化工工艺设计..课件

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1、1 绪论,化工设计要注意以下几个原则： （1）符合国家的经济政策和技术政策 （2）工艺上可靠，经济上合理 （3）力求技术先进，经济效益更大 （4）不造成环境污染 （5）符合安全和卫生要求,1.1化工厂概况,1.1.1 化工厂分类 1.化工生产的特点 （1）工艺流程复杂 （2）操作状态变化大 （3）流体输送多 （4）具有腐蚀性 （5）具有毒性 （6）易燃、易爆性 （7）非标设备多,2.化工厂分类,（1）按产品分类 可分为：日用化工厂、石油化工厂、 农药化工厂、橡胶厂、塑料厂 等种类繁多的化工厂 （2）按生产规模分类 大型化工厂（年生产能力100kt以上） 中型化工厂（年生产能力10kt100kt

2、） 小型化工厂（年生产能力10kt以下）,（3）按生产方式分类 可分为：连续操作(大、中型化工厂) 间歇操作(小型企业) （4）按生产技术的先进程度分类 可分为：现代化化工厂(生产技术采用微机控制， 自动化程度较高) 技术水平一般的化工厂(少有或没有微机 控制，大部分生产环节靠 常规的仪表或人工控制)。,1.1.2 化工厂组成 1.化工厂的结构 （1）人：机关人员、工程技术人员、操作人员、 后勤行政人员 （2）财：固定资产、流动资金 （3）物：各种机器设备、材料、各种仪表等 （4）产 （5）供：提供原料、机器设备、检修物资等 （6）销,2.专业技术人员 化工厂中的专业技术人员主要包括以下五个专

3、业： （1）工艺：管理从原料到半成品或成品的加工过程 （2）设备 （3）自动控制 （4）给排水：供水、排水。 （5）电气：电缆、电网、动力用电负荷、照明负 荷、电表、控制及维修等。,3.化工厂组成 由生产部门和辅助生产部门等组成。 （1）生产部门：生产车间(原料工段、生产工段、 成品工段、回收工段等) （2）辅助部门：原料及产品罐区或仓库、锅炉房、 压缩空气站、冷冻站、循环水站、 真空泵房、变电配电室、三废处理 车间、机修车间、消防站等 （3）行政、生活部门：行政办公楼、更衣室、浴 室、食堂、医务室、门卫等,1.2 立项过程,1.2.1 立项 根据项目的大小可分为三类： （1）国家级大型项目：

4、部委或国务院批准后才能立项，主 要考虑此类重大项目在全国布局的 合理及资金筹措。 （2）中型项目：地方政府主管部门批准，主要考虑此地区 的需求合理，由于资金相对较少，所以较 易解决。 （3）小型项目：本地区主管部门批准立项，通常由化工厂 本身发展需要而建设。,1.2.2 招标 立项后，建设单位招标 设计单位投标 招投标中，有关专家审查并确定标的 招标后，中标的设计单位以建设单位上级主管部门的批文为依据，同时根据建设单位提供的设计要求及设计参数开展工作。,1.2.3 项目建议书的编制,设计单位编制项目建议书 确定项目负责人 进行基础资料的调查和收集，确定生产路线 进行厂址踏勘，提出总图设想，估算

5、投资费用。 项目负责人汇总资料编制成项目建议书。再发送至有关单位，由上级部门审批立项。,1.3 设计要求,1.3.1 设计原则 1.设计要求 化工装置设计需满足的要求： （1）产品数量和质量指标 （2）经济性 （3）安全 （4）符合国家和各级地方政府制订的环境保护法规，对排放的三废进行处理 （5）整个系统必须可操作可控制,2. 约束条件 分为：外部约束条件和内部约束条件 外部约束条件： （1）政府制订的各种法律、规定和要求 （2）各种自然规律 （3）安全要求 （4）资源情况 （5）各种必须遵循的标准和规范 （6）经济要求，如投资限额和投资回收期,内部约束条件： （1）生产技术，技术软件的来源，

