化工設(shè)計(jì)概論(第一章)

化工設(shè)計(jì)概論（教案PPT版）天津大學(xué)化工學(xué)院國(guó)家工業(yè)結(jié)晶工程技術(shù)研究中心張美景

Tel：022－2740575427406483二零零九年二月

（第一版）本課程學(xué)習(xí)的教材及參考書(shū):1、《化工過(guò)程設(shè)計(jì)》，王靜康主編，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年。

（主教材）2、《化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)》，蘇健民主編，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年。3、《化工系統(tǒng)分析與模擬》，彭秉璞主編，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年。4、《化學(xué)工程手冊(cè)》，時(shí)鈞、汪家鼎、余國(guó)琮、陳敏恒主編，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年。5、《化工設(shè)計(jì)手冊(cè)》，上海醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院主編，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年。6、ProcessDesignPrinciples(Synthesis,AnalysisandEvaluation)7、Analysis,SynthesisandDesignofChemicalEngineering8、IntroductiontotheMaterialandHeatBalanceinChemicalEngineering除此之外，國(guó)內(nèi)還有10余個(gè)版本的“化工設(shè)計(jì)”教材，它們的側(cè)重面不盡相同，有興趣的同學(xué)，可以看看這些教材作為參考。第一章化工過(guò)程設(shè)計(jì)一、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展歷史、化學(xué)工業(yè)覆蓋的范圍及其在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系中的地位1、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展歷史化學(xué)工業(yè)歷經(jīng)了古代、近代、現(xiàn)代三個(gè)主要發(fā)展階段?；瘜W(xué)工業(yè)發(fā)展階段①、古代化學(xué)工業(yè)：從數(shù)千年前人類(lèi)陽(yáng)光曬鹽、地下鹵水煮鹽開(kāi)始，萌發(fā)了古老的化學(xué)工業(yè)。②、近代化學(xué)工業(yè)：從18世紀(jì)中葉，歐洲造紙、玻璃、肥皂的大規(guī)模生產(chǎn)開(kāi)始，表明近代化學(xué)工業(yè)的形成。③、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)：上世紀(jì)40年代開(kāi)始，隨著合成橡膠、石油煉制、合成纖維工業(yè)的迅速發(fā)展，隨著化工單元操作理論的日益成熟，在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模二個(gè)層面上，揭示現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)開(kāi)始形成。2、化學(xué)工業(yè)屬于過(guò)程工業(yè)型制造業(yè)（流程型制造業(yè)）現(xiàn)代制造業(yè)離散型制造業(yè)（例如汽車(chē)工業(yè)等）過(guò)程工業(yè)型制造業(yè)（又稱(chēng)“流程型制造業(yè)”）（例如化學(xué)工業(yè)、冶金行業(yè)等）流程型制造業(yè)一般是能耗大戶，也是排放的大戶。其節(jié)能、降耗、減排的任務(wù)十分艱巨。

例如：一個(gè)年產(chǎn)值不過(guò)僅10億元人民幣的合成原料藥制造企業(yè)，它每天的耗水量可高達(dá)5000立方米。3、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)覆蓋的范圍我國(guó)化學(xué)工業(yè)的分類(lèi)與美國(guó)、歐盟關(guān)于化學(xué)工業(yè)的范疇有一些區(qū)別，但逐步在接軌，按美國(guó)、歐盟的化學(xué)工業(yè)年鑒，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)覆蓋以下范圍：現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)石油化工（包括其衍生的有機(jī)化工）煤化工（包括其衍生的有機(jī)化工）無(wú)機(jī)化工精細(xì)化工及中間體化肥工業(yè)農(nóng)藥工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)輕工（造紙、玻璃、塑料、合成橡膠等）染料、油墨、化妝品、清潔劑生物化工4、化學(xué)工業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系中的地位

化學(xué)工業(yè)是所有高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支撐工業(yè)，如能源、電子、信息、生物、材料等領(lǐng)域，都離不開(kāi)化學(xué)工業(yè)提供的物質(zhì)支撐?；瘜W(xué)工業(yè)絕不是所謂的“夕陽(yáng)工業(yè)”、“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，它現(xiàn)在仍然正在平穩(wěn)高速的發(fā)展，將來(lái)必將持續(xù)快速發(fā)展。

