化工过程开发与设计第1章-1绪论-kjd

化工过程开发与设计

课程性质：新的化工产品或新的化工工艺经由实验室研究、放大试验到工业化生产的全过程为化工产品开发。课程涉及合成、工艺、工程、设备、控制、经济、环保等多种学科知识。内容实用性强，是学生从学习知识到应用知识的桥梁。课程目的：学生了解新的化工产品开发的过程，掌握新的化工产品开发的方法和相关的知识。过程开发设计课程形式专业必修32课时考查参考书

1.于遵宏编，化工过程开发，华东理工大学出版社，

2.郑洁修等编，化工过程开发概要，高等教育出版社，

3.武汉大学主编，化工过程开发概要，高等教育出版社，

4.陆震维编译，化工过程开发，化学工业出版社，市场调研与预测2选题和立项3化工过程开发实验中的实验设计与数据处理4物料衡算5能量衡算6化工过程开发与设计概述1目录化工工艺流程设计7化工过程放大8计算机在化工过程开发与设计中的应用9技术经济评价10化工过程开发与技术转让中的相关问题11绪论化工过程开发的定义：

由实验室研究成果（新工艺、新产品等）到实现工业化的科学技术活动。绪论化工发展现代化学工业石油化工（包括其衍生的有机化工）煤化工（包括其衍生的有机化工）无机化工精细化工及中间体化肥工业农药工业医药工业轻工（造纸、玻璃、塑料、合成橡胶等）染料、油墨、化妆品、清洁剂生物化工石油化工煤化工医药化工生物化工

化学工业是所有高新技术产业的支撑工业，如能源、电子、信息、生物、材料等领域，都离不开化学工业提供的物质支撑。从化学工业的发展看，各种新产品、新工艺和新技术，在它们实现工业化之前，大多都是从实验室研究开始的。由于物料处理量等许多条件相差悬殊，实验室研究和化工生产之间存在很大差别，实验室成果往往不能真实反映工业生产的情况。为什么实验室研究成果不能直接用于大规模化工生产？实验室工业生产实验室工业生产间歇操作连续操作物料不回收物料回收实验条件精确控制实验条件控制不精确设备容量小，很小考察传质传热等条件设备容量大，对传热传质的影响考察多设备受限设备大，考虑生产诸多条件不考虑设备腐蚀对生产影响必须考虑设备腐蚀对生产影响此外，工业生产还必须从经济角度考虑：

◆原材料的品级及供应渠道

◆产品质量及市场销售

◆能源供应及消耗

◆建设投资和生产成本

◆

“三废”治理和环境保护这些都是在实验室研究中很少考虑的一些问题。因此，将实验室研究成果直接用于大规模工业生产是不合适的。如何才能使实验室研究成果用于大规模化工生产？所以在实验室研究完成后，还必须对研究成果进行多种形式的研究和反复论证，采用不同的研究方法和手段考察在实验室条件下未能获得的各种技术经济信息，并论证该研究成果放大成为工业规模的可行性。只有经过科学论证，确认其工艺技术路线在技术上的可靠性、经济上的合理性，并能提供设计生产装置的精确数据，才能进一步建立生产装置投入工业生产。这种由实验室研究过渡到建立生产装置的全过程，就是化工新产品、新工艺或新技术的开发过程，统称为“化工过程开发”。化工过程开发是一种综合性的工程技术绪论1．计算化学工程发展迅速2．认识时空多尺度结构及其效应3．与产品工程的联系日趋紧密4．绿色化学工程与工业生态园区建设成为化工研发的前沿绪论1．计算化学工程发展迅速计算流体力学的发展（CFD)数学模型的建立主要体现在-----计算机辅助化工过程设计计算辅助化工过程设计软件系统的发展情况：第一代商品化软件系统20世纪60年代，以美国各高校联合开发的CHESS软件系统为代表。Chem.Eng.SimulationSystem20世纪70年代初，以美国Monsanto公司牵头开发的FLOWTRAN软件系统代表。第二代商品化软件系统FlowsheetTranslator第三代商品化软件系统20世纪80年代，以ASPEN

