化工厂设计的程序与内容

化工设计第一章化工厂设计的程序与内容Chart1Theprocessandcontentofchemicalengineeringdesign1.1化工设计的种类1.2化工厂设计的工作程序1.3化工车间工艺设计的程序和内容1.4

设计文件的编制

1.5厂址选择与总图布置（补充全局性问题）本章重点难点：化工设计的种类化工厂设计的工作程序

本章主要内容1.1化工设计的种类分类依据：项目性质、设计性质

一、根据项目性质分类1.新建项目设计开发研究单位提供基础设计，工程研究部门根据建厂地区的实际情况做出工程设计。

新产品研发设计新工艺或新技术设计2.重复建设项目设计

由于市场需要，有些产品需要再建生产装置。由于新建厂的具体条件与原厂不同，即使产品的规模、规格及工艺完全相同，还是需要由工程设计部门进行设计。3.已有装置改造改造原因：老装置产品的质量和产量不能满足市场需求，或由于技术原因，原材料消耗过高，缺乏竞争能力。改造内容：去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”，优化生产过程和控制操作。改造目的：提高原材料、能量的综合利用率，更新局部工艺和设备。这类设计往往由生产企业的设计部门进行.1、新技术开发过程的设计包括：概念设计、中试设计、基础设计。二.根据过程开发程序分类小试验

→大型冷模试验→中间试验→工程设计50年代：

工程研究概念设计基础设计各级经济评估工程设计过程研究小试验中间试验大型冷模试验化学试验现代：

化工新技术开发工作框图(1)概念设计

概念设计——应用研究进行到一定阶段，从工程角度，参照常规工程设计方法和步骤，按未来工业生产装置规模进行的一种假想设计。概念设计目的：暴露和提出基础研究中存在的问题，并为解决这些问题提供方案。另外，结合技术经济评价，得出该新产品或新技术是否有工业化价值的结论。

概念设计内容：根据基础研究提供的概念和数据，确定工艺流程；对全系统进行物料衡算、热量衡算和设备工艺计算，确定工艺操作条件、主要设备型式和材质；确定三废治理措施；计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。(2)中试装置设计

中试装置的主要任务：验证基础研究中得到的规律和概念设计中的一些结果和设想；考察从小试到中试的放大效应；研究一些由于各种因素没有条件在实验室进行的课题；进行新设备、新材料、新仪器、新控制方案的试验。中试装置设计要求：

在设计流程、规模和设备结构型式不一定与工业装置完全相同，但必须在实本质上反映工业装置的特性和规律，为基础设计提供基础数据。(3)基础设计

基础设计一般在研究内容全部完成，并通过鉴定后进行。基础设计是新技术开发的最终研究成果，是工程设计的依据。基础设计包括建设生产装置的一切技术要点。基础设计主要内容包括：