1990年～1999年，美國(guó)、歐盟化學(xué)工業(yè)的發(fā)展速度是其全部工業(yè)平均增長(zhǎng)速度的2.69倍。美國(guó)化學(xué)工業(yè)的規(guī)模一直雄居世界化學(xué)工業(yè)總量的30％左右，是美國(guó)為數(shù)不多在國(guó)際貿(mào)易體系內(nèi)具有貿(mào)易順差的制造業(yè)之一。

在世界500強(qiáng)企業(yè)中，以化工為主或涉足化工領(lǐng)域的企業(yè)為數(shù)不少。二、化工過(guò)程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1、化工設(shè)計(jì)、化工廠設(shè)計(jì)、化工過(guò)程設(shè)計(jì)、化工工藝設(shè)計(jì)四個(gè)名詞之間的聯(lián)系與區(qū)別化工設(shè)計(jì)是泛稱(chēng)，在不同場(chǎng)合可分別指稱(chēng)化工廠設(shè)計(jì)、化工過(guò)程設(shè)計(jì)、化工工藝設(shè)計(jì)，其內(nèi)涵最廣，但意義不明確。ChemicalDesign英文中沒(méi)有如此名詞！化工廠設(shè)計(jì)化工過(guò)程設(shè)計(jì)（核心）化工廠房建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總圖設(shè)計(jì)，….等非工藝部分設(shè)計(jì)化工工藝設(shè)計(jì)（核心）公用工程設(shè)計(jì)、外管設(shè)計(jì)，…等化工過(guò)程設(shè)計(jì)是針對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)的深入、配套與完善。2、化工過(guò)程設(shè)計(jì)的目標(biāo)及內(nèi)容美國(guó)國(guó)家顧問(wèn)團(tuán)在其“化學(xué)工程的新領(lǐng)域”著作中，簡(jiǎn)明闡述了化工過(guò)程設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：

確定最佳流程及最佳操作條件，達(dá)到最優(yōu)投入產(chǎn)出比。在定量計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，考慮安全、健康、環(huán)保的因素，確定出一個(gè)綜合的設(shè)計(jì)方案?；み^(guò)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容：

其基本核心內(nèi)容是化工工藝設(shè)計(jì)，其附帶內(nèi)容是針對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)，對(duì)它的配套部分如公用工程、外管設(shè)計(jì)等進(jìn)行深入設(shè)計(jì)和完善。3、化工過(guò)程設(shè)計(jì)的深化改革化工過(guò)程設(shè)計(jì)發(fā)展方向復(fù)雜大型化工廠的設(shè)計(jì)柔性化工廠的設(shè)計(jì)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)與國(guó)際工程設(shè)計(jì)的接軌我國(guó)化工設(shè)計(jì)院，原來(lái)的專(zhuān)業(yè)部門(mén)進(jìn)行了相應(yīng)的改革調(diào)整。原來(lái)的工藝專(zhuān)業(yè)部工藝專(zhuān)業(yè)部（大部分為化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)人員）工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)部（少量化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)人員，大量其它輔助專(zhuān)業(yè)）工藝專(zhuān)業(yè)部：側(cè)重化工工藝設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)部：側(cè)重化工過(guò)程設(shè)計(jì)中除了化工工藝設(shè)計(jì)以外與工藝有關(guān)的內(nèi)容工藝專(zhuān)業(yè)部：側(cè)重出PID圖、PFD圖工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)部：側(cè)重出UID圖、UFD圖PID

