生物工厂工艺设计
第四章生物工厂设计概论1
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初步设计阶段的内容： 以大量的图、表和必要的文字说明完成的
(1)总论 (2)总平面布置及运输 (3)工艺设计 (4)土建工程设计 (5)给排水及污水处理工程设计 (6)采暖通风及空调系统工程设计
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(7)动力工程设计 (8)电气与照明工程设计 (9)仪表及自动控制工程设计 (10)安全卫生和环境保护工程设计 (11)工程概算 (12)有关附件 包括各种表格(如设备一览表、材料估算表等) 和图纸(如全厂总平面布置图，工艺流程图，车间平面布置图、 土建）
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施工图设计的工艺部分内容 1、设计文件：主要是施工说明书
⑴初设修改的理由和原因，主要内容的修改须报 请原来审批初设的机关批准后才能修改
⑵设备安装和验收标准及注意事项 ⑶管道安装和验收标准及注意事项 2、设计图纸 ⑴生产工艺系统详图
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⑵生产设备布置安装图、管道布置安装图比例1：50，1：
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6、环境保护：调查环境情况，预测项目对环境的影响，提出
环境保护和三废治理的初步方案
7、企业组织、劳动定员和人员培训
8、投资估算和资金筹措
(1)主体工程和配套工程投资估算；
(2)生产流动资金的估算；
(3)投资收益率和回收期；
(4)资金来源、筹措方式和贷款偿付方式
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内容、深度
以初步设计中的工艺设计为主、兼顾部分设备设计 设计范围以车间为主
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（四）工厂设计工作原则
1、以现代化建设为中心，为其服务
2、必须认真进行调查研究
生物工程工厂设计-课程设计市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
六、设计阐明书封面格式
七、阐明书目录
第一章 总论 • 第一节 设计根据和范围 • 第二节 设计原则 • 第三节 建设规模和产品方案 • 第四节 项目进度提议 • 第五节 主要原辅料供给情况 • 第六节 厂址概述 • 第七节 公用工程和辅助工程 第二章 总平面布置及运送 • 第一节 总平面布置 • 第二节 工厂运送 第三章 劳动定员
二、设计环节
• 1、分配设计任务
拟定设计题目，题目应涉及生产规模及其 主要产品 2、查找有关资料：选题旳目旳、意义，选 题背景及有关文件资料 3、进行配方和工艺计算（涉及物料衡算）， 选择有关旳参数 4、进行设备选型。 5、绘制图纸。 6、书写设计阐明书（不少于5000字）。
三、设计要点：
•
1、拟定题目 2、生产工艺流程确实定与工艺条件旳论证。 3、生产车间设备选型与配套。 4、工艺流程图旳绘制。
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桔汁生产流程如下：
其他有关品种，现简示如下： 1.甲级：汽水配方表
原料 砂糖
糖精 柠檬酸 香料 含气
单位 g g g mL
倍(容积)
数量 20.8 0.052
0.23～0.35 0.35
3.5以上
2.乙级：汽水配方表
原料 砂糖
糖精 柠檬酸 香料 含气
单位 g g g mL
倍(容积)
数量 14
0.047 0.18 0.25 3.5以上
（以上4种图纸任选一张） 5、设计阐明书。
十、成绩计算
• 总成绩100分 • 其中：设计阐明书占55%，生产车间设备
布置图占40%，签到及平时体现占5%。
设计实例 一、题目：年产1500t汽水生产车间改(扩)建工艺设计 二、设计范围
生物工厂工艺设计
生物工厂工艺设计首先，生物工厂工艺设计的第一步是确定目标产品，并分析目标产品的生产需求。
包括目标产品的特性、产量需求、纯度要求等。
这些信息将对后续工艺设计起到重要的指导作用。
第二步是选择合适的生物生产菌种或细胞系。
根据目标产品的需求，选择适合生物工厂生产的菌种或细胞系。
