第1章设计内容与程序

1、第一章第一章 化工设计的内容与程序化工设计的内容与程序第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计分类：根据项目性质和设计性质化工设计分类：根据项目性质和设计性质 一、根据项目性质分类一、根据项目性质分类项目性质装置改造设计新建项目设计新建项目设计重建项目设计老装置的改造老装置的改造新产品设计新产品设计采用新技术的设计采用新技术的设计新技术开发过程设计新技术开发过程设计 设计设计性质性质工程设计工程设计 初步设计初步设计 扩大初步设计扩大初步设计施工图设计施工图设计 概念设计概念设计 中试设计中试设计 基础设计基础设计 二、根据设计性质分类二、根据设计性质分类第二节第二节 化工设计的工作

2、程序化工设计的工作程序前期准备工作前期准备工作项目建议书初步可行性研究详细可行性研究初步决策工程评估最终决策计划任务书初步设计施工图设计投资投资30003000万元以上的项目万元以上的项目1.1.项目建设目的和意义：项目提出的背景和依据，投资的必要性项目建设目的和意义：项目提出的背景和依据，投资的必要性 及经济意义；及经济意义； 2.2.产品需求初步预测：立足国内、放眼世界；产品需求初步预测：立足国内、放眼世界；3.3.产品方案和拟建规模：产品种类、建设规模、长远规划；产品方案和拟建规模：产品种类、建设规模、长远规划；4.4.工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）；工艺技术方案（原料路线

3、、生产方法和技术来源）； 5.5.资源、主要原材料、燃料和动力的供应；资源、主要原材料、燃料和动力的供应； 6.6.建厂条件和厂址初步方案：水文、地质、气象；建厂条件和厂址初步方案：水文、地质、气象；7.7.节能降耗与环境保护；节能降耗与环境保护； 8.8.工厂组织和劳动定员估算：科学、合理、低成本；工厂组织和劳动定员估算：科学、合理、低成本；9.9.项目实施规划设想；项目实施规划设想；10.10.投资估算和资金筹措设想；投资估算和资金筹措设想；11.11.经济效益和社会效益的初步估算。经济效益和社会效益的初步估算。经批准的项目建议书是正式开展可行性研究、编制计划任务书的依据。经批准的项目建议

4、书是正式开展可行性研究、编制计划任务书的依据。1.总论：项目名称、可行性研究单位、技术负责人、可行性研究依据、主要内容和论据。项目名称、可行性研究单位、技术负责人、可行性研究依据、主要内容和论据。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：技术方案的选择、物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、技术方案的选择、物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、工艺和设备拟采用标准化情况。工艺和设备拟采用标准化情况。5.原材料、燃料及水电汽的来源与供应；6.建厂条件和厂址选择方案；总图运输、给排水、供电供热、储运设施、维修总图运输、给排水、供电供热、储运设施、维修设施、生活福利设施等。设施、生活

5、福利设施等。7.公用工程和辅助设施方案；8.项目节能、节水方面的技术措施等；9.环境保护及安全卫生；10.工厂组织、劳动定员和人员培训；11.项目实施规划；12.投资估算和资金筹措；13.经济效益评价及社会效益评价；14.结论：综合评价和研究报告的结论等内容。1.1.项目建设的目的和依据。项目建设的目的和依据。2.2.生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则。生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则。3.3.矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件。协作条件。4.4.资源综合利用、环境保护、资源综合利用、环境保护、”三废三废”

6、治理的要求。治理的要求。5.5.厂址与占地面积和城市规划的关系。厂址与占地面积和城市规划的关系。6.6.防空、防震等的要求。防空、防震等的要求。7.7.建设工期与进度计划。建设工期与进度计划。8.8.投资控制数投资控制数( (包括投资实施进度）。包括投资实施进度）。9.9.劳动定员及组织管理制度。劳动定员及组织管理制度。10.10.经济效益、资金来源、投资回收年限。经济效益、资金来源、投资回收年限。三、设计任务书1.初步设计阶段 根据已批准的设计任务书或可根据已批准的设计任务书或可行性研究报告评审意见，对设行性研究报告评审意见，对设计对象进行全面研究，探求在计对象进行全面研究，探求在技术上可行