（ProcessInstrumentDiagram）帶控制點(diǎn)的工藝儀表管道流程圖PFD

（ProcessFlowsheetDiagram）過(guò)程物料流程圖UID

（UtilityInstrumentDiagram）公用工程儀表管道流程圖UFD

（UtilityFlowsheetDiagram）公用工程物料流程圖其中，各種圖紙隨設(shè)計(jì)的深入，分成多個(gè)版本。

工藝專(zhuān)業(yè)部與工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)部之間，在設(shè)計(jì)工作過(guò)程中有許多需要交流的條件、文件（“條件表”），有發(fā)出條件的主導(dǎo)專(zhuān)業(yè)，有接收“條件表”的接收專(zhuān)業(yè)。我國(guó)化工設(shè)計(jì)院的專(zhuān)業(yè)種類(lèi)化學(xué)工程與工藝化工機(jī)械自動(dòng)化及儀表總圖概預(yù)算（工程經(jīng)濟(jì)）建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、強(qiáng)弱電熱工、環(huán)境工程（環(huán)保）、工業(yè)爐三、計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)

在20世紀(jì)20年代以前，化工過(guò)程設(shè)計(jì)幾乎沒(méi)有理論作指導(dǎo)，幾乎是完全憑經(jīng)驗(yàn)。

在20世紀(jì)20年代～60年代，化工過(guò)程設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)始有化工單元操作理論作指導(dǎo)，可以定量計(jì)算設(shè)計(jì)，但幾乎完全憑手工計(jì)算與繪圖完成設(shè)計(jì)工作。

在20世紀(jì)60年代以后，計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)得到了發(fā)展。為什么直到20世紀(jì)60年代后，在化工設(shè)計(jì)領(lǐng)域開(kāi)開(kāi)始出現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)呢？計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展化工單元操作等理論的不斷成熟數(shù)學(xué)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)（優(yōu)點(diǎn)）：①、設(shè)計(jì)工作效率高②、規(guī)范性好③、設(shè)計(jì)水平高（可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)）效率對(duì)比：一個(gè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸的乙烯的工程，如果全憑手工計(jì)算與繪圖，400個(gè)設(shè)計(jì)工程師要花費(fèi)近1年的時(shí)間，才能完成一個(gè)流程方案的設(shè)計(jì)。而借助計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)，200個(gè)設(shè)計(jì)工程師花費(fèi)10個(gè)星期，就能完成一個(gè)流程方案。

后者的設(shè)計(jì)工作效率比前者高出10多倍。計(jì)算輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的發(fā)展情況：第一代商品化軟件系統(tǒng)20世紀(jì)60年代，以美國(guó)各高校聯(lián)合開(kāi)發(fā)的CHESS軟件系統(tǒng)為代表。Chem.Eng.SimulationSystem

20世紀(jì)70年代初，以美國(guó)Monsanto公司牽頭開(kāi)發(fā)的FLOWTRAN軟件系統(tǒng)代表。第二代商品化軟件系統(tǒng)FlowsheetTranslator第三代商品化軟件系統(tǒng)

20世紀(jì)80年代，以ASPEN

和PROCESSII兩大軟件系統(tǒng)代表。AdvancedSystemforProcessEng.

我國(guó)最早由寰球、化工部八院等單位于上世紀(jì)90年代率先引進(jìn)ASPEN軟件系統(tǒng)?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)院基本都已經(jīng)使用ASPEN或ProcessII軟件系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)。天津大學(xué)擁有正版的ASPEN和ProcessII軟件系統(tǒng)（教學(xué)版）。計(jì)算機(jī)輔助化工過(guò)程設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的發(fā)展方向（趨勢(shì)）：（1）、單元操作模塊的種類(lèi)數(shù)；（2）、物性數(shù)據(jù)庫(kù)的大小及數(shù)據(jù)的估算方法；（3）、能處理的流股數(shù)量和組份數(shù)量；（4）、計(jì)算技術(shù)方法（求解方法）；（5）、能處理的流股相態(tài)；（氣、液、固、膠體、電解質(zhì)等）（6）、軟件系統(tǒng)的人性化界面及開(kāi)放程度；（7）、流程圖形輸入及識(shí)別技術(shù)。等等四、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向、化學(xué)工程倫理學(xué)及責(zé)任關(guān)懷制度1、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向人類(lèi)發(fā)展化學(xué)工業(yè)的目的：滿足人類(lèi)對(duì)化學(xué)物質(zhì)（分子式、數(shù)量、質(zhì)量、多尺度形態(tài)）的不斷需求。這個(gè)目標(biāo)由化學(xué)家和化學(xué)工程師，在技術(shù)層面上共同完成?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展方向新物質(zhì)經(jīng)濟(jì)合理的大批量高質(zhì)量柔性化綠色化多尺度其中：

