《化工设计导论作业》课件

化工设计导论作业目录化工设计概述工艺流程设计设备选型与设计管道系统设计电气工程设计工厂布局设计经济分析与评价总结与展望1.化工设计概述化工设计是将化学原理和工程技术应用于化学工业生产过程的计划和设计。它涉及从实验室规模的工艺开发到大型工业生产设施的建设，涵盖了从工艺流程设计到设备选型、管道布置、电气工程、工厂布局、经济分析和环境保护等多个方面。1.1化工设计概念设计定义化工设计是指将化工生产过程转化为具体工程项目的全过程，涉及工艺流程、设备选型、管道系统、电气控制等多方面的综合设计工作。设计目标化工设计旨在将化工生产工艺转化为安全、经济、高效、环保的工业生产系统，满足产品质量、产量和成本等方面的要求。1.2化工设计流程1项目立项确定项目目标和可行性研究2工艺设计确定生产工艺、设备选型3工程设计绘制图纸、设备选型、管道设计4设备采购采购设备、材料5施工建设工厂建设、设备安装1.3化工设计特点1复杂性化工生产工艺涉及复杂的反应过程、物料传递和能量转换。2安全性化工生产过程中存在潜在的安全风险，需要严格的安全设计和管理。3环保性化工生产过程会产生各种污染物，需要重视环保设计和污染物处理。4经济性化工设计需要兼顾经济效益，选择最佳的工艺路线和设备。工艺流程设计工艺流程图编制工艺流程图是描述生产过程的图形表示，它用符号和线条来表示生产过程中的各个步骤，并表明物料和能量的流动方向。物料平衡计算物料平衡计算是指在生产过程中，对所有物料的输入、输出和转化进行定量分析，以确保物料的平衡。2.1工艺流程图编制1流程图类型工艺流程图、设备流程图、管道流程图2流程图内容主要设备、物料流向、操作条件3流程图绘制标准符号、流程图软件2.2物料平衡计算物料平衡计算是化工设计的基础保证生产过程的物质转化效率确定原料消耗和产品产量为设备选型和工艺流程优化提供依据遵循质量守恒定律计算过程需考虑反应方程式和各物质的转化率能量平衡计算InputOutput3.设备选型与设计关键设备反应器、分离器、换热器、泵等设计原则安全、可靠、经济、环保常用设备介绍反应釜用于化学反应的密闭容器，可分为间歇式、半间歇式和连续式。蒸馏塔用于分离不同沸点的混合物的设备，广泛应用于石油化工、医药等领域。换热器用于热量交换的设备，可分为管式、板式和螺旋式等类型。离心泵利用旋转叶轮的离心力来输送液体的设备，广泛应用于化工、水处理等领域。设备规格尺寸计算1尺寸根据生产规模和物料性质确定设备尺寸2容积容积是设备最重要的参数之一，通常由设计计算确定。3材质选择合适的设备材质，以满足耐腐蚀、耐高温、耐压等要求4结构确定设备的结构形式，如立式或卧式、单层或多层等3.3设备材料选择耐腐蚀性根据物料特性，选择合适的材料抵抗腐蚀，延长设备使用寿命。耐温性根据操作温度选择耐高温或低温的材料，确保设备安全运行。耐压性根据操作压力选择耐压的材料，防止设备发生泄漏或爆炸。管道系统设计管道布置原则简化流程、易于维护、安全可靠管径选择流速、压力、物料性质管道布置原则安全第一管道布置应优先考虑安全，避免交叉、重叠，并预留足够的安全距离。便捷维护管道应易于维护和检修，设计应方便操作和拆卸。合理流向管道布局应遵循物料流动方向，避免死角和积液，确保流畅的物料传输。管道尺寸选择1流速流速过高，会导致管道摩擦损失增加，影响输送效率。2压降压降过大，会导致泵的功率增大，增加运行成本。3经济性选择合适的管道尺寸，可以降低设备成本和运行成本。4安全管道尺寸应符合安全规范要求，确保运行安全。4.3泵选型与参数参数说明流量泵输送的流体体积，单位为m³/h或L/min。扬程泵克服阻力将流体提升的高度，单位为mWC。功率泵消耗的能量，单位为kW。转速泵叶轮旋转速度，单位为r/min。5.电气工程设计电气设备选型根据生产工艺需求，选择合适的电机、变压器、控制柜等电气设备。供电系统设计合理设计配电系统，确保安全可靠的电力供应。5.1电气设备选型电机根据负载类型和运行条件选择合适的电机类型、功率和转速。变压器根据工艺设备用电量选择合适容量的变压器，确保供电安全稳定。控制柜控制柜应具有相应的保护功能，并根据控制要求选择合适的控制元件。仪表选择精度高、稳定性好的仪表，保证工艺过程的正常运行。5.2供电系统设计电源选择选择可靠的电源，并根据工厂用电负荷进行计算。配电系统设计合理的配电系统，确保电力安全可靠供应。线路敷设选择合适的线路敷设方式，并进行安全防护。电气保护安装完善的电气保护装置，防止事故发生。5.3仪表控制系统仪表压力、温度、流量等关键参数监测。控制系统PLC、DCS等自动化系统，实现过程控制与优化。报警系统实时监控异常情况，确保安全运行。工厂布局设计总平面布置规划工厂整体布局，包括生产区域、辅助区域、公用工程区域等。厂房建筑设计根据工艺流程设计，确定厂房类型、规模、结构等。6.1总平面布置总平面布置是工厂设计的重要环节，它决定了工厂的整体布局，包括各个车间、仓库、道路、绿化等的分布位置和相互关系。总平面布置需要考虑以下因素：生产流程安全消防环保要求土地利用运输交通经济效益6.2厂房建筑设计结构类型根据工艺要求和场地条件选择合适结构类型，如钢结构、钢筋混凝土结构等，以满足承载力和抗震要求。建筑面积合理规划厂房建筑面积，考虑生产工艺、设备布局、人员流动、安全通道等因素。通风采光设计良好的通风和采光系统，保证生产车间空气质量，提高工作效率。消防设施配置必要的消防设施，包括灭火器、消防栓、自动喷淋系统等，确保生产安全。安全与环保措施1安全风险评估识别并评估潜在的安全风险，制定相应的安全措施，并确保操作人员接受安全培训。2紧急情况应急预案建立完善的应急预案，包括火灾、泄漏、中毒等事故的处理流程，并定期演练。3环境保护措施采取措施减少污染排放，例如废气处理、废水处理、固体废物处理，并符合相关环保标准。经济分析与评价投资估算工厂建设所需资金，包括土地、建筑、设备、安装、以及其他相关费用。运营成本估算工厂运营过程中发生的各种成本，包括原材料、能源、人工、维修、管理等。投资估算7.2运营成本估算100原材料50人工25能源25维护运营成本估算包括原材料、人工、能源和维护等方面的成本。这些成本是工厂运营的主要支出，是进行经济分析和评价的重要依据。经济指标计算计算主要