第9章 化工厂设计的内容与程序

第2章化工设计的内容与程序教学内容：1、化工设计的种类2、化工厂设计的工作程序3、化工车间(装置)工艺设计的程序及设计内容4、设计文件5、工艺设计简介6、工程建设阶段划分教学目的:了解化工设计的程序、内容、方法、工程技术人员通过设计，按工艺技术要求将想象内容转变成现实。重点:化工设计的内容及基础知识第1节化工设计的种类化工设计是将一个系统(一个工厂、一个车间或一个套装室)按照工厂工艺技术要求，经工程技术人员的创造,将其全部描绘成的图纸,表格及必要的文字说明，即把工程技术装备用工程语言表达出来。然后根据这一”语言”，把这个系统建立起来,并按入运行。或说，设计工作是一项能将人们的设想和想象转变成现实的一个重要步骤。通过该课程的学习，我们可以知道化工厂的建设程序，设计程序,主要设计内容的一些基本概念。常规的工程设计方法的步骤进行全系统的物料衡算和热量衡算、设备的工艺计算确定工艺操作条件设计工艺流程主要设备的选型和材质进行参数的灵敏度和生产安全性分析确定三废治理措施与计算基建投资，产品成本等技术要求经济指标化工设计的种类一、项目性质分类1、新建项目设计2、重复建设项目的设计3、已有装置改造二、根据设计性质分类1、新技术开发过程中的设计概念设计、中试设计、基础设计2、工程设计一、项目性质分类1、新建项目设计新产品的研制设计,新工艺、新技术的设计,这类设计一般由开发研究单位提供基础设计,然后工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计。一、项目性质分类2、重复建设项目的设计因为市场需求大产品需扩大生产,需再建生产装室.由于新厂的具体条件不同(就算生产规模、工艺要求不变)仍需要设计部门进行设计。一、项目性质分类3、已有装置改造一些老的生产装置产质量和产量均不能满足市场需求,或者由于技术原因,原材料消耗过高而缺竞争能力,必须对老装置进行改造,其中包括去掉影响产品产量和质量的”瓶颈”优化生产过程控制操作.提高能量的综合利用率和局部设备的工艺改造.这类设计往往由生产企业的设计部门进行.二、根据设计性质分类1.新技术开发过程中的设计①概念设计在基础研究结束后进行的工作，其规模应是工业化时的最佳规模。从工用度出发进行的一种假想设计工作内容:根据研究提供的概念和数据，确定流程和工艺条件及主要设备的形式和材质，三废处理措施等，最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标目的：通过概念设计，可以及早暴露研究工作中存在的问题和不足之处，从而能及时解决问题，缩短开发周期二、根据设计性质分类②中试设计：按照技术开发的观点，中试的主要目的是验证模型和数据，即概念设计中的些结果和设想通过中试来验证工作内容：与工程设计基本相同，但规模小，一般不出管道、仪表、管架等安装图。目的：验证基础研究得到的规律；考察从小试到中试的放大效应；进行一些没有条件在实验室进行的研究二、根据设计性质分类③基础设计：新技术开发的最终成果，工程设计的依据详细说明工业生产过程、主要工艺特点、反应原理及工艺参数和操作条件。提出管道流程和控制方案，并对特殊管道的等级公称直径提出要求。确定流程中主要控制方案的原则、控制要求、控制点数据表、主要仪表选型及特殊仪表技术条件。说明装置危险区的划分，列出所处理介质的特性和允许浓度，安全生产、事故处理及劳动保护设置应用的特殊措施。目的：1.总结整个技术开发阶段的研究成果；2.作为工程设计的依据二、根据设计性质分类2.工程设计工程设计分三段设计、两段设计和一段设计.重要的大型企业和使用较复杂的技术时，为了保证设计质量，可按初步设计、扩大设计及施工图设计三个阶段。一般技术比较成熟的大型工厂或车间的设计，可按扩大初步设计和施工图设计两个阶段的设计。技术上比较简单，规模较小的工厂或车间的设计，可直接进行施工图设计一个阶段进行2.工程设计2.1工程设计阶段的划分•项目建议书•可行性研究报告•总体设计(必要时)•工艺包•基础设计•详细设计•施工配合•开车及性能考核•设计回访2.工程设计2.2各阶段主要内容项目建议书（预可行性研究报告）—协助业主申请项目可行性研究报告—作为项目咨询的第二阶段帮助业主立项。