7、、经济上合理的最技术上可行、经济上合理的最符合要求的设计方案。设计中符合要求的设计方案。设计中的主要技术问题要求明确化、的主要技术问题要求明确化、具体化。具体化。2.施工图设计阶段 是根据已批准的初步设计进行是根据已批准的初步设计进行的，它是进行施工的依据，为的，它是进行施工的依据，为施工服务。此设计阶段的成品施工服务。此设计阶段的成品是是详细的施工图纸、详细的施工图纸、重要的重要的文文字说明字说明和和工程预算书工程预算书。 按工程的重要性、技术的复杂性并根据任务书的规定，可将设计按工程的重要性、技术的复杂性并根据任务书的规定，可将设计阶段分为两阶段或一阶段设计。一般分为阶段分为两阶段或一阶段

8、设计。一般分为初步设计和和施工图设计两个两个阶段。阶段。 对于重要的大型企业以及使用比较新和比较复杂的技术时，对于重要的大型企业以及使用比较新和比较复杂的技术时，为了确保设计质量，还可采用为了确保设计质量，还可采用初步设计、扩大初步设计和和施工图设计三个阶段。对于技术比较简单、规模较小的工厂和个别车间三个阶段。对于技术比较简单、规模较小的工厂和个别车间的设计，可直接进行施工图设计（即一个设计阶段）。的设计，可直接进行施工图设计（即一个设计阶段）。 工艺包工艺包特指包含生产技术的全部技术文件。包含：采用何种生产单元？特指包含生产技术的全部技术文件。包含：采用何种生产单元？选择何种化工设备？采用何

9、种自控方案？何种原料？消耗量多少？选择何种化工设备？采用何种自控方案？何种原料？消耗量多少？ 工艺包设计的依据是已批准的可行性研究报告、总体设计和工艺包设计的依据是已批准的可行性研究报告、总体设计和 设计基础设计基础资料。资料。 主要任务有：绘制主要任务有：绘制PFD（Process Flow Diagram），工艺物料平衡计算，），工艺物料平衡计算，编制工艺设备数据表，编制公用物料设计原则平衡图，确定环保设计原则编制工艺设备数据表，编制公用物料设计原则平衡图，确定环保设计原则和三废治理原则。和三废治理原则。 在工艺包设计过程中，工艺专业与其它专业互提技术条件。发出条件在工艺包设计过程中，工艺

10、专业与其它专业互提技术条件。发出条件表的专业是主导专业，条件表是接受者设计的依据，也是非常重要的技术表的专业是主导专业，条件表是接受者设计的依据，也是非常重要的技术文件。文件。 主要工作是由工艺设计人员、其他专业人员和项目管理人员联合完成。主要工作是由工艺设计人员、其他专业人员和项目管理人员联合完成。 一般说工艺设计人员为核心，其他专业给予辅助配合。一般说工艺设计人员为核心，其他专业给予辅助配合。 工艺过程中的重大原则和设计方案要组织有关专家评审后方可确定。工艺过程中的重大原则和设计方案要组织有关专家评审后方可确定。第三节第三节 工艺包设计工艺包设计工艺设计工艺设计工艺包设计工艺包设计化工工艺

11、专业设计化工工艺专业设计一、工艺包设计概述一、工艺包设计概述v设计范围设计范围 工艺包包括的涉及范围和生产规模工艺包包括的涉及范围和生产规模v设计基础设计基础 原料、辅助原料及公用工程的规格要求，转化率（收原料、辅助原料及公用工程的规格要求，转化率（收率），率）， 消耗定额，三废排放量及规格，生产定员等。消耗定额，三废排放量及规格，生产定员等。v工艺说明工艺说明 工艺流程顺序，操作条件，主要设备特点，自控方案，工艺流程顺序，操作条件，主要设备特点，自控方案，工艺设计必须的工艺物料的物化性质数据等。工艺设计必须的工艺物料的物化性质数据等。v物料平衡和热量平衡计算结果物料平衡和热量平衡计算结果 工

