化工工艺设计参考资料

化工工艺设计参考资料

1 概述——化工装置设计的特性

1.1 介质特性

腐蚀性

易爆、易燃

毒性及污染环境

高温、低温

真空、高压

1.1.1 介质流体分类

1．毒性

介质毒性程度参照《职业性接触毒物危害程度分级》的规定分为四级，其最高容许浓度分别为：

Ⅰ级（极度危害）小于等于0.1mg/m3，GB50316中A1类

Ⅱ级（高度危害）0.1~1.0mg/m3，GB50316中A2类

Ⅲ级（中度危害）1.0~10mg/m3，GB50316中A2类

Ⅳ级（轻度危害）大于10mg/m3。GB50316中A2类

2．可燃易燃性

可燃气体的火灾危险性分类见下表。

可燃气体的火灾危险性分类

GB50160-92《石油化工企业设计防火规范》中对液化烃，可燃液体的火灾危险性如何分类？

液化烃、可燃液体的火灾危险性分类见下表。

3．耐腐蚀性等级分类

酸、碱、尿素、NH3、氢、氧、氯离子、硫化氢汽、CO2汽等在不同温度不同浓度下的腐蚀性。

耐腐蚀等级分类

4. GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》中对流体的分类

A1类流体category A1 fluid

在本规范内系指剧毒流体，在输送过程中如有极少量的流体泄漏到环境中，

被人吸入或与人体接触时，能造成严重中毒，脱离接触后，不能治愈。相当于现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB 5044中Ⅰ级（极度危害）的毒物。

A2类流体category A1 fluid

在本规范内系指有毒流体，接触此类流体后，会有不同程度的中毒，脱离接触后可治愈。相当于《职业性接触毒物危害程度分级》GB 5044中Ⅱ级及以下（高度、中度、轻度危害）的毒物。

B类流体category B fluid

在本规范内系指这些流体在环境或操作条件下是一种气体或可闪蒸产生气体的液体，这些流体能点燃并在空气中连续燃烧。

D类流体category D fluid

指不可燃、无毒、设计压力小于或等于1.0MPa和设计温度介于-20~186℃之间的流体。

C类流体category C fluid

系指不包括D类流体的不可燃、无毒的流体。

1.2 生产特性

要求连续稳定（大型装置一、二年才停车检修），开停车耗时、化钱。

1.3 设计特性

要求物料与热量的基本平衡

工艺流程复杂，控制要求很高

各专业、各设计环节都涉及安全因素内容

设备和管道材料种类多、针对性强

1.4众多的标准和规范

2 化工厂建设及化工设计的程序

规范的项目建设程序需通过项目建议、可行性研究、初步设计直至施工图设计等几个阶段。

2.1 项目建议书

项目建议书是基本建设程序中最初阶段的工作，是对建设项目的轮廓设想和立项的先导，是为建设项目得以立项而提出的建议。文件内容包括市场初步分析、原材料供应、产品规模、初步厂址、预计投资和效益等内容。其重点是论述项目建设的必要性。

2.2 可行性研究报告

可行性研究PFD、UFD 方案论证、化工过程的组织、合

成与控制，物料平衡、热量平衡。

上级部门批准项目建议书、设计单位与建设单位签订委托合同后，便可以进行该建设项目的可行性研究。在可行性研究报告中，对建设

项目的产品品种、工艺路线、生产方法、建设规模市场分析并结合厂

址总图布置、交通、水电汽供应、环境保护、安全卫生等进行技术、

经济的先进性和合理性的全面分析论证，通过多方案比较，提出评价

意见。此后还需编制单项工程估算及全厂总投资估算。对投资进行分

析，拟定资金筹措方式，进行财务及国民经济评价，提出评价结论。

最终将完成的《可行性研究报告》提交上级主管部门，由上级部门主

管人员并邀请相关部门及专家对其进行评估，提出评估意见，最终由

上级主管部门对该项目《可行性研究报告》作出批复。其重点是评价

项目建设的可行性。

(工艺技术方案、PFD，PID、生产规模、建厂地点及占地、总图运输、原辅材

料、消耗及能耗指标，成本估算，定员及指标，设计及建设进度、公用工程UFD

及辅助设计、UFD节能、环境及安全评价、投资筹资计划及技术经济)

