第一章 化工厂设计的内容与程序

化工设计ChemicalEngineeringDesign任课教师：Tel：Email：2020/2/271课程介绍课程地位：学完“化工原理”、“反应工程”、“化工热力学”、“物理化学”、“化工设备基础”等一系列专业基础课后，才能开始学习本课程。综合利用同学们以前学完的大量专业基础课知识，在化工工艺设计乃至化工厂设计的过程中综合运用。“化工设计”课程学得好不好，比其它课程更能体现一个化学工程与工艺本科学生综合素质的高低。课程特点：综合性（多专业基础课知识的综合与集成）实践性（面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用）目的：了解国内外有关化工工艺设计、化工厂设计的先进理念；掌握化工工艺设计的内容、步骤及方法。主要内容（Contents）第一章、化工厂设计的内容与程序第二章、工艺流程设计第三章、物料衡算与能量衡算第四章、设备的工艺设计及化工设备图第五章、车间布置设计第六章、管道布置设计第七章、非工艺专业第八章、工程设计概算及技术经济第一章：化工厂设计的内容和程序2020/2/274第一章化工厂设计的内容与程序化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。ChemicalDesign英文中没有如此名词！化工厂设计化工过程设计（核心）化工厂房建筑、结构设计总图设计，….等非工艺部分设计化工工艺设计（核心）公用工程设计、外管设计，…等2020/2/2751.1化工设计的种类一、根据项目性质分类1.新建项目设计开发研究单位提供基础设计，工程研究部门根据建厂地区的实际情况做出工程设计。新产品研发设计新工艺或新技术设计2.重复建设项目设计由于市场需要，有些产品需要再建生产装置。于新建厂的具体条件与原厂不同，即使产品的规模、规格及工艺完全相同，还是需要由工程设计部门进行设计。2020/2/2761.1化工设计的种类一、根据项目性质分类3.已有装置的改造改造原因：老装置产品的质量和产量不能满足市场需求，或由于技术原因，原材料消耗过高，缺乏竞争能力。改造内容：去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”，优化生产过程操作控制。改造目的：提高原材料、能量的综合利用率，更新局部工艺和设备。这类设计往往由生产企业的设计部门进行。2020/2/2771.1化工设计的种类二、根据化工过程开发程序分类工程研究概念设计基础设计各级经济评估工程设计过程研究小试验中间试验大型冷模试验基础研究概念设计、中试设计、基础设计、工程设计2020/2/2781.1化工设计的种类二、根据化工过程开发程序分类1.概念设计内容：根据基础研究提供的概念和数据，确定工艺流程，给出物料流程图。对系统进行物料衡算、热量衡算和设备工艺计算，确定工艺操作条件，主要设备形式和材质；进行参数灵敏度和生产安全性分析，确定三废治理措施；计算装置投资、产品成本等主要技术经济指标。目的：暴露和提出基础研究中存在的问题，并为解决这些问题提供方案。另外，结合技术经济评价，得出该新产品或新技术是否有工业化价值的结论。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象设计。2020/2/2791.1化工设计的种类二、根据化工过程开发程序分类2.中试设计目的：检验和修改小试与大型冷模试验结果所形成的综合模型，考查基础研究结果在工业模型下实现的技术、经济方面的可行性。考查工业因素对过程和设备的影响。消除不确定性，为工业装置设计提供可靠数据。要求：在设计流程、规模和设备结构型式不一定与工业装置完全相同，但必须在实本质上反映工业装置的特性和规律，为基础设计提供基础数据。2020/2/27101.1化工设计的种类二、根据化工过程开发程序分类3.基础设计一般在研究内容全部完成，并通过鉴定后进行。是新技术开发的最终研究成果，是工程设计的依据。除了工艺条件，包括化学工程方面数据。运用系统工程的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺参数进行优化，降低消耗定额和产品成本及项目投资。对关键技术要有详尽的数据和技术说明。2020/2/27111.1化工设计的种类二、根据化工过程开发程序分类4.工程设计根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度，工程设计分三段设计、两段设计和一段设计，由设计单位负责进行。初步设计：确定总体设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题。扩大初步设计：解决初步设计中的主要技术问题，使之明确、细化。施工图设计：结合建厂条件，将设计进一步具体化。2020/2/27121.1化工设计的种类三、国际通用的设计阶段划分专利商提供的工艺包和工程公司承担的工程设计两个阶段2020/2/27131.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序2020/2/27141.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（一）项目建议书进行可行性研究和编制设计任务书的依据。根据原化工部化计发(1992)995号《化工建设项目建议书内容和深度的规定》(修订本)中的有关规定制订。主要内容：1.项目建设的目的和意义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5.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2020/2/27151.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（二）可行性研究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。根据原化工部化计发(1997)426号《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(修订本)和中石化[1997]咨字345号《石油化工项目可行性研究报告编制规定》中的有关规定制订2020/2/27161.