化工设计第一章

化工设计（化工过程设计）教案程振锋Tel/p>

一、课程基本情况：2、本课程的主要内容主要内容①、化工厂设计及化工工艺设计；②、化工技术经济分析与评价；③、计算机辅助化工设计。1、“化工设计”课程在化学工程与工艺专业大学本科教学中的地位“大三”下半年或“大四”才能开设，已经偏向于“专业课”，要求大家学完“化工原理”、“反应工程”、“化工热力学”“化工设备基础”等一系列专业基础课后，才能开始学习本课程。综合利用同学们以前学完的大量专业基础课知识，在化工工艺设计乃至化工厂设计的过程中综合运用。

“化工设计”课程学得好不好，比其它课程更能体现一个化学工程与工艺本科学生综合素质的高低。3、本课程的特点①、综合性（多专业基础课知识的综合与集成）；②、实践性（面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用）；4、“化工设计”课程教学的目的①、了解国内外有关化工工艺设计、化工厂设计的先进理念；②、掌握化工工艺设计的内容、步骤及方法。

5、为什么要学习《化工(过程)设计》⑴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。⑵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。⑶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。6、学什么学设计的基本原理、基本程序和方法。其主要内容有：⑴当代先进水平的化工装置设计有哪些内容？如何完成之？⑵如何设计工艺流程、选择工艺参数和设备？⑶如何进行厂房、车间和管道布置？⑷如何编制设计文件？二、本课程学习的教材及参考书1、《化工过程设计》，王静康主编，北京，化学工业出版社，2006年。

2、《化工技术经济》，苏健民主编，北京，化学工业出版社，2002年。3、《化工系统分析与模拟》，彭秉璞主编，北京，化学工业出版社，2001年。4、《化学工程手册》，时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒主编，北京，化学工业出版社，2002年。5、《化工设计手册》，上海医药工业设计研究院主编，北京，化学工业出版社，2003年。6、ProcessDesignPrinciples(Synthesis,AnalysisandEvaluation)7、Analysis,SynthesisandDesignofChemicalEngineering8、IntroductiontotheMaterialandHeatBalanceinChemicalEngineering除此之外，国内还有10余个版本的“化工设计”教材，它们的侧重面不尽相同，有兴趣的同学，可以看看这些教材作为参考。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①、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。②、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。③、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、化工过程程设计的基本本内容1、化工设计计、化工厂设设计、化工过过程设计、化化工工艺设计计四个名词之之间的联系与与区别化工设计是泛泛称，在不同同场合可分别别指称化工厂厂设计、化工工过程设计、、化工工艺设设计，其内涵涵最广，但意意义不明确。。化工厂设计化工过程设计计（核心）化工厂房建筑筑、结构设计计总图设计，…….