化工厂设计的内容及程序
第一章 化工厂设计的内容与程序
Design of Chemical Engineering
思考题: （1）什么是化工设计？它包括哪些内容？ （2）化工工艺设计包括哪些内容？ （3）化工设计人员应具备哪些基本素质，才 能完成设计任务？
化工设计
Design of Chemical Engineering
1.3 化工设计分类
1.3.1、根据项目性质分类 1.3.2、根据设计性质分类
• 非工艺设计条件 （7章，2h）
• 毕业设计 • 复习（2h）
化工设计
（2h）
Design of Chemical Engineering
第一章 化工设计概论
•化工设计的目的意义 •化工厂设计的内容 •化工设计分类 •化工厂设计的工作程序 •化工车间工艺设计程序及内容 •国家和行业的基本设计政策和规范 •设计文件
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。
化工设计
Design of Chemical Engineering
工程设计
2). 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。
化工设计
生产装置规模进行的假想设计。 • 内容 根据研究者提供的概念和数据，确定流程和工艺条 件以及主要设备的型式和材质，三废处理等措施， 最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标。 • 作用 暴露和提出基础研究中提出的一些问题，并为解决 这些问题提供途径或方案；结合技术经济评价，应 得出开发的新产品或新技术是否有工业化价值的结
• 现场环境污染状况；
• 周围地区工厂和居民点分布状况和协调要求；
3）选出几种方案，编写报告。
化工厂设计的内容与程序
化工厂设计的内容与程序1. 引言化工厂设计是指根据化工工艺原理和工艺流程，对化工生产设备、工艺参数进行综合研究和设计的过程。
它涉及到多个学科领域，如化学工程、机械工程、仪器仪表工程等，需要综合考虑安全性、经济性和环境保护等因素。
本文将介绍化工厂设计的主要内容与程序，并对其中的一些关键环节进行详细阐述。
2. 化工厂设计的内容化工厂设计的内容包括但不限于以下几个方面：2.1 工艺设计工艺设计是化工厂设计的核心内容，它涉及到物料流程、反应原理、反应条件、设备选择等方面。
在工艺设计过程中，需要确定最佳的工艺路线，优化工艺参数，提高产品质量和产能。
同时，还要考虑工艺的稳定性、可操作性和安全性等因素，确保化工生产过程的可控性和可持续性。
2.2 设备选型设备选型是根据工艺要求和生产规模，选择适合的设备和仪器。
在设备选型过程中，需要考虑设备的材质、尺寸、结构和性能等因素，确保设备能够满足工艺要求，并达到预期的生产效果。
同时，还要考虑设备的可靠性、维护性和成本等因素，确保设备的长期运行和经济性。
2.3 工程布局工程布局是将设备、管道、仪表等按照一定的规划和排列方式布置在化工厂内的过程。
在工程布局过程中，需要考虑设备之间的空间关系、管道的走向和连接方式，以及现场操作的便利性和安全性等因素。
同时，还要考虑厂区的土地利用、环境保护和消防安全等要求，确保化工厂的整体布局符合规范和要求。
2.4 安全设计安全设计是化工厂设计的重要内容，它旨在预防和控制事故的发生，保障生产过程中的人身安全和设备安全。
在安全设计过程中，需要考虑到工艺的危险性和风险性，采取相应的措施和技术手段，确保生产过程的安全性和可靠性。
同时，还要制定安全管理制度和培训计划，提高员工的安全意识和应急处理能力。
3. 化工厂设计的程序化工厂设计的程序可以分为以下几个阶段：3.1 前期研究前期研究是化工厂设计的第一阶段，主要包括市场分析、工艺研究和可行性研究等。
在前期研究过程中，需要收集和分析相关的市场信息和技术资料，评估工艺可行性和经济性，确定项目的投资规模和回报周期。
化工设计程序与内容
4. 工艺初步设计的工作程序
扩大初步设计程序图
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 原料用量、消耗定额及三废排放表
能量消耗综合表 设备一览表 非定型设备条件表
带控制点工艺流程图
车间平面及立面布置图
概算书、投资额及材料表
扩大初步设计说明书
5. 初步设计的成果(成品)
• 初步设计说明书 • 附表:设备一览表,主要材料估算表 • 附图:物料流程图,管道及仪表流程图,
总平面布置图,车间设备布置图, 关键设备总图 • 附：概算书和技术经济分析资料
五、施工图设计阶段工作内容与程序
1.施工图设计的主要任务 2.施工图设计的依据与规范 3.施工图设计的主要工作内容 4.施工图设计的工作程序 5.施工图设计的深度 6.施工图设计的成果(成品)
料;④建厂条件调查;⑤专业条件调查;⑥确定工艺技术方案
2.进行设计:①专业间条件往返;②各专业完成设计条件;③各专
业设计条件校审
3.完成设计:①设计文件评审;②各专业会签;③入库前规格检查
;④文件复制、归档、发送;⑤完工报告
二、化工设计阶段的划分
1. 国外设计阶段的划分 国际上，通常把全部设计过程划分为
1. 施工图设计的主要任务
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。
2. 施工图设计的依据与规范
