化工设计(1).

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1、化工设计 主要参考书： 化工设计，陈声宗。北京：化学工业出版社，2001 化工设计，王红林，陈砺。广州：华南理工大学出版社， 2001 化工过程设计，王静康。北京：化学工业出版社， 2008 化工安全设计概论，王德堂、周福富。北京：化学工业出 版社，2004 目录： 一、化工设计综述 二、化工工程项目的可行性研究 三、工艺流程设计 四、物料衡算 五、热量衡算 六、化工设备的工艺设计 七、车间布置设计 八、车间管路设计 九、概算 十、设计示例 十一、计算机辅助化工设计 1 化工设计综述 化工设计的重要性及其工作程序 化工厂整套设计所包含的内容 化工工艺设计 整套设计中的全局性问题 工程伦理学 1

2、.1 化工设计的重要性及工作程序 u1. 化工设计的重要性 设计是工程建设的灵魂，对工程建设起着主导和决 定性作用； 设计是科研成果转化为现实生产力的桥梁和纽带， 工业科研成果只有通过工程化工程设计，才能转 化为现实的工业化生产力； 设计工作的成品，即一部工程设计，是一项集体劳 动的结晶。 u2. 基本建设程序 基本建设阶段：一个工程项目从设想到建成投产的 阶段，分为三个时期： 投资决策前时期 投资时期 生产时期 中国现行的基本建设程序 美国现行的基本建设程序 前苏联采用的基本建设程 序 u3. 项目建议书 主要内容包括： 项目建设的目的和意义 市场初步预测 产品方案和拟建规模 工艺技术初步方

3、案（原料路线、技术来源） 原材料、燃料和动力的供应 建厂条件和厂址初步方案 公用工程和辅助设施初步方案 环境保护 工厂组织和劳动定员估算 项目实施初步规划 投资估算和资金筹措方案 经济效益和社会效益的初步评价 结论与建议 u4. 可行性研究 对拟建项目在技术、工程和经济上是否合理可行进 行全面分析、系统论证、多方案比较和综合评价， 为编制和审批计划任务书提供可靠依据； 在投资决策前期进行，是建设前期工作的主要内容 ，基本建设程序的重要组成部分。 国外可行性研究的阶段和相应内容 投资机会研究：提出工程项目投资方向的建议。 初步可行性研究：解决还有哪些关键问题需要 做辅助研究，以及项目是被否定还是

4、被肯定。 可行性研究：对工程项目进行技术经济综合分 析和多 方案论证比较，从技术、经济、金融等方面为项目提供决 策依据。 评价和决策 中国可行性研究报告的内容和深度 l根据原化学工业部1992年12月颁发的化工建设项 目可行性研究报告内容和深度的规定,主要内容包 括： 总论 市场预测 产品方案及生产规模 工艺技术方案 原料、辅助材料及燃料的供应 中国可行性研究报告的内容和深度 建厂条件和厂址方案 公用工程和辅助设施方案 节能 环境保护与劳动安全 工厂组织与劳动定员 项目的实施规划 中国可行性研究报告的内容和深度 投资估算和资金筹措 财务、经济评价及社会效益评价 结论 附件 中国可行性研究工作的

5、组织实施 l在可行性研究中，为了能够进行技术的、经济的、 商业的及社会的分析和评价，需要组织技术、经济 、管理和市场分析人员等各方面人员共同完成； l可行性研究可由主管部门下达计划，或由有关部门 和建设单位委托设计单位或咨询机构进行； l承担可行性研究工作的设计单位或咨询机构必须是 有权威性的。 中国可行性研究工作的组织实施 l承担可行性研究的单位在完成全部工作后，要把项 目的可行性研究报告和有关文件提交委托单位； l大、中型建设项目的可研报告通常由各主管部，各 省、市、自治区或全国性工业公司负责主审，报国 家计委审批，或由国家计委委托有关单位审查。 中国可行性研究工作的组织实施 l重大或特殊