化學(xué)工業(yè)綠色化的含義：以“減量化、再利用、資源化”為基本原則，也就是所謂的“3R”原則。（Reduce、Recycle、Resource）具體體現(xiàn)在：（1）、減少化工過(guò)程的能耗、物耗；（2）、減少有害物質(zhì)的使用或生成；（3）、減少?gòu)U棄物，并使廢棄物在系統(tǒng)類(lèi)在利用；（4）、盡量將排放的廢棄物轉(zhuǎn)化為可用的再生資源；（5）、盡量延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。ReduceRecycleResource2、化學(xué)工程倫理學(xué)及責(zé)任關(guān)懷制度在化學(xué)工程領(lǐng)域?qū)嵤┳?cè)工程師制度，在化學(xué)工程師心目中樹(shù)立倫理學(xué)觀念，建立責(zé)任關(guān)懷制度。開(kāi)始逐步成為國(guó)際化學(xué)工程領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展大趨勢(shì)。倫理學(xué)理念體現(xiàn)在：（1）、自覺(jué)維護(hù)化工過(guò)程的安全；（2）、自覺(jué)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)；（3）、自覺(jué)節(jié)約資源的意識(shí)；（4）、對(duì)業(yè)主、化工廠操作人員、同事負(fù)責(zé)的精神。責(zé)任關(guān)懷制度的含義：（1）、提高對(duì)安全、健康、環(huán)保、資源的認(rèn)知和行動(dòng)；（2）、充分報(bào)道成績(jī)、行動(dòng)計(jì)劃，但不回避缺陷；（3）、與公眾溝通，并傾聽(tīng)意見(jiàn)的日?；?。等等。第二章化工廠設(shè)計(jì)概述2.1我國(guó)化工廠基建的一般程序基建：基本建設(shè)的簡(jiǎn)稱(chēng)，一個(gè)項(xiàng)目從設(shè)想到建成投產(chǎn)的過(guò)程。我國(guó)化工廠基建的程序如下：前期資料（信息）收集整理工作項(xiàng)目建議書(shū)初步或詳細(xì)可行性研究初步?jīng)Q策、工程評(píng)估、最終決策計(jì)劃任務(wù)書(shū)投資決策期（階段）初步設(shè)計(jì)擴(kuò)初設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)

施工設(shè)計(jì)及施工期（階段）試生產(chǎn)正式投產(chǎn)運(yùn)行試生產(chǎn)期（階段）化工廠基建分成三個(gè)階段，其它行業(yè)工廠的建立程序也大抵如此。2.1.1項(xiàng)目建議書(shū)定義：將收集到的有關(guān)項(xiàng)目的資料（信息）整理成文，由某地區(qū)、部門(mén)、企業(yè)向其上級(jí)主管部門(mén)提出的申請(qǐng)項(xiàng)目投資立項(xiàng)的文件。項(xiàng)目建議書(shū)應(yīng)該包括的主要內(nèi)容（章節(jié)）：（1）、項(xiàng)目的背景、意義；（2）、產(chǎn)品價(jià)格和市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)分析；（3）、產(chǎn)品方案和建設(shè)規(guī)模；（4）、工藝技術(shù)路線和技術(shù)來(lái)源；（5）、原料、燃料、動(dòng)力、水的供應(yīng)、運(yùn)輸，產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)?；?）、廠址選擇和廠址條件；（7）、環(huán)保方案；（8）、消防及安全措施；（9）、工廠定員及人力資源來(lái)源；（10）、投資估算、資金籌措方案；（11）、基建及投資規(guī)劃；（12）、經(jīng)濟(jì)效益初步分析與評(píng)價(jià)；（13）、結(jié)論及建議項(xiàng)目建議書(shū)的實(shí)質(zhì)：想投資該項(xiàng)目的主體，將它前期收集的所有資料（信息），經(jīng)過(guò)加工（初步定量計(jì)算、并結(jié)合專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)）處理，按以上主要章節(jié)整理成一本文件。其目的就是要打動(dòng)上級(jí)決策者，讓決策人下決心上該項(xiàng)目。項(xiàng)目建議書(shū)被批準(zhǔn)后，才能往下接著進(jìn)行項(xiàng)目的可行性研究。2.1.2項(xiàng)目的可行性研究（簡(jiǎn)稱(chēng)“可研”）可行性研究的定義：根據(jù)國(guó)家、地區(qū)、行業(yè)、部門(mén)的經(jīng)濟(jì)整體規(guī)劃或布局，對(duì)擬建項(xiàng)目的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和工程、安全、環(huán)保等問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的研究與分析。就該項(xiàng)目是否該建、是否緩建、如何建提出建議，為投資決策提供更可靠的依據(jù)。

