化工设计概论与化工制图课件-第一章-化工设计的内容与工作程序

2006年10月化工设计7/20/2023化工设计课件1、为什么要学习《化工过程设计》⑴从一个新产品或新工艺的试验研究开始到进行工厂建设为止，都需要进行设计。⑵帮助我们从高等学校走向社会时能适应新的工作岗位的需要，迅速实现从大学生向工程师的转化。⑶帮助我们学会综合运用各种已学过的知识系统地分析问题和解决问题。2、学什么学设计的基本原理、基本程序和方法。其主要内容有：⑴当代先进水平的化工装置设计有哪些内容？如何完成之？⑵如何设计工艺流程、选择工艺参数和设备？⑶如何进行厂房、车间和管道布置？⑷如何编制设计文件？7/20/2023化工设计课件3.

如何学①多读几本书，听课与自学相结合②多应用，理论与实践相结合课程设计和毕业设计，是读书期间理论与实践相结合的最好应用。考试平时成绩30%，考试成绩60%。7/20/2023化工设计课件

⑴陈声宗主编．化工设计．北京：化学工业出版社，2001⑵黄璐．王保国编．化工设计．北京：化学工业出版社，2001⑶王红林．陈砺编．化工设计．广州：华南理工大学出版社，2001⑷倪进方主编．化工过程设计．北京：化学工业出版社，1999⑸于遵宏等编著．化工过程开发．上海：华东理工大学出版社，1996⑹刘道德等编著．化工厂的设计与改造．长沙：中南工业大学出版社，2005⑺上海医工设计院．化工工艺设计手册．北京：化学工业出版社，1986

⑻化学工程手册编辑委员会．化学工程手册．北京：化学工业出版社，1986(9)黄英主编.化工过程设计.西安:西安工业出版社,2005【主要参考书】7/20/2023化工设计课件第一节化工设计的种类概述:第一章化工设计的内容与工作程序

化工设计是将一个系统(一个工厂、一个车间)按照工厂工艺技术要求，经工程技术人员的创造，将其全部描绘成的图纸，表格及必要的文字说明，即把工程技术装备用工程语言表达出来。然后根据这一“语言”，把这个系统建立起来，并投入运行。或说:设计工作是一项能将人们的设想和想象转变成现实的一个重要步骤，通过课程的学习，我们可以知道化工厂的建设程序，设计程序，主要设计内容等一些基本概念。7/20/2023化工设计课件化工设计可根据项目性质分类，也可按设计性质分类一、项目性质分类1、新建项目设计新产品的研制设计,新工艺、新技术的设计,这类设计一般由开发研究单位提供基础设计,然后工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计。7/20/2023化工设计课件2、重复建设项目的设计因为市场需求大产品需扩大生产，需再建生产装置。由于新厂的具体条件不同(就算生产规模、工艺要求不变)仍需要设计部门进行设计。7/20/2023化工设计课件3、已有装置改造一些老的生产装置质量和产量均不能满足市场需求,或者由于技术原因,原材料消耗过高而缺竞争能力，必须对老装置进行改造，其中包括去掉影响产品产量和质量的”瓶颈”优化生产过程控制操作，提高能量的综合利用率和局部设备的工艺改造。这类设计往往由生产企业的设计部门进行。7/20/2023化工设计课件(一)新技术开发过程中的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三种。二、根据设计性质分类新技术开发过程设计

设计性质工程设计

初步设计技术设计（扩大初步设计）

施工图设计概念设计

中试设计

基础设计

7/20/2023化工设计课件概念设计为工程研究的一个环节，是在应用研究进行到一定阶段后，按未来的工业装置规模所进行的假想设计。7/20/2023化工设计课件概念设计的作用

①对开发项目进行初步的经济评价，以确定技术路线的先进性和可靠性；②开发项目需改正之处和小试需要补充的试验内容和课题；③有无必要建立中试装置，确定中试的规模、范围和必需通过中试解决的问题和取得的数据。7/20/2023化工设计课件概念设计的内容

