化工设计2014

2006年10月,化工设计,6/7/2020,2,福建炼油厂夜景一期250万吨/年,6/7/2020,3,IIP施工现场,A区远景,6/7/2020,4,IIP施工现场,B区202,6/7/2020,5,IIP施工现场,A301钢构2,6/7/2020,6,IIP施工现场,B216罐区,2020/6/7,7,安庆石化总厂管道工程,2020/6/7,8,广州乙烯厂区主管廊,具有化工、石油化工、市政及建筑甲级设计资质，环境污染防治、智能建筑专项工程设计甲级资质、各类压力容器、压力管道设计资质。配备有化工工艺、工艺系统、装置布置、管道设计、管道机械、管材控制、粉体工程、机泵、化学工程、容器、特殊设备、换热器、工业炉、建筑、结构、自控、电气、电信、供热、软水、暖通、总图、环保、给排水、消防、分析、概预算、技术经济、信息、翻译等数十个专业。,安徽省化工设计院，持有国家甲级工程设计证书、甲级工程咨询证书综合性设计院。主营化工、石化、医药、工业与民用建筑、市政公用工程、环境工程污染防治行业设计，兼营火力发电设计、危险化学品安全评价、环境影响评价、节能审核及评估、技术开发、工程监理、项目管理、工程总承包业务。注册化工工程师30名注册电气工程师4名一级注册建筑师3名一级注册结构工程师7名注册咨询（投资）工程师23名注册造价工程师3名注册监理工程师12名注册安全工程师27名注册安全评价师20名注册设备监理师8名注册公用设备（给排水）工程师1名注册公用设备（动力）工程师1名注册机械工程师3名注册环境影响评价师3名,1.为什么要学习化工设计从一个新产品或新工艺的试验研究开始到进行工厂建设为止，都需要进行设计。帮助我们从高等学校走向社会时能适应新的工作岗位的需要，迅速实现从大学生向工程师的转化。帮助我们学会综合运用各种已学过的知识系统地分析问题和解决问题。2.学什么学设计的基本原理、基本程序和方法。其主要内容有：当代先进水平的化工装置设计有哪些内容？如何完成之？如何设计工艺流程、选择工艺参数和设备？如何进行厂房、车间和管道布置？如何编制设计文件？,3.如何学多读几本书，听课与自学相结合多应用，理论与实践相结合课程设计和毕业设计，是读书期间理论与实践相结合的最好应用。4.考核5.本课程的特点,、综合性（多专业基础课知识的综合与集成）；,、实践性（面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用）；,陈声宗主编化工设计北京：化学工业出版社，2001王静康主编化工过程设计北京：化学工业出版社，2006王红林陈砺编化工设计广州：华南理工大学出版社，2001倪进方主编化工过程设计北京：化学工业出版社，1999于遵宏等编著化工过程开发上海：华东理工大学出版社，1996刘道德等编著化工厂的设计与改造长沙：中南工业大学出版社，2005上海医工设计院化工工艺设计手册北京：化学工业出版社，2003时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒主编.化学工程手册.北京，化学工业出版社，2002年。(9)黄英主编.化工过程设计.西安:西安工业出版社,2005,【主要参考书】,第一章化工过程设计,一、化学工业的发展历史、化学工业覆盖的范围及其在现代经济体系中的地位,1、化学工业的发展历史,化学工业历经了古代、近代、现代三个主要发展阶段。,化学工业发展阶段,、古代化学工业：从数千年前人类阳光晒盐、地下卤水煮盐开始，萌发了古老的化学工业。,、近代化学工业：从18世纪中叶，欧洲造纸、玻璃、肥皂的大规模生产开始，表明近代化学工业的形成。,、现代化学工业：上世纪40年代开始，随着合成橡胶、石油炼制、合成纤维工业的迅速发展，随着化工单元操作理论的日益成熟，在科学技术和生产规模二个层面上，揭示现代化学工业开始形成。,2、化学工业属于过程工业型制造业（流程型制造业）,现代制造业,离散型制造业（例如汽车工业等）,过程工业型制造业（又称“流程型制造业”）（例如化学工业、冶金行业等）,流程型制造业一般是能耗大户，也是排放的大户。其节能、降耗、减排的任务十分艰巨。,例如：一个年产值不过仅10亿元人民币的合成原料药制造企业，它每天的耗水量可高达5000立方米。,3、现代化学工业覆盖的范围,我国化学工业的分类与美国、欧盟关于化学工业的范畴有一些区别，但逐步在接轨，按美国、欧盟的化学工业年鉴，现代化学工业覆盖以下范围：,现代化学工业,石油化工（包括其衍生的有机化工）,煤化工（包括其衍生的有机化工）,无机化工,精细化工及中间体,化肥工业,农药工业,医药工业,轻工（造纸、玻璃、塑料、合成橡胶等）,染料、油墨、化妆品、清洁剂,生物化工,4、化学工业在现代经济体系中的地位,化学工业是所有高新技术产业的支撑工业，如能源、电子、信息、生物、材料等领域，都离不开化学工业提供的物质支撑。,化学工业绝不是所谓的“夕阳工业”、“夕阳产业”，它现在仍然正在平稳高速的发展，将来必将持续快速发展。,1990年1999年，美国、欧盟化学工业的发展速度是其全部工业平均增长速度的2.69倍。,美国化学工业的规模一直雄居世界化学工业总量的30左右，是美国为数不多在国际贸易体系内具有贸易顺差的制造业之一。,在世界500强企业中，以化工为主或涉足化工领域的企业为数不少。,二、化工过程设计的基本内容,1、化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联系与区别,化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。