等非工艺部分设设计化工工艺设计计（核心）公用工程设计计、外管设计计，…等化工过程设计计是针对化工工工艺设计的的深入、配套套与完善。2、化工过程程设计的目标标及内容美国国家顾问问团在其“化化学工程的新新领域”著作作中，简明阐阐述了化工过过程设计的主要目标：确定最佳流程程及最佳操作作条件，达到到最优投入产产出比。在定定量计算的基基础上，结合合专家的经验验，考虑安全全、健康、环环保的因素，，确定出一个个综合的设计计方案。化工过程设计计的内容：其基本核心内内容是化工工工艺设计，其其附带内容是是针对化工工工艺设计，对对它的配套部部分如公用工工程、外管设设计等进行深深入设计和完完善。3、化工过程程设计的深化化改革化工过程设计计发展方向复杂大型化工工厂的设计自主创新设计计与国际工程设设计的接轨我国化工设计计院，原来的的专业部门进进行了相应的的改革调整。。原来的工艺专专业部工艺专业部（大部分为化化学工程与工工艺专业人员员）工艺系统专业业部（少量化学工工程与工艺专专业人员，大大量其它辅助助专业）工艺专业部：：侧重化工工艺艺设计工艺系统专业业部：侧重化工过程程设计中除了了化工工艺设设计以外与工工艺有关的内内容工艺专业部：侧重出PID图、PFD图工艺系统专业业部：侧重出UID图、UFD图PID（ProcessInstrumentDiagram）带控制点的工工艺仪表管道道流程图PFD（ProcessFlowsheetDiagram）过程物料流程程图UID（UtilityInstrumentDiagram）公用工程仪表表管道流程图图UFD（UtilityFlowsheetDiagram）公用工程物料料流程图其中，各种图图纸随设计的的深入，分成成多个版本。。PID图样样PFD图样样UFD图样样工艺专业部部与工艺系系统专业部部之间，在在设计工作作过程中有有许多需要要交流的条条件、文件件（“条件件表”），，有发出条条件的主导导专业，有有接收“条条件表”的的接收专业业。我国化工设设计院的专专业种类化学工程与与工艺化工机械自动化及仪仪表总图概预算（工工程经济））建筑、结构构、暖通、、给排水、、强弱电热工、环境境工程（环环保）、工工业炉因此此，，可可以以说说：：化工工设设计计是是化化工工工工程程基基本本建建设设中中的的一一环环,是是将将化化学学工工程程、、化化工工工工艺艺和和开开发发性性实实验验的的研研究究成成果果，，用用工工程程语语言言（（图图纸纸等等））表表达达出出来来，，使使之之建建设设成成为为一一个个工工业业化化的的生生产产装装备备。。其其本本质质是是把把化化学学反反应应变变成成一一个个装装置置工工程程的的设设计计。。在屏幕上修改改设计图化工设计室3.1化工工设计的种类类根据项目性质质分为两类型型新建项目设计计技改项目设计计根据适用程度度分为两种类类型通用设计（复复用设计）“因地制宜””设计概念设计（ConceptualDesign)中试设计(Pilot-plantDesign)基础设计(FoundationDesign)根据开开发程程序分分为两两大类类-四四种类类型开发（（过程程中的的）设设计工程设设计(EngineeringDesign)3.2化化工过过程开开发程程序及及设计计类型型1、化化工过过程开开发的的基本本步骤骤2、化化工过过程开开发中中的设设计类类型1、化化工过过程开开发的的基本本步骤骤实验性性研究过程研研究工程设计第一次次可行性性研究施工小试模型试验中试工程设设计研研究概念设计第二次次可行性性研究基础设计第三次次可行性性研究信息研究信息研研究主要内内容:①调研研市场场对开开发产产品的的需求求量,开发产产品对对国民民经济济其他他部门门的关关系,市场前前景,收益益估算算,社社会效效益及及环境境污染染情况况等②评估估科研研水平平、社社会条条件及及完成成的可可能性性收集评评价的的资料料:①各各种种已已工工业业化化的的生生产产方方法法及及新新方方法法的的专专利利文文献献资资料料，，如如生生产产过过程程、、流流程程、、主主副副反反应应、、反反应应条条件件、、反反应应产产率率、、产产品品及及副副产产品品规规格格、、主主要要设设备备类类型型、反应应动动力力学学及及有有关关的的相相平平衡衡数数据据；；②②主主副副产产品品、、原原料料及及中中间间品品的的物物化化和和热热力力学学数数据据。。