化工设计综述

1、1,化工设计,高峰 2012,2,序言： 化工设计的成品就是一部工程设 计，是集体劳动的结晶；是各种专业综合应用的结果；而其中化 工工艺是龙头专业. 设计是一种创造性劳动,是工程师所 从事的工作中最有新意,最能使人感到满 足的工作之一. 一个典型的化工工艺过程一般由六个 阶段所组成: 原料储存 进料准备 反应器 产品分离 产品精制 产品储存（要点）,3,1、化工设计概述 11 基本建设程序 一个工程项目从设想到建设投产，这一 阶段称为基本建设阶段。 基本程序如下： 技术软件 项目建议书 可行性研究 初步设计施工图设计 项目建议书 、可行性研究的内容及深度 见P36、（自学）项目无论大小，实施后

2、是否取得良好的经济和社会效益与项目建议书 、可行性研究是否有关 工程实施必须要按程序进行,4,1.2化工厂整套设计所包含的内容p7 内容多，涉及各种专业。 “四化”原则：工厂布置一体化；生产装置露天化；公用工程社会化；引进技术国产化p7-8；,5,1.3 化工工艺设计p8-16（注意：补充了部分内容） 1.3.1化工工艺设计内容 按设计种类介绍 第一类：概念设计，中试设计、基础设计。 发生在新技术开发阶段，由研究单位的工程开发 部门负责进行。 第二类：工程设计：初步设计、施工图设计。 由设计单位负责进行。 1.3.1.1 概念设计： 内容：根据提供的概念和数据，确定流 程和工艺条件，主要设备的

3、形式和材质、 三废处理措施等。 通过概念设计获得以下结论,6,（1）对开发项目进行初步的经济评价， 以确定技术路线的先进性和可靠性。 （2）开发项目所需改进之处，需补充 的试验内容，判定数据是否充分。 （3）判定是否建立中试装置，确定中 试的规模、范围、必须通过中试解决 的问题，必须通过中试得到的数据。,7,1.3.1.2 中试装置设计 ： （1）验证基础研究得到的规律。 （2）考察从小试到中试的放大效应。 （3）补充不能在小试中作的课题。 （4）进行新设备、新材料、新仪器、 新控制方案的试验。 1.3.1.3 基础设计： 内容：包括新建装置的一切要点。一 个合格的工程设计人员能够根据基 础设

4、计完成一个能顺利投产，达到 一定产量和质量的指标的生产装置。 （国家有新技术开发管理条例）,8,（1） 设计依据 （2） 工艺流程说明 （3）物料平衡及能量平衡图 （4）带控制点工艺流程图 （5） 设备一览表 （6）对工程设计的要求 （7）设备布置建议图 （8）操作规程,9,（9）装置三废的排放点，排放量, 主要成分及处理方法 （10）自控设计说明 （11）消耗定额 （12）有关技术资料，物性参数等 （13）安全技术与劳动保护说明 1.3.2 初步设计p8 初步设计的任务是根据基础设计 ，结合建厂条件作出的工程设计阶 段的主要技术决定,10,审查重点： （1） 各种技术是否先进可靠。 （诸多专

5、业） （2） 是否满足国家和各级地方政府 的规定。 （3） 技术经济、概算等经 济指标。如社会效益，经济效 益、抗风险能力、投资回收期 等。 初步设计文件:（全工程） （1） 总说明：工程概况、各专业技术说明、技 术经济分析、节能篇、建筑设计防 火篇、环保篇、劳动安全卫生篇）。 （2）各专业报批图，表等资料， （3） 概算书。,11,1.3.3工艺初步设计文件：（P815） （1） 总说明 （2） 物料平衡图 （物料平衡及能量计算） （3） 带控制点工艺流程图 （4） 设备布置图 （5） 设备一览表（设备选型及计算） （6） 综合材料表,12,134 施工图设计的内容与程序（注意书上次序有误）

6、 根据初步设计文件: （1）设计各专业进行工程建设和生产所 需的一切施工图和文件。 （2）编制精确的投资预算 工艺施工图设计文件： （1） 工艺设计说明 （2） 首页图 （3） 带控制点工艺流程图,13,（4） 辅助管路系统图 （5） 设备布置图 （6） 设备一览表 （7） 管路布置图 （8） 管架安装示意图 （9） 各种材料表及综合材料表 （10） 设备管口方位图,14,附：毕业设计说明书 内容 一、总论 （概述、文献综述、设计任务的依据或项目来源等） 二、生产流程或生产方案确定 三、生产流程简述 四、工艺计算书（物料衡算、热量衡算 ） 五、主要设备的工艺计算和设备选型 六、原材料、动力消耗