设计基础：依据、技术来源、生产规模、原材料规格等；工艺流程：生产工艺、主要特点、反应原理及工艺参数等；物料流程图和物流表：完成物料衡算；带控制点的管道流程图；设备名称表和设备规格说明书；对工程设计提出要求；设备布置建议图；装置的操作说明；装置三废的排放；自控设计说明；消耗定额；有关的技术资料、物性数据等；安全技术与劳动保护的说明。2、工工程程设设计计一段段设设计计：：技术术上上比比较较简简单单，，规规模模较较小小的的工工厂厂或或车车间间的的设设计计———可直直接接进进行行施施工工图图设设计计。。两段段设设计计：：一般般技技术术比比较较成成熟熟的的大大型型工工厂厂或或车车间间的的设设计计———按扩大大初初步步设设计计和和施施工工图图设设计计进进行行。。三段段设设计计：：重要要的的大大型型企企业业和和使使用用较较复复杂杂的的技技术术时时———可按按初步步设设计计、扩大大设设计计及及施施工工图图设设计计三三阶阶段段进进行行。根据据工工程程的的重重要要性性、、技技术术的的复复杂杂性性和和技技术术的的成成熟熟程程度度，，工工程程设设计计分分三三段段设设计计、、两两段段设设计计和和一一段段设设计计，，由由设计计单单位位负负责责进进行行。1)初步步设设计计根据据设设计计任任务务书书，，对对设设计计对对象象进进行行全全面面研研究究，，寻求求技技术术上上可可能能、、经经济济上上合合理理、、安安全全适适用用、、三三废废治治理理完完善善的的设设计计方方案案。。确定定全厂厂性性的的设设计计原原则则、标标准准、、方方案案和和水水、、电电、、汽汽的的供供应应方方式式和和用用量量，，关关键键设设备备的的选选型型及及产产品品成成本本，，三三废废治治理理，，项项目目投投资资等等重大技术术经济问问题。初步设计计阶段应应编写初步步设计说说明书——设计成品品。2)扩大初步步设计根据批准准的初步步设计，，解决初初步设计计中的主要技术术问题，使之更更明确、、更具体体，能够够满足控制投资资或报价价使用的的工程概概算的要要求。例如：工工艺部分分：应有工艺艺流程图图及工艺艺流程说说明、物物料流程程图和物物料表、、管道流流程图、、各车间间主要设设备的选选择说明明和计算算依据、、较为详详细的车车间平面面布置图图、设备备一览表表等。建筑部分分要说明采采用的建筑结构构、基础础工程和和施工条条件等技技术要求求。扩大初步步设计阶阶段应编编写扩大初步步设计说说明书及及工程概概算书。3)施工图设设计根据已批批准的扩扩大初步步设计，，结合建厂厂地区条条件，在在满足安安全、进进度及控控制投资资等前提下下开展施施工图设设计。根据建筑筑施工、、设备制制造及安安装工程程的需要要将初步设计计中确定定的设计计原则和和设计方方案进一一步具体体化。此设计阶阶段的设设计成品品包括详细的施施工图纸纸，必要要的文字字说明和和工程预预算书。。一、工程程项目建建设程序序一个化工工项目从从设想到建建成投产产，分三个个阶段：：即可行性研研究决策策阶段、、设计阶阶段、建建设阶段段。1.可行性研研究决策策阶段工作内容容：做好好技术经经济分析析，选择择最佳技技术方案案、确保保项目顺顺利进行行和获得得最佳经经济效益益。在国外分分为机会会研究、、初步可可行性研研究、可可行性研研究、评评估和决决策；国国内包括括项目建议议书、(预)可行性研研究、评评估和决决策、编编制计划划任务书书等内容容。在决策阶阶段，设设计单位位最重要要的产品品是一个个详细的的《可行性研研究报告告》，送政府府有关部部门或建建设单位位董事会会审查批批准。2.设计阶段段根据批准准的可行行性研究究报告，，制定设计计划划任务书书、完成成初步设设计(基础设计计)、施工图图设计(详细设计计)。设计阶段段成果是是一套可供施工工的图纸纸和说明明文件汇汇编，作为建建设阶段段的依据据。3.