实验性研究究内容:①工艺方法法（原料和和生产线路路等）研究究②工艺条件件（如转化化率、选择择性、主副副反应的特点、催催化剂、反反应条件、、产品分离离方式等)③物料平衡衡、能量平平衡和生产产成本估算算④对原料料、半成成品和产产品质量量的研究究⑤产品用用途及产产品应用用质量的的研究目的:对可能的的若干方方案进行行初步筛筛选，以以能明确确地提出出一个较较理想的的流程，，同时获获得必要要的物性性数据第一次可可行性研研究即在信息息和实验验研究的的基础上上对技术、、经济、、环境综综合的可可行性研研究技术的可可行性研研究是指指原料线线路和技术线路路的可行行性、可可靠性和和先进性性原料线路路的可行行性和可可靠性：：①只要要技术上上可行，，经济上上合理，，一般都都采用粗粗原料或或劣质原原料；②②必须有有足够的的、可靠靠的来源源技术线路路的可行行性是指指生产安安全、操操作简便便、操作作弹性大大、生产产环节少少、不易易出现故故障等；；技术线路路的先进进性是指指各种技技术指标标如转化化率、选选择性、、能耗、、设备生生产强度度和劳动动生产率率的高低低。第一次可可行性研研究即在信息息和实验验研究的的基础上上对技术、、经济、、环境综综合的可可行性研研究经济的可可行性研研究，主主要是指指投资、、人力、、生产费费用等支支出同产产品销售售的收入入作比较较，估计计可能获获得的经经济效益益和投资资回收情情况。环境的可可行性研研究，就是评估估“三废废”治理理程度及及其对环环境的影影响1、化工工过程开开发的基基本步骤骤小试:小型型工业业模拟拟试验验的简简称小试应应完成成以下下任务务:①验证证开发发方案案的可可行性性和完完整性性，确确定影影响因因素。。明确确过程程原料料线路路，认认识所所涉及及化学学反应应的特特性和和影响响因素素；确确定工工艺过过程、、单元元操作作和工工艺条条件，，完成成催化化剂的的筛选选和表表征；；确定定产品品分离离和精精制方方案，，以及及在此此基础础上完完成物物料衡衡算和和能量量衡算算。②测定定和收收集需需要的的各种种物理理化学学数据据③建立立产品品分析析方法法和过过程监监测方方法④对生生产过过程排排放的的“三三废””提出出治理理的初初步方方案模型试试验:对某些些重要要过程程作放放大的的工业业模拟拟试验验主要内内容:考察化化工过过程运运行的的最佳佳条件件考察设设备内内传热热、传传质、、物料料流动动与混合合等工程因因素对对化工工过程程的影影响观察设设备放放大后后出现现的放放大效效应寻找产产生放放大效效应的的原因因，测测定放放大所所需的的数据据或判判据等等冷模试试验：：只研研究过过程的的物理理规律律，不不研究究化学学反应应。可采采用用物物理理性性质质与与实实际际工工业业生生产产物物料料相相近近的的惰惰性性物物试试验验。。