①以投产两年后市场需求为依据,提出建立工业化规模生产的方案。包括原料和产品规格、工艺流程、流程叙述、物料和能量衡算、消耗定额、设备清单、生产控制、三废处理、人员组成、投资及成本估算等工作。②讨论实现工业化的可能性。对可进入中试的项目，提出中试方案。③提出对将来进行基础设计的意见。7/20/2023化工设计课件中试设计当某些开发项目不能采用数学模型法放大，或者其中有若干研究课题无法在小试中进行，一定要通过相当规模的装置才能取得数据或经验才需进行中试设计。7/20/2023化工设计课件中试设计内容

中试设计内容基本上和工程设计相同，但由于规模小，若施工安装力量较强，可以不出管道、仪表、管架等安装图纸。7/20/2023化工设计课件基础设计是一个完整的技术软件，是整个开发阶段的研究成果，是工程设计的依据。7/20/2023化工设计课件基础设计的内容

除了一般的工艺条件外，还包括大量的化学工程方向的数据，特别是反应工程方面的数据，还要运用系统的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺参数进行优化，力求降低定额和产品成本用项目投资，提高项目的经济效益。在基础设计的基础上，工程单位结合建厂条件作出完整的工程设计。

7/20/2023化工设计课件（二）工程设计

是将基础设计转化为工业装置建设所需的施工图。

其设计阶段可分为三阶段设计：初步、扩大初步、施工图设计两阶段设计：扩大初步和施工图设计一阶段设计：施工图设计7/20/2023化工设计课件（1）初步设计初步设计的主要任务是根据基础设计结合建厂的具体条件作出工程设计阶段的主要技术决定。

其设计成品是初步设计说明书。7/20/2023化工设计课件（2）扩大初步设计是根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，使之进一步明确并具体化。

其设计成品是扩大初步设计说明书及工程概算书。7/20/2023化工设计课件（3）施工图设计是根据已批准的扩大初步设计进行的施工依据的详细设计。

其设计成品是详细的施工图纸和必要的文字说明书以及工程预算书。7/20/2023化工设计课件第二节化工厂设计的工作程序

一般化工厂设计的程序是以基础设计为依据提出项目建议书，经上级主管部门认可后写出可行性研究报告，上级批准后，编写设计任务书，进行扩大初步设计，后者经上级主管部门认可后进行施工图设计。7/20/2023化工设计课件化工厂设计的工作程序图开发成果，资源条件产品需求发展规则编写设计任务书（并经主管部门认可）施工设计，提出预算主管部门进行评价扩大初步设计，提出总概算组织施工，制定开车方案项目建议书主管部门进行筛选可行性研究报告主管部门进行评价终止否是是是终止否投料试车。考核验收否终止是7/20/2023化工设计课件

一、项目建议书

它是进行可行性研究和编制设计任务书的依据，包括下列内容：1.项目建议书目的和意义，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）;7/20/2023化工设计课件

它是进行可行性研究和编制设计任务书的依据，包括下列内容：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.投资效益和社会效益的初步估算；7/20/2023化工设计课件二、可行性研究：

它是以拟建项目进行全面分析及多方面比较，对其是否应该建设如何建设作出论证和评价，为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的依据。可行性研究是对项目的技术路线、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研究。其内容包括：7/20/2023化工设计课件1.总论

包括项目名称、进行可行性研究的单位、技术负责人、可行性研究的依据、可行性的主要内容和论据、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

包括国内外情况预测和产品的价格分析。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、物料平衡和消耗定额、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电。7/20/2023化工设计课件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.环境保护和安全卫生9.工厂组织、劳动定员和人员培训。10.项目实施规则。11.项目估算和资金筹措。12.经济效益评价及社会效益评价。13.结论7/20/2023化工设计课件三、编制任务书

可行性研究呈报给上级主管部门，当被上级主管部门认可后，便可编写设计任务书以作为设计项目的依据。7/20/2023化工设计课件1.项目设计的目的和依据;2.生产规模、产品规格、生产方法和工艺原则;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。设计任务书的内容7/20/2023化工设计课件根据设计任务书，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。主要是确定全厂性的设计原则、标准和方案、水、电、汽的供应方式和用量，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，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。1、初步设计：四、工程设计7/20/2023化工设计课件2、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，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。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图设计，其成品是详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算书。7/20/2023化工设计课件

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立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7/20/2023化工设计课件六、施工图设计