6、项目的可研报告则由国家计委会同有关 部门主审，报国务院审批； l小型项目的可研报告按隶属关系由各主管部，各省 、市、自治区或全国性工业公司负责审批。 u5. 计划任务书 计划任务书的主要内容如下： 建设目的和依据 建设规模、产品方案、生产方法或工艺原则 矿产资源、水文地质和原材料、燃料、动力、 供水、运输等协作条件 资源综合利用和环境保护，“三废”治理的要求 计划任务书的主要内容如下： 建设地区或地点，占地面积的估算 防空、防震的要求 建设工期 投资控制数 劳动定员控制数 要求达到的经济效益 u6. 设计阶段 三段设计：针对重要的大型企业设计以及使用比较 新和比较复杂的技术时，为保证设计质量，

7、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：针对技术上比较成熟的中小型工厂，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、规模小的工厂或个别 车间的设计，可直接进行施工图设计。 初步设计在批准的可研报告的基础上进行，应根据 计划任务书作出在技术上可能、经济上合理的最符 合要求的设计方案；编写初步设计说明书； 扩大初步设计解决初步设计中的主要技术问题，使 之进一步明确并具体化；编写说明书及工程概算书 ； 施工图设计根据已批准的扩大初步设计进行；提供 详细的施工图纸和必要的文字说明书以及工程预算 书。 1.2 化工厂整套设计包含的内容 化工厂整套设计应包

8、括以下各项内容： 化工工艺设计 总图运输设计 土建设计 公用工程(供电、供热、供排水、采暖通风)设计 自动控制设计 机修、电修等辅助车间设计 外管设计 工程概算与预算 化工厂工程设计中的“四化”原则： l工厂布置一体化：以节省占地； l生产装置露天化：既可改善工作条件，防止有害气 体积累，又节省投资； l公用工程社会化：尽量利用社会条件，协作进行； l引进技术国产化：尽量利用国内的人力物力资源， 不仅为了节省投资，更是为了锻炼国内的技术力量 。 1. 3 化工工艺设计 u1. 化工工艺设计的内容 原料路线和技术路线的选择 工艺流程设计 物料计算 能量计算 工艺设备的设计和选型 车间布置设计 化

9、工管路设计 非工艺设计项目的考虑 编制设计文件：包括设计说明书、附图和附表 u2. 工艺设计的初步设计或扩大初步设计的内容和程 序 工艺设计的初步设计或扩大初步设计的内容和程序 可用下面的方框图来表示。 图右边的双线方框表示该步的设计成品。 初步设计或扩大初步设计 的程序和相应的设计成品 u3. 工艺施工图设计的内容和程序 工艺施工设计的内容、程序以及此阶段工艺 与非工艺设计的相互配合交叉进行的情况可 用下图来表示。 图中双线方框代表施工图设计的设计成品。 工艺施工图设计的内容和设计成 品 u4. 初步设计的设计文件 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。

10、初步设计说明书的内容包括(对一个装置或车间)： 设计依据：文件，技术资料。 设计指导思想和设计原则 产品方案：名称、质量规格、规模、包装方式 初步设计说明书的内容包括： 生产方法和工艺流程：化学反应方程式，工艺 划分简图，带控制点工艺流程图和流程简述。 车间(装置) 的组成和生产制度 原料、中间体及产品的主要技术规格 工艺计算：物料计算，主要工艺设备的选型、 化工计算和材料选择，工艺用水、蒸汽、冷冻剂用 量表。 初步设计说明书的内容包括： 主要原材料、动力消耗定额及消耗量 生产控制分析：包括中间体及产品生产过程质 量控制的常规分析和三废分析，主要生产控制分析 表，分析仪器设备表。 仪表和自动控

11、制：控制方案说明，测量仪器汇 总。 技术保安、防火及工业卫生：工艺物料性质及 生产过程的特点，技术保安措施，消防，通风。 初步设计说明书的内容包括： 车间布置：各区域划分、生产流向、防毒及防 爆的考虑，设备布置的平面图与刨面图。 公用工程：供电、供排水、蒸汽、冷冻与空压 。 “三废” 治理及综合利用：“三废” 情况表，处理 方法及综合利用途径。 车间维修：任务、工种和定员，主要设备一览 表。 初步设计说明书的内容包括： 土建：设计说明，车间(装置)建筑物、构筑物 表，建筑平面、立面、刨面图。 车间装置定员：包括生产工人、分析工、维修 工、辅助工、管理人员。 概算 技术经济：投资，产品成本，技术

