化工设计概论

化工设计概论四川大学化工学院党亚固内容绪论第一章化工设计程序和内容第二章工艺流程设计第三章物料衡算与能量衡算第四章设备的工艺设计与选型第五章车间布置设计第六章管道设计与布置第七章向非工艺专业提供设计条件第九章设计文件的编制第十章工厂选址及总布置设计授课教师党亚固；郭孝冬；唐建华；校外专家党亚固：答疑地点：江安一基楼B321、[e-mail]：13308010009qq:3281273564•“化学和放大是化工人的两个拳头”。•化学：–无机化学、有机化学、分析化学、精细化工工艺学…..•放大：–基础：化工原理、化工热力学、反应工程、化工设备基础、化工工艺学、化工实验…..–实现：化工设计学习本课程的意义化工工科专业的学生毕业之后从事化工、制药等工作，无论是技术革新，还是装置能力的核算、工厂的改造挖潜，降低能耗，综合利用，三废处理，提高生产效率，以至于产品的开发、中间实验都需要一定的化工开发和化工设计的专业知识。因此，在大学高年级开设这门全面系统讲解化工设计的课程，进行有关工程设计方面知识的学习和训练是十分必要的。通过该课程的学习，使学生具备化学工程师的基本理论素质，今后无论对学生考研，还是参加工作都将是大有意义的。6其他大学的化工设计课程设置789全国大学生化工设计大赛•比赛规程•设计作品，漫游•参赛组队2011年化工设计大赛获奖名单大赛要求完成的设计内容•项目可行性论证•工艺流程设计•设备选型及典型设备设计•车间设备布置设计•分厂总平面布置设计•经济分析与评价•设计说明书编制•英文摘要和现场答辩设计所用的知识和软件•相关课程–化工原理、化工热力学、反应工程、化工技术经济、化工工艺学、化工设计概论等•相关的设计规范、设计标准•相关的技术手册、参考资料设计所用的知识和软件•流程模拟：APSENPLUS，CHEMCAD•设备布置：PDMS,PDMAX,PDS•厂区展示：3DMAX•热量集成：APSENPINCH•厂区漫游：NAVISWORKS•作品展示：OFFICEetc15课程性质和目的：《化工设计》为化学工程与工艺专业的专业必修课。课程以化工工艺设计为重点，讲述化工工艺设计的原理、方法、设计程序和技巧，以及各种化工工艺图的绘制及阅读方法。通过本课程的学习，使学生学会应用已学过的理论知识解决实际工程问题，从过程的物料衡算及热量衡算入手，确定典型工艺过程的流程及工艺条件、设备选型；了解化工生产中的设备材质、安全生产、三废治理等问题。通过加强基础、面向实际、引导思维、启发创新，使学生掌握一定的化工设计知识，培养理论联系实际的能力，为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理打下基础。16教学安排1.课堂教学20学时，上机12学时2.成绩评定：作业50%，平时10%；期末开卷考试40%17课程学习基本要求•掌握化工设计的基本概念、设计流程，化工工艺设计的深度和主要内容•掌握化工流程设计方法•熟练阅读化工工艺图纸和绘制化工工艺流程图•掌握物料能量衡算方法和典型设备工艺计算、设计选型方法•掌握化工车间布置和管道布置设计方法•掌握工厂选址和总平面布置方法18教材：《化工设计概论》.李国庭等主编化学工业出版社.2008年第一版19主要参考书:•《化工设计》娄爱娟华东理工大学出版社•《化工设计》王静康主编化学工业出版社•《化学过程设计》倪进方主编化学工业出版社•《化工项目设计训练》MartynS.Ray著余立新等译清华大学出版社•《化工工艺设计手册》化学工程出版社•《化学工程手册》时均等主编化学工程出版社绪论•0.1化工设计的概念与意义•0.2化工设计类型及内容•0.3化工设计的特点•0.4化工设计总原则•0.5学习本课程的意义§0.1化工设计的概念和意义化工的概念“化学工艺”、“化学工业”、“化学工程”等的简称。凡运用化学方法改变物质组成或结构或合成新物质的，都属于化学生产技术，也就是化学工艺；所得产品被称为化学品或化工产品。化工设计概念•设计出一个工艺流程•研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济的可行性•选择合适的生产设备、管道及仪表•合理的工厂布局设计•工厂建成投产§0.2化工设计类型及内容化工设计分类•新建工厂设计；•原有工厂的改建和扩建设计；•车间、厂房的局部修建设计。新建工厂设计分类（按技术来源）1）工程设计；2）复用设计；3）因地制宜设计。从设计范围分类•工厂化工设计：厂址选择、总图设计、化工工艺设计、非工艺设计、技术经济分析等。•化工工艺设计和其他非工艺设计称为：•车间化工设计–工艺设计内容主要有：生产方法的选择、生产工艺流程设计、工艺计算，设备选型、车间布置设计及管道布置设计，向非工艺专业提供设计条件，设计文件以及概(予)算的编制等项设计工作。设计专业的划分主导专业：工艺、系统、布置、管道、管材、管机、自控、设备等（8个）辅助专业：土建、电气、电讯、给排水、总图、化水、热工、环保、暖通、安全卫生、消防等（11个）其他：技术经济、费用控制（2个）27化八院（成达）设计管理§0.3化工设计特点（1）政策性强（2）技术性强（3）经济性强（4）综合性强§0.4化工设计的原则(1)贯彻执行国家基本建设方针政策。(2)认真贯彻“五化”设计原则。(3)采用先进的科学技术。(4)设计使用的基础资料要准确、可靠。