化工设计的程序及内容

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1、化 工 设 计 Design of Chemical Engineering,第二章 化工设计的程序及内容 Chart2 The process and content of chemical engineering design,2.1 化工设计的种类 2.2 化工设计的工作程序 2.3 化工设计的内容 2.4 国家和行业的基本设计政策和规范 2.5 设计文件的编制,概 述:,化工设计是将一个系统(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，将其全部描绘成图纸、表格及必要的文字说明，即把工程技术装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。

2、或说：设计工作是一项能将人们的设想和想象转变成现实的一个重要步骤，通过课程的学习，我们可知道化工厂的建设程序、设计程序、主要设计内容等一些基本概念。,化工设计是一种创造性活动，包括工艺设计、非工艺设计。工艺设计是化工设计的核心，决定了整个化工设计的概貌。非工艺设计是以工艺设计为依据，按照各专业的要求进行的设计，它包括总图运输、公用工程、土建、仪表及其控制等。本章主要介绍化工设计的种类及工作程序，工艺设计的内容及设计文件。,概 述:,化工设计专业配置,工艺,安全,概预算,技术经济,环保,通讯,电气,动力,设备,结构,建筑,暖通空调,给排水,总图运输,自控,2.1 化工设计的种类,分类依据：项目性

3、质、设计性质,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。,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。 由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。,3. 已有装置改造设计,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，原材料和能量消耗过高，缺乏竞争能力。 改造内容：去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”，优化生产过程和控制操作。 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.,

4、二、根据设计性质分类,化工新技术开发的工作框图,新技术开发过程的设计包括：概念设计、中试设计和基础设计。 设计单位：研究单位的工程开发部门、或委托设计单位、或与设计单位合作进行。,1. 新技术开发过程的设计,(1) 概念设计,概念设计应用研究进行到一定阶段，从工程角度，参照常规工程设计方法和步骤，按未来工业生产装置规模进行的一种假想设计。,概念设计是实现设计与研究的早期结合,概念设计的作用： 对开发项目进行初步的经济评价，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、范围和必须通过中试解决的问题和取得的数据。,概念设

5、计目的：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。,概念设计内容： 根据基础研究提供的概念和数据，以市场需求为依据，提出建立工业化生产规模的方案，包括原料和产品规格，确定工艺流程； 对全系统进行物料衡算、热量衡算和设备工艺计算，确定工艺操作条件、主要设备型式和材质； 确定三废治理措施； 计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。,（2）中试（装置）设计,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设计。,(2) 中试（装置）

6、设计,中试（装置）设计主要任务：,验证基础研究中得到的规律和概念设计中的一些结果和设想； 考察从小试、模试到中试的放大效应，考察基础研究结果在工业规模下实现的技术、经济方面的可行性； 考察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； 研究一些由于各种因素没有条件在实验室进行的课题； 进行新设备、新材料、新仪器、新控制方案的试验。,中试（装置）设计的内容： 中试设计的内容基本上与工程设计相同，由于中试装置较小，一般可不画出管道、仪表、管架等安装图纸。,中试（装置）设计要求： 中试要进行哪些试验项目，规模多大为益，均要由概念设计来确定 在满足下列条件下，规模应尽量小：

7、a 能满足试验任务。 b 设备、仪表、管件选型容易。 应选在同类生产装置的老厂内； 力求避免全流程； 在设计流程、规模和设备结构型式上不一定与工业装置完全相同，但必须在实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。,(3) 基础设计,基础设计一般在研究内容全部完成，并通过鉴定后进行。 基础设计是一个完整的技术软件，是新技术开发的最终研究成果，是工程设计的依据。 基础设计包括建设生产装置的一切技术要点。 在基础设计的基础上，工程单位结合建厂条件作出完整的工程设计。,基础设计主要内容包括： 设计基础：依据、技术来源、生产规模、原材料规格等； 工艺流程：生产工艺、主要特点、反应原理及工艺参

8、数等； 物料流程图和物流表：完成物料衡算； 带控制点的管道流程图；,设备名称表和设备规格说明书； 对工程设计提出要求； 设备布置建议图； 装置的操作说明； 装置三废的排放； 自控设计说明； 消耗定额； 有关的技术资料、物性数据等； 安全技术与劳动保护的说明。,基础设计的内容 除了一般的工艺条件外，还包括大量的化学工程方面的数据，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。在基础设计的基础上，工程单位结合建厂条件作出完整的工程设计。,2. 工程设计,一段设计：技术上比较简单，规模较小的工厂或车间的

9、设计可直接进行施工图设计。 两段设计：一般技术比较成熟的中小型工厂或车间的设计按初步设计和施工图设计进行。 三段设计：重要的大型企业和使用较复杂的技术时可按初步设计、扩大初步设计及施工图设计三阶段进行。,是将基础设计转化为工业装置建设所需的施工图。 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。,最后的落脚点都是施工图设计,每步设计都要进行严格审查,问题：为什么要将设计进行分段？,设计阶段的划分：,1）凡属重要的大型企业，技术比较复杂或比较新颖的工厂，为了保证设计质量，一般可分三阶段进行设计，即初步设计、扩初设计和施工图设计三个阶段

