化工设计的内容与程序

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第2章 化工设计的内容与程序,教学内容,：,1、化工设计的种类,2、化工厂设计的工作程序,3、化工车间(装置)工艺设计的程序及设计内容,4、设计文件,5、工艺设计简介,6、工程建设阶段划分,教学目的:,了解化工设计的程序、内容、方法、工程技术,人员通过设计，按工艺 技术要求将想象内容,转变成现实。,重 点:,化工设计的内容及基础知识,第1节 化工设计的种类,化工设计,是将一个系统(一个工厂、一个车间或一个,套装室)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,并按入运行。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。,通过该课程的学习，我们可以知道化工厂的建设程序，设计程序, 主要设计内容的一些基本概念。,常规的工程设计方法的步骤,进行全系统的物料衡算和热量衡算、设备的工艺计算确定工艺操作条件,设计工艺流程,主要设备的选型和材质,进行参数的灵敏度和生产安全性分析,确定三废治理措施与计算基建投资，产品成本等技术要求经济指标,化工设计的种类,一、项目性质分类,1、新建项目设计,2、重复建设项目的设计,3、已有装置改造,二、根据设计性质分类,1、 新技术开发过程中的设计,概念设计、中试设计、基础设计,2、工程设计,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。,一、项目性质分类,2、重复建设项目的设计,因为市场需求大产品需扩大生产,需再建生产装室.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。,一、项目性质分类,3、已有装置改造,一些老的生产装置产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.,二、根据设计性质分类,1. 新技术开发过程中的设计, 概念设计,在基础研究结束后进行的工作，其规模应是工业化时的最佳规模。从工用度出发进行的一 种假想设计,工作内容:,根据研究提供的概念和数据，,确定流程和工艺条件及主要设备的形式和材质，三废处理措施等,，最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标,目的：,通过概念设计，可以及早暴露研究工作中存在的问题和不足之处，从而能及时解决问题，,缩短开发周期,二、根据设计性质分类, 中试设计,：,按照技术开发的观点，中试的主要目的是验证模型和数据，即概念设计中的些结果和设想通过中试来验证,工作内容：,与工程设计基本相同，但规模小，一般不出管道、仪表、管架等安装图。,目的：,验证基础研究得到的规律；,考察从小试到中试的放大效应；,进行一些没有条件在实验室进行的研究,二、根据设计性质分类, 基础设计,：,新技术开发的最终成果，工程设计的依据,详细说明工业生产过程、主要工艺特点、反应原理及工艺参数和操作条件。,提出管道流程和控制方案，并对特殊管道的等级公称直径提出要求。,确定流程中主要控制方案的原则、控制要求、控制点数据表、主要仪表选型及特殊仪表技术条件。,说明装置危险区的划分，列出所处理介质的特性和允许浓度，安全生产、事故处理及劳动保护设置应用的特殊措施。,目的,：,总结整个技术开发阶段的研究成果；,作为工程设计的依据,二、根据设计性质分类,2. 工程设计,工程设计分三段设计、两段设计和一段设计.,重要的大型企业和使用较复杂的技术时，为了保证设计质量，可 按初步设计、扩大设计及施工图设计三个阶段。,一般技术比较成熟的大型工厂或车间的设计，可按扩大初步设计和施工图设计两个阶段的设计。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一个阶段进行,2. 工程设计,2.1 工程设计阶段的划分,项目建议书,可行性研究报告,总体设计(必要时),工艺包,基础设计,详细设计,施工配合,开车及性能考核,设计回访,2. 工程设计,2.2 各阶段主要内容,项目建议书,（预可行性研究报告）协助业主申请项目,可行性研究报告,作为项目咨询的第二阶段帮助业主立项。,总体设计,（对工程而言）-确定项目的“五总”： 总投资 总平面 总流程 总进度 总定员,工艺包,工艺操作的具体详细说明，业主提供,工艺包主要包括工艺流程、工艺基础数据、工艺操作参数、关键的工艺计算、工艺设备等数据包,基础设计,工作内容分为两个方面：（1）设计单位自己技术：按照基础设计内容深度规定要求完成合同工厂或合同装置基础设计，最终设计单位要承担装置性能考核责任 （2）业主或承包商购买工艺包：设计单位不承担工艺技术责任，按照工艺包及合同要求对专利商提供的工艺技术进行工程化实施。设计单位不承担性能考核责任,详细设计,根据合同及标准要求完成满足现场 施工安装全部设计文件,2. 工程设计,2.3 各阶段主要责任单位,项目建议书,-由建设单位规划部门在工程服务单位协助完成批准：上级或国家主管部门，一般的基建项目上级主管部门，大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委,可行性研究报告,-由相应资质的工程服务单位完成“三同时” ：环评，安平，职业卫生预评价通过预评价 批准：上级或国家主管部门。一般的基建项目上级主管部门（板块、中石油规划计划部），大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委,基础设计,-由具有相应资质的工程服务单位协助下完成 批准：上级主管部门（板块、规划计划部),详细设计-,由相应资质的工程服务单位完成,由建设单位的工程管理部门组织由设计单位向施工管理单位进行施工交底，可和施工图会审同时完成。 