第六章過程設(shè)計(1)

1、第六章第六章 過程設(shè)過程設(shè) 計計任務(wù)任務(wù)過程設(shè)計是以化工廠或化工生產(chǎn)裝置的建設(shè)過程設(shè)計是以化工廠或化工生產(chǎn)裝置的建設(shè)為目的，以技術(shù)先進、生產(chǎn)安全可靠、經(jīng)濟效益為目的，以技術(shù)先進、生產(chǎn)安全可靠、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益優(yōu)良為目標，設(shè)計最佳的原料和工藝和環(huán)境效益優(yōu)良為目標，設(shè)計最佳的原料和工藝技術(shù)路線，通過工藝軟件的模擬分析，確定優(yōu)化技術(shù)路線，通過工藝軟件的模擬分析，確定優(yōu)化的工藝流程、工藝條件、設(shè)備選型及其他非工藝的工藝流程、工藝條件、設(shè)備選型及其他非工藝專業(yè)等內(nèi)容。專業(yè)等內(nèi)容。在化工設(shè)計中，應(yīng)努力做到：在化工設(shè)計中，應(yīng)努力做到：(1)(1)符合國家的經(jīng)濟政策和技術(shù)政策，合理運用符合國家的經(jīng)濟政策和技

2、術(shù)政策，合理運用國家的財富和資源；國家的財富和資源；(2)(2)工藝上可靠，經(jīng)濟上合理；工藝上可靠，經(jīng)濟上合理；(3)(3)盡可能吸收最新科技成果，力求技術(shù)先進，盡可能吸收最新科技成果，力求技術(shù)先進，經(jīng)濟效益更大；經(jīng)濟效益更大；(4)(4)不造成環(huán)境污染；不造成環(huán)境污染；(5)(5)符合國家工業(yè)安全與衛(wèi)生要求。符合國家工業(yè)安全與衛(wèi)生要求。目錄目錄1.1.化工設(shè)計基礎(chǔ)知識化工設(shè)計基礎(chǔ)知識2.2.工藝路線工藝路線3.3.物料衡算和能量衡算物料衡算和能量衡算4.4.工藝流程設(shè)計工藝流程設(shè)計5.5.化工設(shè)備的選型和設(shè)計計算化工設(shè)備的選型和設(shè)計計算1.1.化工設(shè)計基礎(chǔ)知識化工設(shè)計基礎(chǔ)知識1.11.1化工

3、生產(chǎn)特點化工生產(chǎn)特點1.21.2設(shè)計設(shè)計原則原則1.3 1.3 設(shè)計種類設(shè)計種類1.4 1.4 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容1.5 1.5 工藝專業(yè)的主要設(shè)計內(nèi)容工藝專業(yè)的主要設(shè)計內(nèi)容1.1 1.1 化工生產(chǎn)的特點化工生產(chǎn)的特點(1)(1)工藝流程復(fù)雜。工藝流程復(fù)雜。(2)(2)操作狀態(tài)變化大。操作狀態(tài)變化大。(3)(3)流體輸送多。流體輸送多。(4)(4)具有腐蝕性。具有腐蝕性。(5)(5)具有毒性。具有毒性。(6)(6)易燃、易爆性。易燃、易爆性。(7)(7)非標設(shè)備多。非標設(shè)備多。1.21.2設(shè)計原則設(shè)計原則A.A.設(shè)計要求設(shè)計要求(1)(1)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量指標產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量指標(2)(2)經(jīng)濟

4、性經(jīng)濟性(3)(3)安全安全(4)(4)環(huán)境保護環(huán)境保護(5)(5)整個系統(tǒng)必須可操作和可控制整個系統(tǒng)必須可操作和可控制由此可見，設(shè)計是一個由此可見，設(shè)計是一個多目標的優(yōu)化問題多目標的優(yōu)化問題，不是只有唯一正確的答案。設(shè)計人員在作出選擇不是只有唯一正確的答案。設(shè)計人員在作出選擇和判斷時要考慮各種經(jīng)常是相互矛盾的因素，即和判斷時要考慮各種經(jīng)常是相互矛盾的因素，即技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境保護等方面的要求。在允許的技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境保護等方面的要求。在允許的條件范圍內(nèi)選擇一個兼顧各方面要求的方案，這條件范圍內(nèi)選擇一個兼顧各方面要求的方案，這種選擇或決策貫穿了整個設(shè)計過程。種選擇或決策貫穿了整個設(shè)計過程。B.B

5、.約束條件約束條件外部約束條件通常是指下列幾項：外部約束條件通常是指下列幾項：(1)(1)政府制定的各種法律、規(guī)定和要求；政府制定的各種法律、規(guī)定和要求；(2)(2)各種自然規(guī)律；各種自然規(guī)律；(3)(3)安全要求；安全要求；(4)(4)資源情況；資源情況；(5)(5)各種必須遵循的標準和規(guī)范；各種必須遵循的標準和規(guī)范；(6)(6)經(jīng)濟要求，如投資限額和投資回收期。經(jīng)濟要求，如投資限額和投資回收期。內(nèi)部約束條件是指：內(nèi)部約束條件是指：(1)(1)生產(chǎn)技術(shù)：來源、成熟程度、價格等；生產(chǎn)技術(shù)：來源、成熟程度、價格等；(2)(2)材料：原材料、關(guān)鍵設(shè)備等供應(yīng)的難易；材料：原材料、關(guān)鍵設(shè)備等供應(yīng)的難易