和PROCESSII两大软件系统代表。AdvancedSystemforProcessEng.4过程工业绿色化的其主要内容包括：（1）建立资源（2）原子经济性化学反应处于绿色过程的核心地位，理想的绿色化学反应，即原料中的原子100％地转变为产物，不产生副产物或废弃物，实现废弃物的零排放。（3）运用环境（4）发展生物转化技术，洁净能源和可再生资源替代技术。（5）模拟自然界物种共生、互生、能量与元素传递循环网络，建立物质分层多级循环优化利用的生态化产业体系。其中：

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，也就是所谓的“3R”原则（Reduce、Recycle、Resource）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。ReduceRecycleResource绪论现代化学工业发展方向新物质经济合理的大批量高质量柔性化绿色化多尺度化学工程伦理学及责任关怀制度

在化学工程领域实施注册工程师制度，在化学工程师心目中树立伦理学观念，建立责任关怀制度。开始逐步成为国际化学工程领域的一个发展大趋势。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。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。设计工作者要具有良好的工作素质(专业基础理论、工程经验)，还必须具备良好协调能力和敬业精神及职业道德。作为工程设计人员，应该具备什么样的工程伦理观念呢？

中国加入WTO后，职业道德日受重视。美国化学工程师协会对其会员在职业道德方面要求如下：

会员要以诚实和无私、忠诚于主顾、顾客和大众；努力提高工程专业的胜任能力和声望，运用其知识和技能增加人类福祉来支持和推进工程专业的廉政、荣誉和尊严。

化学工程师应该：1.在完成工程任务时，首先应考虑到公众的安全、健康和福祉。2.如发现其工作后果将对其同事或公众现有的或将来的健康、安全构成不利影响时，正式地忠告其雇主或客户(如认为正确可考虑进一步通告)。3.对其行动承担责任并承认他人的贡献，要求对其工作的批评性评论及提出对他人工作的客观评论。4.客观并真实的发表报告和提供资料。5.作为忠实的委托人或代理人，对每一顾客和客户进行专业服务，并避免利益冲突。6.与所有同事及合作人公平共事，承认其特有的贡献和能力。7.仅在其能力胜任领域完成专业服务。8.通过其服务的功绩建立其专业信誉。9.通过其经历继续开发其专业，并为在其监管下人员发展专业提供机会。通过学习化工过程开发与设计了解化工开发流程及注意事项第1章化工过程开发与设计概述

化工工艺设计1.2二十一世纪化工过程开发与设计的新发展1.3化工过程开发及工艺路线选择1.1工艺设计中的全局性问题1.41.1化工过程开发及工艺路线选择12化工过程开发程序工艺路线选择3可行性研究化工过程开发是一种综合性的工程技术，它包括：立项前的可行性研究，实验室小试，放大模型试验、中试，技术经济评价，设计生产装置，安装、调试、开车等多个步骤，涉及化学，化学工艺，化学工程，化工机械，测量与控制，经济分析，系统优化等多种学科。因此必须把整个开发过程看作一个系统，使系统内各个相互联系和相互作用的要素协调配合，才能合理而有效地完成化工过程开发任务。虽然化工过程开发的步骤很多，所研究的问题与考察的内容又十分广泛，但归纳起来，主要是放大和优化两项工作。如果能保证这两项工作顺利地进行，则化工过程开发的整个任务就可以较为圆满地完成。化工过程开发是从立项前的可行性研究开始的，经过试验研究、设计、建立生产装置、开车调试到正常生产的整个过程。化工过程开发的主要内容开发基础研究过程研究：小型工艺试验大型冷模试验中间试验工程研究：概念设计经济评价基础设计1.1.1化工过程开发程序图1.1过程工业新产品开发的基本步骤1.1.1化工过程开发程序1．信息研究