热模试试验：：用实实际生生产物物料并并实际际操作作条件件进行行的试试验中试:介于于小试试和生生产之之间的的试验验主要任任务:①验证证小试试条件件，解解决放放大问问题②考察察可达达到的的生产产指标标③研究““三废废”处处理，，生产产安全全性问问题④示范范操作作，培培训技技术工工人⑤提供供产品品大样样，满满足市市场开开发工工作的的需要要⑥提出出带控控制点点的工工艺流流程图图、工工艺参参数等等第二次次可行行性研研究:方案案论证证内容同同第一一次可可行性性研究究对技术术、经经济的的分析析比较较准确确可进一一步估估算工工厂规规模、、投资资费用用、成成本及及经济济核算算等第三次次可行行性研研究:有时称称为初初步设设计或或扩初初设计计的审审定着重在在工程程投资资和经经济效效益方方面作作出详详细的的评价价2、化化工过过程开开发中中的设设计类类型（1））概念念设计计（2））中试试设计计（3））基础础设计计2、化化工过过程开开发中中的设设计类类型（1））概念念设计计为工程程研究究的一一个环环节，，是在在应用用研究究进行行到一一定阶阶段后后，按按未来来的工工业装装置规规模所所进行行的假假想设设计。。其工作内容容：①以投产两年年后市场需需求为依据据,提出建建立工业化化规模生产产的方案。。包括原料料和产品规规格、工艺艺流程、流流程叙述、、物料和能能量衡算、、消耗定额额、设备清清单、生产产控制、三三废处理、、人员组成成、投资及及成本估算算等工作。。②讨论实实现工业化化的可能性性。对可进进入中试的的项目，提提出中试方方案。③提提出对将来来进行基础础设计的意意见。概念设计的的目的：①对开发项项目进行初初步的经济济评价，以以确定技术术路线的先先进性和可可靠性；②开发项目目需改正之之处和小试试需要补充充的试验内内容和课题题；③有无必要要建立中试试装置，确确定中试的的规模、范范围和必需需通过中试试解决的问问题和取得得的数据。2、化工过过程开发中中的设计类类型（2）中试试设计当某些开发发项目不能能采用数学学模型法放放大，或者者其中有若若干研究课课题无法在在小试中进进行，一定定要通过相相当规模的的装置才能能取得数据据或（和））经验者才才需进行中中试。中试设计内内容基本上上和工程设设计相同，，但由于规规模小，若若施工安装装力量较强强，可以不不出管道、、仪表、管管架等安装装图纸。2、化工过过程开发中中的设计类类型（3）基础础设计基础设计的的内容应包包括将建设设的生产装装置的一切切技术要点点，合格的的工程设计计人员应能能根据基础础设计完成成一个能顺顺利投产，，达到一定定产量和质质量指标的的生产装置置。有关基础设设计的内容容国家化工工部已有规规定。是一个完整整的技术软软件，是整整个开发阶段的研究究成果.2、化工过过程开发中中的设计工程设计是是将基础设设计转化为为工业装置置建设所需需的施工图图。3、工程设设计概念及及实施阶段段三阶段设计计（初步设设计、扩大大初步设计计、施工图图设计）两阶段设计计（扩大初初步和施工工图设计））一阶段设计计（施工图图设计）工程设计的的实施阶段段（设计阶段段）问题Ⅰ：在什么情况况下采用三三阶段设计计、两阶段段设计或一一阶段设计计？重要的大型型企业和使使用较复杂杂的技术时时,可按初初步设计、、扩大初步步设计（扩扩初设计））及施工图图设计三个个阶段进行行。技术较成熟熟的大中型型工厂或车车间的设计计,可按扩扩大初步设设计和施工工图设计两两阶段设计计。技术上比较较简单、规规模较小的的工厂或车车间的设计计，可直接接进行施工工图设计，，即一个阶阶段的设计计。问题Ⅱ：初步设计、、扩大初步步设计、施施工图设计计的主要任任务和成品品是什么？？初步设计主主要是根据据设计任务务书,对设设计对象进进行全面的的研究,寻寻求在技术术上可能、、经济上合合理的最符符合要求的的设计方案案。主要确定全厂性的设设计原则、、标准和方方案,水、、电、汽的的供应方式式和用量,关键设备备的选型及及产品成本本、项目投投资等重大大技术经济济问题。其其成品是初步步设计说明明书（详见《化化工厂初步步设计文件件内容深度度规定》HG/T20688-2000）。扩大初步设设计是根据已批批准的初步步设计，解解决初步设设计中的主主要技术问问题，使之之进一步明明确并具体体化。其设计成品是是扩大初步步设计说明明书及工程程概算书。