批准：建设单位 设计单位其它任务：采购服务；现场施工服务,第2节 化工厂设计的工作程序,化工厂,设计的工作程序,一、项目建议书,二、可行性研究,三、,初步设计,四、编制任务书,五、扩大设计,六、施工图设计,一般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,工程设计的基本程序,8初步设计,7提出初勘要求,6复查厂址,15工程总结、设计回访,11施工图设计,12施工配合,13试车、考核,14竣工验收,9设备采购,10提出详勘要求,16项目后评价,1编制项目建议书,0接受任务,5可行性研究报告,4预可行性研究,2厂址选择,3技术考察,一、项目建议书,进行可行性研究和编制设计任务书的依据,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）;,进行可行性研究和编制设计任务书的依据,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;,一、项目建议书,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,可行性研究主要内容,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,可行性研究主要内容,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、 环境保护用安全卫生,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,三、,初步设计,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,四、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,设计任务书的内容,1、项目设计的目的和依据;,2、生产规模、产品地质、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。,五、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,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,六、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,施工图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,六、施工图设计,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,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,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。,七、设计代表,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侯，就只需少量的各专业设计代表参加。各专业 的代表，就是参加基本建设的现场施工和安装，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,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,化工车间设计是化工厂设计 的最基本内容，初学者必须掌握的基本内容,一、设计准备工作,1、熟悉设计任务书 任务书中提出什么要求、必须熟记,2、了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容，参照设计进度订出个人工作划,3、查阅文献资料 按要求查阅工艺路线、工艺流程和重点设备有关的文献料，摘录笔记，加工整理,4、收集第一手资料 深入现场调查研究,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,二、方案设计,方案设计就是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。这个阶段要运用所掌握的各种资料，进行不同生产方法和生产流程的对比分析，通过这一过程可以培养分析、归纳和理论联系实际的能力,1、方法：,由于科技的不断发展， 一个产品的生产可以用不同的原料和不同的生产方法。例如：合成,NH,3,可用煤、油、汽三种不同原料 的不同的生产方法制的,NH,3,。,所以在设计一个产品时首要的工作就是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工艺路线,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,二、方案设计,1、方法,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,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,三、化工计算,化工计算主要是物料衡算、热量衡算、设备选 型三个内容。在以上三种计算的基础上绘制物料流程图，主要设备图，带控制点工艺流程图。在此过程中，用到大量的基础理论知识、基本概念和基本技能（数据处理、计算机应用、绘图能力等）是理论联系实际，学会发现问题、分析问题和解决问题、锻炼独立工作能力的主要阶段。