12、经济指标 存在问题及建议 u5. 工艺施工图设计文件 工艺施工图设计文件包括下列内容： 工艺设计说明 管道仪表流程图 辅助管路系统图 首页图：当设计项目(装置)范围较大，设备布 置和管路安装图需分别绘制时则应编制首页图。 设备布置图 工艺施工图设计文件包括下列内容： 设备一览表 管路布置图 管架和非标准管架图 管架表 综合材料表 设备管口方位图 1.4 整套设计中的全局性问题 化工厂整套设计需要考虑的因素很多，主要包括： l厂址的选定 l总图布置 l安全与卫生 l公用工程 l土建设计 l自动控制(分散到有关章节讨论) l技术经济(分散到有关章节讨论) u1. 厂址的选择 厂址的选择一般要求如下

13、： 厂址应当靠近主要原材料供应或产品销售地区； 厂址应有较好的交通运输条件； 必须有充足的水源保证供应； 最好靠近热电站以获得大量蒸汽和电力； 厂址最好选在已有居民的附近地区，这样可以利用现 成的各种设施； 厂址的选择一般要求如下： 应在居民区的下风向和江河下游，但又不受其他企业的烟 气的影响的地方建厂； 厂址面积与外形应适应工厂总平面布置，并有发展余地， 一般要求平坦，有一定坡度，以利雨水排除； 尽量不占或少占农田； 化工厂排出的污水应尽量予以处理、达到国家规定的排放 标准后排放； 厂址的选择一般要求如下： 对于产生的废渣要有适当的洼地堆放或填埋； 厂址应不受洪水淹没，地下水位最好在4m以下

14、或低于地 下建筑物的深度； 厂址尽量选在7度以下地震区，9度以上不能建厂； 化工厂的高层建筑物及地下管道较多，在下沉性级以 上大孔性黄土上不宜建厂(西北、华北地区)； 厂址的选择一般要求如下： 地质情况要好，地耐力一般要求在147kPa以上 ，若小于98kPa则不宜建厂； 在具有喀斯特地貌的地区、土崩地段和地下有 淤泥或流沙处不宜建厂，已采矿坑上面亦不宜建厂 ； 有用矿藏的上部地面一般不宜建厂。 厂址选择工作按拟建项目的地隶属关系，由主管部 门组织勘察设计单位和所在地的有关部门共同进行 。 厂址选择的两个阶段： l规划性选厂：选择拟建项目的建设地点(地理位置) ； l工程性选厂：在国家审定的建

15、厂地点，根据比较详 细的工程地质、水文地质、勘察测量和经济调查等 资料，确定拟建项目地具体建设地段(建设场地)。 总图布置 l生产要求 l安全要求 l发展要求 安全防火与环境保护 l设计工作中防毒与环境保护方面的考虑： 应尽量选用无毒或低毒的原料路线； 选用催化剂时，在催化剂活性差别不大的前提 下，尽量采用无毒或低毒的催化剂； 采用闭环工艺过程，并考虑综合利用，把生产 过程中产生的副产物加以回收； 设计中要考虑防止大气污染； 设计中还要考虑到防止水质的污染。 u4. 公用工程 供热 l供热设计包括锅炉房、厂区蒸汽和冷凝水系统； l供热系统设计应与化工工艺设计密切配合，使供热 系统与化工生产装置和动力系统密切结合，以大大 地降低能耗，甚至可以做到“能量自给”。 供水和排水 l供水水源：地下水，地面水，自来水； l供水系统：生产用水、生活用水、消防用水； l冷却水的循环使用：冷却用水对水质有一定的要求； l排水：工业企业污水水源大体上包括生活污水、生产污水 、大气降水；污水排除方法：合流系统和分流系统(将生活 污水和大气污水与生