施工图设计计是根据已批批准的扩大大初步设计计，结合建建厂地区条条件，在满满足安全、、进度及控控制投资等等前提下开开展施工图图设计，其其成品是详细细的施工图图纸和必要要的文字说说明及工程程预算书（详见《化化工工艺设设计施工图图设计文件件内容和深深度统一规规定》HG/T20519-92）。。化工工艺设设计厂址的选择择与总图运运输设计土建设计公用工程（（水、电、、热、采暧暧通风）设设计自动控制设设计机修、电修修等辅助车车间设计外管设计工程概算与与预算3.3化化工厂设计计的内容和和程序化工厂整套套设计的内内容一般的工作作程序是以以基础设计计为依据提提出项目建建议书，经经上级主管管部门认可可后写出可可行性研究究报告，上上级批准后后，编写设设计任务书书，进行扩扩大初步设设计，后者者经上级主主管部门认认可后进行行施工图设设计。化工厂整套套设计的程程序设计程序的的具体步骤骤:（9）进行行扩大初步步设计；设计前期工工作,主要要包括项目目建议书、、可行性研研究、设计计任务书。。设计阶阶段工工作,包括括初步步设计计、扩扩初设设计、、施工工图设设计。。设计后后期工工作,主要要包括括施工工配合合，参参加试试产、、竣工工，设设计总总结，，设计计回访访和参参加项项目后后评价价。根据上上述程程序，，化工工厂设设计的的工作作程序序可分分为三三大段段工作作：定义：：将收集集到的的有关关项目目的资资料（（信息息）整整理成成文，，由某某地区区、部部门、、企业业向上上级主主管部部门提提出的的申请请项目目投资资立项项的文文件。。主要内内容：：详见原原化工工部计计发（（1992）995号《《化工工建设设项目目建议议书内内容和和深度度的规规定》》（修修订本本）中中的有有关规规定（（教材材P4页13个个主要要章节节）。。1、项项目建建议书书1.项项目建建设目目的和和意义义，即即项目目提出出的背背景和和依据据，投投资的的必要要性及及经济济意义义；2.市市场初初步预预测分分析；；3.产产品方方案和和生产产规模模；4.工工艺技技术方方案,包括括原料料路线线、生生产方方法和和技术术来源源；5.原原材材料、、燃料料和动动力的的供应应；6.建建厂条条件和和厂址址初步步方案案；7.公公用工工程和和辅助助设施施初步步方案案;8.环环境保保护；；9.工工厂组组织和和劳动动定员员估算算；10.项目目实施施初步步规划划；11.投资资估算算和资资金筹筹措方方案；；12.经济济效益益和社社会效效益的的初步步评价价;13.结论论与建建议.想投资资该项项目的的主体体，将将它前前期收收集的的所有有的资资料信信息，，经过过加工工（初初步定定量计计算，，并结结合专专家经经验））处理理，按按以上上主要要章节节整理理成一一文本本。其其目的的就是是要打打动上上级决决策者者，让让决策策者下下决心心批准准该项项目。。项目建建议书书的实实质:定义：：可行性性研究究是对对拟建建项目目的技技术、、经济济和工工程、、安全全、环环保等等问题题进行行全面面分析析及多多方面面比较较，对对其是是否应应该建建设及及如何何建设设作出出论证证和评评价，，为上上级机机关投投资决决策和和编制制、审审批设设计任任务书书提供供可靠靠的依依据。。主要内内容：：详见原原化工工部计计发（（1997）426号《《化工工建设设可行行性研研究报报告内内容和和深度度的规规定》》（修修订本本）和和中国国石油油化工工集团团公司司[1997]345号号《石石油化化工项项目可可行性性研究究报告告编制制规定定》中中的的有关关规定定（教教材P4-5页页）。。2、可可行性性研究究1.总总论。。包括括项目目名称称、进进行可可行性性研究究的单单位、、技术术负责责人、、可行行性研研究的的依据据、可可行性性研究究的主主要内内容和和论据据、评评价的的结论论性意意见、、存在在问题题和建建议等等，并并附上上主要要技术术经济济指标标表。。2.需需求预预测。。