➢已审批的初步(或扩初)设计 ➢行业标准《化工工艺设计施工图
化工部关于化工工厂初步设计内容深度的规定
化工部关于化工工厂初步设计内容深度的规定
一、化工工厂初步设计内容
1.厂区定位，选择合适的地点，确定厂区的大小，考虑地上、地下的空间布局，确定施工范围，以及临近设施和环境的影响。
2.厂房设计，依据企业生产需要，拟订生产工艺流程，确定工艺建筑空间，合理安排生产工序、生产线、生产网络，确定建筑尺寸，建筑材料的选择，建筑工艺流程，室内装饰、布置、空调通风、施工技术等。
3.机械工程结构设计，依据企业生产需要，确定机械设备的种类，型号，参数，安装位置，机械设备的安装，调试，维护等工作。
4.电气工程设计，根据企业的生产需要，确定电力系统的容量，电气设备的型号，参数，安装位置，电气设备的安装，调试，维护等工作。
5.内外装修，绘制建筑结构，墙、屋面及地面材料的组合，室内外装修材料布置，确定装修样式，给出装修的颜色设计，保持内外统一性。
6.电气改造，确定电气改造的内容，给出改造设计图，确定电气设备的种类，型号，参数，安装位置，电气改造的内容，设计安全措施，根据不同的生产需要，实施相应的高压，中压，低压工程。
7.给排水设计，根据厂房的功能。
第一章化工设计程序和内容和工作步骤
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三、施工图设计阶段工作程序
1. 修改完善初步设计文件； 2. 各专业的协调，向配套专业提供正式
资料； 3. 完成必要的图纸，表格等； 4. 编写施工安装说明书。
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四、施工图设计的深度
施工图设计的主要工作内容是完善初步设计中提出的 工艺流程图设计、工艺设备布置设计、工艺管道布置设计 和设备、管路的保温及防腐设计等。施工图设计的深度除 了和初步设计互相连贯衔接之外，还必须满足： (1)全部设备、材料的订货和交货安排； (2)非标准设备的订货、制造和交货安排； (3)能作为施工安装预算和施工组织设计的依据； (4)控制施工安装质量，并根据施工说明要求进行验收。
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二.可行性研究报告主要内容
(1)总论；
(2)需求预测；
(3)产品方案及生产规模；(4)工艺技术方案；
(5)资源可靠性、原材料、燃料的供应及公用设施情况；
(6)建厂条件和厂址方案；(7)公用工程和辅助设施方案；
(8)环境保护；
(9)工厂组织、劳动定员和人员培训；
(10)项目实施规划和安排；(11)投资估算和资金筹措；
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国内作法
（1）编写项目建议书,向国家推荐项目； （2）进行可行性研究(市场销售,技术路线,工程
条件,人力资源,实施计划,资金成本,经济效果等
研究,成品:可行性研究报告)； （3）编写计划任务书。
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一.项目建议书的主要内容
(1)项目建设目的和意义，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)； (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)投资估算和资金筹措设想； (11)经济效益和社会效益的初步估算。
化工设计第一章化工厂设计的内容与程序资料
SH3015-2003
第一章 化工厂设计的内容与程序
§1-4 设计文件
一、初步设计文件 （一）设计依据 （1）文件，如计划任务书以及其他批文等。 （2）技术资料，如中试试验报告、调查报告等。 （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
四、扩大初步设计
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 原料用量、消耗定额及三废排放表 能量消耗综合表 设备一览表 非定型设备条件表 带控制点工艺流程图
车间平面及立面布置图 概算书、投资额及材料表 扩大初步设计说明书
第一章 化工厂设计的内容与程序
§1-4 设计文件
（八）主要原料、动力消耗定额及消耗量 （九）生产控制分析 （十）仪表和自动控制（方案体现在流程图上，设备列表） （十一）技术保安、防火及工业卫生 （十二）车间布置（车间布置说明及设备平面图与剖面图） （十三）公用工程（水、电、蒸汽等） （十四）“三废”治理及综合利用 （十五）车间维修（人员、设备） （十六）土建（设计说明、图、表） （十七）车间装置定员 （十八）概算
图1-1 化工新技术开发的工作框图
第一章 化工厂设计的内容与程序
§1-1 化工设计的分类 (1)概念设计 定义 以过程研究中间结果为基础，从工程角度出发按照
未来生产规模所进行的一种假想设计。
目的 判断研究的工艺条件是否合理
年产10万吨聚碳酸酯化工厂初步设计
年产10万吨聚碳酸酯化工厂初步设计聚碳酸酯是一种广泛应用于塑料制造的高性能合成材料，具有优异的物理和化学性质，广泛应用于汽车零部件、电子产品、建筑材料等领域。
以下是一个年产10万吨聚碳酸酯化工厂的初步设计。