6、；(3)(3)時間：允許和需要的設(shè)計時間；時間：允許和需要的設(shè)計時間；(4)(4)人員：素質(zhì)和數(shù)量；人員：素質(zhì)和數(shù)量；(5)(5)產(chǎn)品規(guī)格；產(chǎn)品規(guī)格；(6)(6)建設(shè)單位的具體要求；建設(shè)單位的具體要求；(7)(7)建廠地區(qū)的具體情況。建廠地區(qū)的具體情況。由于由于化工裝置是一個由各種單元設(shè)備以系統(tǒng)化工裝置是一個由各種單元設(shè)備以系統(tǒng)的、合理的方式組合起來的整體的、合理的方式組合起來的整體，因此在進行過，因此在進行過程合成與分析時必須從全系統(tǒng)出發(fā)。這一點正是程合成與分析時必須從全系統(tǒng)出發(fā)。這一點正是化工裝置設(shè)計與單元設(shè)備設(shè)計的差別，前者不僅化工裝置設(shè)計與單元設(shè)備設(shè)計的差別，前者不僅要求設(shè)計人員掌握各

7、單元設(shè)備的設(shè)計方法，而且要求設(shè)計人員掌握各單元設(shè)備的設(shè)計方法，而且還要求掌握化工系統(tǒng)工程的基本概念。還要求掌握化工系統(tǒng)工程的基本概念。1.31.3設(shè)計種類設(shè)計種類從一個新產(chǎn)品或一個新技術(shù)的試驗研究開始從一個新產(chǎn)品或一個新技術(shù)的試驗研究開始到進行工廠或裝置的建設(shè)，整個階段一般需要進到進行工廠或裝置的建設(shè)，整個階段一般需要進行兩大類的設(shè)計。行兩大類的設(shè)計。第一類第一類是新技術(shù)開發(fā)過程中的幾個重要環(huán)節(jié)，即是新技術(shù)開發(fā)過程中的幾個重要環(huán)節(jié)，即概念設(shè)計概念設(shè)計(Conceptual Design)(Conceptual Design)，中試設(shè)計，中試設(shè)計(Pilot-plant Design)(Pilo

8、t-plant Design)和基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計(Foundation (Foundation Design)Design)等，這一類設(shè)計由研究單位的工程開發(fā)等，這一類設(shè)計由研究單位的工程開發(fā)部門負責(zé)進行。若研究單位設(shè)計力量不足，可以部門負責(zé)進行。若研究單位設(shè)計力量不足，可以委托設(shè)計單位或與設(shè)計單位合作進行。委托設(shè)計單位或與設(shè)計單位合作進行。第二類是工程設(shè)計第二類是工程設(shè)計(Engineering Design)(Engineering Design)，包，包括可行性研究括可行性研究(Feasibility Study)(Feasibility Study)，初步設(shè)計，初步設(shè)計(Prelim

9、inary Design)(Preliminary Design)，施工圖設(shè)計，施工圖設(shè)計(Detailed (Detailed design)design)等，這類設(shè)計是由設(shè)計單位負責(zé)進行。等，這類設(shè)計是由設(shè)計單位負責(zé)進行。 另外，有通用設(shè)計另外，有通用設(shè)計( (復(fù)用設(shè)計復(fù)用設(shè)計) )、“因地制宜因地制宜”設(shè)計。也可根據(jù)項目性質(zhì)分為新建項目設(shè)計、技設(shè)計。也可根據(jù)項目性質(zhì)分為新建項目設(shè)計、技術(shù)改造項目的設(shè)計。術(shù)改造項目的設(shè)計。第一類設(shè)計第一類設(shè)計A.A.概念設(shè)計概念設(shè)計是工程研究的一個環(huán)節(jié)，根據(jù)研究提供的概是工程研究的一個環(huán)節(jié)，根據(jù)研究提供的概念和數(shù)據(jù)，確定流程和工藝條件及主要設(shè)備的型念和數(shù)據(jù)

10、，確定流程和工藝條件及主要設(shè)備的型式和材質(zhì)，三廢處理措施等，最終得出基建投資式和材質(zhì)，三廢處理措施等，最終得出基建投資和產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標。通過概念設(shè)計，和產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標。通過概念設(shè)計，可以及早暴露研究工作中存在的問題和不足之處，可以及早暴露研究工作中存在的問題和不足之處，從而能及時解決問題，縮短開發(fā)周期。從而能及時解決問題，縮短開發(fā)周期。B.B.中試設(shè)計中試設(shè)計中試的目的是驗證基礎(chǔ)研究得到的規(guī)律，考中試的目的是驗證基礎(chǔ)研究得到的規(guī)律，考察從小試到中試的放大效應(yīng)，必須在實質(zhì)上反映察從小試到中試的放大效應(yīng)，必須在實質(zhì)上反映工業(yè)裝置的特性和規(guī)律，能得到基礎(chǔ)設(shè)計所需的工業(yè)裝置的特

11、性和規(guī)律，能得到基礎(chǔ)設(shè)計所需的全部數(shù)據(jù)，使得工業(yè)裝置投產(chǎn)時不會出現(xiàn)沒有預(yù)全部數(shù)據(jù)，使得工業(yè)裝置投產(chǎn)時不會出現(xiàn)沒有預(yù)計到的問題。中試裝置設(shè)計的內(nèi)容基本上和工程計到的問題。中試裝置設(shè)計的內(nèi)容基本上和工程設(shè)計相同，但規(guī)模小。設(shè)計相同，但規(guī)模小。C.C.基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計是整個技術(shù)開發(fā)階段的研究成果。一般情況是整個技術(shù)開發(fā)階段的研究成果。一般情況下，應(yīng)在研究內(nèi)容全部完成并通過鑒定后進行。下，應(yīng)在研究內(nèi)容全部完成并通過鑒定后進行?；A(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容包括將要建設(shè)的生產(chǎn)裝置的一切基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容包括將要建設(shè)的生產(chǎn)裝置的一切技術(shù)要點。它將作為工程設(shè)計的依據(jù)，合格的工技術(shù)要點。它將作為工程設(shè)計的依據(jù)，合格的工程設(shè)計技術(shù)