实验性研究

第一次可行性研究2小试

概念设计

第二次可行性研究3模型试验

中试

基础设计

第三次可行性研究4工程设计

施工1.1.1化工过程开发程序1、信息研究

1）市场——需求量、前景、收益估算、社会效益、环境影响

2）技术——收集工业化方法、资料、文献、专利

技术对比

生产过程各反应参数（如动力学参数、反应温度、

时间、主副反应及物料参数）1.1.1化工过程开发程序2、实验性研究

1）工艺方法——原料路线、生产路线等

2）工艺条件——转化率、催化剂、选择性、反应条件、分类方式

3）物料平衡、能量衡算、生产成本估算

4）产品质量研究

5）产品用途分析通过实验研究，对化工方案进行优化筛选，得到理想的流程及必要的物性数据1.1.1化工过程开发程序3、第一次可行性分析

1）技术可行性——原料路线（占2/3）、技术路线等

2）经济可行性——投资、人力、生产费用、回报

3）环境评估

下一步是否进行1.1.1化工过程开发程序图1.1过程工业新产品开发的基本步骤1.1.1化工过程开发程序4、小试

1）也就是根据实验室结果进行放大，放大倍数一般不一样，如5－10倍

2）需要任务验证开发方案的可行性测定收集需要的个物化数据建立产品分析及过程检测方法对产品的三废提出治理的初步方案

1.1.1化工过程开发程序5、概念设计（方案设计或预设计）

1）根据开发基础研究结果及收集的技术经济资料对预定规模的工业生产装置进行的假想设计，亦即对工业化方案提出的初步设想。2）目的：检验基础研究结果是否符合要求；估计技术方案实施后的主要技术经济指标及经济效益；确定模型试验或中间工厂试验的内容，重点及规模；并估计为技术方案实施而可能承担的风险1.1.1化工过程开发程序5、概念设计

主要内容：原料和成品规格；生产装置规模的估计；工艺流程图及简要说明；物料衡算和热量衡算；主要设备的规格、型号和材质要求；检测方法；主要技术经济指标；投资和成本估算；投资回收期预测；三废治理的初步方案；对中试(或模型试验)研究的建议等。1.1.1化工过程开发程序5、概念设计

主要内容：工业化的可能性对将来基础设计提出意见但是仅为放大研究，不能作为工程设计和建设的依据1.1.1化工过程开发程序6、第二次可行性分析（方案论证）

1）实际上再详细资料的基础上对工厂规模、投资、成本及效益的进一步评价，决定开发是否进行2）可以作为同有关部门签订合同的依据1.1.1化工过程开发程序7、模型试验

1）在基础研究之后所做的放大考察，一般是对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。所用设备一般比实验室规模大并且具有工业设备的仿真性质。主要研究内容：考察各种工程因素对过程的作用及其规律，观察放大效应和分析、寻找产生放大效应的原因。

冷模试验：采用物理性质与实际工作介质相近的物料进行试验，考察过程的物理规律。

热模试验：采用实际工作介质并用与实际工艺相同的条件进行的试验。属于综合实验考察1.1.1化工过程开发程序8、中试

1）必须按照工业化条件进行，中间工厂试验

2）它是在小试或模型试验之后进行的半工业化规模的模拟试验。是一次较大规模的对开发的技术方案作较全面的试验考察。其结果可作为基础设计的依据。如流化床反应器、管道材质等1.1.1化工过程开发程序9、基础设计

1）在最终评价获得肯定结论之后，依据中试研究结果及有关资料，针对工业装置进行的原则设计。内容：生产装置说明、工艺流程及流程叙述、物料衡算及能量衡算、设备型式和规格明细表、“三废”排放及治理、检测方法和检测仪表等详细设计内容。

2）开发研究成果的主要表现形式，可以作为技术转让的主要技术文件，是工程设计的依据。

3）由研究单位编制。1.1.1化工过程开发程序10、第三次可行性分析（初步设计或扩初设计审定）着重在工厂投资、经济效益、产品趋势等方面1.1.1化工过程开发程序11、工程设计指导建立生产装置的最终设计文件。内容：说明设计依据和设计程序的设计说明书，定型设备、零部件及原材料明细表，非定型设备施工图，工艺流程图；测点流程图；管系图，管线布置图，设备平面布置图和立面布置图；投资概算和消耗定额；三废处理装置，排放点和排放量。由工程技术人员承担。1.1.1化工过程开发程序12、建立生产装置

依据工程设计的图纸和文件，选购定型设备，制作非定型设备，安装生产装置，按工艺要求进行调试、开车和试生产。1.1.2工艺路线选择在选择化工产品的工艺路线时应考虑下面几方面的问题。（1）技术上可行，经济上合理（2）原料路线（3）环境保护（4）公用工程中的水源及电力供应（5）安全生产1.1.3可行性研究1．可行性研究报告的基本要求（1）化工建设项目可行性研究报告的基本要求（2）可行性研究报告编写中应注意的问题加强前期发展规划编制单位须有质量保证对重大项目需组织专家论证1.1.3可行性研究2．化工建设项目可行性研究报告的内容（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）建厂条件及厂址方案、布局方案（7）公用工程和辅助设施方案1.1.3可行性研究（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）经济评价及社会效益评价（15）结论1.1.4化工设计图1.1过程工业新产品开发的基本步骤4.1化工设计的种类分类依据：项目性质、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。