这一阶段的工作是一个细致精确的工作，不能出差错，必须按步骤进行细心校核,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,四、车间布置设计,这是工艺人员的主要设计任务之一，它也是决定车间面貌的又一个重要设计项目。主要任务是确定整个设计 中的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。它对生产的正常进行和经济指标都有重要影响，同时为土建、暖通、电气、自控、给排水、外管等专业开展设计提供重要依据,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,五、化工管道设计,管道配置设计的任务是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。注意的问题是：节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。这项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。工作量非常大，需要绘制大量的图纸，汇编大量表格，并与非专业交叉的工作多，往返频繁，要求细致、周到密切协同,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,六、提供设计条件,完成一项设计需提供的条件包括：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。因此，工艺人员应在政策和已定的方案下，保证质量，认真负责地编制提出各专业的设计条件，并确保其完整正确性,第3节 化工车间(装置)工艺设计的程序及内容,七、编制概算及编制设计文件,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。技术的先进性是经济上合理的前提，做到既经济节约又合理可行是概算的工作中心,第4节 设计文件,编制设计文件是初步设计图设计工作完成后的依据，是设计成果的汇总，是进行大量工作的依据，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 ）。要求做到内容正确严谨、重点突出、概念清楚、调理性强、完整易懂、对图纸要求消灭错误，整洁清楚，图面布局合理，考虑施工、安装、生产和维修的需要，能满足工艺生产要求,第4节 设计文件,工艺人员在设计工作中主要的设计文件是扩大初步设计和施工图文件，下面重点谈以上两项的内容与格式：,一、扩大初步设计文件,包括两部分：即设计说明书和附图、附表,（一） 设计依据,1、文件 如计划任务其他批文等,2、 技术资料，如中试试验报告、调查报告等,第4节 设计文件,（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。,第4节 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（写出反应式，注明化学反应名称，主要操作条件）；,3、工艺流程：A、工艺简图（方块图）；,B、带控制工艺流程流程简述,第4节 设计文件,（五） 车间（装置）组成和生产任务,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。,（六） 原料中间产品的主要技术规格,（七） 工艺计算,1、物料衡算,2、设备选型、化工计算和材料选择,3、以表格形式分类表示的设备计算和选择结果,4、工艺用的水、蒸汽、冷冻用量,第4节 设计文件,（八） 主要原材料、动力消耗定额及消耗量,（九）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,3、分析仪器设备表,（十）仪表和自动控制,1、控制方案说明（以PID表现）,2、控制测量仪器设备汇总表,第4节 设计文件,（十一） 技术安保、防火及工业卫生,1、工艺物料性质及生产过程的特点,2、技术安保措施,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,2、设备布置的平面图与剖面图,（十三）公用工程,供电、供排水、各种蒸汽用量及规格、冷冻与空压,（十四）“三废”治理及综合利用,第4节 设计文件,（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,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,（十八）概算表,第4节 设计文件,（十九）技术经济,1、投资表,2、产品成本,（1）计算数据, 各种原料、中间产品的单价和动力单价依据, 折旧费、工资、维修费、管理费用依据,（2）成本计算, 原料和动力单耗费用, 折旧、工资、维修、管理费用和其它费用, 产品工厂成本,（3）技术经济指标,第4节 设计文件,（二十）存在问题及建议,（二十一）扩大初步设计中必要的附表及附图,第4节 设计文件,二、施工图文件的编制,（一） 施工图文件设计目录（主项图纸总目录、非应型设备目录和工艺图纸目录）,（二） 施工图文件的编制,1、工艺设计说明,2、带控制工艺流程图，表示全部工艺设备物料管路、阀件、辅助管线和工艺自动化仪表图例、符号,3、辅助管路布置图；,第4节 设计文件,二、施工图文件的编制,（二） 施工图文件的编制,4、首页图,5、设备布置图,6、设备一览表,7、管路布置图,8、配管设计模型,9、管段图,10、管架和非标准管件图,11、管段表,12、管架表,13、综合材料表,14、管口方位图,15、换热器条件图,第5节 化工工艺设计一般程序,1. 