总体设计（对工程而言）--确定项目的“五总”：总投资总平面总流程总进度总定员工艺包—工艺操作的具体详细说明，业主提供工艺包主要包括工艺流程、工艺基础数据、工艺操作参数、关键的工艺计算、工艺设备等数据包基础设计—工作内容分为两个方面：（1）设计单位自己技术：按照基础设计内容深度规定要求完成合同工厂或合同装置基础设计，最终设计单位要承担装置性能考核责任（2）业主或承包商购买工艺包：设计单位不承担工艺技术责任，按照工艺包及合同要求对专利商提供的工艺技术进行工程化实施。设计单位不承担性能考核责任详细设计—根据合同及标准要求完成满足现场施工安装全部设计文件2.工程设计2.3各阶段主要责任单位项目建议书--由建设单位规划部门在工程服务单位协助完成批准：上级或国家主管部门，一般的基建项目上级主管部门，大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委可行性研究报告--由相应资质的工程服务单位完成“三同时”：环评，安平，职业卫生预评价通过预评价批准：上级或国家主管部门。一般的基建项目上级主管部门（板块、中石油规划计划部），大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委基础设计--由具有相应资质的工程服务单位协助下完成批准：上级主管部门（板块、规划计划部)详细设计--由相应资质的工程服务单位完成,由建设单位的工程管理部门组织由设计单位向施工管理单位进行施工交底，可和施工图会审同时完成。批准：建设单位设计单位其它任务：采购服务；现场施工服务第2节化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序一、项目建议书二、可行性研究三、初步设计四、编制任务书五、扩大设计六、施工图设计一般以基础设计为依据提出项目建议书，经上级主管部门认可后写出可行性研究报告，上级批准后，编写设计任务书，进行扩大初步设计，后者经上级主管部门认可后进行施工图设计工程设计的基本程序8．初步设计7．提出初勘要求6．复查厂址15．工程总结、设计回访11．施工图设计12．施工配合13．试车、考核14．竣工验收9．设备采购10．提出详勘要求16．项目后评价1．编制项目建议书0．接受任务5．可行性研究报告4．预可行性研究2．厂址选择3．技术考察一、项目建议书进行可行性研究和编制设计任务书的依据1、项目建议书目的和意义，即项目提出的背景和依据。投资的必要性及经济意义;2、产品需求初步预测;3、产品方案和拟建规模;4、工艺技术方案（原料路线、生产方法和技术来源）;进行可行性研究和编制设计任务书的依据5、资源、主要原材料、燃料和动力的供应;6、建厂条件和厂址初步方案;7、环境保护;8、工厂组织和劳动定员估算;9、项目实施规划设想;10、投资效益和社会效益的初步估算;一、项目建议书二、可行性研究•它是以拟建项目进行全面分析及多方面比较，对其是否应该建设如何建设作出论证和评价，为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的依据•可行性研究是对项目的技术路线、工艺过程、工程条件和经济效益及社会效益进行深入细致的调查研究可行性研究主要内容1、总论包括项目名称、进行可行性研究的单位、技术负责人、可行性研究的依据、可行性的主要内容和论据、评价的结论性意见、存在问题和建议等，并附上主要技术经济指标表2、需求预测包括国内外情况预测和产品的价格分析3、产品的生产方案及生产规模4、工艺技术方案包括工艺技术方案的选择、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的情况等内容5、原材料、燃料及水电汽的来源与供电可行性研究主要内容6、建厂条件和厂址选择布局方案。7、公用工程和辅助设施方案。8、环境保护用安全卫生9、工厂组织、劳动定员和人员培训。10、项目实施规则。11、项目估算和资金筹措。12、经济效益评价及社会效益评价。