化工设计大赛(2012.5.28)课件

2009CCS&U2010MTO/MTP2011UtilizationofC42012阐述设计阐述设计思想、流程方案、设备及布置等，重点阐明设计的创新之处：产品、方案、流程、设备、三废治理等。组织、协调能力，负责人员分工、进度安排、经济分析与评价、项目的总体设计等内容队伍组成－“自愿原则”

成员队长队员队员队员队员教师文字、逻辑思维能力，负责可行性论证、设计说明书编制等内容分析、归纳、绘图及计算能力，负责工艺流程设计，工厂总体布置设计化工单元操作选型、计算及绘图能力，负责设备选型、典型设备及车间布置设计过程模拟及绘图能力，负责工艺流程、车间设备布置、工厂总体布置中的三维建模及动画设计化工设计整体思路、程序、要求及组织能力，负责把握方向、政策、法规等，对设计进行宏观指导主体：学生客体：指导教师How-to?（项目的基本建设程序）

建设前期各项准备工作项目建议书初步可行性研究详细可行性研究初步决策初步设计工程评估投资4000万元最终决策计划任务书施工图设计我们的任务1.项目建设目的和意义，即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；6.建厂条件和厂址初步方案；7.环境保护；8.工厂组织和劳动定员估算；9.项目实施规划设想；10.投资估算和资金筹措设想；11.经济效益和社会效益的初步估算。*其余为2％炔烃原料来源合计异丁烯正丁烷异丁烷组分1－丁烯2－丁烯丁二烯2221蒸汽裂解C414114815103413280催化裂化C4

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100-6.8963.718-11.720沸点℃-6.2500.880(顺），-0.5（反）-4.400石油炼制催化裂化过程和石油蒸汽裂解制备乙烯过程中副产的C4,主要含有烷烃（正丁烷和异丁烷）、丁烯（异丁烯、1-丁烯和2-丁烯）及丁二烯。由于蒸汽裂解过程得到的馏分中丁二烯和丁烯总量达90％以上，因而蒸汽裂解中烯烃具有较大的利用价值。目前，我国在C4化工方面的利用率只有16%左右，主要是将异丁烯转化为甲基叔丁基醚（MTBE），还有部分1-丁烯用于制备甲乙酮，

大部分炼油过程的C4被当做燃料和液化气使用，

而美国、日本和西欧等工业发达国家利用率已达到了60～90％。除丁二烯萃取、MTBE生产技术外，我国尚缺乏大型化利用C4的成套装置和成熟技术，亟待开发C4下游精细化深加工技术。如何充分、合理地利用C4资源,发掘C4产品的潜在价值,提高炼油企业经济效益，已成为我国石化企业关注的焦点和技术攻关方向之一。C4的利用C4单体的利用C4单体丁二烯异丁烯正丁烯正丁烷异丁烷丁苯共聚物：SBR、SBS氯丁橡胶丁腈橡胶ABS多种有机化工产品仲丁醇甲乙酮环氧丁烷戊醇戊醛MTBEETBE异辛烷叔丁醇MMA顺丁烯二酸酐丁烯和丁二烯1，4-丁二醇乙酸、乙醛、甲乙酮氧化制高附加值下游产品环氧丙烷碳酸二甲酯MMA烷基化油聚乙烯发泡剂C4综合利用技术（1）高纯度丁烯单体的制备及异构化高纯度异丁烯单体的制备、2-丁烯异构制高纯度1-丁烯、1-丁烯及2-丁烯异构化反应制备异丁烯等。异丁烯水合制叔丁醇、1-丁烯或2-丁烯制仲丁醇。（2）新一代汽油添加剂及烷基化汽油

单丁烯及混合丁烯二聚并加氢制备高辛烷值汽油添加剂、异丁烷与丁烯烷基化制备叠加汽油。（3）丁烯制备丁醇正丁烷异构为异丁烷,异丁烷脱氢制异丁烯。（4）丁烷异构与脱氢设计题目要具体设计题目要具体，如：示例一：年产….吨碳酸二甲酯车间初步设计示例三：年产….吨甲基丙烯酸甲酯车间初步设计示例四：年产….吨高纯度异丁烯车间初步设计示例二：年处理….吨C4馏分车间初步设计时间安排学校要求：7月25日前完成校内选拔，估计时间7月28日左右入围队修改作品，8月5日前完成分赛区预赛评审，8月10日左右（地点估计在大连理工）分赛区预赛入围队修改作品，8月15日前完成全国总决赛，8月25－26日（地点：待定）工作内容及要求项目可行性论证