概述,1.1 化工工艺设计人员必须具备的基本条件,要建设一个化工厂，必须具有一批化工工艺专业技术人员，这批化工工艺专业技术人员必须具备下列基本条件：,（1）掌握化工基本理论:,如化工热力学、流体力学、传热、传质、化学反应动力学（化学反应工程）。,（2）,掌握化工工艺设计方法和技能:, 工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员职责。, 化工基本理论的应用（化工设计方法）。, 工艺设计基本程序（工艺设计技能）。, 工艺设计的成品文件（内容及深度）。, 工艺设计的质量保证程序。,第5节 化工工艺设计一般程序,1.1 化工工艺设计人员必须具备的基本条件,（3）熟悉环保、安全、消防等方面的法规,HG20667-1986 化工建设项目环境保护设计规定,SH3024-95 石油化工企业环境保护设计规范,HG20571-95 化工企业安全卫生设计规定,SH3047-93 石油化工企业职业安全卫生设计规范,GBJ16-87(2001版) 建筑设计防火规范,GB50160-92(1999版) 石油化工企业设计防火规范,GB50058-92爆炸和危险性环境电力装置设计规范,（4）一定的工作经验,第5节 化工工艺设计一般程序,2. 工艺设计的内容和深度,2.1 工艺设计的文件包括三大内容：,（1）文字说明（工艺说明）,（2）图纸,（3）表格,2.工艺设计的内容和深度,2.1.1 工艺设计的范围, 设计基础：生产规模、产品方案、原料，催化剂，化学品，公用工程燃料规格、产品及副产品规格, 工艺流程说明：生产方法、化学原理、工艺流程叙述, 原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消耗量, 公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺空气、仪表空气、氮气）消耗定额及消耗量, 三废排放：包括排放点、排放量、排放组成及建议处理方法, 装置定员, 安全备忘录（另行成册）, 技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）, 操作指南（通常为对内使用，另行成册。供工艺系统、配管等专业使用）,2.工艺设计的内容和深度,2.1.2 图纸, PFD：是PID的设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）,包括全部工艺设备、主要物料管道（表示出流向、物料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。, 建议设备布置图：是总图布置、装置布置的依据，供基础设计使用（通常为平面布置图）。,根据工艺流程的特点和要求进行布置。, PCD：通常是设计院内部设计过程文件、最终体现在终版PFD中（通常由自控专业完成）,2.工艺设计的内容和深度,2.1.3 表格, 物料平衡表：包括物流组成、温度、压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理化常数（热负荷表示在此表中或PFD图上）。, 工艺设备数据表：根据设备形式不同、作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器的等。工艺设备数据表需表示出设备位号、介质名称、操作压力、设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。（各设计院均有各种规定的表格）。, 工艺设备表, 取样点汇总表, 装置界区条件表：通常由工艺系统专业来完善并最终发表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件等）,2.工艺设计的内容和深度,2.2 补充说明,：,化工工艺专业尚需参加前期工作，主要前期工作有：, 项目建议书；可行性报告编制工作。, 项目报价书；投标书、技术文件编制工作。, 引进项目：包括询价书、投标书的评标、合同技术附件谈判。, 大中型联合装置总体规划设计,3.工艺设计方法（化工基本理论的应用）,3.1 工艺路线的选择,3.2 工艺流程方案优化,3.3 工艺设备的选择,3.工艺设计方法（化工基本理论的应用）,3.1 工艺路线的选择, 原料来源, 经济效益和社会效益（生产成本）, 环境保护, 其它，如操作条件、安全、消防、投资、工艺先进性，可行性，合理性。,公用工程,换热网络,精馏系统,反应系统,精馏系统,换热网络,公用工程,3.2 工艺流程方案优化,“洋葱头”模型（由史密斯、林霍夫模型）,从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。“洋葱头”模型强调过程开发和设计的有序和分层性质。,(1) 反应流程优化,反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应途径。,反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等等。,(2) 精馏流程的优化,精馏流程如需要分离R个组份，就需要有R-1个精馏塔。,精馏优化需要考虑：那种组份为主产品；,那种组份为付产品；,产品的规格要求。,精馏流程的优化法1）：试探法，主要规则如下：,优先使用普通精馏。,尽量避免减压操作和使用冷量。,产品数应最少。,腐蚀性、危险性的组份应优先分出。,难分离的组分最后分出。,最大量组份应优先分出。,塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。,精馏流程的优化法2）：调优法,精馏流程的优化法3）：数学规划法,(3) 蒸发流程的优化,1）单效、双效、三效蒸发。,2）热泵蒸发、膜式蒸发。,3）多级闪蒸。,4）强制循环蒸发、自然循环蒸发。