化工过程开发与设计第1章绪论.pptx

化工过程开发与设计,市场调研与预测,2,选题和立项,3,化工过程开发实验中的实验设计与数据处理,4,物料衡算,5,能量衡算,6,化工过程开发与设计概述,1,目 录,化工工艺流程设计,7,化工过程放大,8,计算机在化工过程开发与设计中的应用,9,技术经济评价,10,化工过程开发与技术转让中的相关问题,11,绪 论,1计算化学工程发展迅速 2认识时空多尺度结构及其效应 3与产品工程的联系日趋紧密 4绿色化学工程与工业生态园区建设成为化工研发的前沿,绪 论,过程工业绿色化的其主要内容包括： （1）建立资源 （2）原子经济性化学反应处于绿色过程的核心地位，理想的绿色化学反应，即原料中的原子100地转变为产物，不产生副产物或废弃物，实现废弃物的零排放。 （3）运用环境,绪 论,（4）发展生物转化技术，洁净能源和可再生资源替代技术。 （5）模拟自然界物种共生、互生、能量与元素传递循环网络，建立物质分层多级循环优化利用的生态化产业体系。,化工工艺设计,1.2,二十一世纪化工过程开发与设计的新发展,1.3,化工过程开发及工艺路线选择,1.1,第1章 化工过程开发与设计概述,工艺设计中的全局性问题,1.4,1.1 化工过程开发及工艺路线选择,1,2,化工过程开发程序,工艺路线选择,3,可行性研究,1.1.1 化工过程开发程序,图1.1 过程工业新产品开发的基本步骤,1.1.1 化工过程开发程序,1信息研究 2实验性研究 3第一次可行性研究 4小试 5概念设计 6第二次可行性研究,1.1.1 化工过程开发程序,7模型试验 8中试 9基础设计 10第三次可行性研究 11工程设计 12施工,1.1.2 工艺路线选择,在选择化工产品的工艺路线时应考虑下面几方面的问题。 （1）技术上可行，经济上合理 （2）原料路线 （3）环境保护 （4）公用工程中的水源及电力供应 （5）安全生产,1.1.3 可行性研究,1可行性研究报告的基本要求 （1）化工建设项目可行性研究报告的基本要求 （2）可行性研究报告编写中应注意的问题,1.1.3 可行性研究,2化工建设项目可行性研究报告的内容 （1）总论 （2）需求预测 （3）产品的生产方案及生产规模 （4）工艺技术方案 （5）原材料、燃料及水、电、汽的来源与供应 （6）建厂条件及厂址方案、布局方案 （7）公用工程和辅助设施方案,1.1.3 可行性研究,（8）节能 （9）环境保护 （10）劳动保护与安全卫生 （11）工厂组织、劳动定员和人员培训 （12）项目实施规划 （13）投资估算和资金筹措 （14）经济评价及社会效益评价 （15）结论,1.2 化工工艺设计,1,2,化工工艺设计的内容,化工工艺设计程序与设计文件,1.2.1 化工工艺设计的内容,（1）原料路线和技术路线的选择； （2）工艺流程设计； （3）物料计算； （4）能量计算； （5）工艺设备的设计和选型；,1.2.1 化工工艺设计的内容,（6）车间布置设计； （7）化工管路设计； （8）非工艺设计项目的考虑，即由工艺设计人员提出非工艺设计项目的设计条件； （9）编制设计文件；包括编制设计说明书、附图和附表。,1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件,1初步设计的目的与初步设计的主要内容 (1)总论 (2)技术经济 (3)总图运输 (4)化工工艺 (5)空压站、氮氧站、冷冻站 ,1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件,2初步设计说明书的附图、附表 （1）工艺物料流程图； （2）带控制点的工艺流程图； （3）设备布置图； （4）设备一览表； （5）物料流程表。,1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件,3施工图设计的主要内容 施工图设计是把初步设计中确定的设计原则和设计方案，根据建筑施工、设备制造及安装工程的需要进一步具体化，满足建筑工程施工、设备及管道安装、设备的制作及自动控制工程等建筑造价的要求。