12、人員應(yīng)能根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計完成一個能順程設(shè)計技術(shù)人員應(yīng)能根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計完成一個能順利投產(chǎn)、達到一定產(chǎn)量和質(zhì)量等指標的生產(chǎn)裝置。利投產(chǎn)、達到一定產(chǎn)量和質(zhì)量等指標的生產(chǎn)裝置?；A(chǔ)設(shè)計須詳細說明工業(yè)生產(chǎn)過程、主要工基礎(chǔ)設(shè)計須詳細說明工業(yè)生產(chǎn)過程、主要工藝特點、反應(yīng)原理及工藝參數(shù)和操作條件。提出藝特點、反應(yīng)原理及工藝參數(shù)和操作條件。提出管道流程和控制方案，并對特殊管道的等級公稱管道流程和控制方案，并對特殊管道的等級公稱直徑提出要求。確定流程中主要控制方案的原則、直徑提出要求。確定流程中主要控制方案的原則、控制要求、控制點數(shù)據(jù)表、主要儀表選型及特殊控制要求、控制點數(shù)據(jù)表、主要儀表選型及特殊儀表技術(shù)條件。說明裝置

13、危險區(qū)的劃分，列出所儀表技術(shù)條件。說明裝置危險區(qū)的劃分，列出所處理介質(zhì)的特性和允許濃度，安全生產(chǎn)、事故處處理介質(zhì)的特性和允許濃度，安全生產(chǎn)、事故處理及勞動保護設(shè)置應(yīng)用的特殊措施等。理及勞動保護設(shè)置應(yīng)用的特殊措施等。1.3.11.3.1設(shè)計程序設(shè)計程序本節(jié)所述設(shè)計程序是針對工程設(shè)計而言的。本節(jié)所述設(shè)計程序是針對工程設(shè)計而言的。根據(jù)原化學(xué)工業(yè)部根據(jù)原化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計管理標準化工設(shè)計管理標準(1992)(1992)關(guān)于關(guān)于“設(shè)計工作基本程序設(shè)計工作基本程序”的規(guī)定，化工設(shè)計單的規(guī)定，化工設(shè)計單位在化工基本建設(shè)過程中根據(jù)建設(shè)單位的委托，位在化工基本建設(shè)過程中根據(jù)建設(shè)單位的委托，進行以下工作：進行以下

14、工作：(1)(1)接受委托，參加編制項目建議書：接受委托，參加編制項目建議書：(2)(2)參加廠址選擇，編制廠址選擇報告；參加廠址選擇，編制廠址選擇報告；(3)(3)進行技術(shù)考察；進行技術(shù)考察；(4)(4)編制預(yù)可行性研究報告；編制預(yù)可行性研究報告；(5)(5)編制可行性研究報告；編制可行性研究報告；(6)(6)進行廠址復(fù)查；進行廠址復(fù)查；(7)(7)提出建廠區(qū)域地質(zhì)初勘要求；提出建廠區(qū)域地質(zhì)初勘要求；(8)(8)開展初步設(shè)計；開展初步設(shè)計；(9)(9)進行設(shè)備及主要材料的采購；進行設(shè)備及主要材料的采購；(10)(10)提出詳勘要求；提出詳勘要求；(11)(11)開展施工圖設(shè)計；開展施工圖設(shè)計

15、；(12)(12)配合現(xiàn)場施工；配合現(xiàn)場施工；(13)(13)參加試車、考核；參加試車、考核；(14)(14)參加竣工驗收；參加竣工驗收；(15)(15)工程總結(jié)，設(shè)計回訪；工程總結(jié)，設(shè)計回訪；(16)(16)參加項目后評價。參加項目后評價。下面針對設(shè)計程序中的幾個關(guān)鍵步驟進行說明。下面針對設(shè)計程序中的幾個關(guān)鍵步驟進行說明。1.3.2 1.3.2 可行性研究報告的編制可行性研究報告的編制可行性研究報告是基本建設(shè)前期工作的重要可行性研究報告是基本建設(shè)前期工作的重要內(nèi)容，是對基本建設(shè)項目的必要性和可行性分析內(nèi)容，是對基本建設(shè)項目的必要性和可行性分析預(yù)測的一種科學(xué)方法，是為建設(shè)項目正確決策，預(yù)測的一

16、種科學(xué)方法，是為建設(shè)項目正確決策，保證投入的資金能發(fā)揮最大效益所提供的科學(xué)依保證投入的資金能發(fā)揮最大效益所提供的科學(xué)依據(jù)。據(jù)?？尚行匝芯繄蟾娴膬?nèi)容：可行性研究報告的內(nèi)容：(1)(1)總論：包括項目名稱、主辦單位名稱、企業(yè)總論：包括項目名稱、主辦單位名稱、企業(yè)性質(zhì)及法人、可行性研究的依據(jù)、可行性研究的性質(zhì)及法人、可行性研究的依據(jù)、可行性研究的主要內(nèi)容和論據(jù)、評價的結(jié)論性意見、存在問題主要內(nèi)容和論據(jù)、評價的結(jié)論性意見、存在問題和建議等，并附上主要技術(shù)經(jīng)濟指標表；和建議等，并附上主要技術(shù)經(jīng)濟指標表；(2)(2)需求預(yù)測：包括國內(nèi)外需求情況預(yù)測和產(chǎn)品需求預(yù)測：包括國內(nèi)外需求情況預(yù)測和產(chǎn)品的價格分析；的