,结合蒸发器的类型（标准、悬框、列文、强制循环蒸发器）进行选择。,3.3 工艺设备的选择,(1) 反应器：,1）连续 1）均相 1）活塞流 （管式）,2）半连续 2）非均相 2）全混釜 （搅拌釜）,3）间歇,以上反应器的选择要根据物料性质、稳定性、反应复杂性、产品规模、反应时间、温度、压力等因素综合考虑。,不同类型的反应器在工业生产中的应用情况,气液相反应器及固相反应器的使用情况,固体催化反应器的使用情况,(2) 气液传质设备：,1）,板式塔：泡罩、浮阀、筛板等。板式塔塔板流体流向分布类型可分为U形流，单溢流，双溢流等,2）,填料塔：,a、拉西环、鲍尔环、矩鞍环等填料。,b、散堆、规整填料。,c、实体填料、丝网填料。,以上传质设备的选择要根据分离难易程度、压降大小、真空（热敏性物料）、物料性质、投资情况、腐蚀情况、物料清洁情况、安全要求、弹性大小、发泡等情况选择。,传热设备：,按功能分：冷却器、冷凝器、加热器、换热器、,再沸器、蒸汽发生器、过热器、废热锅炉等。,按结构型式分：采用二物流换热的换热器从结,构上分有以下,5,种型式：,管壳式（固定管板式、浮头式、填料函式、,U,型,管式）,B.,板式（板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式）,C.,管式（空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式）,D.,液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式）,E.,其它型式（板壳式、热管式）,(4) 化工用泵：,根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑，此外还要考虑泵的安全性、可靠性和密封等要求。,(5) 容器（储罐）：,根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑。,压力容器分类,4. 工艺设计工作程序,化工工艺,接受设计条件,消化资料确定设计基础,展开工艺设计,提出相关设计条件,完成工艺设计成品文件,设计跟踪服务,。,基础设计、详细,设计完工报告,接受设计条件：,项目经理,项目建议书,可研报告,装置平面图,专利、专有技术资料,工艺设计、基础设计数据,开工报告,有关会议资料,合同文件,消化资料确定设计基础：,工艺路线,产品方案,设计规模,年操作时间,操作弹性,原料、催化剂规格,产品和付产品规格,公用工程规格,界区条件,展开工艺设计:,确定工艺流程方案,工艺计算：物料、能量、设备,PFD,设备表,工艺设备数据表,建议布置图,原料、公用工程消耗,确定公用系统方案UFD,三废排放量及建议处理方法,安全分析，危险区划分,初版PID (A版),提出相关设计条件：,自控条件： 工艺控制 联锁 报警,电气条件： 危险区划分 特殊电气要求 电气,联锁报警,总图条件：建议布置图,设备条件：工艺设备数据表,分析化验条件：取样条件表 取样点汇总表,配管条件：操作原则 安全规程指南,三废排放一览表,公用工程条件表,消防条件,电信条件,采暖、通风、空调条件,建、构筑物特性条件,安全生产、职业卫生,物性数据,文字说明,完成工艺设计成品文件：,工艺说明书,图纸：,PFD 附物料平衡表,建议布置图,表格：,设备表,工艺设备数据表,界区条件表,取样点汇总表,5.设备设计压力和设计温度的确定,5.1 压力：,正常操作（工作）压力,最高工作压力,5.2 温度：,正常操作温度,最高操作温度,6.过程控制方案的确定,6.1 过程控制方案确定的原则,保证装置运行的平稳、生产安全、控制简,单适用。,用单回路简单控制系统可以解决的，决不,要用复杂的控制系统。,6.2 过程控制的分类,压力,温度,流量,物位,化学成分和物性数据,6.3 选用控制仪表的要求,准确可靠,灵敏度高,反应迅速,滞后小,使用维护方便,价格便宜,7. 能耗计算,目前人类面临的共同任务是保护资源、减少环境污染、维护生态平衡、实现可持续发展。化工生产中传热过程是经常的发生的事，因此合理使用能源，节约能源消耗是每个化工工艺设计人员应尽的职责。,过程能量分析的常用方法有：夹点分析法和三环节能量分析法,7.1 夹点分析法,将需要优化的换热网络用冷、热流复合线表示在温焓图（T-H图）上，热流复合线位于冷流上方，冷、热流体的复合线中间垂直距离最短处称为夹点，其温差Tmin称为夹点温差。,夹点分析法应遵循三个原则：,尽量避免有热流体通过夹点,夹点上方避免引入公用设施冷却物流,夹点下方避免引入公用设施加热物流,7.2 三环节能量分析法,重点研究热能在化工装置的利用，从下述三个环节出发：,能量转换,能量利用,能量回收,夹点分析法和三环节能量分析法实际应用可参考有关文献资料。,8.与工艺设计相关的基本知识,与工艺设计相关的基本知识包括消防、劳动安全卫生、环境保护三个方面，必须遵守国家相关的标准、法规。,8.1消防,8.2安全,8.3环保,废气,废水（废液）,废固,噪音,放射性、恶臭,排放总量控制,第6章 化工工程建设阶段划分,建设项目阶段的划分以,工程公司,为主体，通常分为三个阶段：,（1）项目前期,项目建议书 批准后即为立项,可行性研究报告 批准后即可展开工程设计,（2）工程设计,按国内审批要求分为：,初步设计 批准后建设单位即可开工,施工图设计,按国际常规做法分为： 工艺设计,基础设计,详细设计,（3）施工、安装、试车、性能考核及国家验收（验收,后工厂投入正常运行）,第6章 化工工程建设阶段划分,建设项目阶段的划分以,建设单位,为主体，通常分为四个阶段：,（1）项目前期,（2）工程设计,（3）工程建设,（4）工厂投入生产,作业：,1、工程设计分哪几个阶段，各阶段的工作内容是什么？,2、简述化工厂设计 的工作程序（6个程序）,PFD,PID,施工图,