建设阶段段根据施工工图设计计成果，，编制基建计划划、进行行商务和和技术谈谈判，签订合合同，施施工、生生产准备备、试车车、竣工工和验收收等。建设阶段段，设计单位位需配合合建设单单位施工工，进行行现场服服务，并委派派现场设计计代表，，对施工工图设计计负责。必要时时下达修修改通知知单，直直至竣工工验收。。二、化工厂设设计的工工作程序序在化工基基本建设设过程中中，化工工设计单单位根据据建设单单位的委委托，按按右图基基础程序序进行工工作。接收委托托编写设计计任务书书（主管部部门认可可）施工图设设计，提提出预算算扩大初步步设计，，提出总总概算组织施工工，制定定开车方方案编制项目目建议书书主管部门门筛选可行性性研究究报告告主管部部门评评价终止否投料试试车，，考核核验收收是终止否是主管部部门评评价终止否是工程总总结，，设计计回访访厂址选选择技术考考察环境影影响目的：：报呈呈各级级领导导部门门审批批—汇总平平衡，，列入入规划划建设设前期期规划划。提出：：部门门或企企业(跨地区区、跨跨行业业建设设项目目及影影响国国计民民生的的重大大项目目，由由有关关部门门和地地区联联合提提出项项目建建议书书。编制：：由建建设单单位或或建设设单位位委托托专业业公司司（如如有资资格的的工程程公司司、咨咨询公公司））完成成编制制。项目建建议书书是进进行可行性性研究究和编编制设设计任任务书书的依依据。项目建建议书书——对拟建建设项项目的的一个个轮廓设设想，主要要是从从建设的的必要要性来衡量量，初初步分分析和和说明明建设的的可能能性。考虑因因素：：国民经经济发发展长长远规规划、、地区区规划划和行行业规规划、、资源源情况况、设设计布布局.(一)项目建建议书书1.项目建建设的的目的的和意意义；；2.产品需需求初初步预预测;3.产品方方案和和拟建建规模模;4.工艺技技术方方案(原料路路线、、生产产方法法和技技术来来源);6.建厂条条件和和厂址址初步步方案案;7.环境保保护;8.工厂组组织和和劳动动定员员估算算;9.项目实实施规规划设设想;5.资源、、主要要原材材料、、燃料料和动动力的的供应应;10.投资效效益和和社会会效益益的初初步估估算;11.结论与与建议议。项目建建议书书主要要内容容（二））可可行性性研究究报告告可行性性研究究——拟议中中的投投资项项目在决定定实施施以前前，对该该项目目技术上上的可可行性性和先先进性性，及经济上上的合合理性性和获获利性性进行调调查研研究、、分析析论证证好方方案选选优的的工作作。目的：：报上级级部门门批准准——建设银银行贷贷款依依据编制：：以批批准的的项目目建议议书为为依据据，由设计计单位位组织织完成成。1.可行性性研究究报告告的内内容(1)总论项目编编制的的依据据和原原则；；项目的的背景景、投投资的的必要要性和和经济济意义义；项目的的范围围；研究结结果、、主要要技术术经济济指标标、结结论、、存在在问题题和建建议。。(2)需求预预测国内外外需求求情况况的调调查与与预测测；国内外外现有有生产产能力力、产产量及及销售售情况况；产品的的销售预预测、、竞争争能力力及进进入国国际市市场的的前景景。(3)产品的的生产产方案案及生生产规规模生产规规模和和装置置组成成，确定规规模的的理由由；产品方方案的的选择择和对对比，，包括括产品品、中中间产产品和和副产产品。。(4)工艺技技术方方案国内外工艺技技术概括；工艺技术的对对比和选择，，新技术的先进进性和可靠性性；引进技术来源源、特点及推推荐理由，转让费估算，，引进方式及及消化吸收建建议；生产工艺流程程说明；主要设备选择择，如需引进进技术应提出出国内外设备分分交方案；消耗指标。(5)原材料、燃料料及动力供应应(6)建厂条件、厂厂址选择厂址自然、经经济、社会、、交通运输等等条件的概述述；几个可供比较较方案的比较与与论证、选定定的理由。