化工設計的內(nèi)容與程序.ppt

,1 婁愛娟,吳志泉,吳敘美編. 化工設計. 華東理工大學出版社，2002 2 黃璐,王保國編.化工設計. 北京：化學工業(yè)出版社，2004 3 王靜康主編.化工設計.北京：化學工業(yè)出版社，1995,教材：,主要參考書：,陳聲宗主編. 化工設計（第三版）. 化學工業(yè)出版社，2012,2010年6月教育部開始實施“卓越工程師培養(yǎng)計劃” 專業(yè)教育工程認證,工程能力和創(chuàng)新能力,化工設計大賽,核心課程,大學生,工程師,1 化工設計的內(nèi)容與程序,教學內(nèi)容： 1、化工設計的種類 2、化工廠設計的工作程序 3、化工車間(裝置)工藝設計的程序及設計內(nèi)容 4、設計文件 教學目的: 了解化工設計的程序、內(nèi)容、方法、工程技術人員通過設計，按工藝技術要求將想象內(nèi)容轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實。 重 點: 化工設計的內(nèi)容及基礎知識 難 點: 與各基礎知識與專業(yè)知識的結合點 教學課時: 2學時 教學方法： 多媒體講授、課堂討論,化工工程設計：將原料和能源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的規(guī)劃與實施過程。是將科研成果、新技術付諸生產(chǎn)實踐的過程，是化工企業(yè)得以建立的必經(jīng)之路。,設 想,化工工程設計的意義： 新項目施工建設； 技術改造：對已投產(chǎn)的生產(chǎn)裝置如何發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)中的問題、改進工藝、提高生產(chǎn)效率； 科研成果的轉(zhuǎn)化。,化工設計：科學與藝術相結合,科 學,設計人員運用化學工程與工藝的基礎知識，解決工程中的有關問題,考慮技術與經(jīng)濟的結合,藝術,需要通過實驗或憑借經(jīng)驗來正確，利用所獲得的資料及數(shù)據(jù)解決工程問題,化工設計原則： (1)符合國家的經(jīng)濟政策和技術政策，合理運用國家的財富和資源； (2)工藝上可靠，經(jīng)濟上合理； (3)盡可能吸收最新科技成果，力求技術先進，經(jīng)濟效益更大； (4)不造成環(huán)境污染； (5)符合國家工業(yè)安全與衛(wèi)生要求。,化工設計人員的必備素質(zhì)： 1、業(yè)務素質(zhì)：（工程能力） 具有查閱資料、搜集數(shù)據(jù)（文獻和現(xiàn)場）的能力，并能進行綜合與應用； 具有技術與經(jīng)濟相結合、勞動安全與環(huán)境保護的觀點，并通過運用這些觀點去觀察、分析和解決問題的能力； 工程計算的能力； 與其他專業(yè)配合的能力； 用文字、圖紙、表格表達設計思想的能力； 2、高度的責任心(工程道德）和協(xié)作溝通能力；,化工設計是一項系統(tǒng)工程，化工工程設計的特點： 各專業(yè)集體設計，工藝專業(yè)起組織匯總，龍頭的作用，必須對各專業(yè)進行技術交底，提出工藝要求、條件。 以圖紙、說明書、表格作為最終設計成果。 不斷創(chuàng)新，及時采用新技術、新信息。,化工廠特點 工藝流程復雜?；どa(chǎn)從特定的原料出發(fā)通過化學反應生產(chǎn)產(chǎn)品，需經(jīng)過幾個甚至十幾個反應，還需原料處理、產(chǎn)品提純、精制、貯存等過程。伴隨著大量的輔助工程和公用工程。 操作狀態(tài)變化大?；ぎa(chǎn)品生產(chǎn)操作狀態(tài)許多是在高溫高壓、低溫高壓條件下進行的，而這個條件是其他行業(yè)一般不需要的。例如：我國設計的合成氨，操作壓力達30MPa；在乙烯深冷分離流程中溫度在-170以下。,流體輸送多。化工生產(chǎn)絕大多數(shù)流程是流體流程，化工裝置管道最多(約占安裝工程用工的40左右)，與之相應的輸送設備如泵、壓縮機、風機在工程中所占比例也很多。 具有腐蝕性?；どa(chǎn)過程的介質(zhì)很多，PH值常大于或小于7，如強酸和強堿，它們對金屑有著強烈的腐蝕性。