1. 生产工艺该聚碳酸酯化工厂使用新颖且高效的连续反应聚合工艺进行生产。
主要步骤包括原料预处理、聚合反应、固化、粉碎和包装等。
2. 原料主要原料包括二酸（比如对苯二甲酸）、二醇（比如乙二醇）和催化剂。
这些原料通过储罐系统输送至聚合反应器。
3. 反应系统该工厂将采用多组并联的连续反应器，以提高产能和降低生产成本。
聚合反应器由不锈钢制成，并配备搅拌装置、加热和冷却系统以控制反应温度。
4. 衰减系统聚合反应完成后，聚合物流经衰减系统，将残留的催化剂和不纯物质去除，以确保最终产品的质量。
5. 固化和整形聚碳酸酯生产完成后，进入固化室进行固化处理。
然后通过挤出机将固化的聚碳酸酯加工成片材、颗粒或产品形状。
6. 粉碎和包装最后，产生的聚碳酸酯产品经过粉碎机处理成所需颗粒大小，并进行包装和标记，以便出售和运输。
7. 能源和环保为减少对环境的影响，工厂将采用先进的能源管理系统，并考虑废水处理和废气排放的问题。
成本效益和环境责任将作为工厂运营的核心原则。
8. 安全措施工厂将遵守安全生产标准，并配备火灾报警系统、泄漏控制设施和应急处理方案，以确保工作人员和设备的安全。
总之，这个年产10万吨聚碳酸酯化工厂的初步设计涉及多个方面，包括生产工艺、原料处理、反应系统、固化和整形、粉碎和包装、能源和环保以及安全措施。
这个初步设计将为实施该工厂提供一个基本的蓝图，但在实施之前还需要进一步详细设计和评估。
为了进一步完善初步设计，需要对以下关键方面进行详细设计和评估：1. 原料供应链设计需要考虑原料的稳定供应和可持续性。
确定原料供应商并与之建立合作关系，以保证供应链的可靠性。
此外，还需制定储存和运输原料的方案，确保原料的安全和质量。
化工厂设计的内容与程序
化工厂设计的内容与程序
• 初步设计评审
第一章 化工厂设计的内容与程序
•1) 概念设计（形成想法）
• 概念设计:以过程研究中间结果（或最终结果）为 基础，从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种 假想设计。 • 作用:是暴露和提出过程研究中存在的问题，并 为解决这些问题提供途径或方案；评价开发的新产品 或新技术是否有工业化价值。
•2) 中试设计
•
国外各设计阶段的主要设计内容及成品，见表1-1。
•表1-1
工艺设计
1、工艺流程图(PFD) 2、工艺控制图(PCD) 3、工艺说明书 4、物料平衡表 5、工艺设备表 6、工艺数据表 7、安全备忘录 8、慨略布置图 9、主要专业设计条件
国外各设计阶段的主要设计内容及成品
基础工程设计
详细工程设计
1、管道仪表流程图(PID) 2、设备计算及分析草图 3、设计规格说明书 4、材料选择 5、请购文件 6、设备布置图(分区) 7、管道平面图(分区) 8、地下管网图 9、电气单线图 10、各专业设计条件
•扩大初步设计 根据行业规范，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。
• 施工图设计 根据行业标准结合建厂地区条件，在满 足安全、进度及控制投资等前提下开展施工图设计。
化工厂设计的内容与程序
第一章 化工厂设计的内容与程序
• 3. 国际通用的设计阶段划分
1、详细配管图 2、管段图(空视图) 3、基础图 4、结构图、建筑图 5、仪表设计图 6、电气设计图 7、设备制造图 8、其他为施工所需的各专业全部设计图 纸、文件 9、各专业施工安装说明
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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，即一个阶段的设计。
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
初步设计 其主要任务根据批准的设计任务书（或可行性 研究报告），确定全厂性设计原则、设计标准、设计方案和 重大技术问题，最终编制初步设计说明书，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。
怎样学习化工设计
u课程内容
ü化工专业基础理论的综合运用。 ü学习现代设计方法，掌握技能工具。 ü了解化工设计工作程序、工作内容、设计文档编制 方法。 ü从整体上实践学习化工设计的全过程。
怎样学习化工设计
u课程目标 ü对化工设计阶段的划分，对设计阶段的工作内容和 设计文档有一个总体的了解。 ü能够在设计中自主地结合运用化学、热力学、单元 操作、化学工艺学、化学反应工程、化工机械与设备、 化工仪表自动化等专业基础知识。 ü初步掌握一种通用和一种化工专业CAD工具软件。 ü学会团队合作方法。
先进的产品需要先进的工具完成。
u只有运用先进的设计工具的工程师才能实施先进的工
程设计，从而孕育出先进的工程技术成果。
Байду номын сангаас
工具的质量高低
生产产品的质量。
例如：当今的战争
u中国化工设计方法正在向基于IT工具的现代设计阶段 发展。原理、计算、绘图、外观设计、运行结果等都 能通过虚拟工厂体现。 例如：化工仿真
扩大初步设计 根据行业规范，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。