新产品研发设计新工艺或新技术设计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.二、根据设计性质分类

分为两类新技术开发过程中的设计工程设计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。工程研究概念设计基础设计各级经济评估工程设计过程研究小试验中间试验大型冷模试验化学试验概念设计目的：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，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

中试装置的主要任务：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；考察从小试到中试的放大效应；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。中试装置设计要求：

在设计流程、规模和设备结构型式不一定与工业装置完全相同，但必须在实本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。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。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大型工厂或车间的设计——按扩大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、扩大设计及施工图设计三阶段进行。

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。(1)初步设计根据设计任务书，对设计对象进行全面研究，寻求技术上可能、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、标准、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。

初步设计阶段应编写初步设计说明书——设计成品。(2)扩大初步设计根据批准的初步设计，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。扩大初步设计阶段应编写扩大初步设计说明书及工程概算书。

(3)施工图设计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。4.2

化工设计的工作程序一、工程项目建设程序

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。二、化工设计的工作程序

在化工基本建设过程中，化工设计单位根据建设单位的委托，按右图基础程序进行工作。接收委托编写设计任务书（主管部门认可）施工图设计，提出预算扩大初步设计，提出总概算组织施工，制定开车方案编制项目建议书主管部门筛选可行性研究报告主管部门评价终止否投料试车，考核验收是终止否是主管部门评价终止否是工程总结，设计回访厂址选择技术考察环境影响目的：报呈各级领导部门审批—汇总平衡，列入规划建设前期规划。提出：部门或企业(跨地区、跨行业建设项目及影响国计民生的重大项目，由有关部门和地区联合提出项目建议书。

编制：由建设单位或建设单位委托专业公司（如有资格的工程公司、咨询公司）完成编制。项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务书的依据。项目建议书——对拟建设项目的一个轮廓设想，主要是从建设的必要性来衡量，初步分析和说明建设的可能性。考虑因素：国民经济发展长远规划、地区规划和行业规划、资源情况、设计布局.三、项目建议书1.项目建设的目的和意义；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);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;5.资源、主要原材料、燃料和动力的供应;10.投资效益和社会效益的初步估算;11.结论与建议。项目建议书主要内容四、可行性研究报告可行性研究——拟议中的投资项目在决定实施以前，对该项目技术上的可行性和先进性，及经济上的合理性和获利性进行调查研究、分析论证好方案选优的工作。目的：报上级部门批准——建设银行贷款依据编制：以批准的项目建议书为依据，由设计单位组织完成。1.可行性研究报告的内容(1)总论项目编制的依据和原则；项目的背景、投资的必要性和经济意义；项目的范围；研究结果、主要技术经济指标、结论、存在问题和建议。(2)需求预测国内外需求情况的调查与预测；国内外现有生产能力、产量及销售情况；产品的及进入国销售预测、竞争能力际市场的前景。(3)产品的生产方案及生产规模生产规模和装置组成，确定规模的理由；产品方案的选择和对比，包括产品、中间产品和副产品。(4)工艺技术方案国内外工艺技术概括；工艺技术的对比和选择，新技术的先进性和可靠性；引进技术来源、特点及推荐理由，转让费估算，引进方式及消化吸收建议；生产工艺流程说明；主要设备选择，如需引进技术应提出国内外设备分交方案；消耗指标。(5)原材料、燃料及动力供应(6)建厂条件、厂址选择厂址自然、经济、社会、交通运输等条件的概述；几个可供比较方案的比较与论证、选定的理由。(7)总图、储运、土建和公用工程、辅助设施(8)环境保护及安全、工业卫生本项目三废、粉尘、放射性废物排放情况好治理措施;本项目对环境的影响，并进行评价。

