化工设计第一章化工厂设计的内容与程序

1、u陈声宗主编，陈声宗主编，化工设计化工设计，化学工业出版社，第三版，化学工业出版社，第三版u丁浩，丁浩，化工工艺设计化工工艺设计，上海科技出版社，上海科技出版社u倪进方主编，倪进方主编，化学过程设计化学过程设计，化学工业出版社，化学工业出版社 u赵国方编著，赵国方编著，化工工艺设计概论化工工艺设计概论，原子能出版社，原子能出版社 教材及主要参考书教材及主要参考书课程主要内容课程主要内容: :l化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序（第（第1 1章）章）l工艺流程设计（第工艺流程设计（第2 2章）章）l物料衡算与能量衡算（第物料衡算与能量衡算（第3 3章）章）l设备的工艺设计及化工设备图设

2、备的工艺设计及化工设备图 （第（第4 4章）章）l车间布置设计车间布置设计 （第（第5 5章）章）l管道布置设计管道布置设计 （第（第6 6章）章）l非工艺专业非工艺专业 （第（第7 7章）章）l工程设计概算及技术经济工程设计概算及技术经济 （第（第8 8章）章）l毕业设计毕业设计 （第（第9 9章）章）l毕业设计实例毕业设计实例 （第（第1010章）章）l工程的含义：工程的含义： 将作为原料的自然产物或农作物制成生活资料和将作为原料的自然产物或农作物制成生活资料和生产资料的过程，称为生产资料的过程，称为工业制造过程工业制造过程，而研究工业，而研究工业制造过程的学科称为制造过程的学科称为工程学

3、工程学。l化学工程：化学工程： 运用化学的方法或手段来研究工业制造过程，运用化学的方法或手段来研究工业制造过程，同时研究此制造（生产）过程的共同规律、摸索最同时研究此制造（生产）过程的共同规律、摸索最佳的工艺条件、解决规模放大和大型化生产中出现佳的工艺条件、解决规模放大和大型化生产中出现的诸多工程技术问题的学科。的诸多工程技术问题的学科。化工设计概论化工设计概论化工设计概论化工设计概论l化工过程的基本结构化工过程的基本结构（1）原料的储存）原料的储存（2）原料的预处理）原料的预处理（3）进行化学反应的过程（或其他化工过程）进行化学反应的过程（或其他化工过程）（4）进行分离的过程）进行分离的过程

4、（5）产品的提纯）产品的提纯（6）产品的储存及包装）产品的储存及包装l化工企业的基本组成化工企业的基本组成 （1 1）主体工艺过程）主体工艺过程 （2 2）公用工程设施）公用工程设施 （3 3）辅助工程设施）辅助工程设施l化工设计的主要内容化工设计的主要内容(1) (1) 化工总体设计化工总体设计 厂址选择、总图设计、总工艺设计、非工艺厂址选择、总图设计、总工艺设计、非工艺 设计、设计说明书及概（预）算书等。设计、设计说明书及概（预）算书等。(2) (2) 化工工艺设计化工工艺设计 生产方法选择、工艺流程设计、工艺计算、设生产方法选择、工艺流程设计、工艺计算、设 备设计与选型、设备布置、管道设

5、计、对非工备设计与选型、设备布置、管道设计、对非工 艺设计提条件、设计说明书及概（预）算书。艺设计提条件、设计说明书及概（预）算书。(3) (3) 非工艺设计非工艺设计 机械工程、土建工程、供排水工程、供配电机械工程、土建工程、供排水工程、供配电 工程、供热供汽工程、仪表及自动工程、供热供汽工程、仪表及自动 化、分析化、分析 及卫生工程等。及卫生工程等。 化工设计概论化工设计概论化工设计概论化工设计概论l化工设计的组织分工化工设计的组织分工 各专业人员 项目负责人 工艺设计者 公用工程设计者 工程施工作化工设计须具备的知识作化工设计须具备的知识l工艺方面的知识工艺方面的知识l工程方面的知识工程

6、方面的知识l设计方面的知识设计方面的知识第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序n化工设计是由不同专业组成的，以工艺化工设计是由不同专业组成的，以工艺 专业为主体的设计。专业为主体的设计。n化工设计涉及的专业有：化工设计涉及的专业有： 设备、土建、给排水、总图运输、设备、土建、给排水、总图运输、 采暖通风、电气和仪表专业。采暖通风、电气和仪表专业。n 各专业之间既有密切联系，又有不同任务各专业之间既有密切联系，又有不同任务 和分工。和分工。第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-1 1-1 化工设计的分类化工设计的分类 1. 新建项目设计新建项目设计 新