因此，除了對設備、管道的材質(zhì)有持殊要求外，還要求對化工廠的建、構筑物采取襯里、防腐涂料等防腐蝕措施。 具有毒性。在化工生產(chǎn)中，很多化工產(chǎn)品都是有毒的，對化工生產(chǎn)裝置操作的安全衛(wèi)生等方面提出了持殊要求。,易燃、易爆性。在化工生產(chǎn)中的原料及產(chǎn)品有些是易燃易爆的。如一氧化碳、氫氣、烷烴、烯烴、炔烴類及其衍生物，特別是苯、甲苯的硝化物是屬于炸藥一類的物質(zhì)，生產(chǎn)這些產(chǎn)品的裝置建設，對防爆要求很高，尤其是對電氣工程、自動化儀表工程的要求更高。（安全性） 非標設備多?；どa(chǎn)過程的各個單元大部分是在靜止設備如反應器、換熱器、蒸餾塔、結晶器、蒸發(fā)器、容器中進行的，另外由于化工生產(chǎn)大多數(shù)物料是流體，故原料、半成品、成品的貯存多采用貯罐、球罐、油罐、氣柜一類的大型容器，使化工生產(chǎn)的非標設備非常多。,化工廠分類 按產(chǎn)品分類，可分為：日用化工廠 石油化工廠 農(nóng)藥化工廠 橡膠廠 塑料廠等種類繁多的化工廠。 按生產(chǎn)規(guī)模分類，可分為：大型化工廠 中型化工 小型化工廠。,化工廠結構 人：化工廠的人員配置，有機關人員、工程技術人員(如總工程師、工程師、技術員等)，操作人員及后勤行政人員(如銷售等)。 財：化工廠的資金，分為固定資產(chǎn)及流動資金兩大類。 物：化工廠的物資包括各種機器設備、材料及各種儀表等。 產(chǎn)：生產(chǎn)。 供：原材料及必要的機器設備，提供檢修所需的一切物資。 銷：產(chǎn)品的銷售。,化工廠組成 一般化工廠是由生產(chǎn)部門以及輔助生產(chǎn)部門等組成的： 生產(chǎn)部門：一般根據(jù)不同產(chǎn)品分成不同生產(chǎn)車間，在每個生產(chǎn)車間中又按工藝流程設置原料工段、生產(chǎn)工段、成品工段、回收工段等。 輔助部門：原料及產(chǎn)品罐區(qū)或倉庫、鍋爐房、壓縮空氣站、冷凍站、循環(huán)水站、真空泵房、變電配電室、三廢處理車間、機修車間、消防站等。 行政、生活部門：行政辦公樓、更衣室、浴室、食堂、醫(yī)務室、門衛(wèi)等。,1.1 化工設計的種類,一、根據(jù)項目性質(zhì)分類：,新建項目設計； 重復建設項目設計； 技改項目設計。,二、化工過程開發(fā)程序：,1.1 化工設計的種類,化工工程設計階段的劃分 工程設計可根據(jù)工程的重要性、技術復雜性、技術的成熟程度及計劃任務書的規(guī)定，分為三段設計、兩段設計和一段設計。 三段設計：重要的大型企業(yè)，使用復雜的技術時，為保證設計質(zhì)量，按初步設計、擴大初步設計、施工圖設計三個階段進行； 兩段設計：一般技術比較成熟的大中型工廠或車間的設計，可按擴大初步設計和施工圖設計兩個階段進行； 一段設計：技術上比較簡單，規(guī)模較小的工廠或車間的設計，可直接進行施工圖設計。,三、國際通用的設計階段劃分：,國際通用設計體制把全部設計劃分為：,1.1 化工設計的種類,國外個設計階段的主要設計內(nèi)容及成品,1.1 化工設計的種類,1.2 化工廠設計的工作程序,一、國內(nèi)化工廠設計的工作程序,1.2 化工廠設計的工作程序,（一）項目建議書,(1)項目建設的目的和意義，即項目提出的背景和依據(jù)，投資的必要性及經(jīng)濟意義； (2)產(chǎn)品需求的初步預測； (3)產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模； (4)工藝技術初步方案（生產(chǎn)方法，工藝路線和技術來源）； (5)主要原材料、燃料和動力的供應； (6)建廠條件和廠址初步方案； (7)公用工程及輔助設施初步方案,1.2 化工廠設計的工作程序,(8)環(huán)境保護； (9)工廠組織，勞動定員； (10)項目實施初步規(guī)劃； (11)投資估算和資金籌措方案； (12)經(jīng)濟效益和社會效益的初步估算； (13)結論與建議。