包括括国内内外需需求情情况预预测和和产品品的价价格分分析。。3.产产品的的生产产方案案及生生产规规模。。4.工工艺技技术方方案。。包括括工艺艺技术术方案案的选选择、、物料料平衡衡和消消耗定定额、、主要要设备备的选选择、、工艺艺和设设备拟拟采用用标准准化的的情况况等内内容。。5.原原材料料、燃燃料及及水电电汽的的来源源与供供应。。6.建建厂条条件和和厂址址选择择布局局方案案。7.公公用工工程和和辅助助设施施方案案8.节节能。。包括括能耗耗指标标分析析、节节能措措施综综述、、单项项节能能工程程等问问题。。9.环环境保保护及及安全全卫生生。10.工厂厂组织织、劳劳动定定员和和人员员培训训。11.项目目实施施规划划。12.投资资估算算和资资金筹筹措。。13.经济济效益益评价价及社社会效效益评评价。。14.结论论。包包括综综合评评价和和研究究报告告的结结论等等内容容。3、编制设计计任务书可行性研究呈呈报给上级主主管部门,当当被上级主管管部门认可后后,便可根据据《化工厂初初步设计文件件内容深度规规定》HG/T20688-2000编写设计计任务书,以以作为设计项项目的依据。。设计任务书的的主要内容：：1.项目设计计的目的和依依据；2.建设规模模、产品方案案、生产方法法或工艺原则则；3.矿产资源源、水文地质质、原材料、、燃料、动力力、供水、运运输等协作条条件；4.资源综合合利用和环境境保护,三废废治理的要求求；5.建设地区区或地点,占占地面积的估估算；6.防空、防防震等的要求求；7.建设工期期与进度计划划；8.投资控制制数；9.劳动定员员控制数；10.经济效效益、资金来来源、投资回回收年限。初步设计主要要内容：PID图物料及热量核核算对土建、公用用工程提出要要求对总图和车间间布置提出要要求和建议工程概算初步设计说明明书（详见《《化工厂初步步设计文件内内容深度规定定》HG/T20688-2000）。4、初步（扩扩初）设计在初步设计的的基础上,针针对工程的关关键技术（即即关键设备、、关键工艺工工段），补充充以下文件：：关键设备设计计图纸关键设备的布布置图关键工艺工段段操作说明扩初设计说明明书扩初步设计主主要内容:注意：对于新新设备、新技技术的创新过过工程,扩初初设计是十分分必要的。工艺线路与生生产方法的确确定工工艺流程程方框图物料衡算物料平衡图、、原料用量、、消耗定额、、三废排放表表工艺流程图设设计带带控控制点工艺流流程图设备工艺计算算及选型设备一览表、、非标设备条条件图设计任务书能量衡算能能量消耗耗综合表概算概概算书、投资资数及材料表表编制设计说明明书扩扩初设计说说明书车间布置设计计车车间平平面及立面布布置图自动控制控控制制系统图扩大初步设计计的工作程序序和内容5、施工图设设计施工图设计的的任务是根据据扩大初步设设计审批意见见，解决扩大大初步设计阶阶段待定的各各项问题，并并以它作为施施工单位编制制施工组织设设计、编制施施工预算和进进行施工的可可靠依据。施工图设计的的主要工作内内容是在扩大大初步设计的的基础上，完完善流程图设设计和车间布布置设计，进进而完成管道道配置设计和和设备、管路路的保温及防防腐设计。6、设计代表表工作在扩大初步设设计与施工图图设计两个阶阶段，有大量量的各专业人人才参加,到到设计文件编编制完毕,工工作转入了基基本建设和试试车阶段的时时候,只需需少量各专业业设计代表参参加了。各专业设计代代表的任务就就是参加基本本建设的现场场施工和安装装（必要时修修正设计）,建成化工装装置后要参加加试车运转工工作，使装置置达到设计所所规定的各项项指标要求。。