化工设计的内容和程序.ppt

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1、化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计一、课程的性质一、课程的性质 本课程为化学工程与工艺专业的专业必修课专业必修课。它基于工程科学但重点是应用。二、课程的内容和基本要求二、课程的内容和基本要求 本课程以化工生产车间(装置)的工艺设计工艺设计为重点，讲述与国际化工设计相接轨、目前国内通用的化工设计化工设计的原则、方法、设计程序与技巧，和各种化工工艺图与的原则、方法、设计程序与技巧，和各种化工工艺图与化工设备图的绘制与阅读方法，以及计算机在化工设计化工设备图的绘制与阅读方法，以及计算机在化工设计计算与绘图中的应用。计算与绘图中的应用。化工设计化工设计化工

2、设计化工设计基本要求基本要求1、掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范 和基本思维方式；2、培养学生扎实的化工设计基础和创新思维；3、掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管 道布置的原则、方法和步骤；掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和方法，并能运用计算机进行工艺计算；掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流程图、设备布置图和化工设备图；4、了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价方法，为非工艺专业提供设计条件。化工设计化工设计化工设计化工设计三、课程的特点三、课程的特点

3、1、综合性、综合性（多专业基础课知识的综合与集成）； 2、实践性、实践性（面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用）四、课程教学的目的四、课程教学的目的 1、了解国内外有关化工工艺设计、化工厂设计的先进理念； 2、掌握化工工艺设计的内容、步骤及方法。 化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联系与区别化工工艺设计四个名词之间的联系与区别 化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。化工厂设计化工过程设计（核心）化工厂房建筑、结构设计总图设计，.等非工艺部分设计化工工艺设计（核心

4、）公用工程设计、外管设计，等化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。化工过程设计的目标及内容化工过程设计的目标及内容美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工过程设计的主要目标主要目标： 确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一个综合的设计方案。环保的因素，确定出一个综合的设计方案。化工过程设计的主要内容内容：其基本核心内容是化工工艺设计，

5、其附带内容是针其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。管设计等进行深入设计和完善。化工过程设计的深化改革化工过程设计的深化改革化工过程设计发展方向化工过程设计发展方向复杂大型化工厂的设计柔性化工厂的设计自主创新设计与国际工程设计的接轨我国化工设计院，原来的专业部门进行了相应的改革调整。原来的工艺专业部工艺专业部工艺专业部（大部分为化学工程与工艺专业人员）工艺系统专业部工艺系统专业部（少量化学工程与工艺专业人员，大量其它辅助专业）工艺专业部：侧重化工工艺设计工艺系统专业部：侧重

6、化工过程设计中除了化工工艺设计以外与工艺有关的内容工艺专业部工艺专业部：侧重出PID图、PFD图工艺系统专业部工艺系统专业部：侧重出UID图、UFD图PID （Process Instrument Diagram） 带控制点的工艺仪表管道流程图PFD （Process Flowsheet Diagram） 过程物料流程图UID （Utility Instrument Diagram） 公用工程仪表管道流程图UFD （Utility Flowsheet Diagram） 公用工程物料流程图其中，各种图纸随设计的深入，分成多个版本。其中，各种图纸随设计的深入，分成多个版本。 工艺专业部与工艺系统专

7、业部之间，在设计工作过工艺专业部与工艺系统专业部之间，在设计工作过程中有许多需要交流的条件、文件（程中有许多需要交流的条件、文件（“条件表条件表”），），有发出条件的有发出条件的主导专业主导专业，有接收，有接收“条件表条件表”的的接收专接收专业业。我国化工设计院的专业种类化学工程与工艺化工机械自动化及仪表总图概预算（工程经济）建筑、结构、暖通、给排水、强弱电热工、环境工程（环保）、工业炉1 1 化工厂的特点与分类化工厂的特点与分类五五 化工厂概况化工厂概况化工生产的特点化工生产的特点 (1) (1) 工艺流程复杂工艺流程复杂流程很长，如乙烯、合成氨工业流程很长，如乙烯、合成氨工业（2 2）操作

8、状态变化大）操作状态变化大如原油的二次加工过程如原油的二次加工过程（3 3）流体输送多）流体输送多管道、输送设备多管道、输送设备多（4 4）腐蚀性）腐蚀性管道、设备材质管道、设备材质（5 5）易燃、易爆、有毒）易燃、易爆、有毒安全卫生安全卫生（6 6）非标设备多）非标设备多反应器、塔等反应器、塔等化工厂分类化工厂分类（1 1）按产品分类按产品分类（1） 日化厂、石化厂、农药厂、橡胶厂、塑料厂等日化厂、石化厂、农药厂、橡胶厂、塑料厂等（2 2）按生产规模分类）按生产规模分类 大型化工厂大型化工厂(100kt/a) 中型化工厂中型化工厂(10100kt/a) 小型化工厂小型化工厂(10kt/a)