7、产品、新工艺或新技术的产品设计新产品、新工艺或新技术的产品设计开发研究单位开发研究单位+ +工程研究部门工程研究部门2. 重复建设项目设计重复建设项目设计 工程设计部门工程设计部门3. 已有装置的改造设计已有装置的改造设计 生产企业的设计部门生产企业的设计部门 一、一、根据根据项目项目性质性质分类分类第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序二、根据化工过程开发程序分类二、根据化工过程开发程序分类1-11-1 化工设计的分类化工设计的分类图1-1 化工新技术开发的工作框图第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序(1)(1)概念设计概念设计n 定义定义 以过程研

8、究中间结果为基础，从工程角度出发按照以过程研究中间结果为基础，从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假想设计。未来生产规模所进行的一种假想设计。n 目的目的 判断研究的判断研究的工艺条件是否合理工艺条件是否合理 数据是否充分数据是否充分 提出改进方向提出改进方向n 内容内容 包括过程合成、分析和优化、得到最佳工艺条件、包括过程合成、分析和优化、得到最佳工艺条件、给出物料流程图；确定流程和工艺条件以及主要设备的型给出物料流程图；确定流程和工艺条件以及主要设备的型式和材质；确定三废处理方案，最终得出基建投资和产品式和材质；确定三废处理方案，最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标。成本等主

9、要技术经济指标。n概念设计的概念设计的作用作用是暴露和提出过程研究中存在的问题。是暴露和提出过程研究中存在的问题。1-1 化工设计的分类化工设计的分类(2)(2)中试设计中试设计任务任务 1.验证基础研究得到的规律；验证基础研究得到的规律； 2. 考察从小试到中试的放大规律；考察从小试到中试的放大规律； 3. 进行在实验室无法进行的研究项目。进行在实验室无法进行的研究项目。中试装置设计应注意事项：中试装置设计应注意事项：1.在满足下列条件下，应尽量小：在满足下列条件下，应尽量小： a.能满足试验任务；能满足试验任务； b.设备、仪表、管件选型容易。设备、仪表、管件选型容易。第一章第一章 化工厂

10、设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-1 化工设计的分类化工设计的分类第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-1 化工设计的分类化工设计的分类(3)(3)基础设计基础设计 基础设计是新技术开发的最终成果，是工程设计的依据。基础设计是新技术开发的最终成果，是工程设计的依据。工程设计单位根据基础设计，结合建厂地区的具体条件即工程设计单位根据基础设计，结合建厂地区的具体条件即可作出完整的工程设计。可作出完整的工程设计。2.2.应选在同类生产装置的老厂内。应选在同类生产装置的老厂内。3.3.力求避免全流程试验。力求避免全流程试验。4.4.中试装置形式上不一定与工业装置完全相同

11、，中试装置形式上不一定与工业装置完全相同， 但能反但能反映工业装置的特点和规律。映工业装置的特点和规律。中试装置设计应注意事项：中试装置设计应注意事项：（4 4）工程设计工程设计l 初步设计初步设计 根据设计任务书，对设计对象进行全面研究，寻求技术根据设计任务书，对设计对象进行全面研究，寻求技术上可行、经济上合理、符合环保要求的设计方案。上可行、经济上合理、符合环保要求的设计方案。 第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-1 化工设计的分类化工设计的分类l扩大初步设计扩大初步设计 根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主

12、要技术问题，使之明确、细化。使之明确、细化。 l施工图设计施工图设计 包括施工图纸、必要的文字说明及工程预算书。根据已包括施工图纸、必要的文字说明及工程预算书。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、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。进度及控制投资等前提下开展施工图设计。工程设计可分为：工程设计可分为：第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-1 化工设计的分类化工设计的分类（1）一段设计：）一段设计： 技术比较简单、规模较小的工厂或车间的设计。技术比较简单、规模较小的工厂或车间的设计。（2）两段设计：）

13、两段设计： + 一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计。一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计。（3）三段设计：）三段设计： + + 针对重要的大型企业设计和较复杂的技术设计。针对重要的大型企业设计和较复杂的技术设计。开发成果，资源条件开发成果，资源条件产品需求发展规划产品需求发展规划项目建议书项目建议书主管部门进行筛选主管部门进行筛选可行性报告可行性报告主管部门进行评价主管部门进行评价编写设计任务书编写设计任务书（并经主管部门认可）（并经主管部门认可）扩大初步设计，提出总概算扩大初步设计，提出总概算主管部门进行评价主管部门进行评价施工图设计，提出预算施工图设计，提出预算组织施工，制定开车