6、技术成熟程度， 价格和使用条件 （2）材料：材料供应的难易 （3）时间：设计时间 （4）人员 （5）产品规格 （6）建设单位的具体要求 （7）建厂地区的具体情况,1.3.2 设计种类 一个新产品或技术从试验研究工厂或装置建设，需要进行两大类的设计： 第一类：是新技术开发过程中的 即概念设计，中试设计和基础设计等。 由研究单位和工程开发部门负责进行。 第二类：是工程设计 包括可能性研究，初步设计，施工图设计等 由设计单位负责进行。,1.概念设计：根据研究提供的概念和数据，确定流程和工艺条件及主要设备的形式和材质，三废处理措施等，最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标。 2.中试装置设计：中

7、试的目的是验证基础研究得到的规律，考察从小试到中试的放大效应。内容基本上和工程设计相同，但规模小 3.基础设计：内容包括将要建设的生产装置的一切技术要点。它将作为工程设计的依据，基础设计须详细说明工业生产过程、主要的工艺特点、反应原理及工艺参数和操作条件。,1.3.3 设计程序,项目建议书的主要内容： （1）项目建设的目的和意义，及项目提出的背景和依据，投资的必要性及经济意义。 （2）产品需求初步预测 （3）产品方案和拟建规模 （4）工艺技术初步方案（原料路线、生产方法和技术来源） （5）主要原材料、燃料和动力的供应 （6）建厂条件和厂址初步方案 （7）公用工程及辅助设施初步方案 （8）环境保

8、护 （9）工厂组织和劳动定员估算 （10）项目实施初步规划 （11）投资估算和资金筹措方案 （12）经济效益和社会效益的初步估算 （13）结论与建议,可行性报告的内容如下： （1）总论：项目名称、主办单位名称、企业性质及法人、 可行性研究的依据、可行性研究的主要内容和 论据、评价的结论性意见、存在问题和建议等 并附上主要技术经济指标表 （2）需求预测：国内外需求和产品的价格分析 （3）产品的生产方案及生产规模 （4）工艺技术方案：包括工艺技术方案的选择、物料平 衡和消耗额定、主要设备的选择、工艺和设备 拟采用标准化的情况等内容 （5）原材料、燃料及水电汽的来源与供应,（6）建厂条件和厂址选择布

9、局方案 （7）公用工程和辅助设施方案 （8）节能 （9）环境保护 （10）劳动保护与安全卫生 （11）工厂组织、劳动定员和人员培训 （12）项目实施规划 （13）投资估算和资金筹措 （14）经济效益评价及社会效益评价 （15）结论：包括综合评价和研究报告的结论、存在问题及建议等内容,初步设计说明书的内容： （1）总论 （2）技术经济：基础经济数据，经济分析，附表 （3）总图运输：厂址选择，总平面布置，竖向布置，工厂 运输，工厂防护设施，排渣场，防护，绿化 （4）化工工艺：原材料及产品的主要技术规格，装置危险性 物料表，生产流程叙述，原材料、动力（水 电气汽）消耗定额及消耗量，成本估算，车 间定

10、员，管道材料等 （5）空压站，氮氧站、冷冻站 （6）外部工艺，供热管线 （7）设备（含工业炉）：设备技术特征，主要设备总图,（8）自动控制全厂自动化水平、信号及联锁，环境特征及仪表选型，复杂控制系统，动力供应等 （9）供电 （10）电信 （11）土建 （12）给排水 （13）供热 （14）采暖通风及空气调节 （15）维修 （16）中央化验室 （17）消防 （18）环境保护及综合利用 （19）劳动安全与工业卫生 （20）节能 （21）概算,施工图设计,施工图设计：把初步设计中确定的设计原则和设计方案，根据建筑施工、设备制造及安装工程的需要进一步具体化 设计内容包括： 工艺专业：工艺图纸目录、带控

11、制点的工艺流程图、公用工程系统图、设备布置图、设备一览表、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备及管路保温及防腐设计、设备专业有非定型设备制造图、设备安装图等 非工艺专业：土建施工图，供电、给排水、自控仪表路线安装图等,1.3.4 原始资料搜集,1.3.4.1 原始数据及资料 1.基础资料 包括厂址区域的地形、气象、工程地质、水文地质等资料，人文及地理情况，矿产资源、技术经济条件，原材料、燃料及其他动力供应、交通运输及施工条件等情况 2.生产方法及工艺流程资料 （1）各种生产方法及其工艺流程 （2）各种生产方法的技术及经济比较,3.工艺资料 （1）物料衡算 （2）热量衡算 （3）设备计算