(7)总图、储运、、土建和公用用工程、辅助助设施(8)环境保护及安安全、工业卫卫生本项目三废、、粉尘、放射射性废物排放放情况好治理理措施;本项目对环境的影响响，并进行评评价。(9)工厂组织、劳劳动定员和人人员培训(10)项目实施规划划建设周期的规划，各阶段实施施进度及正式式投产的时间间；建筑安装工作作量及施工组组织计划、进进度表；(11)投资估算和资资金筹措投资估算的原原则和依据；；单项工程及建建设总投资的的估算；资金来源(包括人民币和和外汇来源)、筹措方式、利利率及计息方方法、贷款偿偿还年限及偿偿还方式。(12)经济效益评价价及社会效益益评价产品成本估算，销销售收入估算算;编制财务计算算报表，主要要有财务现金金流量表、利利润表、财务务平衡表、借借款偿还平衡衡表；涉外项项目还要有外外汇流量表和和资产负债表表。按规定计算主要评价指标标，静态指标有有投资利润率率、投资利税税率、投资收收益率、投资资净产值率、、投资回收期期等；动态指指标有财务内内部收益率、、财务净现值值、财务外汇汇净现值、净净现值率、投投资回收期。。清偿能力分析析；不确定性分析析，包括盈亏平衡衡分析、敏感感性分析、概概率分析；方案比较指标标，有差额投投资收益差额额投资回收期期、差额内部部收益率及现现值比较法、、年费用比较较法等；社会效益评价价：如节能、环境境、节汇创汇汇、合理利用用资源、就业业等(13)综合评价及结结论主要方案的选择和和推荐意见；对项目方案从从技术和经济济、从宏观经经济效益与微微观经济效益益作出结论。。（三）编制设设计任务书可行性研究报报告经上级主主管部门批准准后，即可编编写设计任务书—项目设计依据据。(1)项目设计的目目的和依据；；(2)生产规模、产产品方案、生生产方法或工工艺原则；(3)矿产资源、水水文地质、原材料、燃料料、动力、供供水、运输等等协作条件；；(4)资源综合利用用、环境保护护、三废治理的要要求；(5)厂址与占地面面积和城市规规划的关系；；(6)防空、防震等等的要求；(7)建设工期与进进度计划；(8)投资控制数；；(9)劳动定员及组组织管理制度度；(10)经济效益、资资金来源、投投资回收年限限。设计任务书内内容(四)初步设计任务：根据设计任务务书，对设计计对象进行全全面的研究，，寻求在技术上的可能能、经济上合合理的最佳方方案。目的：提供给建设单单位和主管部部门审查编制：设计单位项目目部组织各专专业完成，工工艺专业总负负责。工作内容：确定全厂性的的设计原则、标标准和方案及水、电、汽供供应方式和用量，关键设备的选选型及产品成本、、项目投资等等重大技术经经济问题编制初步设计计书说明书，，其内容和深深度能使对方方了解设计方方案、投资资和基本出处处为准。根据项目的大大小，还可能能进行扩大初步设计计。原料用量、消耗定额及三废排放表设计任务书工艺路线与生产方法的确定物料衡算能量衡算设备工艺计算及选型号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物料平衡图能量消耗综合表带控制点工艺流程图设备一览表车间平面及装门面布置图非定型设备条件表扩大初步设计说明书概算书、投资额及材料表扩大初步设计计程序图扩大初步设计计的任务：根据已批准的的初步设计，，解决初步设设计中的主要要技术问题，，使之明确、、细化。编制准确度能满足足控制投资或或报价使用的的工程概算。（五）施工图图设计根据已批准的的扩大初步设设计，结合建建厂地区条件件，在满足安安全、进度及及控制投资等等前提下开展展施图设计。。目的：提供施工用的的施工图纸及说说明、工程预预算书。编制：设计单位项目计划部组织各专业完完成，一般由由工艺和配管专专业总负责。。施工图设计的的工作内容：：在扩大初步设设计基础上，，完善流程图图设计和车间间布置设计，，进而完成管管道配置设计计和设备、管管路的保温防防腐设计。