化工设计竞赛经验分享及竞赛指导

1、听听前辈声音，您还敢参加大学生全国化工设计竞赛么？之“三井杯”化工设计竞赛经验分享土井杯”全国大学生化工设计竞赛至今已经举办了九届，从最初几个学校的参与到如今五个赛区二百多所高校参与，化工设计竞赛已经被大家所认可。作为一名曾经两度参与此竞赛的成员，写出一些经验的分享，希望可以为准备参加这个竞赛的同学们提供一个参考。1、比赛认知参与任何比赛都要先了解这个比赛的核心宗旨是什么， 如果不知道比赛的核心宗旨那么怎么会取得一个理想的成绩？化工设计竞赛要求同学设计出一套工艺，并通过流程计算、设备计算、图纸绘制等一系列软件进行模拟、绘图等，最后做出文字材料。化工设计竞赛全流程可以看作为简单的工艺包设计，因此

2、就需要参与的同学去接触了解如何进行工程设计，而不是天马行空的任由自己的想法去完成这个竞赛。2、组队成员很多同学都在纠结如何去进行组队，比赛需要团队成员的共同努力，因此在选取队员的时候首先应该明确他是否有能力、有毅力来坚持做完这个比赛。在化工设计竞赛这条路上走过来的学长们有共同的体会，做比赛是一件枯燥、需要耐心的事情。有很多团队因为其中成员的退出导致最后团队的瓦解，因此希望同学们能够在组队时认真挑选成员。当然，这个比赛建议跨学科组队，因为需要进行工艺设计、设备设计、图纸绘制、经济概算等多方面任务，就需要相关专业的同学来完成相应的工作。3、赛前准备很多的同学都在问要参加这个比赛都需要准备什么，都需

3、要掌握哪些知识，都需要学习哪些软件。借鉴了许多化工大拿的经验分享，在这个浮躁的时代，作为大学生更应该去将基础做好，不要好高警远，更不能丢下基本原理去胡乱设计。很多学生为了尽快的做出计算模型取得一个所谓的无错误、无警告”的结果而忽略了化工最基本原理。软件只是一个计算机辅助工具，它没有真正的认知”，当你对其进行赋值后，它必然会给你一个结果，而其真正的准确与否软件无法辨别。当你赋予不同的参数条件，软件都会为你忠心耿耿”的计算，无论你在设计精储塔塔压是一个大气压还是一百个大气压，只要它在计算上能通过，就是无错误的。但是，回归到实际设计中，那些结果都是人力所不能及的。在流程模拟软件中，使用不同的物性方法

4、会得到不同的计算结果，因此需要同学们去了解化工物性方法。工欲善其事必先利其器，在正式参与比赛前同学们应该对化工原理、化工热力学、化学反应工程、化工过程分析与综合等基础课程进行巩固，在此基础上就需要去学习比赛所使用的相关软件如AspenPlus、SW6、Cup-tower、CADWorxAutoCAD等。于此同时，同学们也可以认真学习化工工艺设计手册、化工工程师手册等工具书，提高自己的工程设计认识。当然同学们可以去相关论坛学习，如马后炮化工、海川化工、化工707等。做好赛前准备，会使整个团队参与比赛更加得心应手。4、相关软件各类相关化工计算软件有很多，大型软件例如AspenPlus、ProII、

5、Hysys等,化工设备校核软件Cup-tower、KG-tower、SW6-2011等，图形绘制软件CADWorx、AutoCAD3Dmax等。只有熟练的运用这些软件才能取得理想的成绩，同学们更要笃实基础，对于软件设计不要一味最求形似而邯郸学步。对于比赛所使用的流程模拟软件，首当其冲的就是AspenPlus,如果说工艺设计是灵魂，AspenPlus模拟的流程则是骨架，因此需要做出一个完整的、正确的流程。说到所使用的软件版本问题，在互联网上所能找到的Aspen版本有7.2、7.3、8.4等等，很多同学在纠结到底应该使用哪个版本， 又有同学担心版本过高评委老师打不开作品。对于版本问题，个人觉得7.

6、2在运行上相对稳定，而7.3尤其7.3.1在运行上极易出现闪退等问题，而AspenPlus自8.0版本起使用新窗口模式，使用起来更人性化，但对电脑硬件的要求也相对高了些，所以在版本选择上，还应相对酌情考虑。关于教程问题，同学们在网上可以找到许多关于AspenPlus的教程、PPT等，对于参考书同学们可以选择学习孙兰义老师的化工过程模拟实训一一AspenPlus教程和包宗宏老师的化工计算与软件应用，细心学习，会有很大的收获。对于设备设计软件，比赛虽未强制要求使用哪款软件，但普遍使用SW6-2011来进行设备强度校核，用Cup-tower进行板式塔设计，用EDR进行换热器的设计。在进行相关校核与设