17、價格分析；(3)(3)產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模；產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模；(4)(4)工藝技術(shù)方案：包括工藝技術(shù)方案的選擇、工藝技術(shù)方案：包括工藝技術(shù)方案的選擇、物料平衡和消耗定額、主要設(shè)備的選擇、工藝和物料平衡和消耗定額、主要設(shè)備的選擇、工藝和設(shè)備擬采用標準化酌情況等內(nèi)容；設(shè)備擬采用標準化酌情況等內(nèi)容；(5)(5)原材料、燃料及水電汽的來源與供應(yīng)；原材料、燃料及水電汽的來源與供應(yīng)；(6)(6)建廠條件和廠址選擇布局方案；建廠條件和廠址選擇布局方案；(7)(7)公用工程相輔助設(shè)施方案；公用工程相輔助設(shè)施方案；(8)(8)節(jié)能；節(jié)能；(9)(9)環(huán)境保護；環(huán)境保護；(10)(10)勞動保護與安全

18、衛(wèi)生；勞動保護與安全衛(wèi)生；(11)(11)工廠組織、勞動定員和人員培訓(xùn)；工廠組織、勞動定員和人員培訓(xùn)；(12)(12)項目實施規(guī)劃；項目實施規(guī)劃；(13)(13)投資估算和資金籌措；投資估算和資金籌措；(14)(14)經(jīng)濟效益評價及社會效益評價；經(jīng)濟效益評價及社會效益評價；(15)(15)結(jié)論：包括綜合評價和研究報告的結(jié)論、存結(jié)論：包括綜合評價和研究報告的結(jié)論、存在問題及建議等內(nèi)容。在問題及建議等內(nèi)容。1.3.3 1.3.3 初步設(shè)計初步設(shè)計初步設(shè)計是根據(jù)已批準的可行性研究報告，初步設(shè)計是根據(jù)已批準的可行性研究報告，確定全廠性的設(shè)計原則、設(shè)計標準、設(shè)計方案和確定全廠性的設(shè)計原則、設(shè)計標準、設(shè)計

19、方案和重大技術(shù)問題，如總工藝流程重大技術(shù)問題，如總工藝流程(Process Flow)(Process Flow)、生產(chǎn)方法、工廠組成、總圖布置、水電汽的供應(yīng)生產(chǎn)方法、工廠組成、總圖布置、水電汽的供應(yīng)方式和用量、關(guān)鍵設(shè)備及儀表選型、全廠的貯運方式和用量、關(guān)鍵設(shè)備及儀表選型、全廠的貯運方案、消防、職業(yè)安全、工業(yè)衛(wèi)生、環(huán)境保護和方案、消防、職業(yè)安全、工業(yè)衛(wèi)生、環(huán)境保護和綜合利用等。編制出初步設(shè)計文件及概算文件。綜合利用等。編制出初步設(shè)計文件及概算文件。初步設(shè)計是確定建設(shè)項目的投資額、征用土初步設(shè)計是確定建設(shè)項目的投資額、征用土地、組織主要設(shè)備及材料的采購以及編制施工圖地、組織主要設(shè)備及材料的采購以

20、及編制施工圖設(shè)計的依據(jù)，也是簽訂建設(shè)總承包合同，銀行貸設(shè)計的依據(jù)，也是簽訂建設(shè)總承包合同，銀行貸款及實行投資包干和控制建設(shè)工程撥款的依據(jù)。款及實行投資包干和控制建設(shè)工程撥款的依據(jù)。根據(jù)原化學(xué)工業(yè)部對根據(jù)原化學(xué)工業(yè)部對“初步設(shè)計說明書初步設(shè)計說明書”的規(guī)定的規(guī)定內(nèi)容如下。內(nèi)容如下。(1)(1)總論；總論；(2)(2)技術(shù)經(jīng)濟：基礎(chǔ)經(jīng)濟數(shù)據(jù)，經(jīng)濟分析，附表；技術(shù)經(jīng)濟：基礎(chǔ)經(jīng)濟數(shù)據(jù)，經(jīng)濟分析，附表；(3)(3)總圖運輸：廠址選擇，總平面布置，豎向布置，總圖運輸：廠址選擇，總平面布置，豎向布置，工廠運輸，工廠防護設(shè)施，徘渣場，防護，綠化；工廠運輸，工廠防護設(shè)施，徘渣場，防護，綠化；(4)(4)化工工藝

21、：原材料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格，裝化工工藝：原材料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格，裝置危險性物料表，生產(chǎn)流程敘述，原材料、動力置危險性物料表，生產(chǎn)流程敘述，原材料、動力( (水電氣汽水電氣汽) )消耗定額及消耗量，成本估算，車間消耗定額及消耗量，成本估算，車間定員，管道材料等；定員，管道材料等；( (表格：設(shè)備一覽表，綜合材表格：設(shè)備一覽表，綜合材料表；圖紙：帶控制點的工藝流程圖，物料流程料表；圖紙：帶控制點的工藝流程圖，物料流程圖，設(shè)備布置圖圖，設(shè)備布置圖) )(5)(5)空壓站，氮氧站，冷凍站；空壓站，氮氧站，冷凍站；(6)(6)外部工藝，供熱管線；外部工藝，供熱管線；(7)(7)設(shè)備設(shè)備( (含工業(yè)

