1化工设计综述

化工设计高峰20121•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）2•1、化工设计概述•1．1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P3~6、（自学）项目无论大小，实施后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3•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；4•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，主要设备的形式和材质、三废处理措施等。通过概念设计获得以下结论5•（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。6•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）7•（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8•（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9•审查重点：•（1）各种技术是否先进可靠。（诸多专业）•（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。10•1.3.3工艺初步设计文件：（P8~15）•（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11•1．3．4施工图设计的内容与程序（注意书上次序有误）•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12•（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13•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）14•1.4整套设计中的全局性问题p17•1．4．1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。15•1．4．2总图布置•（1）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•1．4．3安全防火与环境保护•1．4．3．1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。16•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17•1．4．3．2防毒与环保•①毒性：急性中毒：LD50(Lethaldoes)中毒程度50%实验动物死亡的致命剂量（口吸）LD50＜25mg/kg动物剧毒LD50＞25mg/kg动物低毒慢性中毒：TLV(TresssholdLimitValue)•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18•1．4．3．3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℃19•（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，设置高位连锁切断控制，如：停止进料、停止排放、紧急排放。20•1．4．3．4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：•①供水温度25~32℃•②回水温度=进水温度＋10~12℃•③回水压力≥0.2~0.25MPa21•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。22•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。23•1．5化工工艺设计内容•1．5．1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。24•1．5．2设计基础•（1）年操作时间的确定（根据以下因素确定）•①介质腐蚀性•②生产中有无结焦、聚合现象•③设备备用情况•④管理及操作水平•⑤工艺软件成熟程度间歇操作：取7200小时连续操作：取8000小时25•（2）原材料规格的确定•①杂质对反应的影响•②杂质对催化剂的影响•③惰性杂质的影响。•④原料浓度对反应产物分离系统影响⑤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26•（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，数量、组成及处理办法。•1．5．3工艺计算及工艺图•物料平衡计算、能量平衡计算、设备工艺计算、管路计算等。物料平衡图，工艺流程图、设备布置图、管路布置图等。后面要详细介绍。27•1.6工程伦理学p44•职业道德•思考题•1。化工设计有那几个阶段组成？2。化工设计的种类有哪些？3。初设、施工图文件有哪些？4。什么是液体气体的自燃点？闪点？爆炸极限？5。自学毕业设计说明书的内容28