工厂设计复习资料

1、以下材料仅供参考第一章 绪论1 、 工厂设计课程的主要内容、化工厂设计及化工工艺设计；、化工技术经济分析与评价；、计算机辅助化工设计。2 、 化学工业发展阶段：、古代化学工业：从数千年前人类阳光晒盐、地下卤水煮盐开始，萌发了古老的化学工业。、近代化学工业：从18世纪中叶，欧洲造纸、玻璃、肥皂的大规模生产开始，表明近代化学工业的形成。、现代化学工业：上世纪40年代开始，随着合成橡胶、石油炼制、合成纤维工业的迅速发展，随着化工单元操作理论的日益成熟，在科学技术和生产规模二个层面上，揭示现代化学工业开始形成。3 、 化工过程设计的目标: 确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算的基

2、础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一个综合的设计、* 方案。4 、 化工过程设计的内容： 其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。5 、 化工过程设计发展方向（ 1）复杂大型化工厂的设计（ 2）柔性化工厂的设计（ 3）自主创新设计（ 4）与国际工程设计的接轨我国化工设计院，原来的专业部门进行了相应的改革调整。PID （Process Instrument Diagram ） 带控制点的工艺仪表管道流程图PFD（ Process Flowsheet Diagram）过程物料流程图UID （ Util

3、ity Instrument Diagram）公用工程仪表管道流程图UFD（ Utility Flowsheet Diagram ） 公 用工程物料流程图6、计算机辅助化工过程设计的优势（优点）：、设计工作效率高、规范性好、设计水平高（可进行优化设计）7 、 计算机辅助化工过程设计软件系统的发展方向（趋势） ：（ 1） 、单元操作模块的种类数；（ 2） 、物性数据库的大小及数据的估算方法；（ 3） 、能处理的流股数量和组份数量；（ 4） 、计算技术方法（求解方法）；（ 5） 、能处理的流股相态（气、液、固、胶体、电解质等）；（ 6） 、软件系统的人性化界面及开放程度；（ 7） 、流程图形输入及

4、识别技术。8 、 化学工业绿色化的含义： 以“减量化、再利用、资源化”为基本原则，具体体现在：（ 1） 、减少化工过程的能耗、物耗； （ 2） 、减少有害物质的使用或生成； （ 3 ） 、减少废弃物，并使废弃物在系统类在利用；（ 4） 、尽量将排放的废弃物转化为可用的再生资源；（ 5） 、尽量延长产品的生命周期。*9 、伦理学理念体现在：（ 1） 、自觉维护化工过程的安全；（ 2） 、自觉保护环境的意识；（ 3） 、自觉节约资源的意识；（ 4） 、对业主、化工厂操作人员、同事负责的精神。*10 、 责任关怀制度的含义：（ 1） 、提高对安全、健康、环保、资源的认知和行动；（ 2） 、充分报道成

5、绩、行动计划，但不回避缺陷；（ 3） 、与公众沟通，并倾听意见的日常化。等等。第二章 概述1 、 基建： 基本建设的简称，一个项目从设想到建成投产的过程。2 、项目建议书： 将收集到的有关项目的资料（信息）整理成文，由某地区、部门、企业向其上级主管部门提出的申请项目投资立项的文件。3 、 项目建议书应该包括的主要内容（ 1） 、项目的背景、意义；（ 2） 、产品价格和市场需求预测分析；（ 3） 、产品方案和建设规模；（ 4） 、工艺技术路线和技术来源；（ 5） 、原料、燃料、动力、水的供应、运输，产品运输等；（ 6） 、厂址选择和厂址条件；（ 7） 、环保方案；（ 8） 、消防及安全措施；（

6、9） 、工厂定员及人力资源来源；（ 10） 、投资估算、资金筹措方案；（ 11） 、基建及投资规划；（ 12） 、经济效益初步分析与评价；（ 13） 、结论及建议4、项目建议书的实质：想投资该项目的主体，将它前期收集的所有资料（信息） ，经过加工（初步定量计算、并结合专家经验）处理，按以上主要章节整理成一本文件。其目的就是要打动上级决策者，让决策人下决心上该项目。5 、可行性研究的定义： 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。6 、 计划任务书

7、（设计计划任务书） 定义： 由上级主管部门对拟建项目的地点、 规模、 投资、建设期、劳动定员等问题，下达的“规定性”文件。它和可行性研究报告一起，共同作为项目的设计依据。7 、化工项目设计的“三段设计（设计的三个阶段）”： 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）8 、工艺包的定义：工艺包是一个专用的技术名词，特指某个化工产品生产技术方面的全部技术文件的总和。9 、化工工艺设计的内容与步骤10 、内循环优化：在流程结构不变的前提下，通过修改、调整流程内部的部分设备参数和操作参数，来对流程进行优化设计。11 、外循环优化：在内循环优化不能满足优化目标的情况