22、爐含工業(yè)爐) )：設(shè)備技術(shù)特征，主要設(shè)備總：設(shè)備技術(shù)特征，主要設(shè)備總圖；圖；(8)(8)自動控制全廠自動化水平、信號及聯(lián)鎖，環(huán)境自動控制全廠自動化水平、信號及聯(lián)鎖，環(huán)境特征及儀表選型，復(fù)雜控制系統(tǒng)，動力供應(yīng)等；特征及儀表選型，復(fù)雜控制系統(tǒng)，動力供應(yīng)等；(9)(9)供電：電源狀況、負荷等級及供電要求，主要供電：電源狀況、負荷等級及供電要求，主要用電設(shè)備材料選擇配電所，照明、接地、接零及用電設(shè)備材料選擇配電所，照明、接地、接零及防靜電、車間配電、防雷等；防靜電、車間配電、防雷等；(10)(10)電信；電信；(11)(11)土建：氣象、地質(zhì)、地震等自然條件資料、土建：氣象、地質(zhì)、地震等自然條件資料、

23、地方材料、施工安裝條件等，建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)地方材料、施工安裝條件等，建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、對地區(qū)性特殊問題的設(shè)計考慮，對施工的特計、對地區(qū)性特殊問題的設(shè)計考慮，對施工的特殊要求、對建筑物內(nèi)高、大、重的設(shè)備安裝要求殊要求、對建筑物內(nèi)高、大、重的設(shè)備安裝要求的說明等；的說明等；(12)(12)給水排水：自然條件資料給水排水：自然條件資料( (氣象資料、水文氣象資料、水文地質(zhì)資料等地質(zhì)資料等) )，給水水源及輸水管道，給水處理，給水水源及輸水管道，給水處理，廠區(qū)給水、廠區(qū)排水、污水處理場、定員等；廠區(qū)給水、廠區(qū)排水、污水處理場、定員等；(13)(13)供熱；供熱；(14)(14)采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)；采

24、暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)；(15)(15)維修維修( (機修、儀修、電修、建修機修、儀修、電修、建修) )(16)(16)中央化驗室；中央化驗室；(17)(17)消防；消防；(18)(18)環(huán)境保護及綜合利用：設(shè)計采用的環(huán)保標準，環(huán)境保護及綜合利用：設(shè)計采用的環(huán)保標準，主要污染源及主要污染物，設(shè)計中采取的環(huán)保措主要污染源及主要污染物，設(shè)計中采取的環(huán)保措施及簡要處理工藝流程，綠化概況、其他環(huán)保措施及簡要處理工藝流程，綠化概況、其他環(huán)保措施、環(huán)境監(jiān)測體制、環(huán)保投資概算、環(huán)保管理機施、環(huán)境監(jiān)測體制、環(huán)保投資概算、環(huán)保管理機構(gòu)及定員等；構(gòu)及定員等；(19)(19)勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生；生產(chǎn)過程中職業(yè)危險勞動安全

25、與工業(yè)衛(wèi)生；生產(chǎn)過程中職業(yè)危險因素分析及控制措施，勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生設(shè)施，因素分析及控制措施，勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生設(shè)施，預(yù)期效果及防范評價、勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生專業(yè)預(yù)期效果及防范評價、勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生專業(yè)投資情況；投資情況；(20)(20)節(jié)能：主要耗能裝置能耗狀況，主要節(jié)能措節(jié)能：主要耗能裝置能耗狀況，主要節(jié)能措施、節(jié)能效益等；施、節(jié)能效益等；(21)(21)概算。概算。1.3.4 1.3.4 施工圖設(shè)計施工圖設(shè)計施工圖設(shè)計是把初步設(shè)計中確定的設(shè)計原則施工圖設(shè)計是把初步設(shè)計中確定的設(shè)計原則和設(shè)計方案，根據(jù)建筑施工、設(shè)備制造及安裝工和設(shè)計方案，根據(jù)建筑施工、設(shè)備制造及安裝工程的需要進一步具體化。

26、程的需要進一步具體化。該階段工藝專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容主要包括：該階段工藝專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容主要包括：(1)(1)工藝圖紙目錄、帶控制點的工藝流程固、公工藝圖紙目錄、帶控制點的工藝流程固、公用工程系統(tǒng)圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備一覽表、管道用工程系統(tǒng)圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備一覽表、管道布置圖、管架管件圖、設(shè)備管口方位圖、設(shè)備和布置圖、管架管件圖、設(shè)備管口方位圖、設(shè)備和管路保溫及防腐設(shè)計；管路保溫及防腐設(shè)計；(2)(2)設(shè)備專業(yè)有非定型設(shè)備制造圖、設(shè)備安裝圖設(shè)備專業(yè)有非定型設(shè)備制造圖、設(shè)備安裝圖等；等；(3)(3)非工藝專業(yè)方面有土建施工圖，供電、給排非工藝專業(yè)方面有土建施工圖，供電、給排水、自控儀表線路安裝圖等等；水