13、结论三、初步设计根据设计任务书，对设计对象进行全面的研究，寻求在技术上的可能、经济上合理的最佳方案主要是确定全厂性的设计原则、标准和方案、水、电、汽的供应方式和用量，关键设备的选型及产品成本、项目投资等重大技术经济问题编制初步设计书，其内容和深度能使对方了解设计方案、投资和基本出处为准四、编制任务书可行性研究呈报给上级主管部门，当被上级主管部门认可后，便可编写设计任务书以作为设计项目的依据设计任务书的内容1、项目设计的目的和依据;2、生产规模、产品地质、生产方法和工艺原则;3、矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件;4、资源综合利用、环境保护、三废治理的要求;5、厂址与占地面积和城市规划的关系;6、防空、防震等的要求;7、建设工期与进度计划;8、投资控制数;9、劳动定员及组织管理制度;10、经济效益、资金来源、投资回收年限。五、扩大初步设计•根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，使之明确、细化。编制准确度能满足控制投资或报价使用的工程概算原料用量、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程序图六、施工图设计根据已批准的扩大初步设计，结合建厂地区条件，在满足安全、进度及控制投资等前提下开展施图设计，其成品是详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算书施工图作为施工单位编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。其内容与扩大初步设计有较大的变动时，应另行编制修正概算，上报审批单位核准。施工图设计一般不能随便改变扩大初步设计六、施工图设计在施工图设计的编制过程中，根据扩大设计审批意见加强与基建施工单位的结合，正确贯彻上级的审批精神与原则施工图设计的主要工作内容是在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计的车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温防腐设计工艺专业在施工图设计的主要工作内容工艺图纸目录工艺流程图设备布置图设备一览表非定型设备制造图设备安装图管架管件图管道布置图设备和管路保温及防腐设计设备管口方位图非工艺专业在施工设计中的主要工作内容土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装。除施工图外，还就附有各部分施工说明，安装材料表、全厂设备一览表、综合材料汇总表、施工图预算表。七、设计代表扩大初步设计与施工图设计两个阶段，有大量的各专业人才参加，到设计文件编制完毕，工作转入了基本建设和试车阶段的时侯，就只需少量的各专业设计代表参加。各专业的代表，就是参加基本建设的现场施工和安装，建成化工装置后要参加试车运转工作，使装置达到设计所规定的各项指标要求第3节化工车间(装置)工艺设计的程序及内容•化工车间设计是化工厂设计的最基本内容，初学者必须掌握的基本内容一、设计准备工作1、熟悉设计任务书任务书中提出什么要求、必须熟记2、了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容，参照设计进度订出个人工作划3、查阅文献资料按要求查阅工艺路线、工艺流程和重点设备有关的文献料，摘录笔记，加工整理4、收集第一手资料深入现场调查研究第3节化工车间(装置)工艺设计的程序及内容二、方案设计方案设计就是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。这个阶段要运用所掌握的各种资料，进行不同生产方法和生产流程的对比分析，通过这一过程可以培养分析、归纳和理论联系实际的能力1、方法：由于科技的不断发展，一个产品的生产可以用不同的原料和不同的生产方法。例如：合成NH3可用煤、油、汽三种不同原料的不同的生产方法制的NH3。所以在设计一个产品时首要的工作就是通过定量的技术经济比较、评价总投资和成本，从而选择一条技术上先进、经济上合理、安全可靠、三废得到处理，而且又是因地制宜可以实施的工艺路线第3节化工车间(装置)工艺设计的程序及内容二、方案设计1、方法2、生产流程：生产流程设计的工作历程比较长，从规划轮廓到完善定型，要经过物料衡算、热量衡算、设备设计和车间布置设计等过程，工作量非常大