12、艺物料平衡及主要流程热量平衡。工艺物料平衡及主要流程热量平衡。vPFD图图v设备明细表设备明细表 设备名称及位号，介质名称，操作压力、温度，数量。设备名称及位号，介质名称，操作压力、温度，数量。v主要设备工艺规格书主要设备工艺规格书 机械设备规格书，测量控制仪表规格书。机械设备规格书，测量控制仪表规格书。vPID图图 管道和仪表布置图（管道和仪表布置图（Pipiling & Instruments DiagramPipiling & Instruments Diagram） v配管规格书配管规格书 介质、工艺条件、管路尺寸、管道等级、保温等。介质、工艺条件、管路尺寸、管道等级、

13、保温等。v初步布置图初步布置图 主要设备布置和占地面积。主要设备布置和占地面积。v特殊管路材料等级特殊管路材料等级v生产操作和安全规程的要求生产操作和安全规程的要求v特殊要求的分析化验要领特殊要求的分析化验要领v特殊要求的检修要领特殊要求的检修要领 按工艺流程顺序，详细说明生产过程。包括有：化学反应及机理、操按工艺流程顺序，详细说明生产过程。包括有：化学反应及机理、操作条件、主要设备特点、控制方案，作条件、主要设备特点、控制方案，工艺设计必须的工艺物料的物化性质工艺设计必须的工艺物料的物化性质数据等。数据等。 1. 1. 说明采用的工艺技术路线及其依据，工艺特点（从工艺、设备、自控、说明采用的

14、工艺技术路线及其依据，工艺特点（从工艺、设备、自控、操作、安全等方面说明生产装置的工艺特点）以及各部分的作用。操作、安全等方面说明生产装置的工艺特点）以及各部分的作用。 2. 2. 工艺简述工艺简述 物料通过工艺设备的顺序和生成物的去向；说明技术条件物料通过工艺设备的顺序和生成物的去向；说明技术条件（如温度、压力、流量）；操作方式（如间歇、连续、半间歇）；副产物的（如温度、压力、流量）；操作方式（如间歇、连续、半间歇）；副产物的回收利用，三废排放量及处理。回收利用，三废排放量及处理。 3. 3. 生产过程中主要物料的危险、危害分析。生产过程中主要物料的危险、危害分析。 ( PFD ) PFD是

15、主要的指导性文件之一，工艺设计完成后，建设工作必须按是主要的指导性文件之一，工艺设计完成后，建设工作必须按PFD进进行工作，并只能由工艺专业解释和修改。行工作，并只能由工艺专业解释和修改。 有关工艺流程图相关的内容见有关工艺流程图相关的内容见化工制图化工制图教科书。教科书。 工艺设备数据表中要填写设备的外型尺寸，操作参数，材质要求，传工艺设备数据表中要填写设备的外型尺寸，操作参数，材质要求，传动机械要求，还要列出设备计算时出入条件和计算结果。工艺设备数据表动机械要求，还要列出设备计算时出入条件和计算结果。工艺设备数据表是进行化工系统专业设计的依据。是进行化工系统专业设计的依据。 工艺设备表是装

16、置界区范围内，全部工艺设备的汇总表，表示了工艺设工艺设备表是装置界区范围内，全部工艺设备的汇总表，表示了工艺设备总体概况。在备总体概况。在PFD图中所有设备必须表示在工艺设备表中。图中所有设备必须表示在工艺设备表中。 工艺设备表可按工艺流程顺序编制。进一步按设备类型分类，分类次序工艺设备表可按工艺流程顺序编制。进一步按设备类型分类，分类次序为：容器类、换热器类、工业炉类、泵类、压缩机（风机）类、机械类等。为：容器类、换热器类、工业炉类、泵类、压缩机（风机）类、机械类等。容器类按：塔器、反应器、容器次序编制。容器类按：塔器、反应器、容器次序编制。 机械类设备包括：过滤机、粉碎机、螺旋加料机、切粒