27、、自控儀表線路安裝圖等等；(4)(4)除施工圖外，還應(yīng)附有各部分施工說明以及除施工圖外，還應(yīng)附有各部分施工說明以及各部分安裝材料表，便于設(shè)備訂貨與制造及安裝各部分安裝材料表，便于設(shè)備訂貨與制造及安裝材料的選購。材料的選購。1.41.4設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容1.4.l1.4.l設(shè)計原則設(shè)計原則(1)(1)技術(shù)經(jīng)濟評價指標的種類和數(shù)值技術(shù)經(jīng)濟評價指標的種類和數(shù)值(2)(2)要求生產(chǎn)的可靠程度要求生產(chǎn)的可靠程度(3)(3)生產(chǎn)能力波動的適應(yīng)范圍生產(chǎn)能力波動的適應(yīng)范圍(4)(4)材質(zhì)使用原則材質(zhì)使用原則(5)(5)自動化水平自動化水平(6)(6)傳動設(shè)備和易磨損、易腐蝕等設(shè)備的備用原則傳動設(shè)備和易磨損、易腐

28、蝕等設(shè)備的備用原則(7)(7)考慮發(fā)展規(guī)劃考慮發(fā)展規(guī)劃1.4.21.4.2設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)A.A.年操作時間年操作時間要考慮下列因素：要考慮下列因素：(1)(1)工藝介質(zhì)的腐蝕性強弱；工藝介質(zhì)的腐蝕性強弱；(2)(2)生產(chǎn)過程中有無結(jié)焦、聚合現(xiàn)象；生產(chǎn)過程中有無結(jié)焦、聚合現(xiàn)象；(3)(3)設(shè)備備用系數(shù)的高低；設(shè)備備用系數(shù)的高低；(4)(4)建廠地區(qū)管理和操作水平；建廠地區(qū)管理和操作水平；(5)(5)工藝成熟程度。工藝成熟程度。B.B.原材料規(guī)格原材料規(guī)格(1)(1)雜質(zhì)對反應(yīng)的影響。雜質(zhì)對反應(yīng)的影響。(2)(2)雜質(zhì)對催化劑的影響。雜質(zhì)對催化劑的影響。(3)(3)對于惰性雜質(zhì)，考慮原料濃度降低

29、后對主反對于惰性雜質(zhì)，考慮原料濃度降低后對主反應(yīng)絕對速率和主副反應(yīng)相對速率的影響。應(yīng)絕對速率和主副反應(yīng)相對速率的影響。(4)(4)原料濃度對反應(yīng)產(chǎn)物提純系統(tǒng)的影響。原料濃度對反應(yīng)產(chǎn)物提純系統(tǒng)的影響。(5)(5)提高原料濃度和純度所需付出的代價。提高原料濃度和純度所需付出的代價。(6)(6)提高原料濃度，分離出的其他副產(chǎn)品的價值。提高原料濃度，分離出的其他副產(chǎn)品的價值。C.C.產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格D D. .原材料消耗原材料消耗E.E.界區(qū)界區(qū)(Battery Limits)(Battery Limits)交接條件交接條件F.F.公用工程規(guī)格公用工程規(guī)格(1)(1)電氣電氣 (2)(2)冷卻水冷卻水

30、(3)(3)蒸汽蒸汽超高壓超高壓 11.5 MPa(11.5 MPa(絕壓絕壓) )高壓高壓 10 MPa(10 MPa(絕壓絕壓) )中壓中壓 2.52.5、4 MPa(4 MPa(絕壓絕壓) )低壓低壓 0.40.4，0.50.5，0.60.6，1.31.3，1.6 MPa(1.6 MPa(絕壓絕壓) )(4)(4)儀表用空氣儀表用空氣(5)(5)壓縮空氣壓縮空氣(6)(6)冷凍冷凍G.G.公用工程消耗公用工程消耗H.H.催化劑、干燥劑、助劑及其他各種化學(xué)品用量催化劑、干燥劑、助劑及其他各種化學(xué)品用量I.I.三廢的來源、數(shù)量、組成和建議的處理方法三廢的來源、數(shù)量、組成和建議的處理方法1 1

31、.5.5工藝專業(yè)的主要設(shè)計內(nèi)容工藝專業(yè)的主要設(shè)計內(nèi)容A A. .物料物料衡衡算和能量衡算算和能量衡算B.B.物料流程圖物料流程圖C.C.工藝管道及儀表流程圖工藝管道及儀表流程圖D.D.工藝設(shè)備設(shè)計工藝設(shè)備設(shè)計E.E.設(shè)備布置圖設(shè)備布置圖F.F.管道布置圖管道布置圖G.G.材料統(tǒng)計材料統(tǒng)計2.2.工藝流程工藝流程2.12.1一般化工工藝流程一般化工工藝流程2.22.2工藝路線工藝路線論證論證2.32.3流程流程設(shè)計程序設(shè)計程序2.12.1一般化工工藝流程一般化工工藝流程工藝流程設(shè)計是工藝設(shè)計的核心。只有流程工藝流程設(shè)計是工藝設(shè)計的核心。只有流程確定后，其他各項工作才能開展，同時工藝流程確定后，其

32、他各項工作才能開展，同時工藝流程設(shè)計涉及各個專業(yè)方面，流程要在設(shè)計中不斷修設(shè)計涉及各個專業(yè)方面，流程要在設(shè)計中不斷修改完善。所以，在化工設(shè)計中工藝流程的設(shè)計總改完善。所以，在化工設(shè)計中工藝流程的設(shè)計總是最早開始，最晚結(jié)束。是最早開始，最晚結(jié)束。一個典型的化工工藝流程一般可由六個單一個典型的化工工藝流程一般可由六個單元組成，如下圖所示。元組成，如下圖所示。原原料料原原料料貯貯存存進進料料預(yù)預(yù)處處理理反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)品品分分離離產(chǎn)產(chǎn)品品精精制制貯貯存存包包裝裝產(chǎn)產(chǎn)品品2.22.2工藝路線論證工藝路線論證工藝流程設(shè)計的任務(wù)主要有兩個：工藝流程設(shè)計的任務(wù)主要有兩個：(1)(1)確定生產(chǎn)流程中各單元過程和單

