天津大学化工设计（化工过程设计）全套教案

1、第一章化工工艺设计，第一，化工产业的发展历史，化工产业的范围和在现代经济体制内的位置，第一，化工产业的发展历史，化工产业经历了古代、现代、现代三个主要发展阶段。化学产业发展阶段，古代化学产业：从数千年前人类的太阳干盐、地下卤水蒸煮盐开始，古代化学产业发芽。现代化学产业：从18世纪中叶开始大规模生产欧洲造纸、玻璃、肥皂，展示了现代化学产业的形成。现代化学工业：从20世纪40年代开始，随着合成橡胶、石油炼制、合成纤维产业的快速发展，随着化学单位操作理论的成熟，在科学技术和生产规模两个层次上开始形成现代化学工业。2，化学工业是指工艺工业型制造业(基于工序的制造)、现代制造业、离散制造业(如汽车工业等

2、)、工艺工业型制造业(又称“基于工序的制造”)(如化学工业、冶金工业等)，而工艺工业通常是指能源节能，减少消费，减排工作很困难。例如，一家每年仅10亿元的合成API制造公司每天可以消耗5000立方米的水。3、现代化学工业复盖的范围，中国的化学工业分类与美国、欧盟化学工业的类别略有不同，但逐渐整合，根据美国、欧盟的化学工业年鉴，现代化学工业复盖了以下范围：现代化学工业、石化(包括衍生有机化学)、煤化工(包括衍生有机化学) 化学产业在现代经济系统中的地位，化学产业是所有高新技术产业(例如能源、电子、信息、生物、材料等)的支持产业，离不开化学产业提供的物质支持。 化学工业并不是所谓的“夕阳产业”或“

3、夕阳产业”。它现在也在以平稳较快的速度发展，今后也将继续快速发展。1990年1999年美国，欧盟化学工业发展了整个工业平均增长率的2.69倍。美国化学产业的规模保持在世界化学工业总量的30%左右，是美国在国际贸易体制内贸易顺差的几个渡边杏制造业之一。世界500大企业中，有不少以化学为主或从事化学领域的企业。第二，化工工艺设计的基本内容，第一，化工设计、化工工厂设计、化工工艺设计、化工工艺设计四个术语之间的关系和差异，化工设计一般可以在化工工厂设计、化工工艺设计、化工工艺设计的徐璐其他情况下表示最广的意义，但意义不明确。Chemical Design，英语中没有这样的名词！化工厂设计，化工工艺设

4、计(核心)，化工厂建筑，结构设计，一般图纸设计，等、非工艺设计、化工工艺设计(核心)、公共工程设计、外部管道设计、等，化工工艺设计是化工工艺设计的深度、支持和完成。2、化学工艺设计的目标和内容，在化学工程新领域一书中，美国国家顾问简要介绍了化学工艺设计的主要目标，确定了最佳工艺、最佳操作条件和最佳输入输出率。在定量计算的基础上，结合专家经验，确定考虑安全、健康、环保的综合设计方案。化工工艺设计内容：基本核心内容是化工工艺设计，相关内容是化工工艺设计、一般工程、外管设计等支持部分的深入设计和完成。3、化工工艺设计深化改革，化工工艺设计发展方向，复杂大型化工厂设计，灵活化工厂设计，独立创新设计，与

5、国际工程设计相一致，中国化工设计研究所，原专业领域进行了相应的改革调整。，原工艺专业部门，工艺专业部门(大部分是化工和工艺专业)，工艺系统专业部门(少量化工和工艺专业，很多其他辅助专业)，工艺专业部门：化工工艺设计工艺系统专业部门姜潮：化工工艺设计以外的工艺相关事项重点化工工艺设计，工艺专业部门：PID图，PFD图程序流程图(PFD)制程物料流程图、公用程式指令图(UID)设计深度以及将不同图面分割成多个版本的公用程式流程图(UFD) ，在流程专业部门和流程系统专业部门之间，有在设计工作中需要交换的很多条件、文件(“条件表”)、具有发行条件的领先专家、接收专家。中国化学设计院专业种类，化工工程