12、 （4）车间布置 4.其他资料 包括非工艺专业如自控、土建、电力、采暖通风、给排水、供热、废水处理等资料；概算资料；原料供应，总图运输资料；劳动保护，安全卫生资料；三废排放及处理方法等。,1.3.4.2 资料的来源 （1）设计单位的资料 （2）向科学研究单位收集有关资料 （3）向有关生产单位收集资料 （4）向建设单位收集资料 （5）在设计过程中为设计的开展而进行的试验研究的有关资料 （6）有关产品、目录、样本销售价格等资料 （7）有关手册、工具书、杂志等书籍,1.3.5 项目组织及设计机构,1.3.5.1 项目组织,大型项目：,1.3.5.2 设计机构,1.机构分支 承接设计任务的单位是设计院

13、(企业单位),设计院负责人：,院长(设计院法人代表),总工程师,(全面负责设计院的生产经营、技术进步和行政管理工作),总经济师,(协助院长负责 全院的技术工作),(协助院长负责全院的 经营管理、财务审计工作),设计院的部门设置,化工行业的设计院设立有： 生产部门：工艺、安装、配管、设备、土建、结 构、概算、总图、给排水、电气、仪 表、采暖通风、电算等 非生产部门：文印、资料、财务等,设计院,计划管理部门,技术管理部门,（负责经营计划工程 设计的管理工作）,（负责设计质量、基础工作、 技术开发等管理工作）,1.3.6 设计内容,1.3.6.1 设计原则 （1）技术经济评价指标的种类和数值，例如投

14、资回收期小于X年，利润率大于XX等 （2）要求生产的可靠程度 （3）生产能力波动的适应范围 （4）材质使用原则 （5）自动化水平 （6）传动设备和易磨损、易腐蚀或易结焦设备的备用原则 （7）考虑发展规划,1.3.6.2 设计基础,1.年操作时间 年操作时间是每年的实际生产时间，其数值随装置而异，要考虑下列因素： （1）工艺介质的腐蚀性强弱 （2）生产过程中有无结焦、聚合现象 （3）设备备用系数的高低 （4）建厂地区管理和操作水平 （5）工艺成熟程度,2.原材料规格：原料浓度和纯度高则价格高，因次要选择合理的纯度和浓度 原料浓度和纯度要考虑如下因素： （1）杂质对反应的影响 （2）杂质对催化剂的

15、影响 （3）对惰性杂质，考虑原料浓度降低后对主反应绝对速率和主副反应相对速率的影响 （4）原料浓度对反应产物提纯系统的影响 （5）提高原料浓度和纯度所需的代价 （6）提高原料浓度，分离出的其他副产品的价值 3.产品规格：考虑因素与原料规格相同。 4.原料消耗：占成本因素第一位。应作为设计指标在设计开始前规定,5.界区交接条件 界区：生产装置占地面积的范围 界区交接条件：指用管道输送的原料、产品和公用工程在界 区边缘交接处的温度、压力和状态 6.公用工程规格 (1)冷却水：供水温度、压力，回水温度、压力，污垢系数 (2)蒸汽：根据生产需要决定蒸汽压力和温度 超高压 11.5 MPa(绝压) 高压

16、 10 MPa(绝压) 中压 2.5、4MPa(绝压) 低压 0.4，0.5，0.6，1.3，1.6 MPa(绝压) (3)压缩空气：无特殊要求时一般为0.7 MPa(绝压),7.公用工程消耗 根据系统物料、能量衡算结果，汇总公用工程消耗，列出单位时间和单位产品的消耗量 8.催化剂、干燥剂、助剂及其他各种化学品用量 根据反应器、干燥器等单元过程计算结果和工艺要求决定 9.三废的来源、数量、组成和建议的处理方法 三废：废气、废水、废渣,1.3.6.3 工艺专业的主要设计内容,1.物料衡算和能量衡算 物料衡算：在此基础上可以正确地进行能量衡算、设备选择与设计、生产工艺流程设计 能量衡算：确定输入和输出设备的热量、加热剂和冷却剂的消耗量，设备的传热面积 2.物料流程图(PFD) 3.工艺管道及仪表流程图(也称为带控制点的工艺流程图PID) 4.工艺设备设计(标准设备、非标设备) 5.设备布置图 6.管道布置