这些生物产生目标产品的能力强，生长速度快，易于培养和维持等特点。
第三步是确定培养基的配方和培养条件。
培养基是生物工厂生产中起到关键作用的物质，能够提供生物生产所需的营养物质和能量。
根据目标产品和选定的菌株，设计合理的培养基配方和培养条件，以达到最佳的产量和纯度。
第四步是生物反应器的选择和设计。
生物反应器是生物工厂中进行生物反应的核心设备。
根据生物反应的需求，选择合适的反应器类型、体积和搅拌方式，并进行相应的设计参数计算。
确保反应器能够提供适宜的温度、pH值、氧气供应等条件，以保证生物反应的进行。
第五步是生产过程控制和监测策略的设计。
在生物工厂生产过程中，合理的控制和监测策略对于确保产量和质量的稳定非常重要。
设计合适的在线监测方法和传感器，对关键参数进行实时监测和控制。
并建立合理的生产过程控制策略，根据实时监测数据进行调整和优化。
最后一步是生产装置的设计和布局。
根据工艺流程和设备选择，进行生产装置的设计和布局。
确保设备之间的物流和信息流顺畅，并考虑到生产过程中的卫生和安全要求。
在进行生物工厂工艺设计时，还需要考虑到可持续发展的要素。
包括资源的有效利用、废物的处理和再利用、能源的节约等。
通过合理的工艺设计和优化，提高产量和质量，减少资源消耗和环境污染。
综上所述，生物工厂工艺设计是一个复杂而关键的过程。
通过详细分析目标产品的需求，选择合适的菌种和培养条件，设计合理的反应器和生产过程控制策略，以及考虑到可持续发展的要求，可以确保生物工厂的高效、稳定和可持续生产。
生物工程工厂工艺设计图
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2020/10/2
工艺流程的设计原则
进行工艺流程设计，必须考虑以下几项原则：
1. 证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足 销售地区的质量要求。
2. 尽量采用成熟的、先进的技术和设备。努力提高 原料利用率，提高劳动生产率，降低水、电、汽 及其他能量消耗，降低生产成本，使工厂建成后 能迅速投产，在短期内达到设计生产能力和产品 质量要求，并做到生产稳定、安全、可靠。
亦称方案流程图、流程示意图、流程简图，是用 来表达整个工厂或车间生产流程的图样。
当生产方法确定以后，就可以开始设计绘制流程 草图。因为它只是为将要进行的物料衡算和部分设备 计算和能量衡算服务的，并不编入设计文件中，所以 绘制时不需在绘图技术上多花费时间，而要把主要精 力用于工艺技术问题上。在绘制流程草图时尚未进行 定量计算，因而它只是定性地标出由原料转化成产品 的变化，流向顺序以及生产中采用的各种化工单元及 设备。
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2020/10/2
第二节 生产方法的选择和工艺流程设计原则
生产方法的选择 生产工艺流程设计是整个工艺设计的基
础，工艺流程图是指导施工的重要图纸。 生产方法即工艺路线的选择，是发酵工厂 设计的关键步骤。
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第二节 生产方法的选择和工艺流程设计原则
生产方法的选择原则
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讲述内容
第一节 概述 第二节 生产方法的选择和工艺流程
的设计原则 第三节 工艺流程的设计步骤 第四节 带控制点的工艺流程
《生物工厂设计》练习答案.docx
《生物工厂设计》练习思考题第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？1、卫生要求严2、技术要求高3、发展速度快4、动力消耗大5、运输量大6、“三废”治理工作量大2、什么是总体设计和局部设计？凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总体设计。
凡是设计的范围不涉及整个工业企业的全部内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个部分或某一个设备，称局部设计。
总体设计与局部设计的审批程序不同。
3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？1）工艺设计贯穿整个工厂设计的全过程并且负责组织和协调其他各专业设计；2）其他专业必须根据工艺设计的合理要求来进行配套设计。
