化工工艺及系统设计专业讲座

1化工工艺及系统化工工艺及系统设计专业讲座设计专业讲座2008.112008.1121.1.绪言绪言化工厂设计是一个多专业通力合作的成果，其化工厂设计是一个多专业通力合作的成果，其中包括工艺、设备、自控、土建、电气、给排水、中包括工艺、设备、自控、土建、电气、给排水、供热、外管、总图、概预算等专业。上世纪八十供热、外管、总图、概预算等专业。上世纪八十年代，在与国外工程公司多次接触后，结合我国年代，在与国外工程公司多次接触后，结合我国国情，为了设计工作深化、细化的需要，上述有国情，为了设计工作深化、细化的需要，上述有关专业进一步分细，就工艺专业而言，分为化工关专业进一步分细，就工艺专业而言，分为化工工艺、化工工艺系统、管道、管材等专业。但是工艺、化工工艺系统、管道、管材等专业。但是在目前，尤其是一些中小设计单位，实际上仍维在目前，尤其是一些中小设计单位，实际上仍维持过去大工艺专业的做法，在设计深度上做了不持过去大工艺专业的做法，在设计深度上做了不少的工作。我在下面向大家介绍的工艺设计内容少的工作。我在下面向大家介绍的工艺设计内容重点是工艺和系统两大块，涉及管道和管材专业重点是工艺和系统两大块，涉及管道和管材专业的内容在系统中给予简述。的内容在系统中给予简述。32.2.化工工艺设计概述化工工艺设计概述化工工艺专业是化工设计的主要专业之一。化工工艺专业是化工设计的主要专业之一。无论是开发新的化工生产过程，还是设计新的化无论是开发新的化工生产过程，还是设计新的化工装置，化工工艺设计是直接关系到化工装置能工装置，化工工艺设计是直接关系到化工装置能否顺利开车、能否达到预计的生产能力和合格的否顺利开车、能否达到预计的生产能力和合格的产品产品,,最终关系到工厂能否获得最大的经济效益和最终关系到工厂能否获得最大的经济效益和社会效益。对于正在运行的化工装置社会效益。对于正在运行的化工装置,,化工工艺专化工工艺专业通过工艺分析业通过工艺分析,,了解装置物料和能量消耗情况了解装置物料和能量消耗情况,,分析设备运行中存在的问题分析设备运行中存在的问题,,为制定改进方案、降为制定改进方案、降低原料和能量消耗、提高产品质量以及挖掘生产低原料和能量消耗、提高产品质量以及挖掘生产潜力提供依据。潜力提供依据。2.12.1化工工艺设计的人员必须具备下列基本条件：化工工艺设计的人员必须具备下列基本条件：(1)掌握化工基本理论4(2)(2)掌握化工工艺设计方法和技能掌握化工工艺设计方法和技能11）了解工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人）了解工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员的职责。员的职责。22）掌握化工基本理论的应用）掌握化工基本理论的应用33）熟悉设计基本程序和相关专业的基本知识）熟悉设计基本程序和相关专业的基本知识44）清楚工艺设计成品文件的内容和深度以及工艺）清楚工艺设计成品文件的内容和深度以及工艺设计的质量保证程序。设计的质量保证程序。(3)(3)掌握生产、开停车的基本知识、分析生产事掌握生产、开停车的基本知识、分析生产事故的能力以及相应的实践经验。故的能力以及相应的实践经验。(4)(4)熟悉有关劳动安全卫生、消防和环保等方面熟悉有关劳动安全卫生、消防和环保等方面的法规。与工艺设计相关的上述诸方面的法规主的法规。与工艺设计相关的上述诸方面的法规主要有：要有：5大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准GB16297GB16297--9696职业性接触毒物危害程度分类职业性接触毒物危害程度分类GB5044GB5044--8585建筑设计防火规范建筑设计防火规范GB50016GB50016--20062006石油化工企业设计防火规范石油化工企业设计防火规范(99(99年修订版年修订版))GB50160GB50160--9292爆炸和危险性环境电力装置设计规范爆炸和危险性环境电力装置设计规范GB50