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1、1.2 化工过程开发开发,An Introduction to Chemical Engineering Design,本课要点,化工设计的内容和工作程序 现代化工设计的工具和方法 化工设计结果的表达,化工过程开发：由实验室研究成果到实现工业化生产的科学技术活动。,即在基础应用研究的基础上，将一个系统(一个工厂、一个车间)按照工厂工艺技术要求，经工程技术人员的创造，将其全部描绘成的图纸，表格及必要的文字说明，即把工程技术设备用工程语言表达出来。然后根据这一“语言”，把这个系统建立起来，并投入运行。,化工设计的内容和工作程序,信息研究,科研水平 社会条件 市场需求量看 收益估算 社会效益 环境污
2、染 完成可能性,能否带来显 著的经济效益或是社会效益,实验性研究,工艺方法 工艺条件 物料能量平衡 成产成本估算 物质质量研究 产品用途及应用研究,获得理想流程和工艺数据，确定工艺的可能性,第一次可行性研究,可行性研究：根据国家、地区、行业、部门的经济整体规划或布局，对拟建项目的技术、经济和工程、安全、环保等问题进行详细的研究与分析。就该项目是否该建、是否缓建、如何建提出建议，为投资决策提供更可靠的依据。,可行性研究报告 （根据资金来源、投资额、重要性）,业主自行委托,上级主管部门指定,必须由有相应设计资质或咨询资质的单位来完成,技术的可行性 经济的可行性 环境的可行性,作出是否值得 开发的决
3、定,小试：小型工业模拟试验,工艺条件具体 规模大 采用粗原料 反应器类型,方案可行性，完整性验证，影响因素考察 收集物化数据 产品分析方法，过程监测方法 三废治理方案,概念设计,为工程研究的一个环节，是在应用研究进行到一定阶段后，按未来的工业装置规模所进行的假想设计。,概念设计的内容,以投产两年后市场需求为依据,提出建立工业化规模生产的方案。包括原料和产品规格、工艺流程、流程叙述、物料和能量衡算、消耗定额、设备清单、生产控制、三废处理、人员组成、投资及成本估算等工作。 讨论实现工业化的可能性。对可进入中试的项目，提出中试方案。 提出对将来进行基础设计的意见。,概念设计的作用,对开发项目进行初步
4、的经济评价，以确定技术路线的先进性和可靠性； 开发项目需改正之处和小试需要补充的试验内容和课题； 有无必要建立中试装置，确定中试的规模、范围和必需通过中试解决的问题和取得的数据。,第二次可行性研究,与第一次类似 进一步估算工厂 规模，投资费用， 经济效益,是否终止开发； 提出对下阶段 工艺和过程研究的意见,模型试验（过程放大）,过程运行条件 传质传热物流影响 放大效应 测定放大数据,综合性考察 （有时可不作）,中试,当某些开发项目不能采用数学模型法放大，或者其中有若干研究课题无法在小试中进行，一定要通过相当规模的装置才能取得数据或经验才需进行中试。,工艺路线和单元反应操作方法的最终确定。 设备
5、材质和型号的选择。 反应条件的进一步研究。 工艺流程和操作方法的确定。 进行物料衡算，对各步物料进行步规划 原材料，中间体的物理性质和化工常数的测定。 消耗定额，原材料成本，操作工时与生产周期等的确定。,中试的任务,基础设计,是一个完整的技术软件，是整个开发阶段的研究成果，是工程设计的依据。,基础设计（初步设计）的内容,工艺流程详细设计 物料衡算 热量衡算 设备工艺特性设计 非工艺专业配套设计 工厂布置设计 工程概算,包括大量的化学工程方向的数据，特别是反应工程方面的数据，还要运用系统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，力求降低定额和产品成本用项目投资，提高项目的经济效益。,第
6、三次可行性研究,在中试总结报告的基础上进行，着重在工程投资和经济效益方面的详细评价。 预测产品在未来的发展趋势。,工程设计（施工图设计）,是将基础设计转化为工业装置建设所需的施工图。,增加了管道及仪表流程设计、车间布置设计、管道布置设计、保温和防腐设计和工程预算。 这是最详细、最深入的设计阶段。只有它的设计文件，才能交给施工队进行施工建设。,施工图设计注意事项,1、施工图设计一般不再上报审批，由设计单位负责，故不能随意改动初步设计，如确实非改不可，则应另行编制修改概算，并报原审批部门核准。 2、各专业联系十分密切，设计条件多次往返，故一定要做好各专业间的协同配合。,建设施工,解释设计文档 设计