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（二）可行性研究主要内容：1.总论2.市场预测分析3.生产规模和产品方案4.工艺技术方案5.原材料、辅助材料燃料和动力供应6.建厂条件和厂址选择7.总图运输、储运、土建、界区内外管网8.公用工程方案和辅助生产设施……2020/2/27171.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（三）编制设计任务书根据《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20388-2000编写设计任务书，作为设计项目依据。主要内容：(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；(4)资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；(5)厂址与占地面积和城市规划的关系(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。2020/2/27181.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（四）扩大初步设计根据《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20388-20002020/2/27191.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（五）施工图设计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。根据《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG/T20519-2009，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。2020/2/27201.2化工厂设计的工作程序一、国内化工厂设计程序（六）设计代表工作设计交底参与现场建设指挥和及时修正设计参加装置的试运转竣工、验收和总结2020/2/27211.3化工车间工艺设计的程序及内容化工厂通常由化工生产车间、辅助生产装置、公用工程及罐区、服务性工程、生活福利设施、三废处理设施和厂外工程等构成。一、设计准备工作（1）熟悉设计任务书（2）制定设计工作计划（3）查阅文献资料（4）收集第一手资料2020/2/27221.3化工车间工艺设计的程序及内容二、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信息，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。三、化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备选型与计算三个内容，其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。2020/2/27231.3化工车间工艺设计的程序及内容四、车间布置设计车间布置设计应根据HG20546-92《化工装置设备布置设计规定》和SH3032-1992《石油化工企业总体布置设计规范》的有关规定，满足施工、操作和检修的要求。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。2020/2/27241.3化工车间工艺设计的程序及内容五、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。任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格尺寸和材料，综合权衡建设投资和操作费用。配管工程设计，应根据HG/T20549-1998《化工装置管道布置设计规定》和SH3012-2000《石油化工管道布置设计通则》有关规定。绘制管道布置图、管道轴测图、管架图及管件图，编制管道、阀门、管件及材料汇总表。2020/2/27251.3化工车间工艺设计的程序及内容六、提供设计条件工艺专业设计人员应根据该项目设计全局性的总体要求，向非工艺专业设计人员提供设计条件。设计条件的内容包括：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。2020/2/27261.3化工车间工艺设计的程序及内容七、编制概算书及编制设计文件工程概算书应根据中石化[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，它是在初步设计阶段编制的车间投资的初步估算结果，可以作为上级主管部门决策和银行对基本建设单位贷款的依据。经济是否合理是衡量一项工程设计质量的重要标志。设计文件是分别在初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后进行，是设计成果的汇总，下一步工作的依据。2020/2/27271.4设计文件一、初步设计文件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。化工厂初步设计说明书内容和编写要求，依据《化工厂初步设计文件内容深度规定》和设计的范围（整个工厂，一个车间，或一套装置）、规模的大小和主管部门的要求而不同。2020/2/27281.4设计文件二、施工图设计文件设计施工图是工艺设计的最终成品，应依据HG20519-92《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》，在初步设计的基础上进行编制。由文字说明、表格和图纸三部分组成编制每个独立的装置或主项施工图的内容深度及设计规定。习题与思考题1、化工设计的种类有哪些？国外通用的设计程序分为哪几个阶段？2、画出化工新技术开发的工作框图。3、请画出化工厂设计的工作程序示意图。4、可行性研究报告包含哪些内容？5、设计任务书主要包括哪些内容？6、简述车间工艺设计的主要内容。2020/2/27292020/2/2730化工厂设计的内容和程序结束！