根据扩大初步设计审批意见，解决扩大初步设计中需要解决的各项问题。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。其内容与扩大初步设计有较大的变动时，应另行编制修正概算，上报审批单位核准。施工图设计一般不能随便改变扩大初步设计。7/20/2023化工设计课件

在施工图设计的编制过程中，根据扩大设计审批意见加强与基建施工单位的结合，正确贯彻上级的审批精神与原则。

施工图设计的主要工作内容是在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计的车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温防腐设计。7/20/2023化工设计课件扩初设计图纸管道流程图

管道施工图主管道布置图管道布置图设备接管图管件图管架，阀架图管道材料表管道施工说明书图纸总目录

预算设备安装预算管道安装预算总预算车间布置图设备安装总图设备安装土建穿孔预埋螺钉图各项工程预算仪表施工图1自控或集中控制仪表施工图2仪表一览表3预算给排水外管道设备条件土建条件电力条件暖风条件自控条件热力条件7/20/2023化工设计课件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设备和管路保温及防腐设计设备管口方位图7/20/2023化工设计课件非工艺专业在施工设计中的主要工作内容

土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装。除施工图外，还就附有各部分施工说明，安装材料表、全厂设备一览表、综合材料汇总表、施工图预算表。7/20/2023化工设计课件七、设计代表工作

在扩大初步设计与施工图设计两个阶段，有大量的各专业人才参加，到设计文件编制完毕，工作转入了基本建设和试车阶段的时候，就只需少量的各专业设计代表参加了。各专业设计代表的任务就是参加基本建设的现场施工和安装（必要时修正设计），建成化工装置后要参加试车运转工作，使装置达到设计所规定的各项指标要求。7/20/2023化工设计课件一、设计准备工作（l）熟悉设计任务书；（2）了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容，其方法步骤如何。参照设计进度订出个人工作计划。（3）查阅文献资料；（4）收集第一手资料。二、方案设计确定生产方法和生产流程。第三节化工工艺设计的程序及设计内容技术上先进、经济上合理、安全上可靠、三废的得以治理、因地制宜三、化工计算内容：物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算三个内容。任务：绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。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）。7/20/2023化工设计课件四、车间布置设计工艺人员的主要设计任务之一。

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。当化工计算结束，绘出工艺流程图后进行，完成后要绘制平面与立面的车间布置图。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。六、提供设计条件

内容：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。确保其完整性和正确性。7/20/2023化工设计课件七、编制概算书概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。编制概算可帮助判断和促进设计的经济合理性。八、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。是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，

内容：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）。

以上为一般设计程序，实际设计中，往往是交错进行的。7/20/2023化工设计课件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第四节国家和行业的基本设计政策和规范7/20/2023化工设计课件一、初步设计的设计文件

㈠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，如中型试验报告、调查报告等。㈡设计指导思想和设计原则1.指导思想：设计遵循的具体方针政策和指导思想。2.设计原则：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。

第五节设计文件7/20/2023化工设计课件㈢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。㈣生产方法和工艺流程1.生产文法：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、注明化学名称、主要操作条件。3.工艺流程a.工艺划分简图，用方块图表示。b.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，物料管路、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表图例、符号。7/20/2023化工设计课件㈤车间(装置)组成和生产制度1.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。㈥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。㈦工艺计算1.物料计算a.物料计算的基础数据b.物料计算结果以物料平衡图表示，单位用小时(连续操作)或每批投料(分批操作)，采用单位在一个项目内要统一。2.主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择1)基础数据来源：包括物料及热量计算数据、主要化工数据等。7/20/2023化工设计课件2)主要工艺设备的工艺计算：按流程编号为序进行编写，内容包括：a.承担的工艺任务。b.工艺计算：包括操作条件、数据、公式、运算结果、必要的接管尺寸等。c.最终结论：包括计算结果的论述、设计选取。d.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。根据工艺特点列表，参看表1.1至1.6。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。7/20/2023化工设计课件序号流程编号名称介质操作温度塔顶压力回流比气体负荷液体负荷塔顶塔底12345678910允许空塔线速塔径塔板类型填料高度塔板数

塔高计算实际计算实际计算实际111213141516171819表1.1塔（T）7/20/2023化工设计课件序号流程编号名称数量型号操作条件体积流量装填系数介质温度压力12345678910停留时间容积平均温度热负荷传热系数传热面积