7、方案调整 监督施工单位严格按设计方案施工,投产验收,指导开车过程 考核设计指标 验收结题,化工项目设计 （按设计深度）,初步设计（基础设计）,扩初设计（扩大的初步设计）,施工图设计（施工设计）,这就是所谓的“三段设计（设计的三个阶段）”,注意： 按项目工程的大小及复杂程度、上级主管部门的要求、设计能力等情况，设计阶段分成三种情况：,简单工程： 一步直接做施工图设计 中等复杂工程： 初步设计 施工图设计 复杂、创新工程： 初步设计 扩初设计 施工图设计,最后的落脚点都是施工图设计,每步设计对要进行严格的审查,问题：为什么要将设计进行分段？,设计过程的自动化,现代化工设计的工具与方法,设计信息的获
8、取,电子数据库,网上搜索,计算机绘图,仿真设计,设计准备工作,设计准备工作的含义比较广泛，包括收集和掌握有关的设计资料，现场调查，组织设计力量，安排设计进度等 对设计人员来说，主要是认真周密地研究设计任务书，正确领会上级意图，构思设计对象的轮廓，考虑如何收集设计所需要的资料,设计所需资料,1、各种生产方法及其工艺流程 2、各种生产方法的技术经济比较 3、物料、热量衡算资料 4、设备设计资料 5、车间布置资料 6、管道设计资料 7、非工艺项目设计资料 8、概（预）算预等经济资料 9、劳动保护、安全技术等资料,Find what you need,设计信息的获取网上搜索引擎,Spy what yo
9、u want,设计资料的其它来源,除了网络资源以外，还可以从下列来源获得资料,1、设计单位 2、科研单位 3、生产企业单位 4、基本建设单位 5、国外技术引进资料 6、为设计而进行的研究 7、现场调查资料 8、供销单位的产品目录样本,设计资料的筛选,设计资料的筛选必需是实事求是，一般要掌握以下原则： 1、去伪存真； 2、去粗取精； 3、对新、旧资料进行对比，优先采 用可靠的最新资料。,设计文档的主要类型纸质文档,设计说明书 工程图纸 设计条件表、图 设备、材料一览表 经济分析图表,设计结果的表达与设计文档的编制,设计说明书的主要类型,概念设计说明书 可行性研究报告 初步设计说明书 施工图设计说
10、明,返回,化工设计工程图纸的主要类型,工厂总布置图 工艺流程图 设备图 设备布置图 管道图,返回,化工设计条件表、图的主要类型,非定型设备条件表、图 土建条件表、图 电气条件表、图 自动控制和仪表条件表、图 其它专业设计条件表、图,返回,初步设计说明书的内容,1、总说明 2、总图与运输 3、化工工艺 4、空压站、氮氧站、冷冻站 5、自动控制 6、供电与电信 7、土建 8、给水、排水 9、环境保护 10、供热 11、采暖通风与空气调节 12、外部工艺与供热管道 13、储运 14、维修 15、消防 16、职业安全及工业卫生,返回,工厂总布置图,返回,设备布置图,返回,工艺流程图的主要类型,1、工艺
11、流程示意图 Process Block Diagram 2、物料流程图(PFD) Process Flowsheet Diagram 3、带控制点物料流程图(PID) Process & Instrument Diagram 4、管道及仪表流程图(P&ID) Piping & Instrument Diagram 5、计算机模拟流程图 Flowsheet for Simulation,返回,初步设计说明书的内容化工工艺,1、概述 2、生产流程简述 3、工艺计算概述及结果 4、主要设备选型及计算 5、原材料、动力消耗定额及消耗量 6、主要生产控制指标 7、机构及定员 8、三废治理措施 9、生产成本估算 10、附录图纸和表格,返回,工艺流程示意图,返回,物料流程图（PFD）,返回,带控制点物料流程图（PID）,返回,管道及仪表流程图(P&ID),返回,计算机模拟流程图,返回,非定型设备条件表、图,返回,非定型设备装配图,返回,管道布置图,继续,管段制作图（轴测图）,返回,