3）工艺设计的先进性、合理性、环境保护、安全性等直接影响到其他配套设计的先进性、合理性、环境保护与安全性。
如节能环保等。
4、工厂设计工作基本原则是什么？1. 设计工作要以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观为中心，贯彻落实节能减耗、节水、节地、节材和资源综合利用，积极采用清洁生产和循环利用，从源头减少资源消耗和污染物的产生。
2. 设计工作必须认真进行调查研究。
设计的经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平。
3. 解放思想、积极采用新技术，技术上做到适用性和先进性，经济上合理。
尽可能提高劳动生产率，尽量实现机械化、自动化。
4. 结合实际，因地制宜，体现通用性和独特性结合，不能千厂一貌；工厂规模、品种，要适应市场；考虑资金来源、建厂地点、时间、三废综合利用的条件，并留有发展余地。
5. 生物工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。
食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。
6. 设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。
5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？建设前期、建设期、交付使用期6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？新建项目是指从无到有，“平地起家”，新开始建设的项目。
生物工厂工艺设计
3. 常减压蒸馏装置的火灾危险性
常减压蒸馏装置是原油加工的第一道工序Байду номын сангаас是石化企业的“龙头”装置, 它为后续的装置提供原料,在石化企业中占有举足轻重的位置。该装置主要 包括电脱盐、常压蒸馏、减压蒸馏。其工艺原理是利用原油中各组分沸点的 不同,
通过加热,使其全部或部分汽化,反复地通过冷凝与汽化,将各种烃类混合 物进行分离。
一、燃烧 燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟 的现象。
燃烧必须同时具备三个条件:可燃物、助燃物、点火源。
二、火灾 在时间和空间上都失去控制的燃烧称为火灾。根据国家标准GB/T4968— 2008 《火灾分类》,将火灾分为六类。
三、爆炸与爆炸极限
爆炸极限是可燃气体(或蒸气、粉尘)在空气中能发生燃烧或爆炸的浓度范围。 如一氧化碳的爆炸极限(体积分数)为12.5%~74.5%,即一氧化碳在空气中的浓度 低于12.5%或高于74.5%都不能燃烧或爆炸。 可燃性混合物的爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上限越高时,其爆炸危 险性越大。这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就多;爆炸下限越低则可燃 物稍有泄漏就会形成爆炸条件;爆炸上限越高则有少量空气渗入容器,就能与容器内的 可燃物混合形成爆炸条件。应当指出,可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时,虽然不会 着火和爆炸,但当它从容器或管道里逸出,重新接触空气时却能燃烧,仍有发生着火的危 险。
五、石油化工火灾的特点
a.爆炸性火灾居多
b.大面积流淌性火灾多
c.立体性火灾多
d.火势发展速度快
e.火情复杂扑救困难
训练内容 对石油化工生产装置火灾危险性进行分析
1.石油化工生产中使用物料的火灾爆炸危险性 石油化工生产中,所用的物料绝大部分都具有火灾爆炸危险性,从防火防爆的角度, 这些物质可分为七大类。 ① 爆炸性物质,如硝化甘油等。 ② 氧化剂,如过氧化钠、亚硝酸钾等。 ③ 可燃气体,如苯蒸气等。 ④ 自燃性物质,如磺磷等。 ⑤ 遇水燃烧物质,如硫的金属化合物等。 ⑥ 易燃与可燃液体,如汽油、丁二烯等。 ⑦ 易燃与可燃固体,如硝基化合物等。
生物工程课程设计链霉素生产工艺设计