(9)工厂组织、劳动定员和人员培训(10)项目实施规划建设周期的规划，各阶段实施进度及正式投产的时间；建筑安装工作量及施工组织计划、进度表；(11)投资估算和资金筹措投资估算的原则和依据；单项工程及建设总投资的估算；资金来源(包括人民币和外汇来源)、筹措方式、利率及计息方法、贷款偿还年限及偿还方式。(12)经济效益评价及社会效益评价产品成本估算，销售收入估算;编制财务计算报表，主要有财务现金流量表、利润表、财务平衡表、借款偿还平衡表；涉外项目还要有外汇流量表和资产负债表。按规定计算主要评价指标，静态指标有投资利润率、投资利税率、投资收益率、投资净产值率、投资回收期等；动态指标有财务内部收益率、财务净现值、财务外汇净现值、净现值率、投资回收期。清偿能力分析；不确定性分析，包括盈亏平衡分析、敏感性分析、概率分析；方案比较指标，有差额投资收益差额投资回收期、差额内部收益率及现值比较法、年费用比较法等；社会效益评价：如节能、环境、节汇创汇、合理利用资源、就业等(13)综合评价及结论主要方案的选择和推荐意见；对项目方案从技术和经济、从宏观经济效益与微观经济效益作出结论。(二)可行性研究的步骤

（1）开始筹措（2）调查研究（3）优化选择方案（4）详细研究（5）编写报告（6）资金筹措(三)可行性研究的依据、作用和注意事项1.主要依据(1)项目建议书和委托单位的设想说明；(2)国家经济建设的方针、政策和长远规划；(3)经国家正式批准的资源报告、土地开发整治规划等；

(4)可靠的自然、地理、气象、地质、社会经济的基础资料；(5)有关工程技术方面的标准、规范、指标等；(6)国家公布的用于进行项目评价的有关参数。2.主要作用

(1)作为建设项目投资决策和编制设计任务书的依据

(2)作为向银行申请贷款的依据(3)作为与建设项目有关的各部门商谈合同的依据

(4)作为建设项目开展初步设计的基础(5)作为安排基本建设计划和开展各项建设前期工作的依据

(6)作为环保部门审查建设项目对环境评价的依据3.应注意事项

(1)可行性研究应具有科学性和独立性(2)可行性研究的深度需满足要求(3)承担可行性研究工作的单位应具备条件(4)可行性研究报告要进行审批五、编制设计任务书

可行性研究报告经上级主管部门批准后，即可编写设计任务书—项目设计依据。(1)项目设计的目的和依据；(2)生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；(3)矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件；(4)资源综合利用、环境保护、三废治理的要求；(5)厂址与占地面积和城市规划的关系；(6)防空、防震等的要求；(7)建设工期与进度计划；(8)投资控制数；(9)劳动定员及组织管理制度；(10)经济效益、资金来源、投资回收年限。设计任务书内容六、初步设计任务：根据设计任务书，对设计对象进行全面的研究，寻求在技术上的可能、经济上合理的最佳方案。目的：提供给建设单位和主管部门审查编制：设计单位项目部组织各专业完成，工艺专业总负责。工作内容：确定全厂性的设计原则、标准和方案及水、电、汽供应方式和用量，关键设备的选型及产品成本、项目投资等重大技术经济问题编制初步设计书说明书，其内容和深度能使对方了解设计方案、投资和基本出处为准。——p10

根据项目的大小，还可能进行扩大初步设计。原料用量、消耗定额及三废排放表设计任务书工艺路线与生产方法的确定物料衡算能量衡算设备工艺计算及选型号工艺流程图设计车间布置设计概算编写设计说明书工艺流程方框图物料平衡图能量消耗综合表带控制点工艺流程图设备一览表车间平面及装门面布置图非定型设备条件表扩大初步设计说明书概算书、投资额及材料表扩大初步设计程序图扩大初步设计的任务：根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，使之明确、细化。编制准确度能满足控制投资或报价使用的工程概算。七、施工图设计

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图设计。目的：提供施工用的施工图纸及说明、工程预算书。编制：设计单位项目计划部组织各专业完成，一般由工艺和配管专业总负责。施工图设计的工作内容：在扩大初步设计基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温防腐设计。工艺专业在施工图设计的主要工作内容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架管件图管道布置图保温及防腐设计设备管口方位图八、现场服务