058GB50058--9292工业企业设计卫生标准工业企业设计卫生标准GBZ1GBZ1--20022002工业企业噪声控制设计规范工业企业噪声控制设计规范GBJ87GBJ87--19851985化工建设项目环境保护设计规定化工建设项目环境保护设计规定HGHG／／T20667T20667--20052005石油化工企业环境保护设计规范石油化工企业环境保护设计规范SH3024SH3024--19951995(5)(5)具有一定的工作经验具有一定的工作经验62.22.2工艺设计基础数据工艺设计基础数据2.2.12.2.1在工程设计合同书中明确规定的以及业主在工程设计合同书中明确规定的以及业主应提供的有关数据。应提供的有关数据。（（11）装置的设计能力、操作弹性及年操作日）装置的设计能力、操作弹性及年操作日;;（（22）产品方案及产品、副产品的规格；）产品方案及产品、副产品的规格；（（33）建厂地区的气象、水文、地质等条件；）建厂地区的气象、水文、地质等条件；（（44）所能提供的公用工程，包括水、电、汽、）所能提供的公用工程，包括水、电、汽、气等规格、数量及进界区条件；气等规格、数量及进界区条件；（（55）原材料、催化剂、化学品等规格、消耗指）原材料、催化剂、化学品等规格、消耗指标及进界区条件；标及进界区条件；72.2.22.2.2由专利商提供的：由专利商提供的：除上述与专利商有关的数据外，还需专利除上述与专利商有关的数据外，还需专利商提供该专利范围内的工艺操作条件、转化商提供该专利范围内的工艺操作条件、转化率、收率、控制方案、相关设备条件等。率、收率、控制方案、相关设备条件等。2.2.32.2.3工艺所需的物性参数。工艺所需的物性参数。82.3.12.3.1概述：概述：工艺专业是自项目前期的可行性研究阶段工艺专业是自项目前期的可行性研究阶段即作为主要专业参加编制，一直贯穿到工程设即作为主要专业参加编制，一直贯穿到工程设计阶段。计阶段。在工程设计阶段可分为以下几个阶段：在工程设计阶段可分为以下几个阶段：（（11）按国内审批要求分为：）按国内审批要求分为：●●初步设计（批准后建设单位即可开工）初步设计（批准后建设单位即可开工）●●施工图设计施工图设计2.32.3工艺设计的主要内容工艺设计的主要内容9（（22）按国际常规做法分为：）按国际常规做法分为：●工艺设计（以化工工艺专业为主导专业）●工艺设计（以化工工艺专业为主导专业）●基础设计（以化工工艺系统专业为主导专●基础设计（以化工工艺系统专业为主导专业）业）●详细设计（以管道设计专业为主导专业）●详细设计（以管道设计专业为主导专业）●●在建设单位完成了项目前期工作之后，设在建设单位完成了项目前期工作之后，设计单位即可开展项目的工程设计工作。计单位即可开展项目的工程设计工作。●●在工程设计阶段的工艺设计，它的主要依在工程设计阶段的工艺设计，它的主要依据是经批准的可行性研究报告及其批文、据是经批准的可行性研究报告及其批文、总体设计及其批文、工程设计合同书以及总体设计及其批文、工程设计合同书以及设计基础资料。设计基础资料。102.3.22.3.2工艺设计的内容和深度工艺设计的内容和深度2.3.2.12.3.2.1概述概述工艺设计的依据是经批准的可行性研究报告、总工艺设计的依据是经批准的可行性研究报告、总体设计、工程设计合同书及设计基础资料。制定相体设计、工程设计合同书及设计基础资料。制定相应的工艺流程，其原则是选择先进可靠的工艺技术应的工艺流程，其原则是选择先进可靠的工艺技术路线，进行方案比较，对方案进行优化，确定合理路线，进行方案比较，对方案进行优化，确定合理的工艺流程方案，选取合适的工艺设备，的工艺流程方案，选取合适的工艺设备，在考虑在考虑工艺流程方案时，应同时考虑到对废物的综合利用工艺流程方案时，应同时考虑到对废物的综合利用方案和必要的治理措施。进行工艺物料和热量平衡方案和必要的治理措施。进行工艺物料和热量平衡计算、绘制工艺流程图计算、绘制工艺流程图(PFD)(PFD)、编制工艺设备数据、编制工艺设备数据表和公用工程平衡图，确定公用工程、环保的设计表和公用工程平衡图，确定公用工程、环保的设计原则和排出物治理的基本原则。