可行性研究報(bào)告（按內(nèi)容深度分）初步可行性研究詳細(xì)可行性研究

可行性研究報(bào)告（根據(jù)資金來(lái)源、投資額、重要性）業(yè)主自行委托上級(jí)主管部門(mén)指定可行性研究報(bào)告，必須由有相應(yīng)設(shè)計(jì)資質(zhì)或咨詢(xún)資質(zhì)的單位來(lái)完成?？尚行匝芯繄?bào)告的實(shí)質(zhì)：主要內(nèi)容就是項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告，要求針對(duì)業(yè)主自己做出的項(xiàng)目建議書(shū)的內(nèi)容逐一地進(jìn)行論證研究與分析。相對(duì)于項(xiàng)目建議書(shū)，可行性研究報(bào)告在以下方面需要加強(qiáng)：（1）、重新收集信息資料，尤其是要求重新做市場(chǎng)預(yù)測(cè)分析；（2）、做初步的工藝計(jì)算，對(duì)項(xiàng)目的投資、產(chǎn)品成本、經(jīng)濟(jì)效益盡可能詳細(xì)估算；（3）、加強(qiáng)不確定性、風(fēng)險(xiǎn)性分析；（4）、得出明確的結(jié)論與建議項(xiàng)目的可行性研究十分重要，是基建程序中替國(guó)家、業(yè)主把關(guān)的關(guān)鍵步驟2.1.3計(jì)劃任務(wù)書(shū)（設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書(shū)）來(lái)源：項(xiàng)目可行性報(bào)告經(jīng)過(guò)論證會(huì)（評(píng)審會(huì)）通過(guò)后，上級(jí)主管部門(mén)將下達(dá)“關(guān)于××項(xiàng)目可行性研究報(bào)告的批復(fù)”和“關(guān)于××項(xiàng)目的設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書(shū)”。定義：由上級(jí)主管部門(mén)對(duì)擬建項(xiàng)目的地點(diǎn)、規(guī)模、投資、建設(shè)期、勞動(dòng)定員等問(wèn)題，下達(dá)的“規(guī)定性”文件。它和可行性研究報(bào)告一起，共同作為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)依據(jù)。關(guān)注我國(guó)投資體制的改革問(wèn)題：（1）、財(cái)政資金和限制目錄；（2）、誰(shuí)投資、誰(shuí)決策、誰(shuí)收益、誰(shuí)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的原則；（3）、國(guó)家宏觀調(diào)控下，市場(chǎng)配置資源的原則。2.1.4化工項(xiàng)目基建的設(shè)計(jì)階段

化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)（按設(shè)計(jì)深度）初步設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）擴(kuò)初設(shè)計(jì)（擴(kuò)大的初步設(shè)計(jì)）施工圖設(shè)計(jì)（施工設(shè)計(jì)）一、初步設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)深度最淺的設(shè)計(jì)階段，一般只要求：1、PID圖；2、物料及熱量核算計(jì)算；3、對(duì)土建、公用工程提出要求；4、對(duì)工廠布置（總圖）和車(chē)間布置提出要求、建議；5、工程概算；6、初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。這就是所謂的“三段設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)的三個(gè)階段）”二、擴(kuò)初設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)工程的關(guān)鍵技術(shù)（主要指關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工藝）工段，補(bǔ)充以下文件：1、關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙；2、關(guān)鍵設(shè)備的布置圖；3、關(guān)鍵工藝工段操作說(shuō)明；4、擴(kuò)初設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。注意：對(duì)于有設(shè)備創(chuàng)新、工藝技術(shù)創(chuàng)新的化工工程，擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段是十分必要的。