2.3 初步设计

初步设计是根据已批准的可行性研究报告，确定全厂性的设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题，如总工艺流程、生产方法、工厂组成、总图布置、水电汽的供应方式和用量、关键设备和仪表选型、全厂贮运方案、消防、职业安全卫生、环境保护和综合利用以及车间或单项工程的工艺流程和各专业设计方案等，编制出初步设计文件与概算。

初步设计是确定建设项目的投资额、征用土地、组织主要设备及材料采购，进行施工准备、生产准备以及施工图设计的依据；亦是编制施工组织设计、签订建设总承包合同、银行贷款以及实行投资包干和控制建设工程拨款的依据。

引进的化工建设项目，在外国专利商提供的专利技术或基础设计的基础上进行工程化，完成基础工程设计，并应完成初步设计，供主管部门审查。

初步设计文件的组成除了说明书、图纸、表格外，还应该有详细的物料衡算、热量衡算以及重大的、主要的设备计算书。

初步设计完成后，由上级主管部门或其委托单位组织建厂所在地的有关部门（如环保、消防、运输、财政等）人员及专家；建设单位相应专业的各类人员进行审查，提出修改、补充、深化等意见和建议并作出审查意见。设计单位

在进行施工图设计中将考虑、贯彻上述意见并完成施工图设计（详细工程设计）。

2.4 若干变通的设计程序

除了上述较规范的设计程序外，也有下列变通的情况和做法：

1、有的重大项目还有预可行性研究阶段。

2、初步设计前增加总体设计，重点解决好总建设规模和多种产品的合理配

合、总平面规划、总工艺流程、分装置投资和总投资以及各分包设计单

位的设计界区、交接点等重要条件。

3、应建设单位要求，在初设前也可先做一个方案设计，供建设单位审查，

为随后的初步设计顺利、合理地完成打下稳妥的基础。

3 施工图设计程序

施工图设计的主要任务及施工图设计程序

3.1施工图设计是把初步设计中确定的设计原则和设计方案，根据建筑安装工程或设备制作的需要，进一步具体化。把工程设计各个组成部分的布置和主要施工方法，以图样及文字的方式加以确定，并编制设备、材料明细表。

3.2施工图设计是为了满足建筑工程施工、设备、仪表、电气及管道等安装、设备的制作及控制工程建设造价的要求。

3.3 施工图设计可作为生产准备的依据。

3.4 施工图设计程序

目前本公司大多数项目仍按传统的设计模式（老体制）进行施工图设计，也增设了一些新的专业如：管道材料控制、管道力学、设备布置以及管道布置等专业，以利于设计质量的提高。