在向施工单位和建设单位进行设计交底之后，工程建设正式开始，设计工作转入现场服务阶段。设计代表：在设计的各阶段，有大量的各专业人才参加；在基本建设和试车阶段，只需少量的各专业设计代表参加了。设计代表的任务：参加基本建设的现场施工和安装（必要时修正设计），装置建成后参加试车运转工作，使装置达到设计所规定的各项指标要求。现场服务：一般抽调相关专业设计人员组成现场小分队，并由设计单位委任一名设计代表，负责组织处理现场出现的相关问题，必要时向设计单位汇报请示处理方案。这一阶段最大的工作量是根据现场情况出修改通知单。九、试车、考核、验收工程建成后，要进行吹扫试密、质检验收、投料试车等工作，直到操作正常，生产出合格产品(各项指标满足设计要求），交付建设单位使用，设计工作才告一段落。十、工程总计、设计回访设计工作全面结束，且试车成功后，应做工程总结，积累经验，以利于设计质量的不断提高。为了设计工作的精益求精，设计回访也是一项有着重要意义的工作，设计人员可以向一线操作人员学习很多有价值的知识。4.3化工设计的内容

化工设计工艺设计总图设计设备设计管路设计土建设计电气设计自控设计给排水设计采暖通风设计技术经济非工艺设计化工设计是工艺设计人员和非工艺设计人员集体智慧的结晶，各个专业之间紧密联系，同时又有不同的任务和要求。一、化工设计主要内容化工工艺设计是主体；工艺设计为其他专业提供设计条件和数据；解决和统一各专业的合理要求，确保设计质量。1.2化工工艺设计12化工工艺设计的内容化工工艺设计程序与设计文件化工工艺设计是化工过程设计的核心1.2.1化工工艺设计的内容（1）原料路线和技术路线的选择；（2）工艺流程设计；（3）物料计算；（4）能量计算；（5）工艺设备的设计和选型；1.2.1化工工艺设计的内容（6）车间布置设计；（7）化工管路设计；（8）非工艺设计项目的考虑，即由工艺设计人员提出非工艺设计项目的设计条件；（9）编制设计文件；包括编制设计说明书、附图和附表。

在设计不同阶段，工艺设计的内容和深度各不相同，如物料衡算和能量衡算一般在初步设计阶段进行，管道设计则在施工图阶段才能进行。化工工艺设计中应参考的“四化原则”：(1)工厂布置一体化

各生产厂房及辅助厂房尽可能布置在一起，以节省占地。(2)生产装置露天化化工设备尽量布置在露天，既可改善工作条件，防止有害气体积累，又可节省投资。(3)公用工程社会化水、电、汽供应，铁路进线，机修等尽量利用社会条件，协作进行。(4)引进技术国产化为了降低投资，锻炼国内的技术力量，在引进国外先进技术时，尽量利用国内的人力和物力资源。(一)设计准备工作1.熟悉设计任务书全面、深入、正确领会设计任务书提出的要求，及提供的基础资料和数据——设计依据。2.了解设计内容、方法、步骤参照设计进度制订工作计划。3.查阅文献资料

根据设计要求，查阅工艺路线、流程及重点设备方面的文献资料。深刻领会资料中的数据，估计资料数据的适用范围和精确程度。1.2.2化工工艺设计程序与设计文件4.收集第一手资料深入生产与试验现场调查研究，广泛收集原始数据。(二)方案设计方案设计——确定生产方法和生产流程，即运用掌握的各种资料，对不同生产方法和生产流程进行对比分析，确定最优方案。1.生产方法确定一个产品可以采用不同的原料和不同的生产方法。例如：合成NH3可用煤、石油、天然气三种原料。选择时要通过定量的技术经济比较、评价总投资和成本，从而选择一条技术上先进、经济上合理、安全可靠、三废得到处理，而且又是因地制宜可以实施的生产方法（工艺路线）。2.生产流程生产流程设计的工作历程比较长，从规划轮廓到完善定型，要经过物料衡算、热量衡算、设备设计和车间布置设计等过程，工作量非常大。目前使用计算机效果较好。(三)化工计算化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算三个内容。在计算基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图经验表明，在化工计算阶段会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）。(四)车间布置设计车间布置设计是决定车间面貌的一个重要设计项目；车间布置设计的任务——确定整个设计中全部设备的框架在平面上和空间中的具体位置，确定厂房的框架结构形式。车间布置设计完成之后要绘制平面与立面的车间布置图。