8、下，重新做流程组织，对流程结构进行改头换面的大变动，而达到对流程进行优化设计的目的。12 、 设计、技术经济分析、计算机辅助化工设计三者之间的关系：（ 1） 、设计出一个或几个较优的流程是设计的最终目的；（ 2） 、技术经济分析是判断流程优劣的依据（标准）；（ 3） 、计算机辅助化工设计是设计的有力手段。13 、 厂址选择 是在基建的投资决策阶段必须解决的重要问题， 由工艺系统专业部的总图专业牵头完成。是项目建议书、可行性研究报告中必不可少的内容。*14 、 化工厂厂址选址的几个基本原则1 ）应符合国家、地区、行业、部门发展大局的需要；2）应选在原料、燃料、动力充足，运输方便，产品销售便利的地

9、区。并在公用工程、生活设施有良好基础的地区；3 ）化工厂厂址附件应该有良好、充足的水源； （化工类企业对水有强烈的需求依赖）4）应该注意节约用地及占地种类，并考虑工厂发展的需要；5）应考虑附近居民的安全与健康，厂址的气候及防灾害能力。6）避免建在国家或地区的水利、历史、自然、文化等各类保护区。此外，厂址地方的投资及税收政策、人力资源及成本、管理是否方便、协作关系等社会因素也应综合考虑。15 、 厂址选择的基本方法： 方案比较法，评分优选法，最小运输费用法16 、 总图布置的定义： 在全面掌握工厂工艺概况的前提下， 结合厂区的各种内、 外部条件，对化工厂的所有车间在厂址范围内进行合理的布局，以期

10、获得安全、经济的人流及物流流动路线。17 、 化工厂总图布置的几条基本原则1 、应尽量考虑生产工艺流程的要求，避免物流交叉，缩短物流路线。并尽量减少人流和物流的交叉。2、对公用工程有大需求的车间，应考虑其与外界的联系，并尽量靠近其供应源。同时遵守“负荷集中”原则。3、厂区内与外界有大运输量的车间应尽量布置在厂区外缘。4 、厂区内同类型或相似类型的车间应尽量集中布置。 （“同类集中”原则）5、厂区布置应考虑防火、防爆及卫生健康的要求。6、工厂布置应考虑工厂、车间发展的需要。第三章 物料衡算与热量衡算*计算题：自由度的判断与计算分析（见书例 3.7 ，例 3.8 ，例 3.16 ） 物料衡算的见书

11、例题 1， 2,3,4,51 、物料衡算( Material Balance ) ，简称“MB”热量衡算(Heat Balance ) ，简称“HB”能量衡算 (Energy Balance ) ，简称“EB”物料衡算与能量衡算的联立计算( Combined Balance ) ，简称“CB”化工流程(过程)中 MB HB EB三者之间的关系(1) MBt HB之间的关系MB有可能能单独(不依赖 HB而独立)求解；HB一般不能单独求解；(间壁式换热器除外)当M坏能独立求解时，它就必须与HB联合起来，求解 CB(2) EB与HB之间的关系流程压力水平不高，而且压力变化也不大，系统能量只考虑其热焓

12、，而忽略其动能、势能等机械能，在这种情况下： EB HB(3) 在HB计算中，压力对始值的影响热焓是状态函数，严格而言，它同时与温度和压力有关。但温度对焓值的影响更加显著。在压力水平不高且压力变化不大的化工流程中，一般认为焓值只是温度的函数，以简化计算。2、MB HB衡算计算的任务：就是解MB HB其它方程组成的方程(组)，求解出衡算范围内未知的流股变量和设备单元变量。3、化工流程的操作状态及其对应的衡算计算基准( 1) 、连续生产流程(稳态流程)特点：参数是位置的函数，而不随时间而变。适用情况：产量大，物系稳定性较好。衡算计算基准：时间基准( /s, /h, /d )2) 、间歇生产流程(动

13、态流程、批处理过程)特点：参数不仅是位置的函数，也是时间的函数。适用情况：产量小，物系稳定性较差，需要切开批次的过程。衡算计算基准： / 批（ /Batch ）（ 3） 、半间歇半连续生产流程特点：间歇操作和连续操作同时出现在一个流程内。适用情况：物料流在流程内流量变化大；流程内有些物质稳定性好，有些物质稳定性较差。4、化工流程的自由度 三流程变量总数一衡算方程数一已知变量数一已知其它关系式数5 、分流器的自由度分析有特殊性分流器的特点：、其所有流股的组成相同；、无反应，各流股只是流量不相同分流器的作用：将一个流股拆分为几个组成相同、流量不同的分流股，分拆开的流股，一部分回流（ recycle