整个施工图设计可分为三个主要阶段：

1)准备一次条件及开工报告

2)开展施工图设计，并适时的提出有关专业条件

3)在完成PID、设备布置图、管道布置图、管口方位图、平台梯子图基础上，

继续完成管道轴侧图、设备表、管道材料表、综合材料表、管道支架一览表等，并适时提出有关二次条件以及最终就工艺专业提出的条件对其它专业的设计文件会签等。

4) 最后编图纸目录、写施工图说明，设计文件经室级院级质保部门审查后入档案室归档及发送。

5) 继续将保温、防腐专业条件提出。（详见《施工图设计程序表》）

机泵等供货商初步资料

初步设计方案论证业主条件首页图统一规定

开工报告及协作进度表

基本确定PFD 、PID 、主要机泵、设备选型

及设备布置图

设计成品入库，条件归档科室

抽取、修改、完善轴测图

与外专业相互会签设备、土建、自控、机泵、材控、电气、电信、给排水、消防、暖通、热工、环保安全卫生、外管依次提出各专业一次条件

提防腐、保温条件

完成管道安装材料表、管道命名表、管架表、地脚螺栓表、综合材料表、设备表、施工图说明及图纸目录

接收自控的安装条件及控制点位号提管机条件、管口方位图、调节阀规格单、钢平台梯子条件

三维建模，设计管道布置图

土建、设备、材料返回一次条件

提出土建二次条件与外管核对接点条件完善PID ，管架设计接收管机专业关于管架的意见

施工图设计流程

4. 施工图设计（开工报告前）的技术准备工作

4.1 设计基础及设计依据的最终确定

4.1.1 对已批准初步设计中的设计基础、总平面布置、主要工艺流程、主要设备选型、建筑型式及规模标准予以确认，并不得随意变更。

4.1.2 对初步设计审查中提出的修改意见，认真修改后经室、公司级技术方案论证后确定。

4.1.3 对初步设计审查中提出的尚需落实、深化的技术问题需明确专人及时间予以解决。

4.1.4 对厂区有关地质、边界及水、电、汽、燃料等公用管道的接点条件及建厂方对化工装置中工艺、设备、自控、电气、给排水、环保等主要专业的具体技术要求要进一步讨论确定，并应形成书面的会议纪要作为开展施工图设计的依据。

4.2 最终版的计算书、工艺物料流程图（PFD）和设备数据表

根据最终确定的设计基础和设计依据的数据，重新整理修改计算书以及工艺物料流程图（PFD），以便确定装置管径、设备数据（特别是引进设备）等工艺参数，并要求设备供应商提供例图设备总图、重量及安装条件图以作为施工图设计依据。

详见全厂物料平衡图及工艺物料流程图（PFD）

4.3 专业统一规定

为了确保项目各主项施工图设计文件在图面、图签、图形、文字、线条、分层、标注等都一致；为了补充施工图统一规定的不足；也为了对公司工作手册有关技术规定的一些内容需要强调统一做法的诸方面做出规定，通常各专业还向各主项发布专业统一规定。

主要内容如下：

4.3.1 应遵守的专业设计标准、规范和规定。

4.3.1.1 公司工作手册中有关专业的工程及技术规定。

4.3.1.2 各行业协会发布的有关设计规定。

4.3.1.3 防火，防爆、安全、卫生及环保方面的规定与标准。

4.3.1.4管道、法兰、管件、垫片、紧固件选用标准。

4.3.1.5管架设计标准。

4.3.1.6装置施工及验收规范。

4.3.2 设计中需要统一做法的内容

4.4 施工图设计的一次条件

4.4.1 设备及机泵条件

施工图开展前最早应提出的是设备条件及机泵选用条件。这是因为非标设备设计周期较长，而从订货、制造到成品运到现场周期更长。也因为化工装置设计中的其他条件如设备布置、土建、自控、电气、给排水等专业设计条件都建立在设备专业返回的设备总图及设备安装条件的基础之上。

关于机泵的条件也需及早提交给供应商以便供应商返回合适的机泵数据表并提供土建厂房、设备基础、自控、电气、水汽等专业施工图设计所需的条件。所以要尽早提出设备和机泵条件。

4.4.1.1 塔类设备条件

1）、介质条件：

（1）介质名称、组分、流量、重量、粘度、比重等。

（2）含特殊腐蚀性介质的组分及含量（如H2S,SO2,HCN,Cl-,F-等）。

（3）操作温度、操作压力。

2）、通用设备条件：

（1）塔径、塔高、塔裙高。

（2）推荐材料。

（3）接地板是否保温、保温层厚度和重量。

（4）对重量大、外形高大的高塔，应该要求设备提供土建埋地脚螺栓用的底座模板规格。

3）、管口条件：（包括人孔、装卸填料触媒孔）

（1）管口符号、管口名称及规格、介质名称及用途

（2）法兰标准、密封面型式、是否需要配对供应法兰及紧固件

（3）管口位置和伸出长度。

4）、塔结构条件

（1）塔板型式、泡罩型式、浮阀形式、开孔率、塔板数、板间距、检修手孔位置和规格或由工艺提出相关条工艺条件给供应商设计、制造。

（2）除沫器形式、液体或气体分布器型式、位置、防冲板、防溢口、取样口

（3）自控检测点位置、规格

5）、特殊条件（根据塔型而有不同内容）：

（1）填料层层数、每层高度、层间距。填料型式及规格、填料材料、填料堆比重。

（2）触媒层层数、每层高度、层间距。触媒型式及规格、触媒型号、颗粒大小、堆比重。触媒层上下部瓷球规格及层高。

（3）气体分布板、测温计接口安装位置及安装型式

6）、塔顶吊装杆

4.4.1.2 反应器设备条件（包括脱硫槽、加氢反应槽等）

1）、介质条件

（1）介质名称、组分、流量

（2）操作温度、操作压力

2）、通用条件