17、机、包装机、吊机械类设备包括：过滤机、粉碎机、螺旋加料机、切粒机、包装机、吊装机、挤压机等。装机、挤压机等。 设备上附带的相关设备不必另行编制，如反应器附带的搅拌器和换热夹设备上附带的相关设备不必另行编制，如反应器附带的搅拌器和换热夹套等。套等。 工艺设备表中应说明：设备名称、位号，数量，主要规格及设计和操作工艺设备表中应说明：设备名称、位号，数量，主要规格及设计和操作条件。条件。 1. 1. 项目建议书、项目可行性研究报告等相关文件的编写。项目建议书、项目可行性研究报告等相关文件的编写。 2. 2. 项目报价书、投标书的技术文件的编写。项目报价书、投标书的技术文件的编写。 1. 1. 完成全

18、流程的工艺计算，提出主流程工艺流程图。完成全流程的工艺计算，提出主流程工艺流程图。 2. 2. 初步的设备表、主要设备数据表和设备布置图。初步的设备表、主要设备数据表和设备布置图。 3. 3. 提出物料规格、物料和能量消耗定额及消耗量。提出物料规格、物料和能量消耗定额及消耗量。 4. 4. 提出必需的辅助系统方案，通过计算并提出辅助系统物料流程图。提出必需的辅助系统方案，通过计算并提出辅助系统物料流程图。 5. 5. 提出污染物排放量及治理措施。提出污染物排放量及治理措施。 6. 6. 编制重要设备清单和材料清单。编制重要设备清单和材料清单。 7. 7. 进行初步的安全分析。进行初步的安全分析

19、。 8. 8. 进行设备布置研究和危险区划分研究。进行设备布置研究和危险区划分研究。 9. 9. 投资分析、进度计划。投资分析、进度计划。 10. 10. 完成供各专业开展工作的管路及仪表流程图（完成供各专业开展工作的管路及仪表流程图（PID，第，第0版版）接受条件专业接受条件专业条件名称条件名称往返关系往返关系备备 注注仪表专业仪表专业带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图返回工艺专业返回工艺专业确定仪表、控制方案确定仪表、控制方案设备专业设备专业工艺设备条件图工艺设备条件图返回工艺专业返回工艺专业确定设备图、规格书确定设备图、规格书土建专业土建专业土建条件图（设备布置图）土建条件图（设备

20、布置图） 返回工艺专业返回工艺专业确定设备布置、管道确定设备布置、管道布置图布置图其它专业其它专业供电、供热、公用工程供电、供热、公用工程返回工艺专业返回工艺专业确定供电、供热、公用确定供电、供热、公用工程相关图纸和数据工程相关图纸和数据工艺专业提供给有关专业的条件和资料工艺专业提供给有关专业的条件和资料 工艺专业设计人员根据工艺要求，提供给相关专业设计人员工艺专业设计人员根据工艺要求，提供给相关专业设计人员条件和资料（以图纸、表格形式）。相关专业设计人员以专业条件和资料（以图纸、表格形式）。相关专业设计人员以专业理论和规定进行计算和设计，并将计算和设计结果以图纸、表理论和规定进行计算和设计，

21、并将计算和设计结果以图纸、表格及文字说明形式返回给工艺设计人员。格及文字说明形式返回给工艺设计人员。： 1.化工工艺设计 2.总图运输设计 3.土建设计 4.公用工程（供电、供热、给排水、采暖通风）设计 5.机修、电修等辅助车间设计 6.外管路设计 7.工程概算和预算等非工艺设计 化工工艺设计是整体设计的核心，工艺设计决定了整个设计化工工艺设计是整体设计的核心，工艺设计决定了整个设计概貌，是化工厂设计的龙头。概貌，是化工厂设计的龙头。v原料路线和技术路线的选择原料路线和技术路线的选择v工艺流程设计工艺流程设计v物料衡算物料衡算v能量衡算能量衡算v工艺设备的设计和选型：工艺设备的设计和选型：在物