(五)化工管路设计管路配置设计是在工艺流程设计与车间布置设计的基础上进行的，是施工图中最大重要的设计内容。管路配置设计的任务——根据工艺生产要求，确定装置全部管线、阀件、管件及各种管架的位置。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。

提供其他各专业的设计条件；设计条件内容包括：总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、工业炉等非工艺专业的设计条件。(六)提供设计条件(七)编制概算书及编制设计文件

概算书是设计阶段编制的车间投资大概预算，是作为银行对基建投资的依据，主要提供车间建筑、安装和设备工程费用。编制概算可以帮助判断和促进设计的经济合理性。

编制设计文件：初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件。它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据。设计文件内容包括：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）。1.2.2化工工艺设计程序与设计文件1．初步设计的目的与初步设计的主要内容(1)总论(2)技术经济(3)总图运输(4)化工工艺(5)空压站、氮氧站、冷冻站……要求：1、PID图；2、物料及热量核算计算；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；6、初步设计说明书。1.2.2化工工艺设计程序与设计文件2．初步设计说明书的附图、附表（1）工艺物料流程图；（2）带控制点的工艺流程图；（3）设备布置图；（4）设备一览表；（5）物料流程表。扩充设计——补充内容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。1.2.2化工工艺设计程序与设计文件1.2.2化工工艺设计程序与设计文件3．施工图设计的主要内容施工图设计是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，满足建筑工程施工、设备及管道安装、设备的制作及自动控制工程等建筑造价的要求。1.2.2化工工艺设计程序与设计文件4．施工图设计的设计文件（1）工艺设计说明（2）管道仪表流程图（3）辅助管路系统图（4）首页图（5）设备布置图1.2.2化工工艺设计程序与设计文件（6）设备一览表（7）管路布置图（8）管架和非标准管架图（9）管架表（10）综合材料表（11）设备管口方位图1.4工艺设计中的全局性问题12厂址的选择总图布置与设计34安全与工业卫生公用工程56电气设计自动控制7土建设计1.4.1厂址的选择1厂址选择的主要原则及要求厂址选择主要原则符合国家国土政策符合国家产业布局符合国家产业规划符合当地城乡规划符合当地发展规划符合经济和环境和谐发展充分依托已有条件4673215基本要求利于产业合理布局和资源合理配置；利于节约用地、少占或不占耕地、减少拆迁和移民；利于装置合理布置和安全运行；利于产品运输；利于装置建设和运行；利于依托社会；利于公用工程供应；利于节省投资、降低运营成本；利于环境保护、生态平衡和可持续发展。厂址评价要素地区条件产业集聚区域市场区域经济地理位置能源供应交通运输原料供应法规支持公众参与文化教育医疗卫生社会依托科研开发社会人文土地利用环境保护工程地质水文地质地形地貌土地状况电力供应自然气象供水排水污水处理垃圾处理蒸汽供应工业气体危废处理安全设施场外工程通信设施废渣处理厂址条件重要因素排除法可能严重影响厂址选择的重要因素包括：全年主导风向（注意沿海选址，风频与风速）；卫生防护距离和安全防护距离（注意光气及光气化化产品）；原料供应可靠性（如天然气）；公用工程供应可靠性（如水）；环境保护（东营钛白粉项目）；交通运输（如大件运输）；公众支持（厦门PTA、南沙乙烯等）。厂址定性比选1.4.1厂址的选择2.选厂报告（1）新建厂的工艺生产路线及选厂的依据；（2）建厂地区的基本情况；（3）厂址方案及厂址技术条件的比较，并对建设费用及经营费用进行评估；（4）对各个厂址方案的综合分析和结论；（5）当地政府和主管部门对厂址的意见；（6）厂区总平面布置示意图；（7）各项协议文件。龙门煤化工苯污染1.4.2总图布置与设计总图设计的内容工厂总图布置应遵循的基本原则对总图的要求总平面布置设计的主要技术经济指标总图布置（工厂布置、总图运输），由总图专业牵头完成。化工厂广义的“车间”包括以下部分：化工厂主要生产车间辅助生产车间（机修、电仪修、中央化验室、仓库等）服务型车间（厂区办公楼、职工宿舍、医药、食堂等）公用工程车间（水、电、汽、气、冷冻）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。1231232、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）（如制药厂内同类药品种、剂型集中，放射、有毒、易燃易爆类分别集中）5、厂区布置应考虑防火、防爆及卫生健康的要求。（易燃易爆车间不要布置在厂区中央，并考虑相邻车间的安全。有粉尘、气味的车间尽量布置在下风口）6、工厂布置应考虑工厂、车间发展的需要。化工厂的车间布置一、化工厂车间的构成生产部分原料工段生产工段成品工段回收工段控制室辅助部分变配电室通风空调室车间化验室机电仪修室各类中转室生活部分车间办公室工人休息室浴室及更衣间卫生间化工厂的一个车间车间平立面布置样图1.4.2总图布置与设计表1-2主要技术经济指标序号名称单位数量备注1厂区占地面积m22厂外工程占地面积m23厂区内建、构筑物占地面积m24厂内露天堆场、作业场地占地面积m25道路、停车场占地面积m26铁路长度及其占地面积m，m27管线、管沟、管架占地面积m28围墙长度m（1）评价总图设计的合理性与否的技术经济指标1.4.2总图布置与设计续上表序号名称单位数量备注9厂区内建筑总面积m210厂区内绿化占地面积m211建筑系数%12利用系数%13容积率14绿化（用地）系数%15土石方工程量m21.4.2总图布置与设计（2）建筑系数（1-1）（3）利用系数利用系数=建筑系数+管道及管廊占地系数+道路占地系数+铁路占地系数（1-2）1.4.2总图布置与设计（4）建筑容积率建筑容积率=（1-3）（5）厂区绿化系数（1-4）