方案设计：生生产方法和生生产工艺的选选择,即确定定方框工艺流流程图;工艺计算,包包括物料计算算、热量计算算、设备设计计及选择;流程图设计,即PFD图图及PID图图的设计与绘绘制;车间布置;配管工程设计计;提供设计条件件,即向非工工艺设计提供供设计条件;编制概算书及及设计文件三、化工工艺艺设计的内容容和步骤工艺设计的内内容和步骤（（一）:第一步,流程程组织(过程程合成)第二步,物料料计算及热量量计算第三步,设备备设计及选择择第四步,PFD图及PID图的设设计与绘制第五步,车间间流程的平立立面布置设计计第六步,主要要材料及概(预)算(工工艺部分)第七步,对流流程的经济评评价第八步,编制制工艺设计说说明书工艺设计的内内容和步骤（（二）:工艺设计不是是一蹴而就的的,要做许多多回合的优化化调整。内循环(第一步→第第七步→第二二步→第八步步)优化:在流程程结构不变的的前提下,通通过修改调整整流程内部的的部分设备参参数和操作参参数，来对流流程进行优化化设计。外循环(第一步→第第七步→第一一步→第八步步)优化:在内内循环优化化不能满足足优化目标标的情况下下，重新做做流程组织织，对流程程结构进行行大变动，，而达到对对流程优化化设计的目目的。内循环优化化经常用于老老流程的改改造，并对对实验室研研究开发有有指导意义义。外循环优化化经常用于新新厂设计，，对多个流流程方案进进行分析比比较。二层循环优优化设计，，工作量巨巨大，手工工设计很难难，完成要要靠计算机机辅助设计计。设计阶段不不同，工艺艺设计的深深度也有相相应的变化化。注意:定义：工艺包是专用用的技术名词词,特指某个个化工产品生生产技术方面面的全部技术术文件的总和和,是一个化化工厂工艺的的核心技术文文件。四、工艺包设设计来源国内外高等院院校、研究院院所国外专利商工艺包的范围围工艺的详细说说明（原料、、公用工程、、产品规格、、操作条件及及流程说明,控制方案,物料性质等等)物料及能量核核算PID图设备一览表(设备规格、、材质、数量量等）布置建议化验、检修要要领等从工艺包的内内容来看,基基本达到了工工艺初步设计计的深度,我我国化工设计计院基本都是是从接受工艺艺包开始,直直到做项目过过程的扩初设设计和施工图图设计。工艺包的主要要内容：决定一个具体体的化工过程程，除考虑其其技术上的可可行性外,还还必须符合国国家的政治、、经济政策方方针。诸如资资源、环境、、能源、劳动动保护、工业业布局等因素素,并使之获获得最佳的经经济效益,同同时,化工设设计还必须遵遵循国家和行行业设计相关关的政策和规规范。国家和行业设设计相关的政政策,如环保政策策体现绿色化化设计先进理理念,节约资资源、节能降降耗政策体现现经济合理的的大批量化、、生产装备现现代化理念。。五、国家和行行业设计政策策与规范《化工厂初步步设计文件内内容深度规定定》HG/T20688-2000《化工工艺设设计施工图设设计文件内容容和深度统一一规定》HG20519-92《化工装置设设备布置设计计规定》HG20526-9《管道仪表流流程图设计规规定》HG20559-93《石油化工企企业设计防火火规定》HG20559-93《工矿企企业总平平面设计计规范》》GB

50187－1993《石油化化工管道道布置设设计通则则

》SH3012-2000国家和行行业的设设计规范范的举例例：由前面的的讨论可可知,化化工厂设设计的基基本任务务是:将将一个系系统（一一个工厂厂、一个个车间或或一套装装置等））的基建建任务以以图纸、、表格及及必要的的文字说说明(说说明书)，即把把技术装装备转化化为工程程语言,然后通通过基本本建设的的方法把把这个系系统建设设起来,并生产产合格产产品。这些图纸纸、表格格及说明明书的绘绘(编)制就是是设计文文件的编编制。六、设计计文件的的编制化工厂整整套初步步设计说说明书，，按《化化工厂初初步设计计文件内内容深度度规定》》HG/T20688-2000））中的规规定进行行编制。。下面着重重介绍工工艺设计计文件的的内容和和格式。。