7、定额及消耗量 单位产品（吨）的消耗量（及消耗定额）和单位时间 （小时和年）的消耗量。 七、车间成本估算 八、环境保护与安全措施 九、设计体会和收获 十、参考文献 十一、附工程图纸（带控制点的工艺流程图；主要设备 装配图；设备平面布置图与立面布置图；主要车间的管 道布置图 ）,15,1.4 整套设计中的全局性问题 p17 141 厂址的选择 （1）应当靠近主要原材料供应地区或产品销售 区。 （2） 交通运输便利。 （3） 保证水源供应。 （4）应在居民区的下风向和江河下游，同时不 受其它企业烟气影响。 （5）不受洪水威胁，地下水位4米以下。 （6） 7度震区以下。,16,142 总图布置 （1）

8、生产要求：生产布局紧凑，避免交叉 和迂回。 （2）安全要求：满足国家规范。 （3） 发展要求 143 安全防火与环境保护 1431安全与防护 第一次危险：系统或设备内潜有火灾、爆 炸危险，在正常情况下不会危害人身安 全或设备。,17,第一次危险由过程特性所决 定无法改变。 第二次危险：由第一次危险引起的后果， 直接危害人身、设备和建构筑物。 原因： a.外界原因：明火、电火花、静电放电、 雷击。 b.物料性质 c.违规操作 设计上所能采取的措施： a.预防由第一次危险产生的第二次危险。 b.限制第二次危险危害范围。 c.事故发生后能使人员及时疏散和得到及 时救助,18,1432 防毒与环保 毒

9、性： 急性中毒：LD50(Lethal does) 中毒程度 50%实验动物死亡的致命剂量 （口吸） LD5025mg/kg动物 剧毒 LD5025mg/kg动物 低毒 慢性中毒：TLV(Tressshold Limit Value) 防毒措施： a.尽量焊接，减少法兰，用法兰时采用榫槽面 b.有毒气体应经洗涤或高空达标后排放。 c. 固体有害物质，燃烧、掩埋 d.强制事故通风（尽量采用室外布置） e.危险性气体报警 f.保证安全撤离：安全梯、紧急出口、救急设 备、 洗眼器等,19,1433 燃烧与爆炸 （1） 气体和液体的自然点：物质在没有外界引 燃因素的条件下在空气中能自燃的温度。它表 明

10、该物质在空气中被加热的极限温度。 （2） 闪点：液体在明火中被点燃的最低温度。 是物质是否容易着火的标志。 生产类别划分： 从闪点划分：甲类物品 闪点28 乙类物品 28闪点60 丙类物品 闪点60,20,（3） 爆炸极限： 常温常压下该物质在空气中能 燃烧的最高、最低浓度范围。 爆炸下限：10%的气体 甲类 爆炸下限：10%的气体 乙类 H2: 4.7%74.2% 汽油：1.4%7.6% (4) 安全措施: a. 防止明火产生：静电接地、防雷 接地网、防暴电机、防暴照明。 b. 正确选材：适宜的温度范围 c. 防止超压：设置高压调节阀、全 阀、防爆薄膜等。 d. 防止超温：高温控制及报警，设

11、 置高位连锁切断控制，如：停止 进料、停止排放、紧急排放。,21,1434 噪音 （1） 对制造商提出噪音 要求 （2） 消音器 （3）根据噪音源具体处理 1.4.4公用工程 1.4.4.1供热 蒸气和动力蒸气 1.4.4.2供水与排水： 供水温度 2532 回水温度= 进水温度1012 回水压力 0.20.25MPa,22,1.4.5供电 电压： 用电负荷较大者采用 6000伏 我国电网频率 50赫兹 用电量 大于150kw采用6000伏高压电 小于150kw采用380/220伏低压电 1.4.6土建p40 所谓统一模数制，就是为了实现设计的标准化而制定的一套基本规则，使不同的建筑物及各分部

12、之间的尺寸统一协调，使之具有通用性和互换性，以加快设 计速度，提高施工效率、降低造价。,23,注意： 在设计中，有关尺寸必须是相应基数的倍数 化工建筑的特点：防火、防爆、防腐蚀、通风和防震动。,24,15 化工工艺设计内容 151 设计原则与要求 （1） 产品方案和质量指标。 （2） 经济性： （3） 节能 （4） 安全 （5） 严格遵守国家规范，符合国家和各级政 府的环境保护法规。 （6） 整个系统必须是可操作的，可控的。,25,152 设计基础 （1） 年操作时间的确定（根据以下因素确定） 介质腐蚀性 生产中有无结焦、聚合现象 设备备用情况 管理及操作水平 工艺软件成熟程度 间歇操作：取7200小时 连续操作：取8000小时,26,（2）原材料规格的确定 杂质对反应的影响 杂质对催化剂的影响 惰性杂质的影响。 原料浓度对反应产物分离系统影响 提高原料浓度和纯度需付出的代价 （3） 产品规格 （4） 原料消耗和产品收率 （5）界区交接条件,27,（6）公用工程的消耗量 （7）催化剂,干燥剂,助剂及辅助化学用品用量 （8）三废来源，