9、（3 3）按生产方式分类）按生产方式分类 连续操作、间歇操作连续操作、间歇操作（4 4）按生产技术的先进程度分类）按生产技术的先进程度分类化工厂结构化工厂结构包括：人、财、物、产、供、销包括：人、财、物、产、供、销专业技术人员专业技术人员 主要包括主要包括五个专业五个专业：工艺、设备、自控、给：工艺、设备、自控、给排水、电气及排水、电气及土建、热工等专业土建、热工等专业 化工厂组成化工厂组成 生产部门、辅助生产部门和行政、生活部门生产部门、辅助生产部门和行政、生活部门 2 2 化工厂组成化工厂组成1 1 立项立项 国家级大型项目、中型项目、小型项目国家级大型项目、中型项目、小型项目2 2 招标

10、招标 3 3 项目建议书的编制项目建议书的编制 项目建议书是进行项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务可行性研究和编制设计任务书的依据书的依据。六六 立项过程立项过程(设计前期工作设计前期工作)第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计 本章主要内容本章主要内容1.1化工设计的种类 1.2化工厂设计的工作程序 1.3化工车间工艺设计的程序及内容 1.4设计文件1.5国家和行业的设计政策和规范 本章重点难点：本章重点难点：化工设计的种类化工厂设计的工作程序 第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计一、化工设计一、化工设计 化工过程（化学工业的生产过程）即： 原料产品

11、对原料进行加工处理，改变了化学组成及机械和物理的性质，从而达到合乎要求的产品。该过程包括许多步骤，原料在各步骤中依次通过若干个设备，经历各种方式的处理后才成为产品。 例：2NH3(l)+CO2(g)-CO(NH2)2(l)+H2O+Q 转化率50% 化工过程即是由生产流程和装置设备有机组合起来的。化工设计化工设计即是对化工中的生产流程和装置以系统的、合理的方式组合和优即是对化工中的生产流程和装置以系统的、合理的方式组合和优化。化。 第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计二、设计要求二、设计要求 由于本课程从工艺工程师工艺工程师的角度讨论化工车间（装置）设计的主要内容和设计。 化

12、工装置是由各种单元设备以系统的、合理的方式组合起来的整体。它根据现有的原料和公用工程条件，通过最经济和安全的途径，生产符合一定质量要求的产品。化工装置设计必须满足下列要求： 1、产品的数量和质量指标。、产品的数量和质量指标。 2、经济性：除少数生产只考虑社会效益外，其余均考虑经、经济性：除少数生产只考虑社会效益外，其余均考虑经 济性。济性。 3、安全：化工生产中的特殊性（易燃、易爆、有毒）。、安全：化工生产中的特殊性（易燃、易爆、有毒）。第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计 4、符合国家和各级地方政府的环境保护法规，对三废进行、符合国家和各级地方政府的环境保护法规，对三废进行

13、处理。处理。 5、整个系统必须可操作和可控制。、整个系统必须可操作和可控制。 可操作：设计不仅能满足常规操作，而也能满足开、停车等 非常规操作。 可控制：能抑制外部扰动的影响，系统能适应和稳定。 由此可见，设计是一个多目标的优化问题。由此可见，设计是一个多目标的优化问题。不同于常规的数学问题，不是只有唯一正确的答案，设计师在作出判决和选择时要考虑各种经常是互相矛盾的因素技术、经济和环保等，在允许的时间范围内选择一个兼顾各方面要求的方案，这种选择成决策贯穿整个设计过程。 第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计三、设计性质和过程三、设计性质和过程 设计是一种创造性的劳动设计是一种创

14、造性的劳动。它是工程师从事的工作中最有新意，最能使人感到满足的工作之一。 以前重研究、轻设计。重研究、轻设计。 （现在要求科研成果以基础设计的形式出现现在要求科研成果以基础设计的形式出现） 设计师从接受任务之时起就要根据设计要求构思各种可能的方案，然后根据一系列内部和外部约束条件，排出一些不合理或不可能的方案，经过反复比较，选择其中最佳最佳者。整个设计过程是一个交替进行过程合成与分析，不断作出选择、修改原有设想的迭代过程。 过程合成（结构优化） 过程分析（参数优化）第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计可以根据项目性质、化工过程开发的程序分类（两类）一、根据一、根据项目性质项目性质

15、分类分类化工设计化工设计根据项目根据项目性质分类性质分类新建项目设计新建项目设计重复建设重复建设项目设计项目设计已有装置的已有装置的改造设计改造设计第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 1、新建项目设计、新建项目设计新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。的设计。这类设计往往由开发研究单位提供基础设计基础设计，然后由工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计工程设计。 2、重复建设项目设计、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，再建生产装置，由于新建厂的具体条件与原厂不同，即算是

16、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工程设计部门进行设计。进行设计。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 3、已有装置的改造设计、已有装置的改造设计一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求，或者由于技术原因，原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力，必须对老装置进行改造，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”，优化生产过程操作控制，以及提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。这类设计往往由生生产企业的设计部门产企业的设计部门进行。进行。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新技术新技术开发过程开发过程中的设计中的设计概念设计中试设计基础设计基础设计概念设计概念设计中试设计中试设计工程设计工程设计初步设计初步设计、扩大扩大初步设计初步设计施工图施工图设计设计第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计化工过程开发工作框图化工过程开发工作框图 第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 化工新技术开发过程是在基础研究的基础上，通过过程研究、工程研究和工程设计，最终完成化