7、计时，标准设备应符合标准设备设计规格参数，相关规格参数在化工原理、化工设备设计手册上皆可差得，对于非标设备的设计应符合实际生产经验，切勿天马行空，胡乱设计规格。图纸及三维设计，对于图纸绘制软件，有AutoCADCADWorx等。比赛要求的相关图纸有PFD、P&ID、典型设备图、厂区平面图及相关车间三维布置图。这些图纸都可以用图纸绘制软件进行绘制，但在绘制图纸时应该符合相关绘图标准。对于比赛，图纸绘制一般遵循HG/T20519-2009化工工艺设计施工图内容和深度统一规定，相关设备及图形在设计规范上皆有强调。对于使用的软件，AutoCAD是经典并总所周知的图纸绘制软件，被大家普遍的使用，

8、但高版本使用起来相对较卡，且在图纸绘制时应选择适当的图幅及线宽，在生成PDF图纸时，也应正确选择打印图纸大小，不然则会导致线宽、文字等模糊问题，而三维设计可以使用CADWorxPlantProfessional,也可以使用SmartPlant3D或PDMS（二者都是很主流的软件，但学习起来略复杂）进行模型创建。使用AutoCAD设计图纸时，会出现软件使用繁琐，图层设计麻烦，同样的设备需要进行复制、粘贴进行，并且不能智能化的去进行PFD、PID及三维配管能设计的对接。我们团队之前选择CADWorx作为工厂设计工具原因主要是两个一、软件易学易用、易出成果，而且网上教材比较多、教育版和绿色版比较好找

9、；二、这个软件比较全面，P&ID、3维模型、ISO图、平面图、和漫游模型都能出，软件稳定且对硬件资源要求也不高； 听说很多工程公司也在用进行相关的设计。CADWorx套件软件是基于AutoCAD平台开发的智能工厂设计软件包括CADWorxPlantProfessionalCADWorxP&IDProfessional以及CADWorxDesignReview等系列软件，CADWorx套件是基于AutoCAD平台的智能设计模块， 实现了与AutoCAD的完全兼容。 在P&ID图纸绘制过程中，使用CADWorxP&IDProfessional模块可以使P&I

10、D图纸绘制轻松快捷并且智能化， 比如内含标准符号库、管线重叠自动打断、设计成果易于变更和复用，在设备、仪表标注时可以避免发生编号重复、管线重叠等问题。CADWorxPlantProfessional软件是一款智能3维建模软件包含了工艺管道设计模块、钢结构设计模块、设备设计模块、通风电缆桥架设计模块、支吊架设计模块、ISO图（即单线图或轴侧图）出图模块及平面图出图模块等，软件使用AutoCAD中的对象捕捉、极轴追踪、复制、粘贴、镜像、旋转等等所有命令，这就对在创建管道模型时，准确的寻找捕捉点、定位点创造了有利条件；在设备、钢结构、管道模型较多，相似性较大时，AutoCAD的复制等命令可大大节约建

11、模时间。CADWorxPlantProfessional中Equipment模块可以轻松进行三维厂区的各类设备建模，在三维建模后，也可使用CADWorxDesignReview进行三维漫游动画创建和漫游模型的创建。5、赛中问题在接到比赛任务书后，开始进行文献检索、流程模拟设计等等，期间会遇到种种问题，诸如设计遇到瓶颈、团队任务分配不合理、队员中途想要放弃种种问题，这时就需要队长的管理能力与协调能力，同时团队成员更应该明确团队努力的目标，只有坚持不懈才能最后取得理想的硕果。宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。通过汗水的挥洒，相信最后一定能站在主赛场进行团队的作品答辩展示。最后引用邹承鲁院士的话韶光易

12、逝，劝君惜取少年时”，在大学期间应该做出一件能让自己值得骄傲的事情，等到毕业时分可以自豪的说，这四年的大学生活我没有光阴虚度，奔跑吧，兄弟姐妹们。化工设计大赛前听前辈说|化工设计竞赛作品设计工作流程指南竞赛指导总结2016年的全国大学生化工设计竞赛又要开始了。参赛的小朋友们又要开始到处找资料组建团队参加比赛了。参加比赛之前，你们明确了应该怎样参加比赛么？需要准备技能么？需要怎么学习哪些基础知识么？是不是想学习历届参赛的师兄师姐们是怎样参加比赛的？是不是想邀请历届获奖的师兄师姐们来传授给你们经验和技巧？我们在策划给2016年参加化工设计大赛的童鞋们最实在的辅导！马后炮|第五辑前辈Bien讲化工设

13、计竞赛作品设计工作流程指南一一竞赛指导总结全国大学生化工设计竞赛至今已举办了七届，逐渐成为了一项影响广泛，受到全国高等院校化工及相关专业本科层次学生极大关注的赛事，竞赛的举办极大的激发了本专业学生学习专业知识和专业相关先进工具软件的热情。竞赛组委会吴嘉老师在多种场合不断强调竞赛的作品是这些参加化工设计竞赛的同学而不是作品本身，个人深以为是。大赛组委会认为竞赛作品中是创新型和规范性并重的，但作为二本院校，本设计工作流程指南则更侧重于规范性上，当然由于规范性中对应的一系列标准规范众多，对未有设计院工作经验的竞赛指导老师和同学而言，这个要求也太高了，因此，工作流程旨在讲述更为一般的工作先后次序上。如