备注计算采用1112131415161718表1.2反应器（F）7/20/2023化工设计课件序号流程编号名称程数压力温度流量挡板间距进口出口123456789介质平均温度热负荷传热系数传热面积型式备注计算采用管内管间101112131415161718表1.3热交换器（F）7/20/2023化工设计课件序号流程图位号名称型号流量扬程泵压力吸入高度入口出口压差12345678910介质原动机型号电压或蒸汽压功率数量重量密封要求备注名称温度比重粘度单重总重111213141516171819202122表1.4泵类设备表7/20/2023化工设计课件序号流程图位号名称型号主要气体成分温度压力防酸或防爆排气量入口出口入口出口1234567891011叶片数和角度原动机型号功率电压或蒸汽压安装方位传动方式数量重量备注单重总重12131415161718192021表1.5压缩机，风机设备表7/20/2023化工设计课件序号流程图位号名称型号技术条件单位数量重量备注单重总重12345678910表1.6电动机表7/20/2023化工设计课件工艺设备类别代号工艺设备类别代号一.定型设备1.泵类2.压缩机类，鼓风机类二.非定型设备1.塔2.换热器，再沸器，冷却器，蒸发器BJTH3.反应器4.罐，计量槽.5.干燥器，过滤器6.工业炉FRZL表1.7各类工艺设备代号7/20/2023化工设计课件3.工艺用的水、蒸汽、冷冻用量表（表1.8）4.分批操作的设备要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。㈧主要原材料、动力消耗定额及消耗量。表1.9是原材料、动力消耗定额及消耗量。㈨生产控制分析1.包括中间产品、生产过程质量控制的常规分析和三废分析等。2.主要生产控制分析表(表1.10)。3.分析仪器设备表㈩仪表和自动控制1.控制方案说明，具体表示在工艺流程图上。2.控制测量仪器设备汇总表。(十一)技术保安、防火及工业卫生1.工艺物料性质及生产过程的特点。2.技术保安措施。7/20/2023化工设计课件设备编号设备名称规格单位小时用量日用量备注最大平均12345678表1.87/20/2023化工设计课件序号名称规格单位每吨产品消耗定额消耗量备注每日每年原材料动力水蒸汽表1.97/20/2023化工设计课件序号取样地点分析项目分析方法控制指标分析次数备注1234567表1.10序号工序名称排放量成分含量规定排放标准设计排放标准备注1234567表1.117/20/2023化工设计课件3.消防。4.通风：设计说明及设备材料汇总表。(十二)车间布置1.车间布置说明，包括生产部分、辅助生产部分和生活部分的区域划分、生产流向、防毒、防爆的考虑等。2.设备布置的平面图与剖面图。(十三)公用工程1.供电a.设计说明，包括电力、照明、避雷、弱电等。b.设备、材料汇总表。2.供排水a.供水。b.排水：包括下水、生产污水、生活污水、蒸汽冷凝水等。c.消防用水7/20/2023化工设计课件3.蒸汽：各种蒸汽用量及规格等。4.冷冻与空压a.冷冻。b.空压：分压缩用气和仪表用气。c.设备、材料汇总表。(十四)“三废”治理及综合利用1.“三废”情况表(表1.11)2.处理方法及综合利用途径。(十五)车间维修1.任务、工种和定员。2.主要设备一览表。(十六)土建1.设计说明。2.车间(装置)建筑物、构筑物表。

7/20/2023化工设计课件3.建筑平面、立面、剖面图。(十七)车间装置定员包括生产工人、分析工、维修工、辅助工、管理人员，见表1.12。(十八)概算(十九)技术经济1.投资(表1.13)。2.产品成本1)计算数据a.各种原料、中间产品的单价和动力单价依据。b.折旧费、工资、维修费、管理费用依据。2)成本计算a.原料和动力单耗费用(表1.14)。b.折旧、工资、维修、管理费用及其它费用。c.产品工厂成本。7/20/2023化工设计课件序号职能名称人员配备班制人数备注每班轮休合计

表1.12车间人员表7/20/2023化工设计课件

表1.13投资表序号项目投资备注1234567工艺设备及安装工艺管道及安装土建供电照明自控通风其它总计

7/20/2023化工设计课件

表1.14

名称单价耗量总价原料

小计

动力

小计

合计

7/20/20