22、料和热量计算的基础上，根据工艺在物料和热量计算的基础上，根据工艺要求参数（流量、温度、压力、换热面积、容积等），选择适合工艺要求参数（流量、温度、压力、换热面积、容积等），选择适合工艺要求的标准设备，或由设备专业人员设计出非标准设备。要求的标准设备，或由设备专业人员设计出非标准设备。v车间布置设计车间布置设计v管路布置设计管路布置设计v非工艺设计项目非工艺设计项目v编制设计文件：设计说明书、附图、附表。编制设计文件：设计说明书、附图、附表。 在不同的设计阶段，所要求进行的内容和深度各不相同。在不同的设计阶段，所要求进行的内容和深度各不相同。例如，物料例如，物料衡算和热量衡算一般在初步设计阶段进

23、行，而管路设计则是在施工图阶段衡算和热量衡算一般在初步设计阶段进行，而管路设计则是在施工图阶段才能进行。才能进行。二、二、 初步设计初步设计 编写初步设计说明书及工程概算书。绘制编写初步设计说明书及工程概算书。绘制物料平衡图、物料流程图和厂和厂区或区或车间平面布置图。为上级部门和专家审查和评价提供依据；为施工为上级部门和专家审查和评价提供依据；为施工图设计打基础图设计打基础。产生的文件有产生的文件有：1.1.设计依据设计依据: : 相关文件，技术资料。相关文件，技术资料。2.2.设计原则设计原则: : 各专业的设计原则。工艺选择、设备选型、自控水平各专业的设计原则。工艺选择、设备选型、自控水平

24、3.3.产品方案产品方案: : 产品名称和性质，质量规格，副产品量，包装运输方式产品名称和性质，质量规格，副产品量，包装运输方式4.4.生产方法及流程生产方法及流程: : 原料路线，工艺路线，操作条件，工艺流程等原料路线，工艺路线，操作条件，工艺流程等5.5.生产制度生产制度: : 车间（装置）组成，操作方式，操作班制度，工作日车间（装置）组成，操作方式，操作班制度，工作日6.6.原料、中间产品的主要技术规格原料、中间产品的主要技术规格7.7.工艺计算工艺计算：物料计算，主要工艺设备选型、工艺计算，材料选择：物料计算，主要工艺设备选型、工艺计算，材料选择8.8.主要原料、动力消耗定额及消耗量主

25、要原料、动力消耗定额及消耗量9.9.生产控制分析：生产控制分析：原料、产品、中间产品、生产控制分析和三废分析原料、产品、中间产品、生产控制分析和三废分析10.10.仪表自动控制：仪表自动控制：控制方案说明（在图中体现），控制测量仪表汇总表控制方案说明（在图中体现），控制测量仪表汇总表11.11.车间布置：车间布置：各生产区划分及布置说明，设备布置平面图各生产区划分及布置说明，设备布置平面图12.12.公用工程：公用工程：供电、供排水、蒸汽、供电、供排水、蒸汽、13.13.三废治理及综合利用三废治理及综合利用14.14.技术保安、防火及公共卫生技术保安、防火及公共卫生绘制工艺流程草图绘制工艺流程

26、草图物料衡算物料衡算能量衡算能量衡算设备工艺计算及选型设备工艺计算及选型工艺流程图设计工艺流程图设计车间布置设计车间布置设计概概 算算编写设计说明书编写设计说明书工艺流程方框图工艺流程方框图能量消耗综合表能量消耗综合表设备一览表。非定型设备条件图设备一览表。非定型设备条件图带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图设备平面及立面布置图设备平面及立面布置图概算书、投资数、材料表概算书、投资数、材料表扩初设计说明书扩初设计说明书绘制工艺流程草图物料衡算能量衡算设备工艺计算及选型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工艺流程方框图能量消耗综合表能量消耗综合表设备一览表。非定型设备