设计说明明书说明书的的附图和和附表（一）工工艺初步步设计文文件的编编制工艺初步步设计文文件装置概况况及特点点：综述述装置设设计规模模、车间间（装置置）组成成概况、、生产方方法、流流程特点点及技术术先进性性、相关关生产工工艺和工工程的国国内外水水平，运运行可靠靠性和经经济性。。设计依据据（设计计任务书书、建设设单位提提供或调调研取得得的有关关资料））本设计规规模及产产品方案案原材料规规格、来来源及水水电汽供供应情况况生产制度度，包括括年操作作日、生生产班数数本设计的的主要节节能措施施与实际际效果本设计的的“三废废”治理理及环境境保护的的措施与与实际效效果工艺初步步设计说说明书的的编制1.总论论按生产顺顺序即简简明扼要要又清晰晰具体地地依次叙叙述物料料流经的的设备和和生成物物的去向向。叙述述设备时时，要注注明位号号。写出主、、副反应应式，穿穿插在文文字中叙叙述。说明过程主要要操作控制指指标。说明产品及原原料的贮存、、运输方式及及有关的安全全措施和注意意事项。工艺初步设计计说明书的编编制2.生产流程程简述3.工艺计算算概述及结果果（物料、能能量热能衡算算）4.主要设备备选择说明及及计算5.原材料、、动力（水电电气汽）消耗耗定额及消耗耗表（用教材材P11-12表1-8、9.10表达）6.主要生产产控制指标（（用生产控制制分析表格表表达，包括取取样地点、分分析项目、分分析方法、控控制指标、分分析次数栏目目）7.机构及定定员（用教材材P12表1-11表达达）8.“三废””排放量（用用教材P12表1-12表达）9.产品成本本估算（用表表格表达）10.安全卫卫生及劳动保保护11.概算12.存在的的问题及解决决的意见PFD图PID图设备设计条件件图设备布置图设备一览表物流表工艺初步设计计说明书的附附图和附表图纸目录设计说明（包包括工艺、管管道设计说明明）图纸、附表工艺施工图设设计文件（见P16表1-16）（二）工艺施施工图设计文文件的编制设计施工图是是工艺的最终终成果，应按按《化工工艺艺设计施工图图文件内容和和深度统一规规定》HG20519-92）中的的规定进行编编制。工艺专业部与与工艺系统专专业部之间，，在设计工作作过程中有许许多需要交流流的条件、文文件（“条件表”），有发出出条件的主导专业，有接收“条条件表”的接收专业。我国化工设计计院的专业种种类化学工程与工工艺化工机械自动化及仪表表总图概预算（工程程经济）建筑、结构、、暖通、给排排水、强弱电电热工、环境工工程（环保））、工业炉三、计算机辅辅助化工过程程设计在20世纪20年代以前前，化工过程程设计几乎没没有理论作指指导，几乎是是完全凭经验验。在20世纪20年代～60年代，化化工过程设计计已经开始有有化工单元操操作理论作指指导，可以定定量计算设计计，但几乎完完全凭手工计计算与绘图完完成设计工作作。在20世纪60年代以后后，计算机辅辅助化工过程程设计得到了了发展。为什么直到20世纪60年代后，在在化工设计领领域开开始出出现计算机辅辅助化工过程程设计呢？计算机软、硬硬件技术的发发展化工单元操作作等理论的不不断成熟数学计算技术术的发展计算机辅助化化工过程设计计的优势（优点））：①、设计工作作效率高②、规范性好好③、设计水平平高（可进行行优化设计））效率对比：一个年产30万吨的乙烯烯的工程，如如果全凭手工工计算与绘图图，400个个设计工程师师要花费近1年的时间，，才能完成一一个流程方案案的设计。而而借助计算机机辅助化工过过程设计系统统，200个个设计工程师师花费8个星星期，就能完完成一个流程程方案。后者的设计工工作效率比前前者高出10多倍。计算辅助化工工过程设计软软件系统的发发展情况：第一代商品化化软件系统20世纪60年代，以美美国各高校联联合开发的CHESS软件系统为代代表。Chem.Eng.SimulationSystem20世纪70年代初，以以美国Monsanto