,1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件,4施工图设计的设计文件 （1）工艺设计说明 （2）管道仪表流程图 （3）辅助管路系统图 （4）首页图 （5）设备布置图,1.2.2 化工工艺设计程序与设计文件,（6）设备一览表 （7）管路布置图 （8）管架和非标准管架图 （9）管架表 （10）综合材料表 （11）设备管口方位图,1.3 二十一世纪化工过程开发与设计 的新发展,1,2,化工过程强化与微化工技术,分子计算科学成为化学工程新的生长点,3,绿色过程系统工程发展迅速,1.3.1 化工过程强化与微化工技术,绿色化学侧重从化学反应本身来消除环境污染、充分利用资源、减少能源消耗；化工过程强化则强调在生产能力不变的情况下，在生产和加工过程中运用新技术和设备，极大地减小设备体积或者极大地提高设备的生产能力，显著地提升能量效率，大量地减少废物排放。,1.3.2 分子计算科学成为化学工程 新的生长点,目前化学工业受关注的新技术包括单元操作集成技术、表面及界面技术、膜技术、超临界技术、纳米技术、生物化工技术等。这些技术涉及聚合物、两亲分子、电解质、生物活性分子等复杂物质，临界和超临界、液晶、超导、超微等复杂状态，界面、膜、溶液、催化等复杂现象。,1.3.3 绿色过程系统工程发展迅速,1层次设计法 2人工智能法 3夹点分析法 4数学规划法 5模拟优化法 6产品生命周期分析法 7. 复合式方法,1.3.3 绿色过程系统工程发展迅速,图1.2 过程系统和环境之间,1.4 工艺设计中的全局性问题,1,2,厂址的选择,总图布置与设计,3,4,安全与工业卫生,公用工程,5,6,电气设计,自动控制,7,土建设计,1.4.1 厂址的选择,1.厂址选择的原则 (1)厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求 (2)厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区 ,1.4.1 厂址的选择,2.选厂报告 （1）新建厂的工艺生产路线及选厂的依据； （2）建厂地区的基本情况； （3）厂址方案及厂址技术条件的比较，并对建设费用及经营费用进行评估； （4）对各个厂址方案的综合分析和结论； （5）当地政府和主管部门对厂址的意见； （6）厂区总平面布置示意图； （7）各项协议文件。,1.4.2 总图布置与设计,总图设计的内容 工厂总图布置应遵循的基本原则 对总图的要求 总平面布置设计的主要技术经济指标,1.4.2 总图布置与设计,表1-2 主要技术经济指标,（1）评价总图设计的合理性与否的技术经济指标,1.4.2 总图布置与设计,续上表,1.4.2 总图布置与设计,（2）建筑系数 （1-1） （3）利用系数 利用系数= 建筑系数+管道及管廊占地系数+道路占地系数+铁路占地系数 （1-2）,1.4.2 总图布置与设计,（4）建筑容积率 建筑容积率= （1-3） （5）厂区绿化系数 （1-4） （1-5）,1.4.3 安全与工业卫生,安全 工业卫生 （）车间的卫生特征分级 （2）车间生产用房的设置规定,1.4.4 公用工程,1供热 2供排水 3采暖与通风,1.4.5 电气设计,整体设计供电工厂需要收集的基础数据有： 1全厂用电要求和设备清单； 2供电协议及相关资料； 3与气象、水文、地质等相关的资料。,1.4.5 电气设计,供电 供电中的防火防爆 （1）爆炸性环境 （2）防爆标志 （3）防爆电气设备的选型,1.4.5 电气设计,电气设计条件 （）电动条件 （）照明、避雷条件 （）弱电条件,1.4.5 电气设计,表1-3 爆炸性气体环境分区,表1-4 爆炸性气体释放源分级,1.4.5 电气设计,表1-5 爆炸性粉尘环境分区,1.4.5 电气设计,表1-6 爆炸性粉尘释放源分级,1.4.5 电气设计,表1-9 温度组别、设备表面温度和可燃性气体 或蒸气的引燃温度之间的关系,1.4.5 电气设计,表1-10 爆炸危险区域与防爆型式的关系,表1-11 气体、蒸气分类与电气设备类别的关系,1.4.5 电气设计,表1-12 粉尘爆炸环境电气设备的选型,1.4.5 电气设计,表1-13 用电设备表,1.4.6 自动控制,自控设计条件如下： （1）明确控制方法，采用集中控制还是分散控制或两者结合； （2）按照工艺流程图标明控制点、控制对象； （3）提供设备平面布置图；,1.4.6 自动控制,（4）提出压力、温度、流量、液位等控制要求；产品成分或尾气成分的控制指标，以及特殊要求的控制指标如pH值等； （5）提出控制信号数、要求及安装位置等； （6）提出仪表、自控条件表。,1.4.6 自动控制,表1-14 仪表、自控条件表,1.4.6 自动控制,表1-15 调节阀条件表,1.4.7 土建设计,1化工建筑的