6、与技术，化工机械、自动化与仪表，通用图纸，预算(工程经济)，建筑，结构，HVAC，给排水，强弱电，热能，环境工程(环境)，工业炉20世纪60年代，化学工艺设计开始通过可以计算设计定量的化学单位操作理论获得指导，但几乎完全是手工计算和绘图完成设计工作。20世纪60年代以来，计算机辅助化学工艺设计发展了。为什么20世纪60年代以后在化学设计领域开始了计算机辅助化学工艺设计？计算机软件、硬件技术开发、化学单元操作等理论的持续成熟、数学计算技术开发、计算辅助化学工艺设计软件系统开发：第一代商业软件系统，代表20世纪60年代美国大学共同开发的CHESS软件系统。chem.eng.simulation s

7、ystem，20世纪70年代初美国Monsanto领导开发的FLOWTRAN软件系统负责人。第二代商品化软件系统、Flowsheet Translator、第三代商业化软件系统、20世纪80年代、ASPEN和PROCESS II。Advanced System for Process Eng。我国在20世纪90年代首次被世界大战、华中8家医院等引进了阿斯彭软件系统。目前，国内设计研究所基本上使用ASPEN或Process II软件系统进行计算机辅助化学工艺设计。天津大学拥有正版ASPEN和Process II软件系统(教育)。计算机辅助化学工艺设计软件系统开发方向(趋势):(1)，单位操作模块

8、类型数；(2)、物理数据库的大小和数据估计方法；(3)、可处理的流量单位数和组件数；(4)，计算技术方法(解决方法)；(5)、可处理的流动相位状态；(气体、液体、固体、胶体、电解质等)(6)，软件系统的人性化接口和开放性；(7)、流程图形输入和识别技术。其他，计算机辅助化学工艺设计的优点(优点):设计工作效率，规范优秀，高设计水平(可优化设计)，4，现代化学工业的发展方向，化学工程伦理和责任管理系统，1，现代化学工业的发展方向，化学工业的人类发展目的：化学物质(，这个目标由化学家和化学工程师在技术水平上共同完成。现代化工产业发展方向，新材料，经济合理的批量，高质量，灵活性，绿色，多尺度，其中：

9、化工产业绿色化的意义：作为基本原则的“减少，再利用，回收”，即“3R”原则。(Reduce，Recycle，Resource):(1)，减少化学过程中的能耗，减少物质消耗，(2)减少有害物质的使用或生成。(3)、减少废物，在系统类中使用废物。(4)，将尽可能排出的废物转化为可用的可再生资源。(5)，尽量延长产品的生命周期。Reduce，Recycle，Resource，2，化学工程伦理和责任管理系统，实施化学工程领域的注册工程师系统，在化学工程师心中树立伦理概念，构建责任管理系统。逐渐成为国际化学工程领域的发展趋势。伦理观念反映在：(1)，自觉裴珉姬化学过程的安全；(2)、有意识地认识环境保护

10、；(3)、自觉节约资源的认识；(4)、业主、化工厂经营者、同事的责任精神。责任管理体系的含义：(1)，安全、健康、环境保护、提高资源意识和行动；(2)、全面报告业绩、行动计划，但不避免缺陷。(3)，与群众沟通，听取意见的日常化。等一下。佐原健二化工厂设计概述，2.1中国化工厂基础设施一般程序，基础设施：基本建设的缩写，一个项目从假说到建设着手生产的过程。中国化工厂基础设施程序如下：初步数据(信息)收集和整理工作、项目提案、初步或详细的可行性研究、初步决策、项目评估、最终决策、计划决策书、投资决策期(阶段)、初步设计、扩展初期设计、2.1.1项目提案，定义：将收集的项目相关信息(信息)记录下来，

11、并由所在地区、部门和企业提交给上级主管部门的项目投资索赔文件。项目提案应包含的主要内容(章节):(1)，项目的背景，含义；(2)、产品价格和市场需求预测分析；(3)、产品方案和建设规模；(4)、技术路线和技术来源；(五)、原料、燃料、动力、供水、运输、产品运输等；(六)、场地选择和场地条件；(七)、环境保护方案；(八)、火灾和安全措施；(九)、工厂郑源和人力资源来源；(10)，投资估计，融资方案；(11)、基础设施和投资计划；(十二)、经济效益初步分析和评价；(13)，结论和建议，项目提案的本质：投资于该项目的主体，处理在此之前收集的所有信息(信息)(结合初步定量计算和专家经验)，想按上述主要