27、条件图设备一览表。非定型设备条件图带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图设备平面及立面布置图设备平面及立面布置图概算书、投资数、材料表概算书、投资数、材料表设计说明书设计说明书物料平衡图。原料用量、消耗物料平衡图。原料用量、消耗定额表、三废排放表定额表、三废排放表计划任务书计划任务书初步设计文件所附的图表有 附表附表1 工艺设备一览表工艺设备一览表 附表附表2 自控仪表一览表自控仪表一览表 附表附表3 公用工程设备材料表公用工程设备材料表 附图附图1 带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图 附图附图2 车间布置图（平面图及主要的剖面图）车间布置图（平面图及主要的剖面图） 附图附图3 关键设备总

28、图关键设备总图 附图附图4 建筑平面图建筑平面图 附图附图5 厂区布局图厂区布局图 在初步设计（或扩大初步设计）的基础上，完善流程图在初步设计（或扩大初步设计）的基础上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。管路的保温及防腐设计。 工艺专业主要内容包括：工艺专业主要内容包括：工艺图纸目录工艺图纸目录、物料流程图物料流程图、带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图、设备布置图设备布置图、设备一览表设备一览表、非定非定型设备制造图型设备制造图、设备安装图设备安装图、管道布置图管道布置图、管架管件图管架管件图、设备

29、管口方位图设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计等；、设备和管路保温及防腐设计等； 非工艺专业主要内容包括：有土建施工图、供水、供电、非工艺专业主要内容包括：有土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装图等。给排水、自控仪表线路安装图等。带控制点工艺流程图和设备布置图是管道布置图绘制的依据。带控制点工艺流程图和设备布置图是管道布置图绘制的依据。四、（一）工艺设计说明（一）工艺设计说明1.工艺修改说明：对前段设计修改情况工艺修改说明：对前段设计修改情况2.设备安装说明：对大型设备的吊装、预留孔、安装要求等设备安装说明：对大型设备的吊装、预留孔、安装要求等3.管路安装说明：如现场安装，特殊

30、管道加工要求等管路安装说明：如现场安装，特殊管道加工要求等4.管路的防腐、涂色，管路的试压、试漏及清洗要求。需要统一说明的管路的防腐、涂色，管路的试压、试漏及清洗要求。需要统一说明的 问题。问题。5.施工时应注意的安全问题和应采取的安全措施。施工时应注意的安全问题和应采取的安全措施。6.设备和管路安装所采用的标准规范和其它说明事项。设备和管路安装所采用的标准规范和其它说明事项。（二）管路仪表流程图（二）管路仪表流程图（PID） 管路仪表流程图要详细地描述装置的全部生产过程，而且着重表达全管路仪表流程图要详细地描述装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管路连接关系，测量、控制及调节的全部

31、手段。所有设备部设备的全部管路连接关系，测量、控制及调节的全部手段。所有设备和仪表都要反映在图中。和仪表都要反映在图中。带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图（初步设计阶段）管道及仪表流程图管道及仪表流程图（三）辅助管路系统图三）辅助管路系统图 如供热、辅助物料等管路，真空、高压等管路。如供热、辅助物料等管路，真空、高压等管路。 （四）首页图四）首页图 当设计项目（装置）范围较大，设备和管路安装图需要划分区域分别绘制当设计项目（装置）范围较大，设备和管路安装图需要划分区域分别绘制时，应编制首页图。首页图的作用是反映各设备和管路布置图之间的相邻连时，应编制首页图。首页图的作用是反映各设备和管路布置图之间的相邻连接关系。接关系。 （五）设备布置图五）设备布置图 设备布置图包括平面图和剖视图，图中应标出全部设备的安装位置和安装设备布置图包括平面图和剖视图，图中应标出全部设备的安装位置和安装标高，以及建筑物、构筑物、操作台等。标高，以及建筑物、构筑物、操作台等。（六）设备一览表六）设备一览表 根据设备订货分类要求，分别做出定型工艺设备表、非定型工艺设备表、根据设备订货分类要求，分别做出定型工艺设备表、非定型工艺设备表、机电设备表等。机电设备表等。（七）管道布置图七）管道布置图 管道布置图包括平面图和剖视图