工艺专业在施施工图设计的的主要工作内内容工艺图纸目录录工艺流程图设备布置图设备一览表非定型设备制制造图设备安装图管架管件图管道布置图保温及防腐设设计设备管口方位位图（六）现场服服务在向施工单位位和建设单位位进行设计交底之后后，工程建设正正式开始，设计工作转入入现场服务阶阶段。设计代表：在设计的各阶阶段，有大量量的各专业人人才参加；在在基本建设和和试车阶段，，只需少量的的各专业设计代代表参加了。设计代表的任任务：参加基本建设设的现场施工工和安装（必要时修正正设计），装装置建成后参加试车运转转工作，使装置达到到设计所规定定的各项指标标要求。现场服务：一般抽调相关关专业设计人人员组成现场小分队，并由设计单单位委任一名名设计代表，，负责组织处处理现场出现现的相关问题题，必要时向设计单位汇汇报请示处理理方案。这一阶段最最大的工作量量是根据现场场情况出修改改通知单。（七）试车、、考核、验收收工程建成后，，要进行吹扫试密、质质检验收、投料试车等等工作，直到到操作正常，，生产出合格格产品(各项指标满足足设计要求），交付建设设单位使用，，设计工作才才告一段落。。（八）工程总总计、设计回回访设计工作全面面结束，且试试车成功后，，应做工程总结，积积累经验，以利于设计质质量的不断提提高。为了设设计工作的精精益求精，设设计回访也是是一项有着重重要意义的工工作，设计人人员可以向一一线操作人员员学习很多有有价值的知识识。化工设计工艺设计总图设计设备设计管路设计土建设计电气设计自控设计给排水设计采暖通风设计计技术经济非工艺设计化工设计是工工艺设计人员员和非工艺设设计人员集体体智智慧慧的的结结晶晶，各各个个专专业业之之间间紧紧密密联联系系，，同同时时又又有有不不同同的的任任务务和和要要求求。。一、、化化工工设设计计主主要要内内容容化工工工艺艺设设计计是是主主体体；工艺艺设设计计为为其其他他专专业业提提供供设设计计条条件件和和数数据据；；解决决和和统统一一各各专专业业的的合合理理要要求求，，确确保保设设计计质质量量。。化工工工工艺艺设设计计中中应应参参考考的的“五五化原原则则”：(1)工厂厂布布置置一一体体化化各生生产产厂厂房房及及辅辅助助厂厂房房尽尽可可能能布布置置在在一一起起，，以以节节省省占占地地。。(2)生产装置置露天化化化工设备备尽量布布置在露露天，既既可改善善工作条条件，防防止有害害气体积积累，又又可节省省投资。。(3)建（构））筑物轻轻型化(4)公用工程程社会化化水、电、、汽供应应，铁路路进线，，机修等等尽量利用用社会条条件，协协作进行行。(5)引进技术术国产化化为了降低低投资，，锻炼国国内的技技术力量量，在引引进国外外先进技技术时，，尽量利用用国内的的人力和和物力资资源。二、化工车间间（装置置）的工工艺设计计(一)设计准备备工作1.熟悉设计计任务书书全面、深深入、正正确领会会设计任务务书提出出的要求求，及提供供的基础础资料和和数据——设计依据据。2.了解设计计内容、、方法、、步骤参照设计计进度制制订工作计划划。3.查阅文献献资料根据设计计要求，，查阅工工艺路线线、流程程及重点点设备方方面的文文献资料料。深刻刻领会资资料中的的数据，，估计资资料数据据的适用用范围和和精确程程度。4.收集第一一手资料料深入生产与试试验现场场调查研究究，广泛泛收集原原始数据据。(二)方案设计计方案设计计——确定生产方法法和生产产流程，即运用用掌握的的各种资资料，对对不同生生产方法法和生产产流程进进行对比比分析，，确定最优优方案。1.生产方法法确定一个产品品可以采采用不同同的原料料和不同同的生产产方法。。例如：合合成NH3可用煤、、石油、、天然气气三种原原料。选择时要要通过定量的技技术经济济比较、、评价总总投资和和成本，从而选选择一条条技术上上先进、、经济上上合理、、安全可可靠、三三废得到到处理，，而且又又是因地制宜宜可以实施施的生产产方法（（工艺路路线）。。