原则和排出物治理的基本原则。11在工艺设计的过程中，工艺专业要和外专业在工艺设计的过程中，工艺专业要和外专业互提条件，条件表作为重要的技术文件，是主互提条件，条件表作为重要的技术文件，是主导专业设计的初步成果，是接受专业的设计依导专业设计的初步成果，是接受专业的设计依据。据。2.3.2.22.3.2.2工艺设计的文件工艺设计的文件包括三大内容：包括三大内容：1)1)文字说明文字说明((工艺说明工艺说明))；；2)2)图纸；图纸；3)3)表格。表格。以下介绍工艺设计所做的主要工作：以下介绍工艺设计所做的主要工作：12(1)(1)文字说明（工艺说明）文字说明（工艺说明）1)1)工艺设计的范围工艺设计的范围2)2)设计基础：生产规模、产品方案、原料、催化剂、设计基础：生产规模、产品方案、原料、催化剂、化学品、公用工程燃料规格、产品及副产品规格化学品、公用工程燃料规格、产品及副产品规格3)3)工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺流程叙工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺流程叙述述;;主要设备的特点及操作参数主要设备的特点及操作参数;;控制、联锁方案等。控制、联锁方案等。4)4)生产过程的主要危险、危害因素分折生产过程的主要危险、危害因素分折5)5)原料、催化剂、化学品及燃料等消耗定额及消耗量原料、催化剂、化学品及燃料等消耗定额及消耗量6)6)公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺77空气、仪表空气、氮气）规格、消耗定额及消耗量空气、仪表空气、氮气）规格、消耗定额及消耗量7)7)三废排放：包括排放地点、排放量、排放组成及建三废排放：包括排放地点、排放量、排放组成及建议的处理方法议的处理方法8)8)装置定员装置定员~139)9)安全备忘录安全备忘录((另行成册另行成册):):化工生产大多涉及易燃易爆、化工生产大多涉及易燃易爆、有毒有害的物质有毒有害的物质,,为了保证装置稳定安全地运行为了保证装置稳定安全地运行,,确保人身确保人身安全安全,,减少事故和危害的发生减少事故和危害的发生,,降低经济损失降低经济损失,,工艺设计通常工艺设计通常需编制安全备忘录需编制安全备忘录,,它是工艺系统、布置和管道设计、仪它是工艺系统、布置和管道设计、仪表、电气、总图运输、采暖通凤、土建、环保、消防等表、电气、总图运输、采暖通凤、土建、环保、消防等相关专业开展设计依据之一。它需对装置的安全特点作相关专业开展设计依据之一。它需对装置的安全特点作简要说明，重点论述简要说明，重点论述::AA..生产过程中涉及的可能对人体和安全生产造成危害的危生产过程中涉及的可能对人体和安全生产造成危害的危险介质的物理性质和燃烧、毒性、爆炸等化学性质险介质的物理性质和燃烧、毒性、爆炸等化学性质,,如自如自燃点、闪点、与空气形成爆炸性混合物的上下限、车间燃点、闪点、与空气形成爆炸性混合物的上下限、车间空气中的允许浓度、储存要求、对人身的危害等特征以空气中的允许浓度、储存要求、对人身的危害等特征以及简要的急救措施及简要的急救措施;;14B.B.接触危险介质的设备及管道的密封、氮封及维接触危险介质的设备及管道的密封、氮封及维护清洗要求等护清洗要求等;;说明生产过程中存在的潜在危险说明生产过程中存在的潜在危险;;C.C.工艺装置的火灾危险类别工艺装置的火灾危险类别,,容易发生火灾危险的容易发生火灾危险的区域及建议的消防措施区域及建议的消防措施,,如设置化学消防、消火栓、如设置化学消防、消火栓、灭火器等灭火器等;;D.D.有毒有害气体危害较大区域的通风范围、通风有毒有害气体危害较大区域的通风范围、通风形式及换气次数形式及换气次数;;E.E.总图布置和设备布置的要求及建议总图布置和设备布置的要求及建议;;F.F.可燃气体或有毒气体泄漏检测器、防腐、防静可燃气体或有毒气体泄漏检测器、防腐、防静电、事故照明、