第一章化工设计程序和内容1.1设计前期工作步骤与内容1.2初步设计阶段工作内容与程序1.3施工图设计阶段工作内容与程序1.4车间工艺设计•化工厂建立的全过程一般需要经过可行性研究、化工设计、施工、试车和考核等几个阶段。一个工程项目从设想到建成投产这一阶段称为基本建设阶段。化工项目基本建设程序投资设想机会研究项目建议书可行性研究投资决策设计任务书初步设计施工图设计施工安装人员培训试车验收投产设计（建设）前期设计后期（建设期）设计期化工设计阶段的划分1.国外设计阶段的划分国际上通常把全部设计过程划分为由专利商承担的工艺包(基础设计)和由工程公司承担的工程设计两大设计阶段。工程设计又划分为：工艺设计、基础工程设计和详细工程设计三个阶段。化工程序及阶段2.国内设计阶段的划分重要的大型企业，技术比较复杂或比较新型的工厂，可分三个阶段进行设计，即初步设计，技术设计(又称扩大的初步设计、扩初设计）和施工图设计三个阶段。对在技术比较简单和比较成熟的，生产规模较小的工厂或个别车间，以及技术改造与技术措施比较成熟的，可分为二个阶段设计，即技术设计和施工图设计二个阶段。工艺专业的主要设计内容为其它专业提供条件设备概略布置设备条件提出和选型物能恒算、确定操作控制条件确定流程（PFD,PCD）工艺专业§1.1设计前期工作步骤与内容国外分为：机会研究、初步可行性研究、可行性研究、评价及决策几个阶段。国内分为：项目建议书、可行性研究、编制设计任务书等几个阶段。§1.1.2国内作法（1）编写项目建议书,向国家推荐项目；（2）进行可行性研究(市场销售,技术路线,工程条件,人力资源,实施计划,资金成本,经济效果等研究,成品:可行性研究报告)；（3）编写计划任务书。1.项目建议书的主要内容(1)项目建设目的和意义，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)；(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)投资估算和资金筹措设想；(11)经济效益和社会效益的初步估算。2.可行性研究报告主要内容(1)总论；(2)需求预测；(3)产品方案及生产规模；(4)工艺技术方案；(5)资源可靠性、原材料、燃料的供应及公用设施情况；(6)建厂条件和厂址方案；(7)公用工程和辅助设施方案；(8)环境保护；(9)工厂组织、劳动定员和人员培训；(10)项目实施规划和安排；(11)投资估算和资金筹措；(12)产品成本估算；(13)财务、经济评价及社会效益评价；(14)评价结论；（15）必要的附件。3.设计计划任务书主要内容(1)建设的目的和依据。(2)建设规模、产品方案或纲领，生产方法或工艺原则。(3)矿产资源，水文地质和原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件。(4)资源综合利用和环境保护，“三废”治理的要求。(5)建设地区或地点，以及占用土地的估算。(6)防空、抗震等的要求。(7)建设工期。(8)投资控制数。(9)劳动定员控制数。(10)要求达到的经济效益。三个设计文件的区别（项目建议书、可行性报告、设计任务书）•阶段不同•目的不同•编制的主体不同•深度不同§1.2初步设计阶段工作内容与程序•项目建设地点和期限•在技术可行性和经济合理性•主要原料、燃料、水、动力供应来源•工程总造价和基本技术经济指标•提供审批依据，提供施工准备及施工图设计依据。1.2.1初步设计目的§1.2.2.初步设计任务和内容初步设计阶段的成品：设计说明书附表：设备一览表，主要材料估算表；附图：物料流程图，管道及仪表流程图，总平面布置图，车间设备布置图，关键设备总图；附：概算书和技术经济分析资料。§1.2.3初步设计的工作程序•初步设计准备；•讨论编制初步设计方案；•提供设计条件；•完成各专业的具体设计；•中间审查；•完成设计文件及图纸,最后审核；•进行经济分析概算；•审定设计文件(复制、归档、报批)。§1.3施工图设计阶段工作内容与程序1.3.1目的与作用主要目的是为施工服务。施工图是全部施工的依据，用于进行建筑安装工程、设备安装、管道敷设及标准和非标准设备、装置和金属结构的制造。§1.3.2.施工图设计阶段设计内容根据初步设计审批的意见，解决初步设计中特定的问题，并由此进行施工单位的编制施工组织设计、编制施工预算以及如何实施施工等。根据初步设计的结果提供施工安装用的图纸、表格和施工文字说明；向非工艺专业提供设计条件和提出设计要求；完成施工图设计文件。§1.3.3.施工图设计阶段工作程序1.修改完善初步设计文件；2.各专业的协调，向配套专业提供正式资料；3.完成必要的图纸，表格等；4.编写施工安装说明书。§1.3.4施工图设计的深度施工图设计的主要工作内容是完善初步设计中提出的工艺流程图设计、工艺设备布置设计、工艺管道布置设计和设备、管路的保温及防腐设计等。施工图设计的深度除了和初步设计互相连贯衔接之外，还必须满足：(1)全部设备、材料的订货和交货安排；(2)非标准设备的订货、制造和交货安排；(3)能作为施工安装预算和施工组织设计的依据；(4)控制施工安装质量，并根据施工说明要求进行验收。§1.4车间工艺设计1、生产方法的选择2、生产工艺流程设计3、工艺计算4、车间布置设计5、管路设计6、提供设计条件7、编写设计说明书8、概（预）算书的编制思考题1、“化工设计”的概念。2、国内化工设计阶段是如何划分的？3、车间工艺设计内容？4、简述化工厂建立的过程。