,ChemicalDesign,英文中没有如此名词！,化工厂设计,化工过程设计（核心）,化工厂房建筑、结构设计,总图设计，.等,非工艺部分设计,化工工艺设计（核心）,公用工程设计、外管设计，等,化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。,2、化工过程设计的目标及内容,美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工过程设计的主要目标：,确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一个综合的设计方案。,化工过程设计的内容：,其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。,3、化工过程设计的深化改革,化工过程设计发展方向,复杂大型化工厂的设计,柔性化工厂的设计,自主创新设计,与国际工程设计的接轨,我国化工设计院，原来的专业部门进行了相应的改革调整。,原来的工艺专业部,工艺专业部（大部分为化学工程与工艺专业人员）,工艺系统专业部（少量化学工程与工艺专业人员，大量其它辅助专业）,工艺专业部：侧重化工工艺设计工艺系统专业部：侧重化工过程设计中除了化工工艺设计以外与工艺有关的内容,工艺专业部：侧重出PID图、PFD图,工艺系统专业部：侧重出UID图、UFD图,PID（ProcessInstrumentDiagram）带控制点的工艺仪表管道流程图,PFD（ProcessFlowsheetDiagram）过程物料流程图,UID（UtilityInstrumentDiagram）公用工程仪表管道流程图,UFD（UtilityFlowsheetDiagram）公用工程物料流程图,其中，各种图纸随设计的深入，分成多个版本。,工艺专业部与工艺系统专业部之间，在设计工作过程中有许多需要交流的条件、文件（“条件表”），有发出条件的主导专业，有接收“条件表”的接收专业。,我国化工设计院的专业种类,化学工程与工艺,化工机械,自动化及仪表,总图,概预算（工程经济）,建筑、结构、暖通、给排水、强弱电,热工、环境工程（环保）、工业炉,三、计算机辅助化工过程设计,在20世纪20年代以前，化工过程设计几乎没有理论作指导，几乎是完全凭经验。,在20世纪20年代60年代，化工过程设计已经开始有化工单元操作理论作指导，可以定量计算设计，但几乎完全凭手工计算与绘图完成设计工作。,在20世纪60年代以后，计算机辅助化工过程设计得到了发展。,为什么直到20世纪60年代后，在化工设计领域开开始出现计算机辅助化工过程设计呢？,计算机软、硬件技术的发展,化工单元操作等理论的不断成熟,数学计算技术的发展,计算机辅助化工过程设计的优势（优点）：,、设计工作效率高,、规范性好,、设计水平高（可进行优化设计）,效率对比：一个年产30万吨的乙烯的工程，如果全凭手工计算与绘图，400个设计工程师要花费近1年的时间，才能完成一个流程方案的设计。而借助计算机辅助化工过程设计系统，200个设计工程师花费8个星期，就能完成一个流程方案。后者的设计工作效率比前者高出10多倍。,计算辅助化工过程设计软件系统的发展情况：,第一代商品化软件系统,20世纪60年代，以美国各高校联合开发的CHESS软件系统为代表。,Chem.Eng.SimulationSystem,20世纪70年代初，以美国Monsanto公司牵头开发的FLOWTRAN软件系统代表。,第二代商品化软件系统,FlowsheetTranslator,第三代商品化软件系统,20世纪80年代，以ASPEN和PROCESSII两大软件系统代表。,AdvancedSystemforProcessEng.,我国最早由寰球、化工部八院等单位于上世纪90年代率先引进ASPEN软件系统。现在，国内各设计院基本都已经使用ASPEN或ProcessII软件系统进行计算机辅助化工过程设计。,天津大学拥有正版的ASPEN和ProcessII软件系统（教学版）。,计算机辅助化工过程设计软件系统的发展方向（趋势）：,（1）、单元操作模块的种类数；（2）、物性数据库的大小及数据的估算方法；（3）、能处理的流股数量和组份数量；（4）、计算技术方法（求解方法）；（5）、能处理的流股相态；（气、液、固、胶体、电解质等）（6）、软件系统的人性化界面及开放程度；（7）、流程图形输入及识别技术。等等,四、现代化学工业的发展方向、化学工程伦理学及责任关怀制度,1、现代化学工业的发展方向,人类发展化学工业的目的：,满足人类对化学物质（分子式、数量、质量、多尺度形态）的不断需求。,这个目标由化学家和化学工程师，在技术层面上共同完成。,现代化学工业发展方向,新物质,经济合理的大批量,高质量,柔性化,绿色化,多尺度,其中：化学工业绿色化的含义：,以“减量化、再利用、资源化”为基本原则，也就是所谓的“3R”原则。（Reduce、Recycle、Resource）,具体体现在：,（1）、减少化工过程的能耗、物耗；（2）、减少有害物质的使用或生成；（3）、减少废弃物，并使废弃物在系统类在利用；（4）、尽量将排放的废弃物转化为可用的再生资源；（5）、尽量延长产品的生命周期。,Reduce,Recycle,Resource,2、化学工程伦理学及责任