但總體而言，擴(kuò)初設(shè)計(jì)只是從初步設(shè)計(jì)到施工圖設(shè)計(jì)的一個(gè)過(guò)渡階段，它還不能指導(dǎo)施工建設(shè)。三、施工圖設(shè)計(jì)這是最詳細(xì)、最深入的工程設(shè)計(jì)階段。只有它的設(shè)計(jì)文件，才能交給施工隊(duì)進(jìn)行施工建設(shè)。是針對(duì)初步設(shè)計(jì)或擴(kuò)初設(shè)計(jì)的完全具體化。對(duì)化工工藝部分的設(shè)計(jì)，施工圖設(shè)計(jì)要出的主要文件：1、PID最終版；2、UID圖；3、所有設(shè)備的施工圖；4、平立面布置圖；5、配管圖（配管設(shè)計(jì)圖）；6、施工材料明細(xì)表；7、工程預(yù)算書(shū)；8、施工圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。等等。注意：按項(xiàng)目工程的大小及復(fù)雜程度、上級(jí)主管部門(mén)的要求、設(shè)計(jì)能力等情況，設(shè)計(jì)階段分成三種情況：簡(jiǎn)單工程：一步直接做施工圖設(shè)計(jì)中等復(fù)雜工程：初步設(shè)計(jì)

施工圖設(shè)計(jì)復(fù)雜、創(chuàng)新工程：初步設(shè)計(jì)擴(kuò)初設(shè)計(jì)

施工圖設(shè)計(jì)最后的落腳點(diǎn)都是施工圖設(shè)計(jì)每步設(shè)計(jì)對(duì)要進(jìn)行嚴(yán)格的審查問(wèn)題：為什么要將設(shè)計(jì)進(jìn)行分段？2.1.5化工項(xiàng)目（工程）的試生產(chǎn)化工項(xiàng)目（工程）試生產(chǎn)的順序（步驟）：1、清理現(xiàn)場(chǎng)2、清洗設(shè)備及管道（水洗、氣沖，并注意清洗順序）3、設(shè)備的單體試車(chē)（以水代料）4、整個(gè)工程以水代料聯(lián)動(dòng)試車(chē)5、投入物料進(jìn)行試試車(chē)注意：期間穿插人員的安全、健康、工藝操作培訓(xùn)。此外，試生產(chǎn)一般處于非正常工況。2.2工藝包設(shè)計(jì)1、工藝包的定義工藝包是一個(gè)專(zhuān)用的技術(shù)名詞，特指某個(gè)化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)方面的全部技術(shù)文件的總和。工藝包是一個(gè)化工廠工藝的核心技術(shù)文件。工藝包的來(lái)源國(guó)內(nèi)高等院校、研究院所國(guó)外專(zhuān)利商2、工藝包（工藝包設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容（1）、工藝包的范圍；（2）、工藝的詳細(xì)說(shuō)明（原料、公用工程、產(chǎn)品規(guī)格，操作條件及流程說(shuō)明，控制方案，物料性質(zhì)等。）；（3）、物料及能量核算；（4）、PID圖；（5）、設(shè)備一覽表（設(shè)備規(guī)格、材質(zhì)、數(shù)量等）；（6）、布置建議；（7）、化驗(yàn)、檢修要領(lǐng)等。

從工藝包的內(nèi)容來(lái)看，它基本達(dá)到了工藝初步設(shè)計(jì)的深度。我國(guó)設(shè)計(jì)院基本都是從接手工藝包開(kāi)始，直接做項(xiàng)目過(guò)程的擴(kuò)初設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。2.3化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟化工廠設(shè)計(jì)除了化工工藝設(shè)計(jì)外，還包括工廠總圖設(shè)計(jì)、廠房土建設(shè)計(jì)、公用工程設(shè)計(jì)、外管設(shè)計(jì)等等。