课程设计题目：链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：化学与生物工程学院班级学号：姓名：指导老师：小组成员：二零年月目录1前言 (3)2设计任务书 (4)2.1项目背景和开发意向 (4)2.2生产菌种及发酵基本原理 (4)2.3基础数据 (5)2..4参考数据 (6)2.5设计内容 (6)2.6设计要求 (6)3工艺流程 (7)3.1发酵工艺 (7)3.2链霉素发酵条件及中间控制 (7)3.3提取工艺 (9)3.4工艺流程简图 (11)4工艺计算 (12)4.1物料衡算 (12)4.2热量衡算 (13)4.3水用量的计算 (15)5发酵车间设备(发酵罐)的选型计算 (16)5.1发酵罐的设计 (16)5.1.1发酵罐的选型及尺寸 (16)5.2设备结构的工艺设计 (17)5.2.1 空气分布器 (17)5.2.2 挡板............................................................. . (17)5.2.3电机设计及轴功率的计算 (17)5.2.4搅拌器设计 (19)5.2.5冷却面积的计算与冷却管的设计 (19)5.2.6 PH测定 (22)5.2.7消泡 (22)6对本设计的评述 (23)7参考文献 (24)8附表二、发酵罐总装置图..………………………………………………......................1前言链霉素（Streptomycin）是瓦克斯曼〔Waksman S.A.)于 1944 年从灰色链霉菌（Streptomyces,griseus）培养液中分离出来的一种碱性抗生素。
链霉素是一种相当强的有机碱，也是一种多糖类化合物。
其分子结构是由链霉肌、链霉糖和 N-甲基-L-葡萄糖胺三部分以苷键相联结而成的。
链霉素碱稳定性特别差，工业产品主要是其硫酸盐形式，即硫酸链霉素(Streptomycin Sulfate)。
工艺流程
发酵液纯化
发酵液中同时存在着许多有机和无机的杂质， 为了进一步提高滤液质量，为 直接沉淀法 创造有利条件， 必须在发酵液的预处理过 程中添加纯化剂。目前生产 上是利用黄血 盐和硫酸锌的协同作用来去除蛋白质，同时 去除铁离子，并加入硼 砂， 以提高滤液质 量。在不影响滤液质量的前提下,纯化剂的 加入量应尽量减少， 以降低成本。
一级种子罐发酵
一级种子罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌。培养 温度为 31℃，采用夹套式换热 （自动温度 调节），罐内生长弱，无动力设备，设备密 封。发酵约 28h，培养液 可趋于浓厚，并 转黄色，种子培养液 pH 值为 6.0～6.4 时， 移入二级种子罐。
二级种子罐发酵
二级种子罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌。培养 温度为 31℃，采用夹套式换热 （自动温度 调节），有搅拌动力设备。二级罐发酵约 28h，培养液外观深粽、稠、 有气泡，pH 大于 6.0 移入三级发酵罐。
三级发酵罐发酵
三级发酵罐采用实罐蒸汽灭菌法灭菌，接种量为 15～20%， 发酵全程温度控 制在 30～31℃，分段培养。采用列管式换热 （自动温度调节），有搅拌动力设 备。发酵过程，菌体大量生 长，培养基快速消耗，需要对其进行补料控制。发酵 导致 pH 降低，需补氨水调节 pH。产生的大量泡沫，需加消沫剂进行 消沫。发酵 过程消耗氧气，需通氧补充，通气量为：0.8～ 1.0v/m。发酵过程通氨、补糖的 工艺具体控制的方法不甚相 同。接种后发酵 pH 低于 6.4 时，开始通氨，通氨量 的多少 参考 pH。要求 100h 前 pH 在 6.3～6.5，100h 后 pH6.2～6.3，放罐前 8 小时停止通氨。根据发酵液的残糖值 补入总糖(即淀粉酵解液)，一般在 100h 前 残糖控制 4.0～ 5.0%， 100h 至 150h 控制 3.5～4.0%， 150h 至放罐前 6h 控制 3.0%。 在菌丝接近自溶期前放罐。
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第四节 设计任务书
➢ 设计任务书是确定基本建设项目、编制设计文件及 进行设计工作的主要依据，对设计工作具有指令性。 ➢ 经过批准的设计任务书，是建设单位进行基本建设 的指令性文件，必须按照设计任务书所规定的内容进 行基建工程，按期完成基建任务，保证工厂如期竣工 投入生产； ➢ 对设计单位来说，它是编制设计文件和进行设计的 主要依据，必须按规定的内容与建设条件进行设计。
绪论
三、设计工作的任务和内容