10、。,2）一般技术上比较成熟的中小型企业，为了简化设计，缩短设计时间，可分二阶段设计，即初步设计和施工图设计两个阶段。,3）在技术上比较简单，生产规模较小的工厂或车间，而且设计比较成熟，可直接进行一阶段的设计，即施工图设计。,设计依据： 设计任务书； 化工厂初步设计文件内容深度规定 对设计对象进行全面研究，寻求技术上可行、经济上合理、安全适用、三废治理完善的设计方案。 确定全厂性的设计原则、设计标准、设计方案和水、电、汽的供应方式和用量，关键设备的选型及产品成本，三废治理，项目投资等重大技术经济问题。 设计成品：初步设计阶段应编制初步设计说明书，其内容和深度应能使对方了解设计方案、投资和基本出处

11、为准。,（1）初步设计,是工程设计深度最浅的设计阶段，一般只要求： 1、PID图； 2、物料及热量衡算计算； 3、对土建、公用工程提出要求； 4、对工厂布置（总图）和车间布置提出要求、建议； 5、工程概算书； 6、初步设计说明书。,（1）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，使之更明确、更具体，能够满足控制投资或报价使用的工程概算的要求。,例如工艺部分：应有工艺流程图及工艺流程说明、物料流程图和物料表、管道流程图、各车间主要设备的选择说明和计算依据、较为详细的车间平面布置图、设备一览表等。,建筑部分要说明采用的建筑结构、基础工程和施工条件等技术要求。 扩大

12、初步设计阶段应编写扩大初步设计说明书及工程概算书。,（2）扩大初步设计,在初步设计的基础上，针对工程的关键技术（主要指关键设备、关键工艺）工段，补充以下文件： 1、关键设备设计图纸； 2、关键设备的布置图； 3、关键工艺工段操作说明； 4、扩初设计说明书。,对于有设备创新、工艺技术创新的化学工程，扩初设计阶段是十分必要的。,总体而言，扩初设计只是从初步设计到施工图设计的一个过渡阶段，它还不能指导施工建设。,（2）扩大初步设计,设计依据： 已批准的扩大初步设计 化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 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。 根

13、据建筑施工、设备制造及安装工程的需要将初步设计中确定的设计原则和设计方案进一步具体化。 此设计阶段的设计成品包括详细的施工图纸，必要的文字说明和工程预算书。,（3）施工图设计,这是最详细、最深入的工程设计阶段。只有它的设计文件，才能指导施工建设。是针对初步设计或扩初设计的完全具体化。,对化工工艺部分的设计，施工图设计要出的主要文件： 1、PID最终版； 2、UID图； 3、（工厂、车间）平立面布置图； 4、配管图（配管设计图）； 5、施工材料明细表； 6、工程预算书； 7、施工图设计说明书等等。,（3） 施工图设计,三种设计的主要设计成品及内容见表1-1。,工艺设计(process desig

14、n),基础工程设计(basic engineering design),详细工程设计(detailed engineering design),国际习惯 设计分类,2.2 化工设计的工作程序,一、化工项目建设程序,一个化工项目从设想到建成投产，分三个阶段：即可行性研究决策阶段、设计阶段、建设阶段。,1. 可行性研究决策阶段 工作内容：做好技术经济分析，选择最佳技术方案，确保项目顺利进行和获得最佳经济效益。 在国外分为机会研究、初步可行性研究、可行性研究、评估和决策；国内包括项目建议书、(预)可行性研究、评估和决策、编制计划任务书等内容。 在决策阶段，设计单位最重要的产品是一个详细的可行性研究报

15、告，送政府有关部门或建设单位董事会审查批准。,2. 设计阶段 根据批准的可行性研究报告，制定设计计划任务书、完成初步设计(基础设计)、施工图设计(详细设计)。 设计阶段成果是一套可供施工的图纸和说明文件汇编，作为建设阶段的依据。 3. 建设阶段 根据施工图设计成果，编制基建计划、进行商务和技术谈判，签订合同，施工、生产准备、试车、竣工和验收等。 建设阶段，设计单位需配合建设单位施工，进行现场服务，并委派现场设计代表，对施工图设计负责。必要时下达修改通知单，直至竣工验收。,基建：基本建设的简称，一个项目从设想到建成投产的过程。 基建工作主要包括：,中长期规划（是建设项目立项的主要依据） 项目建议

16、书 (立项报告) 可行性研究 设计任务书（在技术经济论证或可行性研究的基础上，进一步分析、落实各项建设条件和协作配合条件，审查各项技术、经济指标的可靠性，为项目的最后决策与初步设计提供依据，工程建设项目均应编制设计任务书）。 初步设计、年度设计、施工图设计、施工生产准备、工程施工、竣工验收、投产使用等。,我国化工厂基建的一般程序,我国化工厂基建的一般程序：,开发成果资源条件产品需求发展规划,项目建议书,初步或详细可行性研究,初步决策、工程评估、最终决策,设计任务书,投资决策期（阶段）,初步设计,扩初设计,施工图设计,施工,设计及施工期（阶段）,试生产,正式投产运行,试生产期（阶段）,化工项目基建分成三个阶段，其它行业工厂的建立程序也大抵如此。,化工项目试生产的顺序：,1、清理现场,2、清洗设备及管道,（水洗、气冲，并注意清洗顺序）,3、设备的单体试车,（以水代料）,4、整个工程以水代料联动试车,5、投入物料进行试车,注意：期间穿插人员的安全、健康、工艺操作培训。,