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化工设计DesignofChemicalEngineering教学安排主讲教师：刘勇E-mail:liuyonglsp78@163.com谭建明E-mail:jianmingtan@126.com总学时：38h讲课34h，其他4h上课时间：周一、周四、周五地点：厚德楼成绩评定：平时成绩占40％期末考试占60％课程主要内容:化工设计绪论化工厂设计的内容与程序（第1章）工艺流程设计（第2章）物料衡算和热量衡算（第3章）化工设备工艺设计及化工设备图（第4章）车间布置设计（第5章）管道布置设计（第6章）非工艺专业基本知识（第7章）工程设计概算（第8章）毕业设计（第9章）毕业设计实例（第10章）⑴陈声宗主编．化工设计．北京：化学工业出版社，2012.6⑵黄璐．王保国编．化工设计．北京：化学工业出版社，2001⑶王红林．陈砺编．化工设计．广州：华南理工大学出版社，2001⑷倪进方主编．化工过程设计．北京：化学工业出版社，1999⑸于遵宏等编著．化工过程开发．上海：华东理工大学出版社，1996⑹刘道德等编著．化工厂的设计与改造．长沙：中南工业大学出版社，2005⑺上海医工设计院．化工工艺设计手册．北京：化学工业出版社，1986⑻化学工程手册编辑委员会．化学工程手册．北京：化学工业出版社，1986(9)黄英主编.化工过程设计.西安:西安工业出版社,2005【主要参考书】(10)苏建民主编.化工技术经济，化学工业出版社.1990年工程的含义：工程是将自然科学原理应用到工农业生产部门中而形成各学科的总称。将作为原料的自然产物或农作物制成生活资料和生产资料的过程，称为工业制造过程，而研究工业制造过程的学科称为工程学。化学工程：运用化学的方法或手段来研究工业制造过程，同时研究此制造（生产）过程的共同规律、摸索最佳的工艺条件、解决规模放大和大型化生产中出现的诸多工程技术问题的学科。化工设计概论化工设计概论设计的含义：有目标和计划的创作行为。把一种计划、规划或设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。1.DesignisPersistentTrying设计是持续不断的尝试2.DesignisJustMakingThingsLineup设计是将事情排列整齐3.DesignisaRareLanguage设计是一种稀有的语言4.Designiswhatyoudowhenyoudon’tyetknowwhatyouaredoing设计是当你还不知道到底要做什么的時候干的那些事儿化工设计概论设计的含义：5.DesignisaNiceWaytoSayHello设计是打招呼的好方式6.DesignisPlagiarismorRevolution设计是抄袭或者革新7.DesignisSomethingaProgrammerShouldnotdo设计是程序员们不干的活儿8.DesignisCrapUntilitTurnstoGold设计在变成金子前是垃圾9.Designisknowingthat“simplicityistheultimatesophistication.”–LeonardodaVinci设计就是达芬奇的那句“简洁是最复杂的”化工设计概论设计的含义：10.DesignisaJourneyofSelf-Discovery设计是自我发现的旅程11.DesignisDesign设计就是设计12.DesignisEvil设计是恶魔13.DesignisInspiration设计是灵感14.DesignisStayingupLate设计是熬夜15.DesignisThinkingMadeVisual设计是构思如何进行视觉表现化工设计概论化工过程的基本结构（1）原料的储存（2）原料的预处理（3）进行化学反应的过程（或其他化工过程）（4）进行分离的过程（5）产品的提纯（6）产品的储存及包装化工企业的基本组成（1）主体工艺过程（2）公用工程设施（3）辅助工程设施化工设计的主要内容(1)化工总体设计厂址选择、总图设计、总工艺设计、非工艺设计、设计说明书及概（预）算书等。(2)化工工艺设计生产方法选择、工艺流程设计、工艺计算、设备设计与选型、设备布置、管道设计、对非工艺设计提条件、设计说明书及概（预）算书。(3)非工艺设计机械工程、土建工程、供排水工程、供配电工程、供热供汽工程、仪表及自动化、分析及卫生工程等。化工设计概论化工设计概论化工设计的组织分工项目设计负责人工艺专业设计者土建专业设计者设备专业设计者电气专业设计者仪表专业设计者暖通专业设计者给排水专业设计者总图专业设计者做化工设计须具备的知识工艺方面的知识工程方面的知识设计方面的知识把化工领域的科研成果和先进技术转化为可以施工的图纸(包括表格及说明)；或是对现有生产装置创造性的“复制”。什么是《化工设计》？化工设计是把化工工程从设想变成现实的一个建设环节。化工设计是化工工程建设的灵魂，起着主导和决定作用。化工设计要求：技术可行、工艺可靠、经济合理。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，其内涵很广，但意义不明确。怎样学习化工设计这门课程树立正确的设计思想和求是精神，严谨、负责、协调、创新的工作风和基本设计技能。综合运用技术经济观点分析、解决化学工程实际问题分析问题、解决问题。大学生向工程师转化的一个重要教环节（理论→实践）具备设计和优化工艺流程的初步。掌握工程方面的知识、设计方面的知识。政策性很强——严格遵守国家政策、法令，如安全生产、环保等。国家基本建设的一个环节，它有一定的程序，遵守化工设计的程序和规范，按照规定的格式和要求，进行设计并完成工作。多学科集体工作，要在工作中与非工艺人员协作、配合，要做到什麽都懂，什麽都只懂一点。化工设计的特点？实践性很强：扎实的专业理论知识+丰富的实践经验、运用先进设计手段操作能力，设计人员要善于向前人学习。创造性劳动：不能照搬照抄，在设计中尽量采用先进技术，消化吸收，“出神入化”。一、化工设计课程性质《化工设计》是化学工程与工艺专业的一门专业方向限选课程，是一门技术性课程（非理论性），直接为科研转化为生产力服务。