➢ 凡是设计范围涉及整个工业企业的，就称为总体 设计。比如总平面设计、工艺、结构、给排水、 暖通、电气、照明、消防等。一般来讲，新建厂 房的设计属于总体设计。
➢ 凡是设计工作范围不涉及整个工业企业的全部内 容，而只是其中一部分或者某一特定设备，就称 为局部设计。一般来讲，扩建厂房的设计属于局 部设计。
一、施工图设计的内容
1、设计文件（施工说明书）
施工图设计阶段的设计文件主要阐明以下三方面 内容： ➢ 如果对初步设计的某些内容必须进行修改时应详 细说明修改的理由和原因。但有些主要内容如生 产规模、产品方案、工艺流程、主要设备、建筑 而积和标准、定员等等，须报请原来审批初步设 计的主管部门批准后才能加以修改； ➢ 设备（包括非标设备）安装和验收标准及其注意 事项； ➢ 管道安装和验收标准及其注意事项，包含管道的 保温及不同管道的颜色标定等。
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二、可行性研究的内容
1 总论
1）研究工作的目的、依据和范围； 2）项目提出的背景、投资的必要性和经济意义； 3）研究工作概况及结论。
2 市场需求预测和建设规模
1）国内外市场需求情况的预测； 2）国内现有工厂生产能力的估计； 3）销售预测、价格分析、产品竞争能力； 4）产品方案和发展远景的技术经济比较及分析； 5）拟建工程的最佳规模。
面和空间关系，设计制图； ⑤ 向配套专业（结构、给排水、暖通、电气、照
明、消防、技术经济和概算等）提供设计要求 和有关资料； ⑥ 正式绘制工艺流程图，车间生产设备布置图， 编制设备一览表和主要材料估算表； ⑦ 编写初步设计有关生产工艺部分的文件。
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三 初步设计的深度
① 包含设计方案的分析比较和选择确定； ② 初步设计后可以进行主要设备和材料的订货； ③ 可以进行土地征用； ④ 建设投资的控制； ⑤ 确定生产工人和生产管理人员的岗位、技术等
级和人数，并进行技术培训； ⑥ 供上级有关主管部门进行审查； ⑦ 作为施工图设计的主要依据。
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初步设计在完成以后，应报上级主管部 门审查，经批准后，方可进入下一个设计 阶段即施工图设计阶段。
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第六节 施工图设计
➢ 依据“已经批准的初步设计”和“审批意见”、 “建设单位提供的工程、水文地质的勘察报告”、 “主要设备的订货资料（包含设备图纸和安装说 明）”等，就可以进行施工图设计。
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第一章 基本建设程序
第一节 基本建设程序的内容 1、建设前期阶段
包括项目建议书、可行性研究报告、设计任务 书、初步设计和总概算：
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计算消耗定额； ⑨ 主要设备选型及其实用性、合理性评价； ⑩ 其他，以及其他存在的问题。
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2、设计图纸
初步设计阶段的图纸主要有： ① 生产工艺流程图； ② 车间设备布置图； ③ 主要生产设备一览表； ④ 主要材料估算表等。
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绪论
四、工艺设计在总体设计中的重要性
生产工艺设计是总体设计的主导设计，生产工 艺专业是主体专业，他起着贯穿全过程并且组织 协调各专业设计的任务，而其它配套专业是根据 生产工艺专业提供的要求来进行设计的。 因此，生物工厂生产工艺设计的范围是负责全厂 生产工艺流程设计和各生产车间的设计，并向各 配套设计专业人员提供设计依据、提出设计要求。
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➢ 他的实质就是对拟建工程项目进行全面的技术经 济分析，从而避免和减少建设项目决策的失误， 提高建设投资的综合效益，是决定项目投资命运 的关键。
➢ 如若批准立项，可行性研究报告中确立的设计方 案、设计原则以及附属的基础资料，应当作为编 制设计任务书的主要依据。
2、建设期阶段