12、章节整理成文件。其目的是打动上级决策者，让决策者决定那个项目。只有项目提案获得批准，才能进行项目可行性研究。2.1.2项目可行性研究(“可行性研究”，可行性研究的定义：根据国家、地区、产业、部门的总体经济计划或部署，对建议项目的技术、经济和工程、安全、环境保护等进行详细的研究和分析。提供关于此项目是否实施、实施是否延迟以及实施方法的建议，从而为投资决策提供了更可靠的依据。可行性研究报告(按内容深度)、初步可行性研究、详细可行性研究、可行性研究报告(按资金来源、投资额、重要性)、所有者亲自委托，由上级主管部门指定，可行性研究报告应作为相应设计资格或咨询资格的单位编制。可行性研究报告的本质：主要内

13、容是项目的技术和经济分析报告，所有者自己写的项目提案的内容必须逐个进行试点研究和分析。，可行性研究报告就项目提案而言，(1)，信息数据重新收集，特别是市场预测分析。(2)，进行初步工程计算，尽可能详细地估计项目的投资、产品成本和经济效益。(3)，不确定性，加强风险分析；(4)得出明确的结论和建议，项目可行性研究是国家、业主基础设施流程的关键阶段，2.1.3项目任命书(设计计划任命书)，资料来源：项目可行性报告通过演示会(审议会)后，上级主管部门将批准“项目可行性研究报告”和“项目的设计计划任命书”定义：建议项目的位置、规模、投资、建设期限、劳动郑源等由上级主管部门发布的“规定”文件。与可行性研

14、究报告一起用作项目的设计基础。关注我国投资制度的改革问题：(1)，财政资金和限制目录；(2)，谁投资，谁做决定，谁收益，谁冒险的原则；(3)，在国家宏观调控下，市场资源配置原则。2.1.4化工项目基础设施设计阶段，按设计深度进行化工项目设计，初步设计(基本设计)，扩展初步设计(扩展初步设计)，施工设计(建筑设计)，第一，设计深度最浅的设计阶段，一般要求：1，PID图；2、材料和热会计计算；3、土木工程、公共工程要求；4、工厂布局(一般)和车间布局要求，建议；5、项目报价；6、初步设计指南。这就是所谓的“三阶段设计(设计的三阶段)”，第二，基于项目的核心技术(主要是核心设备，主要流程)部分，对扩

15、展初期设计的以下文件进行补充：1、主要设备设计图纸；2、主要设备布局；3、主要工艺部分操作说明；4、扩展设计文档。注：具有设备创新、工艺技术创新的化工项目需要扩大设计阶段。但是通常，早期设计的扩展只是从早期设计到施工图设计的过渡阶段，还没有指导施工。第三，建筑设计这是最详细、最深入的工程设计阶段。只有那份设计文件才能交给建设组施工。完全细化初始设计或扩展设计。化工工艺设计，施工图设计的主要文件：1，PID最终版本；2、UID图表；3、所有设备施工图；4、平面高程布局；5、管道图(管道设计)；6、建筑材料明细表；7、项目预算书；8、建筑设计指南。等一下。注：根据项目项目的大小和复杂性、上级主管部门的要求、设计能力等，设计阶段分为三个方案：简单工程：一个阶段直接进行建筑设计的中间复杂项目：初步设计施工建筑复杂，创新工程：初步设计扩展初期设计施工图设计，最后终点是施工图设计，各个阶段的设计严格审查，问题：为什么对设计进行分割？2.1.5化学品(工程)试制，化学品(工程)试制顺序(阶段):1，现场清洁，2，设备和管道清洁，(清洁、空气冲击和清洁顺序)，3，设备单个测试，此外，试制通常处于异常条件。2.2工艺包装设计，1，工艺包装的定义工艺包装是一个特殊的技术术语，是特定化工产品生产技术的所有技术文件的总和。工艺包装是化工厂工艺的关键技术文件。，工艺包的来源，国内大学、研究所、外国专