14、方案组织施工，制定开车方案投料试车，考核验收投料试车，考核验收终止终止终止终止终止终止否否否否否否1-2 1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序 第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序 一、项目建议书一、项目建议书 1. 项目建设的目的和意义；项目建设的目的和意义； 2. 产品需求初步预测；产品需求初步预测； 3. 产品方案和拟建规模；产品方案和拟建规模； 4. 工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）；工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）； 5. 资源、主要原材料、燃料和动力的供应；资源、主要原材料、燃

15、料和动力的供应； 6. 建厂条件和厂址初步方案；建厂条件和厂址初步方案； 7. 公用工程和辅助设施初步方案；公用工程和辅助设施初步方案； 8. 环境保护；环境保护； 9. 工厂组织和劳动定员估算；工厂组织和劳动定员估算； 10. 项目实施规划设想；项目实施规划设想； 11. 投资估算和资金筹措设想；投资估算和资金筹措设想； 12. 经济效益和社会效益的初步估算。经济效益和社会效益的初步估算。 13. 结论与建议结论与建议第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序 二、可行性研究二、可行性研究 可行性研究的可行性研究的目的目的是对拟

16、建设项目作出论证和评价，是对拟建设项目作出论证和评价，为投资决策和编制、审批设计任务提供可靠的依据。为投资决策和编制、审批设计任务提供可靠的依据。F 可行性研究的可行性研究的任务任务是对拟建设项目的技术路线、工艺是对拟建设项目的技术路线、工艺过程工程条件和经济效益及社会效益进行深入细致的调查过程工程条件和经济效益及社会效益进行深入细致的调查研究。研究。 第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序三、编制设计任务书三、编制设计任务书 1. 1. 项目设计的目的和依据；项目设计的目的和依据； 2. 2. 生产规模、产品方案、生产方法或

17、工艺原则；生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则； 3. 3. 矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、运输、矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、运输、 供水等协作条件；供水等协作条件； 4. 4. 资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；资源综合利用、环境保护、三废治理的要求； 5. 5. 厂址与占地面积和城市规划的关系；厂址与占地面积和城市规划的关系； 6. 6. 防空、防震等的要求；防空、防震等的要求； 7. 7. 建设工期与进度计划；建设工期与进度计划； 8. 8. 投资控制数；投资控制数； 9. 9. 劳动定员及组织管理制度；劳动定员及组织管理制度； 10. 10. 经济效益、资

18、金来源、投资回收年限。经济效益、资金来源、投资回收年限。四、扩大初步设计四、扩大初步设计设计任务书设计任务书工艺路线与工艺路线与生产方法的确定生产方法的确定物料衡算物料衡算能量衡算能量衡算设备工艺计算及选型号设备工艺计算及选型号工艺流程图设计工艺流程图设计车间布置设计车间布置设计概算概算编写设计说明书编写设计说明书工艺流程方框图工艺流程方框图物料平衡图物料平衡图原料用量、消耗定额及三废排放表原料用量、消耗定额及三废排放表能量消耗综合表能量消耗综合表设备一览表设备一览表非定型设备条件表非定型设备条件表带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图车间平面及立面布置图车间平面及立面布置图概算书、投资额及材料

19、表概算书、投资额及材料表扩大初步设计说明书扩大初步设计说明书第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序五、施工图设计五、施工图设计l 施工图设计的任务施工图设计的任务 根据扩大初步设计审批意见，解决扩大初步设计阶段待根据扩大初步设计审批意见，解决扩大初步设计阶段待定的各项问题，并以它作为施工单位编制施工组织设计、定的各项问题，并以它作为施工单位编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。编制施工预算和进行施工的依据。施工图设计的内容施工图设计的内容 在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计和车间布置在扩大初步设计的基础上，完善流

20、程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。其中包括工艺专业方面的内容及非工艺专业方面的设计。其中包括工艺专业方面的内容及非工艺专业方面的内容。内容。l施工图设计的内容施工图设计的内容第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序工艺专业方面的主要内容包括：工艺专业方面的主要内容包括：工艺图纸目录、工艺流程图、设备布置图、设备一览表、工艺图纸目录、工艺流程图、设备布置图、设备一览表、非定型设备制造图、设备安装图、管道布置图、管架管非定型设备制造图、设备安装

21、图、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计等；件图、设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计等； 非工艺专业内容有：非工艺专业内容有：土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装图等。图等。 1-2 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序六、设计代表工作六、设计代表工作1.1.参加基本建设的现场施工和安装；参加基本建设的现场施工和安装；2.2.建成后的试车运转工作；建成后的试车运转工作； 3.3.试车成功后，做工程总结，积累经验，试车成功后，做工程总结，积累