但化工工藝設(shè)計(jì)是整個(gè)化工廠設(shè)計(jì)的核心?；すに囋O(shè)計(jì)貫穿初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)每個(gè)階段。

一個(gè)化工流程的特性（特點(diǎn)、特征、性能）決定于它內(nèi)部的一些特性參數(shù)：化工流程的特性參數(shù)流程的單元結(jié)構(gòu)參數(shù)單元的種類(lèi)、數(shù)量單元之間位置關(guān)系流股走向關(guān)鍵單元設(shè)備的特性參數(shù)關(guān)鍵工藝工段的操作參數(shù)化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟第一步：流程組織（過(guò)程合成）第二步：物料衡算及熱量衡算第三步：設(shè)備設(shè)計(jì)及選型第四步：PFD圖及PID圖的設(shè)計(jì)與繪制第五步：車(chē)間流程的平立面布置設(shè)計(jì)第六步：主要材料表及概（預(yù)）算（工藝部分）第七步：對(duì)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第八步：編寫(xiě)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)循環(huán)優(yōu)化外循環(huán)優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)不是一蹴而就的，要做許多回合的優(yōu)化調(diào)整。內(nèi)循環(huán)優(yōu)化：在流程結(jié)構(gòu)不變的前提下，通過(guò)修改、調(diào)整流程內(nèi)部的部分設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)，來(lái)對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。外循環(huán)優(yōu)化：在內(nèi)循環(huán)優(yōu)化不能滿足優(yōu)化目標(biāo)的情況下，重新做流程組織，對(duì)流程結(jié)構(gòu)進(jìn)行改頭換面的大變動(dòng)，而達(dá)到對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。內(nèi)循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于老流程的改造，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)有指導(dǎo)意義。外循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于新廠設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)多個(gè)流程方案進(jìn)行分析比較。

二層循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)，工作量巨大，手工設(shè)計(jì)很難完成，只有靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。從化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟可以看出，設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)三者之間的關(guān)系：（1）、設(shè)計(jì)出一個(gè)或幾個(gè)較優(yōu)的流程是設(shè)計(jì)的最終目的；（2）、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是判斷流程優(yōu)劣的依據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)）；（3）、計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的有力手段。注意：（1）、在PID圖中，關(guān)于管路的信息、控制回路的信息十分豐富。（2）、根據(jù)設(shè)計(jì)的不同階段，化工工藝設(shè)計(jì)的深度也相應(yīng)變化。

PID圖樣本2.4化工廠設(shè)計(jì)中的一些全局性問(wèn)題2.4.1化工廠廠址的選擇廠址選擇是在基建的投資決策階段必須解決的重要問(wèn)題，由工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)部的總圖專(zhuān)業(yè)牽頭完成。是項(xiàng)目建議書(shū)、可行性研究報(bào)告中必不可少的內(nèi)容。化工廠廠址選擇的結(jié)果，直接影響到設(shè)計(jì)、投資、運(yùn)營(yíng)成本、生產(chǎn)情況。一、化工廠廠址選擇的工作程序廠址選擇準(zhǔn)備階段現(xiàn)場(chǎng)考察工作多方案比較完成廠址選擇報(bào)告從全廠工藝及發(fā)展的眼光出發(fā)，確定用地大小，初選幾處，收集當(dāng)?shù)厮摹⒌刭|(zhì)、天氣、人文、歷史、用地政策、投資政策等信息。在項(xiàng)目建議書(shū)階段不強(qiáng)求有選址報(bào)告，但選址報(bào)告一定要同步于可行性研究報(bào)告（或先于“可研”）完成?？梢宰鳛榭尚行匝芯繄?bào)告的獨(dú)立章節(jié)。二、化工廠廠址選址的幾個(gè)基本原則1、應(yīng)符合國(guó)家、地區(qū)、行業(yè)、部門(mén)發(fā)展大局的需要；2、應(yīng)選在原料、燃料、動(dòng)力充足，運(yùn)輸方便，產(chǎn)品銷(xiāo)售便利的地區(qū)。并在公用工程、生活設(shè)施有良好基礎(chǔ)的地區(qū)；3、化工廠廠址附件應(yīng)該有良好、充足的水源；（化工類(lèi)企業(yè)對(duì)水有強(qiáng)烈的需求依賴(lài)）4、應(yīng)該注意節(jié)約用地及占地種類(lèi)，并考慮工廠發(fā)展的需要；5、應(yīng)考慮附近居民的安全與健康，廠址的氣候及防災(zāi)害能力。6、避免建在國(guó)家或地區(qū)的水利、歷史、自然、文化等各類(lèi)保護(hù)區(qū)。此外，廠址地方的投資及稅收政策、人力資源及成本、管理是否方便、協(xié)作關(guān)系等社會(huì)因素也應(yīng)綜合考慮。2.4.2化工廠總圖布置總圖布置（工廠布置、總圖運(yùn)輸），由總圖專(zhuān)業(yè)牽頭完成?；S廣義的“車(chē)間”包括以下部分：化工廠主要生產(chǎn)車(chē)間輔助生產(chǎn)車(chē)間（機(jī)修、電儀修、中央化驗(yàn)室、倉(cāng)庫(kù)等）服務(wù)型車(chē)間（廠區(qū)辦公樓、職工宿舍、醫(yī)藥、食堂等）公用工程車(chē)間（水、電、汽、氣、冷凍）主要生產(chǎn)車(chē)間的含義：車(chē)間輸入物流輸出物流特點(diǎn)：輸入物流和輸出物流，其物質(zhì)在分子層面、形態(tài)、純度等性質(zhì)發(fā)生了變化。一、總圖布置的定義