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3、生产期阶段
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第二节 项目建议书
一、项目建议书的任务和意义
第五节 初步设计
➢ 初步设计是根据已经批准的设计任务书或者可行 性研究报告，确定全厂性的设计方案和重大技术 问题，如总平面布置、生产方法、总工艺流程、 工厂组成、水、电、气、蒸汽的供应方式和用量、 关键设备和仪表选型、全厂储运方案、消防职业 安全卫生、环境保护和资源综合利用等，并编制 出设计文件和总概算。
➢ 初步设计是确定投资额、征用土地、组织主要设 备和材料的采购、进行施工准备和生产准备以及 编制施工图设计的依据。
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一、初步设计阶段的内容 1、设计文件（设计说明书）
设计文件主要是解决所有生产技术经济问题，对 以下问题要作重点说明：
项目建议书(项目申请报告)是设计工作的前奏， 其任务就是向有关主管部门申请工程项目，以期 获得批准立项，进行厂址选择调研工作和可行性 研究工作。
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二、项目建议书的内容
1）项目名称 2）建设项目提出的必要性和依据 3）产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的初
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3 原材料、燃料及资源情况 1）原料、辅助材料、燃料的种类、数量、来源和 供应情况； 2）公用资源设施的数量、供应方式和供应条件。
4 建厂条件和厂址方案 1）厂址地理自然条件（指位置、地形、海拔、地 质、气象、水文等）以及社会经济现状； 2）交通、运输及水、汽、电等现状和发展趋势； 3）生活设施状况和协作条件； 4）厂址比较和选择意见。
本课程要求大家能够熟练掌握生物工厂设计的 基本程序、基本内容、设计范围、设计方法、步 骤、设计所应遵守的规范标准等。
二、工厂设计在国民经济中的地位和意义
设计工作是把科学技术转化为生产力的一门综 合性的科学。
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3、总概算
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二 初步设计的步骤
① 选择生产方法并确定工艺流程，确定技术经济 指标；
② 进行生产工艺的各种计算； ③ 设备的选型和计算，确定生产设备的规格和台
数； ④ 车间设备布置的方案比较，确定设备配置的平
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设计任务书一般应包括如下内容： 1）设计项目名称及规模，建厂的经济、社会 意义； 2）产品品种和生产方法； 3）供选择建厂的地点概况及交通运输条件； 4）原料、主要辅助材料、燃料和动力（水、 电、汽、制冷等）的来源和要求；
调查环境情况，预测项目对环境的影响，提出 环境保护和三废治理的初步方案。
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பைடு நூலகம்
7 企业组织、劳动定员和人员培训 8 投资估算和资金筹措
1）主体工程和配套工程投资估算； 2）生产流动资金的估算； 3）投资收益率和回收期； 4）资金来源、筹措方式和贷款偿付方式。 9 社会和经济效益评价
第三节 可行性研究
一、可行性研究的任务和意义
➢ 可行性研究，是按照批准的项目建议书，由上级 主管部门组织，也可委托咨询机构或者设计单位 进行。他的任务就是对拟建项目的技术性、经济 性和工程可实施性进行全面的调查、分析和论证， 做出是否合理可行的科学评价，最后写出可行性 研究报告，为国家主管部门对项目做出决策提供 可靠依据。
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5 设计方案
1）工艺路线的选择，包括技术来源和生产方法、 主要技术工艺和设备选型方案的比较，引进设备 的性能、来源、国别； 2）全厂布置方案的初步选择和土建工程量； 3）公用辅助设施和厂内外交通运输方式的比较选 择意见； 4）改、扩建项目，要说明原固定资产能够利用的 情况。 6 环境保护