22、经验， 以利于设计质量的不断提高。以利于设计质量的不断提高。第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-3 化工车间工艺设计的程序及设计内容化工车间工艺设计的程序及设计内容 一、设计准备工作一、设计准备工作二、方案设计（工艺流程设计）二、方案设计（工艺流程设计）三、化工计算三、化工计算 （物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算（物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算 ）四、车间布置设计四、车间布置设计五、配管工程设计五、配管工程设计六、提供设计条件（非工艺专业的设计条件六、提供设计条件（非工艺专业的设计条件 ）七、编制概算书及设计文件七、编制概算书及设计文件 概算书：概算书：初步

23、设计阶段编制的车间投资的大概计算初步设计阶段编制的车间投资的大概计算 。 设计文件：设计文件：设计说明书、附图（流程图、布置图、设计说明书、附图（流程图、布置图、 设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。 国家和行业的基本设计政策和规范国家和行业的基本设计政策和规范第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1、化工企业总图运输设计规范、化工企业总图运输设计规范 HG/T 2064919982、工矿企业总平面设计规范、工矿企业总平面设计规范 GB 5018719933、石油化工工艺装置布置设计通则、石油化工工艺装置布置设计通则

24、SH3011-20004、石油化工给水排水管道设计图例、石油化工给水排水管道设计图例 SH 3089-19985、石油化工管道器材标准（合订本、石油化工管道器材标准（合订本1996年）年） SH 3401-34106、石油化工管道布置设计通则、石油化工管道布置设计通则 SH3012-20007、石油化工企业给水排水系统设计规范、石油化工企业给水排水系统设计规范 SH3015-2003 第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-4 设计文件设计文件一、初步设计文件一、初步设计文件（一）设计依据（一）设计依据（1）文件，如计划任务书以及其他批文等。）文件，如计划任务书以及其他批

25、文等。（2）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。（二）设计指导思想和设计原则（二）设计指导思想和设计原则（1）设计所遵循的具体方针政策和指导思想。）设计所遵循的具体方针政策和指导思想。（2）总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的）总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的 选型和材质选用、自控水平等原则。选型和材质选用、自控水平等原则。（三）产品方案（三）产品方案 产品名称和性质；产品质量规格；产品规模（吨产品名称和性质；产品质量规格；产品规模（吨年）；副产品数量（吨年）；产品包装方式。年）；副产品数量（吨年）；产品包装方式。 第一章第一章

26、 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-4 设计文件设计文件一、初步设计文件一、初步设计文件（四）生产方法和工艺流程四）生产方法和工艺流程(1)生产方法。扼要说明设计所采用的原料路线和工艺路线。生产方法。扼要说明设计所采用的原料路线和工艺路线。(2)化学反应方程式。写出方程式，注明化学反应名称、主化学反应方程式。写出方程式，注明化学反应名称、主 要操作条件。要操作条件。(3)工艺流程工艺流程工艺划分简图，用方块图表示。工艺划分简图，用方块图表示。带控制点工艺流程图和带控制点工艺流程图和 流程简述。带控制点工艺流程图应表示出全部工艺设备、流程简述。带控制点工艺流程图应表示出全部工艺设备

27、、 物料管线、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表图物料管线、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表图 例、符号。例、符号。第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-4 设计文件设计文件一、初步设计文件一、初步设计文件（五）车间（装置）组成和生产制度（五）车间（装置）组成和生产制度(1)车间（装置）组成。车间（装置）组成。(2)生产制度，年工作日、操作班制，间歇或连续生产。生产制度，年工作日、操作班制，间歇或连续生产。（六）原料、中间产品的主要技术规格（六）原料、中间产品的主要技术规格(1)原料、辅助原料的主要技术规格。原料、辅助原料的主要技术规格。(2）中间产品及成品的

28、主要技术规格。）中间产品及成品的主要技术规格。第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-4 设计文件设计文件一、初步设计文件一、初步设计文件（七）工艺计算（七）工艺计算1.物料计算。物料计算。2.主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择。主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择。3.一般工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果。一般工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果。 工艺设备一览表按非定型工艺设备和定型工艺设备两类工艺设备一览表按非定型工艺设备和定型工艺设备两类 编制。编制。4.工艺用的水、蒸汽、冷冻用量。工艺用的水、蒸汽、冷冻用量。5.分批操作的设备要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。分批操作的设备要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。第一章第一章 化工厂设计的内容与程序化工厂设计的内容与程序1-4 设计文件设计文件（八）主要原料、动力消耗定额及消耗量（八）主要原料、