2.生产流程程生产流程程设计的的工作历历程比较较长，从从规划轮廓廓到完善善定型，要经过过物料衡算算、热量量衡算、、设备设设计和车车间布置置设计等过程，，工作量量非常大大。目前前使用计计算机效效果较好好。(三)化工计算算化工计算算包括工工艺设计计中的物料衡算算、能量量衡算以以及设备备选型和计算三三个内容容。在计算基基础上绘绘制物料流程程图、主主要设备备图和带带控制点点工艺流流程图经验表明明，在化化工计算算阶段会会用到大大量的基本理论论、基本本概念和和基本技技能（数据处处理、计计算技能能、绘图图能力等等）。(四)车间布置置设计车间布置置设计是是决定车间间面貌的一个重重要设计计项目；；车间布置置设计的的任务——确定整个个设计中中全部设备备的框架架在平面面上和空空间中的的具体位位置，确定厂房的框框架结构构形式。。车间布置置设计完成之后后要绘制制平面与立立面的车车间布置置图。(五)化工管路路设计（（配管工工程设计计）管路配置置设计是是在工艺流程程设计与与车间布布置设计计的基础础上进行的，，是施工工图中最最大重要要的设计计内容。。管路配置置设计的的任务——根据工艺生产产要求，确定定装置全部管线、阀阀件、管件及及各种管架的的位置。应注意节约约管材，便于于操作、检查查和安装检修修，而且做到到整齐美观。。提供其他各专业的的设计条件；设计条件内容容包括：总图图、土建、外外管、非定型型设备、自控控、电气、电电讯、电加热热、采暖通风风、空调、给给排水、工业业炉等非工艺艺专业的设计计条件。(六)提供设计条件件(七)编制概算书及及编制设计文文件概算书是设计计阶段编制的的车间投资大概概预算，是作为银行对基基建投资的依依据，主要提供车间建筑、安安装和设备工工程费用。编制概算可以以帮助判断和促进设设计的经济合合理性。编制设计文件件：初步设计阶段段与施工图设设计阶段的设计工作完成成后都要编制设计文文件。它是设计成果的汇汇总，是进行下一一步工作的依依据。设计文件内容容包括：设计说明书、、附图（流程程图、布置图图、设备图等等）和附表（（设备一览表表、材料汇总总表等）。1.4设计文件的编编制本节重点介绍绍车间工艺专业业设计文件的内容和和格式。包括括初步设计阶段段和施工图设计阶阶段。一、初步设计计文件包括设计说明明书和附图、、附表两部分分。1.设计依据(1)文件，如设计计计划任务及及其他上级主管部门门的批文等；(2)技术资料，如如中试试验报报告、调查报报告等。2.设计指导思想想和设计原则则(1)设计所遵循的的具体方针政政策和指导思思想。(2)包括各专业的的设计原则，，如工艺路线线的选择、设设备的选型和和材质选用、、自控水平等等原则。3.产品方案⑴产品名称称和性质；⑵⑵产品质量量规格；⑶产产品规模(吨/年)；⑷副产品品数量(吨/年)；⑸产品包包装方式。4.生产方法和工工艺流程(1)生产方法。即采用的原料料路线和工艺艺路线。(2)化学反应方程程式。——注明化学反应应名称、主要要操作条件。。(3)工艺流程①工艺简图图，用方块图表表示。②带控制点点工艺流程图图和流程简述。。带控制点工工艺流程图应应表示出全部部工艺设备、、物料管线、、阀件、设备备的辅助管路路以及工艺和和自控仪表图图例、符号。5.车间（装置））组成和生产产制度(1)车间（装置））组成。(2)生产制度，年年工作日、操操作班制，间间歇或连续生生产。6.原料、中间产产品的主要技技术规格(1)原料、辅助原原料的主要技技术规格。(2)中间产品及成成品的主要技技术规格。7.工艺计算⑴物料计算算①物料计算算的基础数据据；②物料计算算结果以物料料平衡图表示示，采用的计计量单位要统统一。⑵主要工艺艺设备的选型型、计算和选选材①基础数据据来源包括物物料及热量计计算数据、主主要化工