二、化工设计课程特点综合性——多专业基础课知识的综合与集成预修课程：化工原理、化学反应工程、化工热力学、物理化学、化工设备基础、石油炼制工程等课程。实践性——面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用工程伦理学工程伦理学——是关于工程中道德问题的研究和对于那些应用于指导工程师工作的伦理原则和理想的探讨。工程伦理学研究最集中的问题是责任问题。一、国内设计工作存在的问题1.设计项目同一装置，同样条件，投资相差成千上亿元，如催化裂化、加氢裂化等装置，这是什么原因呢？客观原因；竞标体制不完善；建设单位盲目预留处理能力；工程伦理方面的诸多问题。作为工程设计人员，应该具备什么样的工程伦理观念呢？美国化学工程师协会对其会员在职业道德方面要求如下：会员要以诚实和无私、忠诚于主顾、顾客和大众；努力提高工程专业的胜任能力和声望，运用其知识和技能增加人类福祉来支持和推进工程专业的廉政、荣誉和尊严。化学工程师应该：1.在完成工程任务时，首先应考虑到公众的安全、健康和福祉。2.如发现其工作后果将对其同事或公众现有的或将来的健康、安全构成不利影响时，正式地忠告其雇主或客户(如认为正确可考虑进一步通告)。3.对其行动承担责任并承认他人的贡献，要求对其工作的批评性评论及提出对他人工作的客观评论。4.客观并真实的发表报告和提供资料。5.作为忠实的委托人或代理人，对每一顾客和客户进行专业服务，并避免利益冲突。6.与所有同事及合作人公平共事，承认其特有的贡献和能力。7.仅在其能力胜任领域完成专业服务。8.通过其服务的功绩建立其专业信誉。9.通过其经历继续开发其专业，并为在其监管下人员发展专业提供机会。第一章化工厂设计的内容与程序化工设计是由不同专业组成的，以工艺专业为主体的设计。化工设计涉及的专业有：工艺、设备、土建、给排水、总图运输、采暖通风、电气和自控仪表专业。各专业之间既有密切联系，又有不同任务和分工。第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类一、根据项目性质分类1.新建项目设计新产品、新工艺或新技术的产品设计开发研究单位+工程研究部门2.重复建设项目设计工程设计部门3.已有装置的改造设计生产企业的设计部门第一章化工厂设计的内容与程序二、根据化工过程开发程序分类§1-1化工设计的分类过程研究（1）小试小试阶段的目的：1）制造工艺研究；2）控制方法研究；3）材质试验；4）收集工艺设计资料；5）制造条件研究；6）原料、产品的质量研究；7）提供市场调查用的样品或研究用的样品。第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类（2）大型冷模研究如果一般的化学工程理论及资料不能提供传递规律，过程研究就必须进行专门的大型冷模研究。研究内容包括：流场、浓度场、温度场、宏观混合、微观混合、单相或多相体系中的混合、分离、传递等。（3）中试中试阶段的目的：1）工艺研究；2）控制方法研究；3）制造条件研究；4）设备的材质试验及对质量的影响；5）收集设计资料；6）装置可靠性、操作性研究；7）故障分析和对设计的反馈；第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类8）工序管理的准备；9）制定操作标准的准备；10）人员计划和训练；11）提供开辟市场用的样品。第一章化工厂设计的内容与程序工程研究(1)概念设计定义在应用研究进行到一定阶段后，按未来工业生产装置规模进行的假想设计。是实现设计与研究的早期结合。目的判断研究的工艺条件是否合理数据是否充分提出改进方向内容根据研究者提供的概念和数据，确定流程和工艺条件以及主要设备的型式和材质，三废处理等措施，最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标。为多级技术经济评价提供可靠的依据。§1-1化工设计的分类(2)中试设计任务1.验证基础研究得到的规律；2.考察从小试到中试的放大规律；3.进行在实验室无法进行的研究项目。中试装置设计应注意事项：1.在满足下列条件下，应尽量小：a.能满足试验任务；b.设备、仪表、管件选型容易。第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类(3)基础设计基础设计是新技术开发的最终成果，是工程设计的依据。工程设计单位根据基础设计，结合建厂地区的具体条件即可作出完整的工程设计。2.应选在同类生产装置的老厂内。3.力求避免全流程试验。4.中试装置形式上不一定与工业装置完全相同，但能反映工业装置的特点和规律。中试装置设计应注意事项：（4）工程设计初步设计根据设计任务书，对设计对象进行全面研究，寻求技术上可行、经济上合理、符合环保要求的设计方案。依据：①设计任务书；建设单位的要求；厂址场地条件等；②标准、规范、法规；如：《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000。内容与深度：使对方了解设计方案、投资和基本出处。第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类扩大初步设计根据已批准的初步设计和有关行业规范，解决初步设计中的主要技术问题，使之明确、细化。编制能满足控制投资或者报价使用的工程预算。（初步设计+技术设计）第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类施工图设计根据已批准的扩大初步设计，结合建厂地区条件，在满足安全、进度及控制投资等前提下开展施工图设计。包括施工图纸、必要的文字说明及工程预算书。依据：①已批准的扩大初步设计；②标准规范；法律法规；如：行业标准《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG/T20519-2009.成品：施工图纸、设计说明书，设计概算书。工程设计可分为：第一章化工厂设计的内容与程序§1-1化工设计的分类（1）一段设计：③技术比较简单、规模较小的工厂或车间的设计。（2）两段设计：②+③一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计。（3）三段设计：①+②+③针