在全面掌握工廠工藝概況的前提下，結(jié)合廠區(qū)的各種內(nèi)、外部條件，對(duì)化工廠的所有車(chē)間在廠址范圍內(nèi)進(jìn)行合理的布局，以期獲得安全、經(jīng)濟(jì)的人流及物流流動(dòng)路線?？倛D布置樣圖二、化工廠總圖布置的幾條基本原則1、應(yīng)盡量考慮生產(chǎn)工藝流程的要求，避免物流交叉，縮短物流路線。并盡量減少人流和物流的交叉。1231232、對(duì)公用工程有大需求的車(chē)間，應(yīng)考慮其與外界的聯(lián)系，并盡量靠近其供應(yīng)源。同時(shí)遵守“負(fù)荷集中”原則。3、廠區(qū)內(nèi)與外界有大運(yùn)輸量的車(chē)間應(yīng)盡量布置在廠區(qū)外緣。4、廠區(qū)內(nèi)同類(lèi)型或相似類(lèi)型的車(chē)間應(yīng)盡量集中布置。（“同類(lèi)集中”原則）（如制藥廠內(nèi)同類(lèi)藥品種、劑型集中，放射、有毒、易燃易爆類(lèi)分別集中）5、廠區(qū)布置應(yīng)考慮防火、防爆及衛(wèi)生健康的要求。（易燃易爆車(chē)間不要布置在廠區(qū)中央，并考慮相鄰車(chē)間的安全。有粉塵、氣味的車(chē)間盡量布置在下風(fēng)口）6、工廠布置應(yīng)考慮工廠、車(chē)間發(fā)展的需要。2.4.3化工廠的車(chē)間布置一、化工廠車(chē)間的構(gòu)成生產(chǎn)部分原料工段生產(chǎn)工段成品工段回收工段控制室輔助部分變配電室通風(fēng)空調(diào)室車(chē)間化驗(yàn)室機(jī)電儀修室各類(lèi)中轉(zhuǎn)室生活部分車(chē)間辦公室工人休息室浴室及更衣間衛(wèi)生間化工廠的一個(gè)車(chē)間車(chē)間布置的任務(wù)：在化工廠總圖布置的框架下，按車(chē)間生產(chǎn)流程的工藝要求，同時(shí)考慮安全、操作方便、設(shè)備維修、經(jīng)濟(jì)合理等因素，將車(chē)間內(nèi)生產(chǎn)部分、輔助部分、生活部分的所有硬件（主要是生產(chǎn)流程中的所有設(shè)備），在車(chē)間廠房的三維空間內(nèi)進(jìn)行合理的布局。

車(chē)間布置（車(chē)間平立面布