施工图设计 根据行业标准结合建厂地区条件，在满足 安全、进度及控制投资等前提下开展施工图设计。
2. 根据化工过程开发程序分类
化工新技术开发过程是在基础研究（即实验室研究）的 基础上，通过过程研究、工程研究和工程设计，最终完成化 工新技术的开发。
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序
1) 概念设计（形成想法）
概念设计:以过程研究中间结果（或最终结果）为基 础，从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假 想设计。
本课程的基本要求
1. 掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要 规范和基本思维方式；
2. 给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养； 3. 掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置 和管道布置的原则、方法和步骤； 4. 掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原 理和方法，并能运用计算机进行工艺计算； 5. 掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备 图的表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺 流程图、设备布置图和化工设备图； 6.了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济 评价方法，为非工艺专业提供设计条件。 《化工设计》
作用:是暴露和提出过程研究中存在的问题，并为 解决这些问题提供途径或方案；评价开发的新产品或 新技术是否有工业化价值。 2) 中试设计
中试的主要目的是检验和修改小试验与大型冷模试验结 果所形成的综合模型，考察基础研究结果在工业规模下实现 的技术、经济方面的可行性。
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序
1. 根据项目性质分类
新建项目设计
包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品设计
重复建设项目设计
市场需要，设备老化，需要再建生产装置
已有装置的改造设计
• 产品质量或产量不能满足客户要求 • 原材料和能量消耗过高而缺乏市场竞争能力 • 环保要求的提高、为了实现清洁生产
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序
第一章 化工厂设计的内容与程序 • 本章主要内容
Ø 1.1 化工设计的种类 Ø 1.2 化工厂设计的工作程序 Ø 1.3 化工车间工艺设计的程序及内容 Ø 1.4 设计文件
• 本章重点难点：
Ø 化工设计的种类 Ø 化工厂设计的工作程序
《化工设计》
第一章 化工厂设计的内容与程序
1.1 化工设计的种类
u人类的发展阶段划分———以工具为标准。
青
旧石器时代铜器时代蒸汽机时代新石器时代
铁电 器气 时时 代代
u90年代至今，生产跃进的物质体现是IT工具。 信息工具的发展促使材料性能、结构性能的研究，
体现在信息的收集、整理、处理的能力。 化工行业：现代化工厂，过程和设备的繁杂，都
离不开计算机的应用。 设计本身也是生产过程，完成设计也需要工具。
l设计 l何为化工设计 l怎样学习化工设计
设计
Ø 工程设计 Ø 化工设计
设计是把一种计划、规划、设想 通过视觉的形式传达出来的活动 过程。工程设计是工程技术的起 点。工程技术一词指的是工程实 用技术。而科学技术一词更多地 指的是科学理论技术。人们也常 常称工程技术为工科，而称科学 技术为理科。
化工设计
化工设计是根据一个化学反应或过程设计 出一个生产流程，并研究流程的合理性、 先进性、可靠性和经济可行性，再根据工 艺流程以及条件选择合适的生产设备、管 道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以 满足生产的需要，最终使工厂建成投产， 这种设计的全过程称为“化工设计”。
Ø 化工设计的内容
u生产力的进步的物质体 现是生产工具的进步。
3) 基础设计
基础设计是过程开发的成果形式，它是工程设计的依 据。
4) 工程设计（具体方案） 工程设计可以根据工程的重要性、技术的复杂
性和技术的成熟程度以及计划任务书的规定，分为 三段设计、两段设计和一段设计。
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
第一章 化工厂设计的内容与程序
对于重大项目和使用比较复杂技术的项目， 为了保证设计质量，可以按初步设计、扩大初步 设计及施工图设计三个阶段进行设计。
u制约发展原因：如果缺乏如何使用IT工具的人才，即 使有好的理论上的创新思想和先进的计算软件也难以 实现。 工具可以用钱来买，但关键是使用的人。
怎样学习化工设计
u课程性质
ü工科技能训练的课程，将 前面的课程综合运用。 ü工程师综合素质培养课程。掌握工具使用，收集和 获取正确信息，合作决定（安全，环境，土建等） ü实践教学课程。从文档到实践的过程。