33、元操作的組確定生產(chǎn)流程中各單元過程和單元操作的組合方式。合方式。(2)(2)繪制工藝流程圖。即以流程圖的形式表達生繪制工藝流程圖。即以流程圖的形式表達生產(chǎn)過程中物料在各單元中的流向，以及物料和產(chǎn)過程中物料在各單元中的流向，以及物料和能量在這些設(shè)備中發(fā)生的變化，同時表示設(shè)備能量在這些設(shè)備中發(fā)生的變化，同時表示設(shè)備的大致形式以及管路和自控方式。的大致形式以及管路和自控方式。確定工藝路線一般要經(jīng)過三個階段：確定工藝路線一般要經(jīng)過三個階段：2.2.1 2.2.1 搜集資料，調(diào)查研究搜集資料，調(diào)查研究(1)(1)國內(nèi)外生產(chǎn)情況，各種生產(chǎn)方法及工藝流程國內(nèi)外生產(chǎn)情況，各種生產(chǎn)方法及工藝流程(2)(2)原料

34、來源及產(chǎn)品應(yīng)用情況；原料來源及產(chǎn)品應(yīng)用情況；(3)(3)試驗研究報告；試驗研究報告；(4)(4)安全技術(shù)及勞動保護措施；安全技術(shù)及勞動保護措施；(5)(5)綜合利用及三廢處理；綜合利用及三廢處理；(6)(6)生產(chǎn)技術(shù)是否先進，生產(chǎn)連續(xù)化、自動化程生產(chǎn)技術(shù)是否先進，生產(chǎn)連續(xù)化、自動化程度；度；(7)(7)設(shè)備的大型化及制造、運輸情況；設(shè)備的大型化及制造、運輸情況；(8)(8)基本建設(shè)投資、產(chǎn)品成本、占地面積；基本建設(shè)投資、產(chǎn)品成本、占地面積；(9)(9)水、電、氣、燃料的用量及供應(yīng)，主要基建水、電、氣、燃料的用量及供應(yīng)，主要基建材料的用量及供應(yīng)；材料的用量及供應(yīng)；(10)(10)廠址、地質(zhì)、水文

35、、氣象等資料；廠址、地質(zhì)、水文、氣象等資料；(11)(11)車間車間( (裝置裝置) )環(huán)境與周圍的情況。環(huán)境與周圍的情況。2.2.2 2.2.2 落實設(shè)備落實設(shè)備2.2.3 2.2.3 全面分析對比全面分析對比(1)(1)國內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢：國內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢：(2)(2)產(chǎn)品的質(zhì)量情況；產(chǎn)品的質(zhì)量情況；(3)(3)生產(chǎn)能力及產(chǎn)品規(guī)格；生產(chǎn)能力及產(chǎn)品規(guī)格；(4)(4)原材料、能量消耗情況；原材料、能量消耗情況；(5)(5)建設(shè)費用及產(chǎn)品成本；建設(shè)費用及產(chǎn)品成本；(6)(6)三廢的產(chǎn)生及治理情況；三廢的產(chǎn)生及治理情況；(7)(7)其他特殊情況。其他特殊情況。 2.32.3流程設(shè)

36、計程序流程設(shè)計程序2.3.12.3.1設(shè)計程序設(shè)計程序A.A.流程框圖流程框圖B.B.流程示意圖流程示意圖C.C.流程草圖流程草圖D.D.工藝流程圖工藝流程圖(1)(1)物料流程圖物料流程圖(PFD(PFD圖圖) )；(2)(2)帶控制點的工藝流程圖帶控制點的工藝流程圖(PID(PID圖圖) )。2.3.22.3.2工程建設(shè)進展工程建設(shè)進展A.A.項目建議書階段項目建議書階段B.B.可行性研究階段可行性研究階段C.C.初步設(shè)計階段初步設(shè)計階段D.D.施工圖設(shè)計階段施工圖設(shè)計階段E.E.竣工圖設(shè)計階段竣工圖設(shè)計階段3 3. .1 1物料衡算物料衡算3.23.2熱量衡算熱量衡算3.33.3運用計算

37、軟件進行化工工藝計算運用計算軟件進行化工工藝計算3.3.物料衡算與能量衡算物料衡算與能量衡算物料衡算是工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。根據(jù)所需設(shè)計物料衡算是工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。根據(jù)所需設(shè)計項目的年產(chǎn)量，可以計算出：原料的消耗量、副項目的年產(chǎn)量，可以計算出：原料的消耗量、副產(chǎn)品量以及輸出過程物料的損耗量及三廢生成量；產(chǎn)品量以及輸出過程物料的損耗量及三廢生成量；計算出蒸汽、水、電、煤或其他燃料的消耗定額；計算出蒸汽、水、電、煤或其他燃料的消耗定額；對生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備進行選型或設(shè)計。最終，對生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備進行選型或設(shè)計。最終，可以確定產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟指標以及對項目可行性可以確定產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟指標以及對項目可行性進行