（1-5）1.4.3安全与工业卫生１．安全２．工业卫生（１）车间的卫生特征分级（2）车间生产用房的设置规定安全防护距离的确定安全防护距离——生产装置的边界至人员相对密集区域边界之间的最小允许距离。一般化工企业的安全防护距离为500米，大型石油化工装置安全防护距离为1000米。光气及光气化生产安全规程（GB19041-2003）规定：不应设置在地震烈度8度地区，不应设置在密集居住区上风向2000米内。光气量低于3吨的安全防护距离为1000米，3－5吨为1500米，大于5吨为2000米。500米半径内无居民，大于500米安全距离内不准建居民区，零星居民不超过200人。装置与交通要道（高速公路、一二级公路、铁路和航道的干线）的安全防护距离不应少于500m。装置应位于厂区下风侧，与围墙的距离不少于100m。卫生防护距离的确定类型规模装置名称近五年平均风速<2.02.0-4.0>4.0炼油<800酸水汽提、硫磺回收、碱渣处理、废渣处理900700600延迟焦化、氧化沥青、污水处理700500400>800酸水汽提、硫磺回收、碱渣处理、废渣处理1200800700延迟焦化、氧化沥青、污水处理900700600乙烯>30<60丙酮氰醇、甲胺、DMF1200900700裂解（SM技术）、污水处理900600500裂解（LUMMS技术）、氯乙烯、聚乙烯、EG500300200涤纶>20<60氧化装置900900700<20氧化装置700700600类型规模装置名称近五年平均风速<2.02.0-4.0>4.0腈纶<10合成装置600600500化肥>30合成氨、尿素700600500氯碱<1800600400>11000800600PVC<11000800600>112001000800硫酸600400400水泥<50500400300>50600500400焦丁胶200016001200黄磷1000800600卫生防护距离的确定1.4.4公用工程1．供热2．供排水3．采暖与通风1.4.5电气设计整体设计供电工厂需要收集的基础数据有：1．全厂用电要求和设备清单；2．供电协议及相关资料；3．与气象、水文、地质等相关的资料。1.4.5电气设计１．供电２．供电中的防火防爆（1）爆炸性环境（2）防爆标志（3）防爆电气设备的选型1.4.5电气设计３．电气设计条件（１）电动条件（２）照明、避雷条件（３）弱电条件1.4.5电气设计表1-3爆炸性气体环境分区分

区含义0区爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所1区在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所2区在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。通常情况下，“短时间”是指持续时间不多于2个小