,我國規(guī)定： 投資超過2億（包括2億）項目由國家發(fā)改委或國務院批準 投資超過5000萬（包括5000萬）項目由省級主管部門批準 小型項目當?shù)刂鞴懿块T批準,1.2 化工廠設計的工作程序,（二）可行性研究報告,(1)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)、可行性研究的主要內(nèi)容和論據(jù)、只要技術經(jīng)濟指標、評價的結論性意見，存在問題和建議等； (2)需求預測：包括國內(nèi)外需求情況和產(chǎn)品的價格分析； (3)產(chǎn)品的生產(chǎn)方案和生產(chǎn)規(guī)模； (4)工藝技術方案的選擇、物料平衡和消耗定額、主要設備的選擇、工藝和設備擬采用標準化的情況等； (5)原材料、燃料及水電汽的來源和供應；,(6)建廠條件和廠址選擇布局方案； (7)公用工程和輔助設施方案； (8)節(jié)能； (9)環(huán)境保護； (10)勞動保護與安全； (11)工廠組織、勞動定員和人員培訓； (12)項目實施規(guī)劃； (13)投資估算和資金籌措； (14)經(jīng)濟效益評價及社會效益評價； (15)結論：包括綜合評價和研究結論、存在問題及建議等。,1.2 化工廠設計的工作程序,1.2 化工廠設計的工作程序,（三）設計任務書,(1)項目設計的目和依據(jù)； (2)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方法或工藝原則； (3)礦產(chǎn)資源、水文地質(zhì)、原材料、燃料、動力、供水、運輸?shù)葏f(xié)作條件； (4)資源綜合利用、環(huán)境保護、三廢治理的要求； (5)廠址和占地，面積和城市規(guī)劃的關系； (6)防空、防震的要求； (7)建設工期和進度計劃； (8)投資控制數(shù)； (9)勞動定員和組織管理制度； (10)經(jīng)濟效益、資金來源、投資回收年限。,1.2 化工廠設計的工作程序,（四）擴大初步設計,擴大初步設計的內(nèi)容及設計成果,（五）施工圖設計,工藝專業(yè)施工圖設計的內(nèi)容：,(1) 設計說明書； (2) 附圖： 管道及儀表流程圖 工藝設備布置圖 工藝設備安裝圖 公用工程系統(tǒng)圖 管道布置圖（配管圖） 管架管件圖 設備管口方位圖等等 (3) 附表： 設備一覽表、工藝管路一覽表、管段表、管架表、綜合材料表等等,1.2 化工廠設計的工作程序,（六）設計代表工作,（1）設計交底 （2）參加現(xiàn)場建設指揮和及時修正； （3）參加裝置的試運轉(zhuǎn)； （4）竣工、驗收和總結,1.2 化工廠設計的工作程序,我國化工設計采用四級審核，即設計、校對、審核、批準。 化工設計的單位的資質(zhì)分為四級：甲級、乙級、丙級、丁級,目前國際習慣劃分： 工藝設計 基礎工程設計 詳細工程設計,二、國外通用設計程序,1.2 化工廠設計的工作程序,一、設計準備工作,1.3 化工車間工藝設計的程序及內(nèi)容,熟悉設計任務書 制定設計工作計劃 查閱文獻 收集一手資料,二、方案設計,確定生產(chǎn)方法和工藝流程,舉例：溴,三、化工計算,物料衡算 能量衡算 設備選型及計算,四、車間布置設計,五、配管工程設計,六、提供設計條件,七、編制概算書和編制設計文件,1.3 化工車間工藝設計的程序及內(nèi)容,1.4 設計文件,一、擴大初步設計文件,具體內(nèi)容：自學（P11-20）,二、施工圖設計文件,施工圖設計文件,文字說明,表格,圖紙,具體內(nèi)容：自學（P20-22）,化工設計還必須遵循國家和行業(yè)的設計規(guī)范和相關的政策、法規(guī)。其中主要的例舉如下（一小部分）： 1、化工企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范 HG/T 206491998 2、工礦企業(yè)總平面設計規(guī)范 GB 501871993 3、石油化工工藝裝置布置設計通則 SH3011-2000 4、石油化工給水排水管道設計圖例 SH 3089-1998 5、石油化工管道器材