38、估價。進行估價。3 3. .1 1物料衡算物料衡算3 3. .1 1. .1 1基本原理基本原理A A. .物料衡算的目的物料衡算的目的(1)(1)原材料消耗定額，判斷是否達到設(shè)計要求。原材料消耗定額，判斷是否達到設(shè)計要求。(2)(2)各設(shè)備的輸入及輸出的物流量和組成。列表，各設(shè)備的輸入及輸出的物流量和組成。列表，在此基礎(chǔ)上進行設(shè)備的選型及設(shè)計，并確定三廢在此基礎(chǔ)上進行設(shè)備的選型及設(shè)計，并確定三廢排放位置、數(shù)量及組成，有利于進一步提出三廢排放位置、數(shù)量及組成，有利于進一步提出三廢治理的方法。治理的方法。(3)(3)作為熱量計算的依據(jù)。作為熱量計算的依據(jù)。(4)(4)根據(jù)計算結(jié)果繪出物流圖，可進

39、行管路設(shè)計根據(jù)計算結(jié)果繪出物流圖，可進行管路設(shè)計及材質(zhì)選擇，儀表及自控設(shè)計等。及材質(zhì)選擇，儀表及自控設(shè)計等。B.B.物料衡算的依據(jù)物料衡算的依據(jù)(1)(1)設(shè)計任務(wù)書中確定的技術(shù)方案、產(chǎn)品生產(chǎn)能力、設(shè)計任務(wù)書中確定的技術(shù)方案、產(chǎn)品生產(chǎn)能力、年工作時間及操作方法。年工作時間及操作方法。(2)(2)建設(shè)單位或研究單位所提供的要求、設(shè)計參數(shù)建設(shè)單位或研究單位所提供的要求、設(shè)計參數(shù)及實驗室試驗或中試等數(shù)據(jù)，主要有：及實驗室試驗或中試等數(shù)據(jù)，主要有：a)a)化工單元過程的主要化學(xué)反應(yīng)方程式、反應(yīng)物化工單元過程的主要化學(xué)反應(yīng)方程式、反應(yīng)物配比、轉(zhuǎn)化率、選擇性、總收率、催化劑狀態(tài)及配比、轉(zhuǎn)化率、選擇性、總收

40、率、催化劑狀態(tài)及加入配比量、催化劑是否回收使用、安全性能加入配比量、催化劑是否回收使用、安全性能( (爆爆炸上下限炸上下限) )等。等。b)b)原料及產(chǎn)品的分離方式，各步的回收率，采用原料及產(chǎn)品的分離方式，各步的回收率，采用物料分離劑時，加入分離劑的配比。物料分離劑時，加入分離劑的配比。c)c)特殊化學(xué)品的物性，如沸點、熔點、飽和蒸汽特殊化學(xué)品的物性，如沸點、熔點、飽和蒸汽壓、閃點等。壓、閃點等。(3)(3)工藝流程示意圖工藝流程示意圖C.C.物料衡算基準物料衡算基準(1)(1)時間基準時間基準(2)(2)質(zhì)量基準質(zhì)量基準(3)(3)體積基準體積基準(4)(4)干濕基準干濕基準D D. .物料

41、衡算程序物料衡算程序(1)(1)確定衡算的對象、體系與環(huán)境，并畫出計算確定衡算的對象、體系與環(huán)境，并畫出計算對象的草圖。對象的草圖。(2)(2)確定計算任務(wù)。確定計算任務(wù)。(3)(3)確定過程所涉及的組分。確定過程所涉及的組分。(4)(4)對物流流股進行編號，并標注物流變量。對物流流股進行編號，并標注物流變量。(5)(5)收集數(shù)據(jù)資料。收集數(shù)據(jù)資料。a)a)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時間。生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時間。b)b)有關(guān)的定額和技術(shù)指標。有關(guān)的定額和技術(shù)指標。c)c)原輔材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的規(guī)格。原輔材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的規(guī)格。d)d)與過程有關(guān)的物理化學(xué)參數(shù)。與過程有關(guān)的物理化學(xué)參數(shù)。(6)(6)列出

42、物料衡算方程。列出物料衡算方程。(7)(7)列出過程的全部獨立物料平衡方程式及其他相列出過程的全部獨立物料平衡方程式及其他相關(guān)約束式關(guān)約束式。對于有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的，要寫出其化。對于有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的，要寫出其化學(xué)反應(yīng)方程式，明確反應(yīng)前后的物料組成和各個學(xué)反應(yīng)方程式，明確反應(yīng)前后的物料組成和各個組分之間的定量關(guān)系，必要時還應(yīng)指出其轉(zhuǎn)化率組分之間的定量關(guān)系，必要時還應(yīng)指出其轉(zhuǎn)化率和選擇性，為計算作準備。約束式有：歸一化方和選擇性，為計算作準備。約束式有：歸一化方程、恒沸組成、相平衡數(shù)據(jù)、化學(xué)平衡方程、回程、恒沸組成、相平衡數(shù)據(jù)、化學(xué)平衡方程、回流比、相比等。流比、相比等。(8)(8)選擇計算基準。選擇計算基準。(9)(9)統(tǒng)計變量個數(shù)與方程個數(shù)，確定設(shè)計變量的統(tǒng)計變量個數(shù)與方程個數(shù)，確定設(shè)計變量的個數(shù)及全部設(shè)計變量。個數(shù)及全部設(shè)計變量。(10)(10)整理計算結(jié)果。整理計算結(jié)果。(11)(11)繪制物料流程圖。繪制物料流程圖。3 3. .1 1. .2 2物料衡算舉例物料衡算舉例A.A.無反應(yīng)