１工艺流程设计

2设备选型及典型设备设计

3车间设备布置设计

4工厂总体布置设计

5经济分析与评价

6设计说明书编制

7设计的具体时间安排及内容时间设计内容5.20－5.31搜集、整理资料，完成工艺方案选择及论证6.1－6.10完成工艺流程设计，任务分解到个人6.11－6.25主要单元设备的物料及热量衡算，设备选型及典型设备设计（精馏塔、吸收塔、换热器、反应器），编制物料及热量平衡计算书、设备一览表等6.25－7.20能量集成及节能技术，车间布置设计，工厂总体布置设计，经济分析与评价，编制可行性报告及设计说明书。7.20－7.25归纳、总结设计的创新点，提交作品，准备答辩工作内容解析一、项目可行性论证（可行性研究报告）1.建设意义：结合设计产品的重要性，我国自然资源条件，阐述建设项目的意义。2.建设规模：结合设计产品的市场供求关系、所选烃化工综合企业（应指定）的C4馏分原料情况、地理位置等，说明建设规模的合理性。3.技术方案：对设计产品生产技术进行对比分析，阐述所选工艺方案的先进性及可行性。4.与企业的系统集成方案：收集烃化工企业的产品及能量利用等资料，阐明原料来源，产品出路，能量集成等。5.厂址选择：结合地理位置、交通运输、产品结构等，论述所选厂址的合理性。6.社会及经济效益分析：投资成本、资金筹措方案、销售收入等，阐明投资回报率，表明建设项目是赚钱的。工艺流程实例（异丁烯的利用）丁二烯萃取塔C4馏分丁二烯异丁烯MTBE合成MTBE分解MTBE产品高纯度异丁烯MTBE甲醇可以选择其中一个具有代表性的产品进行详细设计工作内容解析二、工艺流程设计3.化工计算内容：物料衡算、能量衡算及能量集成方案；任务：绘制物料流程图、控制点工艺流程图，编制物料及热量平衡表和计算说明书。用到大量的基本理论、基本概念和基本技能（数据处理、计算技能、绘图能力等）。工作内容解析四、车间布置设计工艺人员的主要设计任务之一，当化工计算结束，绘出工艺流程图后进行。主要任务：确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构型式。

绘制车间平面及立面布置图，车间三维建模设计。工作内容解析五、化工管路设计任务：确定装置的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置，以满足工艺生产的要求。原则：应注意节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。绘制主要车间工艺管道的三维配管图工作内容解析六、工厂总体布置设计任务：对主要车间、辅助车间、原料及产品储罐区、中控室、化验室、行政管理、公用工程及生活辅助用房、三废治理、工厂内部通道等进行合理布局，对方案进行必要说明。原则：应注意消防、方便、整齐、美观。绘制工厂平面布置总图，工厂布置三维建模设计（动画）设计文件（可行性研究报告）1.总论2.需求预测3.产品的生产方案及生产规模4.工艺技术方案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局方案7.公用工程和辅助设施方案8.环境保护及安全卫生9.工厂组织、劳动定员和人员培训10.项目实施规划11.投资估算和资金筹措12.经济效益评价及社会效益评价13.结论包括综合评价和研究报告的结论等内容设计文件（说明书及附图、表）设计文件内容：设计说明书和说明书的附图、附表。初步设计说明书的内容：（一）设计依据（1）文件，如计划任务书以及其他批文等。（2）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（1）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、设备的选型和材质选用、自控水平等原则。（三）产品方案①产品名称和性质；②产品质量规格；③产品规模（吨／年）；④副产品数量（吨／年）；⑤产品包装方式。设计文件（四）生产方法和工艺流程

(1)生产方法；

(2)化学反应方程式；

(3)工艺流程①工艺划分简图，用方块图表示；②带控制点工艺流程图和流程简述。（五）车间（装置）组成和生产制度

(1)车间（装置）组成；

(2)生产制度。（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。

(2）中间产品及成品的主要技术规格。设计文件（七）工艺计算1.物料计算2.主要设备的选型、化工计算和材料选择3.工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果：根据工艺特点列表，例：序号流程编号名称材质操作温度塔顶塔底塔顶压力（绝压）/Pa回流比气体负荷（m3/h）液体负荷（kg/h）12345678910允许空塔线速塔径/m实际计算塔板类型填料高度/m实际计算塔板数实际计算塔高/m111213141516171819表1－1塔（T）设计文件（七）工艺计算工艺设备一览表按非定型设备和定型工艺设备两类编制工艺设备类型工艺设备类型代号代号一、定型设备1.泵类2.压缩机类二、非定型设备1.塔2.换热器、再沸器、冷却器、蒸发器3.反应器4.罐、计量槽5.干燥器、过滤器等6.工业炉PTCERVZF设计文件（七）工艺计算4.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。（八）主要原料、动力消耗定额及消耗量（九）生产控制分析（十）仪表和自动控制（十一）技术保安、防火及工业卫生（十二）车间布置（十三）公用工程（十四）“三废”治理及综合利用（十五）车间维修设计文件（十六）土建（十七）车间装置定员（十八）概算（十九）技术经济

1.投资2.产品成本（二十）存在问题及建议（二十一）初步设计中必要的附表及附图附表：工艺设备一览表、自控仪表一览表、公用工程设备材料表附图：带控制点工艺流程图、车间布置图（平面图及剖面图）、关键设备总图、建筑平面、立面、剖面图等。3D模拟图实例（车间立面图）3D模拟图实例（车间立面图）3D模拟图实例（车间侧视图）3D模拟图实例（车间俯视图）3D模拟图实例（管道布置图）国家及行业的基本设计规范化工设计必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法规。如：1、化工企业总图运输设计规范HG/T20649－19982、工矿企业总平面设计规范GB50187－19933、石油化工工艺装置布置设计通则SH3011-20004、石油化工给水排水管道设计图例SH3089-19985、石油化工管道器材标准（合订本1996年）SH3401-34106、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SH3015-2003主要参考资料1.《化工过程设计》，王静康编著，化学工业出版社，2008.12.《化工单元过程及