14、 ） ，一部分防空（ purge ） 。分流器单元的MB方程数的特殊性：无论分流器牵涉到多少种组份，其独立M昉程只有1个。6 、一个流程是弹性设计，必需同时满足以下二个条件：（ 1） 、流程过程自由度必需是 1 ；（ 2） 、流程的已知流股变量全部是强度性质（没有一个流量变量已知） 。7 、计算基础的挑选原则：（ 1） 、放在自由度最小的单元上；（ 2） 、附带再考虑计算基准对相邻单元的影响。*8 、 “变量置换”的概念： 如果一个流程中只有一个流股的流量已知，而且流程过程自由 度为 0 ， 那么， 可以将这个唯一已知的流股流量先假设为未知， 使整个设计条件变成弹性设计，再通过选择弹性设计MB

15、 的计算基准，假设另外一个流股的流量已知，而达到简化MB计算的目的。9、变量置换的目的。变量置换后，MB计算变成了一个每步都能完全求解顺序序列，大大简化了计算。第四章 流程组织(过程合成)1 、 化工流程包括： 原料预处理阶段，反应合成阶段，产物分离阶段。2 、 专用地址： 确定性的设计条件与限制3 、 流程组织专用地址分配的含义： 在流程组织大框架已经确定的情况下，对有关流股的走向、流股之间的配比(流量调配)，以及操作单元的拆分、合并等问题进行综合的考虑。*4 、 流程组织的基本原则(1) 重视过程开发实验结果(根本出发点)(2) 尽量确保工程中运用的工艺技术和设备的成熟性(3) 要考虑工程

16、放大的影响(4) 组织流程时，应考虑流程的可操作性，尽量增大流程(尤其是关键设备)的操作弹性(5) 重视流程的运行安全问题(6) 从经济角度，节省流程的固定投资，减少流程的操作费用(7) 重视副产品回收，同步考虑环保因素5 、 分离技术的选择基本原则：(1) 以待处理物系的各组份的性质为根本出发点，来挑选分离技术(2) 充分考虑分离过程的投资、成本等经济因素(3) 根据待处理物系的处理量和分离纯度要求，来挑选合适的分离技术(4) 尽量采用技术、设备上成熟的分离技术，避免工程风险6 、 分离顺序选择(确定)的基本原则：(1) 根据待处理物系的性质，一般是容易分离的组份，可考虑先分离(2) 相分离

17、可考虑优先进行(3) 含量较多的组份可考虑优先分离(4) 高附加值的产物组份可考虑优先分离(5) 稳定性较差、有毒、有腐蚀、有放射性的组份可考虑优先分离第五章 换热网络*计算题、窄点运算(参考例 4.12 )第六章 管道布置设计* 管道布置走向和控制方案说明1 、 化工车间管道布置设计的任务(1) 确定设备的管口方位和接口位置。(2) 确定管道的安装连接和铺设、支承方式。(3) 确定各管段(包括管道、管件、阀门及控制仪表)在空间的位置。(4) 画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管道安装的依据。(5) 编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数

18、量。2 、化工车间管道布置设计的要求(1) 符合生产工艺流程和生产管理的要求；(2) 便于操作管理，并能保证安全生产；(3) 便于管道的安装和维护；(4) 整齐美观，节约材料和投资。3 、化工车间管道布置设计考虑因素：( 1)物料因素输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处；应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置；应将放空管引至指定地点或高过屋面2m以上；有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。管道铺设时应有一定的坡度真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。（ 2）考虑施工、操作及维修管道应尽量集中

19、布置在公用管架上，平行走直线，少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和 设备、阀门及管件的安装维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管时，气体管道应从上方引出，液体管 道应从下方引出。管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容 纳管件、阀门及方便安装维修为原则。（ 3）安全生产架空管道与地面的距离除符合工艺要求外，还应便于操作和检修。直接埋地或管沟中铺设的管道通过道路时应加套管等加以保护。为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃、易爆介质的管道应采取接地 措施，以保证安全生产。长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补偿问题，如在两个固定支架之间设置 补偿器和滑动支架。（ 4）其他因素管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。距离较近的两设备间的连接管道，不应直连，应用45°或90 °弯接。管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他非工艺管道的布置。4 、 管道和管架的立面布置原则*（1） 当管架下方为通道时管底距车行道路路面的距离要大于 4.5m；道路为主干道时要大于6m；人行道上空应大于 2.2m ；管廊下有泵