14、果把作品设计看做一项工程，个人把工程的理解为工作流程化”，何为工作流程化呢，就是要确定工作需要经过哪些流程，各个流程的先后顺序，各个流程的任务、手段及目标结果。如此，作品的完成才可能有序、按计划完成，完成的作品才可能成为一个有机的整体。第一步，根据竞赛官方指南，确定产品的种类、规格及产量历届竞赛中，都是规定原料，而不规定产品，这样就保证了作品的丰富性。就产品的初步种类选择来说，应不存在哪个产品比另一个产品一定更优的说法，此阶段中，只要保证产品有市场需求和较好的市场前景，非国家产业政策限制生产的产品，都可以选（就做选择来说，选择不是判断，没有对错之分，只有合适与否，通常，选择不能由第三方替代你做

15、出，而这也正是做选择的难处。）在产品的规格的确定上，大多根据其下游客户的需求来定即可。而在产量的确定上，则需要给出更详实的国际国内供需数据及产品结构数据。之后根据目标市场及原料供应等情况，确定具体厂址。以今年的竞赛题目为某一石化/煤化总厂设计一座丙烯制基本有机化工原料的合成分厂”为例，竞赛队伍在此环节出现的问题有a）产品种类选择错误，题目明确要求产品为基本有机化工原料，在华东区决赛队伍中却有选择乙丙橡胶为产品的；b）大部分队伍有说明产品的目标用途，但明确标识产品的规格的队伍寥寥无几；c）产量的确定应先于厂址的选择，根据总厂的原料供应量来确定产品量的说法存在逻辑上的错误。本次竞赛中，目标产品为何

16、定为基本有机化工原料其实已经暗示了一种产量的确定方法：国际国内丙烯的精细化工利用率存在差异，根据此差异及国际丙烯基本化工原料利用结构数据即可确定项目规模。第二步，确定产品的生产工艺、产品结构和三废产出情况。由于原料和目标产物均已确定，化学合成路线基本也随之确定了，在工艺路线中，最为核心的是反应技术及其分离序列的安排。老实说，这一步目前只能通过阅读分析大量文献尤其是外文文献（其中专利文献最有价值）得到各工艺技术路线基本概况。在本步骤中，有条件的高校队伍可重点关注新型催化剂和新型反应器的相关文献报道。第三步，利用流程模拟软件做物料和热量衡算，得到全流程物料及能源消耗初步数据，得到三废排放的初步数据

17、，得到主要过程设备（反应器、塔设备）的设计任务。在这一步中，根据产品的规格、反应及分离技术的文献资料，只利用简捷模型（如换热设备均只采用heater模块，反应采用化学计量反应器，分离采用dustw或separator等），此过程中，根据工艺的复杂程度，建议分工段模拟，用aspen等软件来做衡算之类的显然是牛刀小试，但本步骤中较难的是带多个循环网络流程的处理。Aspen虽然有自动设置断裂流股产生收敛模块的功能，但对较复杂的流程，手动设置断裂流股及输入断裂流股初值能更好的保证流程能够计算收敛。第四步，对反应器及主要塔设备采用详细模型模拟，优化主要设备的工艺操作参数。在这一步中，需要选择更准确的热力

18、学方法计算物性，需要动力学基础数据做反应器的设计，本步骤中需要做大量的设计规定和灵敏度分析来保证反应的结果和分离的结果符合要求，同时得到最优化的反应及分离条件。在这一点上，大部分的参赛队伍采用文献原始工艺参数较多，很多队伍的aspen模拟文件中对反应结果和分离结果不做规定，甚至在分离中分离产物的纯度指标都不做计算。第五步，利用aspenenergyanalyzer对全流程或工段做换热网络设计以得到全厂公用工程需求等级及用量，同时确定全流程中初步的换热器数目及各换热器换热任务。在aspen7之后的版本中，pinch已经升级为了energyanalyzer,该软件已经具有了自动设计换热网络的功能了

19、。大多数的队伍就使用该功能胡乱得到一个换热网络图作为该步骤的结果，简单说明下不做换热网络和做了换热网络的公用工程消耗量就完了。这里的主要问题有三个，一是传热的温差采用各物流温差贡献值更为恰当，而不是整个网络都使用一样的传热温差；二是公用工程的等级一般也需要自己根据总组合曲线以及园区公用工程配置来自行确定，而各等级的公用工程用量在换热网络的设计中也会得到确定，而非仅仅是热公用工程和冷公用工程的总热负荷；三是换热网络确定后，实际工艺流程中需要多少个换热器，每个换热器的换热任务（冷热流体进出口温度、压力、流量等）也就确定了，许多队伍在做换热器设计时冷却水的进出口温度随意乱定，有的冷却水出口温度甚至设为80度以上。第六步，主要工艺设备（换热设备、分离设备、反应设备）的选型和设计。通过四、五两个步骤，得到了各主要工艺设备承担的具体流程任务后，利用aspenplus作各主要设备的sizing和ratingSsimulation的工作，得到设备的基本几何尺寸，之后再