文件内容深度统一规定（HG/T20519-2009)ChemicalEngineeringDesign化工工程设计阶段的划分工程设计可根据工程的重要性、技术复杂性、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。三段设计：重要的大型企业，使用复杂的技术时，为保证设计质量，按初步设计、扩大初步设计、施工图设计三个阶段进行；两段设计：一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计，可按扩大初步设计和施工图设计两个阶段进行；一段设计：技术上比较简单，规模较小的工厂或车间的设计，可直接进行施工图设计。ChemicalEngineeringDesign三、国际通用的设计阶段划分：国际通用设计体制把全部设计划分为：专利商提供的工艺包：工程公司承担的工程设计：详见SHSG-052-2003《石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规定》工艺设计（ProcessDesign)基础工程设计（BasicEngineeringDesign)详细工程设计（DetailedEngineeringDesign)1.1化工设计的种类ChemicalEngineeringDesign国外个设计阶段的主要设计内容及成品工艺设计基础工程设计详细工程设计1、工艺流程图（PFD）1、管道仪表流程图（PID）1、详细配管图2、工艺控制图（PCD）2、设备设计及分析草图2、管段图（空视图）3、工艺说明书3、设计规格说明书3、基础图4、物料平衡表4、材料选择4、结构图、建筑图5、工艺设备表5、请购文件5、仪表设计图6、工艺数据表6、设备布置图（分区）6、电气设计图7、安全备忘录7、管道布置图（分区）7、设备制造图8、概率布置图8、地下管网图8、其它为施工所需的各专业全部设计图纸、文件9、主要专业设计条件9、电气单线图9、各专业施工安装说明10、各专业设计条件1.1化工设计的种类ChemicalEngineeringDesign1.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计的工作程序项目建议书可行性研究报告是终止否筛选是否评价终止编写设计任务书扩大初步设计，提出总概算施工设计，提出预算否评价终止组织施工，制定开车方案投料试车，考核验收是ChemicalEngineeringDesign1.2化工厂设计的工作程序（一）项目建议书(1)项目建设的目的和意义，即项目提出的背景和依据，投资的必要性及经济意义；(2)产品需求的初步预测；(3)产品方案和拟建规模；(4)工艺技术初步方案（生产方法，工艺路线和技术来源）；(5)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)公用工程及辅助设施初步方案ChemicalEngineeringDesign1.2化工厂设计的工作程序(8)环境保护；(9)工厂组织，劳动定员；(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估算；(13)结论与建议。我国规定：投资超过2亿（包括2亿）项目由国家发改委或国务院批准投资超过5000万（包括5000万）项目由省级主管部门批准小型项目当地主管部门批准ChemicalEngineeringDesign1.2化工厂设计的工作程序（二）可行性研究报告(1)总论，包括项目名称、主办单位名称、企业性质及法人、可行性研究的依据、可行性研究的主要内容和论据、只要技术经济指标、评价的结论性意见，存在问题和建议等；(2)需求预测：包括国内外需求情况和产品的价格分析；(3)产品的生产方案和生产规模；(4)工艺技术方案的选择、物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、工艺和设备拟采用标准化的情况等；(5)原材料、燃料及水电汽的来源和供应；ChemicalEngineeringDesign(6)建厂条件和厂址选择布局方案；(7)公用工程和辅助设施方案；(8)节能；(9)环境保护；(10)劳动保护与安全；(11)工厂组织、劳动定员和人员培训；(12)项目实施规划；(13)投资估算和资金筹措；(14)经济效益评价及社会效益评价；(15)结论：包括综合评价和研究结论、存在问题及建议等。1.2化工厂设计的工作程序ChemicalEngineeringDesign1.2化工厂设计的工作程序（三）设计任务书(1)项目设计的目和依据；(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；(4)资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；(5)厂址和占地，面积和城市规划的关系；(6)防空、防震的要求；(7)建设工期和进度计划；(8)投资控制数；(9)劳动定员和组织管理制度；(10)经济效益、资金来源、投资回收年限。ChemicalEngineeringDesign1.2化工厂设计的工作程序（四）扩大初步设计扩大初步设计的内容及设计成果计划任务书绘制工艺流程草图工艺流程方框图物料衡算能量衡算物料平衡图原料用量、消耗定额及三废排放表能量消耗综合表设备工艺计算及选型工艺流程图设计车间布置设计概算编写设计说明书设备一览表非标设备条件图带控制点的工艺流程图车间平面、立面布置图概算书、投资数及材料表扩初设计说明书ChemicalEngineeringDesign（五）施工图设计工艺专业施工图设计的内容：(1)设计说明书；(2)附图：管道及仪表流程图工艺设备布置图工艺设备安装图公用工程系统图管道布置图（配管图）管架管件图设备管口方位图等等(3)附表：设备一览表、工艺管路一览表、管段表、管架