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1、化工设计第二章 化工厂设计概述,龚俊波,2.3 化工工艺设计的内容与步骤,第三节 化工车间(装置)工艺设计的内容与步骤,2.3.1 设计准备工作2.3.2 方案设计2.3.3 化工计算2.3.4 车间布置设计2.3.5 配管工程设计2.3.6 提供设计条件2.3.7 编制概算书及编制设计文件2.3.8 计算机辅助工艺设计2.3.9 化工工艺设计步骤（工作程序）,2.3.2 方案设计,二、方案设计方案设计的任务是确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。方案设计阶段的工作可以培养设计人员分析、归纳总结和理论联系实际的能力。1、生产方法：通过定量的技术经济比较、评价总投资和成本，选择一条技术上
2、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。2、生产流程：历程较长，从规划轮廓到完善定型，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，使用计算机效果较好。,2.3.3 化工计算,三、化工计算化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备选型与计算三个内容，其任务是在这三项计算的基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。在此过程中，用到大量的基础理论知识、基本概念和基本技能（数据处理、计算机应用、绘图能力等）是理论联系实际，学会发现问题、分析问题和解决问题、锻炼独立工作能力的主要阶段。化工计算的结果关系到整体设计的成败，不能
3、出差错，必须按步骤进行细心校核。,2.3.4 车间布置设计,四、车间布置设计车间布置设计应根据HG/T20546-2009化工装置设备布置设计规定和SH/T3032-2002 石油化工企业总体布置设计规范的有关规定，满足施工、操作和检修的要求，其主要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置，相应确定厂房或框架结构型式。车间布置对生产的正常进行和经济指标都有重要影响，同时为土建、电气、自控、给排水、外管等专业开展设计提供重要依据。,2.3.5 配管工程设计,五、配管工程设计配管工程设计是化工设计最重要的内容之一，其任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格
4、尺寸和材料，综合权衡建设投资和操作费用。配管工程设计，应根据HG/T20549-1998化工装置管道布置设计规定和SH3012-2000石油化工管道布置设计通则，注意节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。,2.3.6 提供设计条件,六、提供设计条件工艺专业设计人员应根据该项目设计全局性的总体要求，向非工艺专业设计人员提供设计条件。设计条件的内容包括：总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、工业炉等。工艺人员应在政策和已定的方案下，保证质量，认真负责地编制提出各专业的设计条件，并确保其完整正确性。,2.3.7 编制概算书及编制设计文件,七、
5、编制概算书及编制设计文件工程概算书应根据中国石化总公司2008年以文件中国石化建（2008）82号发布的石油化工工程建设设计概算编制办法（2007版）进行编制，它是在初步设计阶段编制的车间投资的初步估算结果，可以作为上级主管部门决策和银行对基本建设单位贷款的依据。概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。经济是否合理是衡量一项工程设计质量的重要标志。编制设计文件，是分别在初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后进行的，内容包括设计说明书、附图（流程图、布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据。,（一）、扩大初步设计文件扩大初步设计的
6、设计文件应包括以下两部分内容：设计说明书和说明书的附图、附表。化工厂扩大初步设计说明书内容和编写要求，依据化工厂初步设计文件内容深度规定和设计的范围（整个工厂，一个车间，或一套装置）、规模的大小和主管部门的要求而不同。,2.3.7 编制概算书及编制设计文件,2.3.7 编制概算书及编制设计文件,2.3.7 编制概算书及编制设计文件,二、施工图设计文件设计施工图是工艺设计的最终成品，应依据HG/T 20519-2009化工工艺设计施工图内容和深度统一规定，在初步设计的基础上进行编制。由文字说明、表格和图纸三部分组成，编制每个独立装置或主项施工图应参考该内容深度及设计规定。设计施工图设计说明由工艺
7、设计、设备布置、管道布置、绝热、隔声及防腐设计说明构成。,（二）、工艺施工图设计文件1、工艺设计说明 2、带控制工艺流程图3、辅助管路布置图 4、首页图5、设备布置图 6、设备一览表7、管路布置图 8、配管设计模型9、管段图 10、管架和非标准管件图11、管段表 12、管架表13、综合材料表 14、管口方位图15、换热器条件图,2.3.7 编制概算书及编制设计文件,工艺设计不是一蹴而就的，要做许多回合的优化调整。,第一步：流程组织（过程合成）,第二步：物料衡算及热量衡算,第三步：设备设计及选型,第四步：PFD图及PID图的设计与绘制,第五步：流程的平立面布置设计及配管设计,第六步：主要材料表及
8、概（预）算（工艺部分）,第七步：对流程的技术经济分析,第八步：编写工艺设计说明书,内循环优化,外循环优化,在流程结构不变的前提下，通过修改、调整流程内部的部分设备参数和操作参数，来对流程进行优化设计。,在内循环优化不能满足优化目标的情况下，重新做流程组织，对流程结构进行改头换面的大变动，而达到对流程进行优化设计的目的。,常用于已有流程的改造，并对实验室研究开发有指导意义。,经常用于新厂设计，对多个流程方案进行分析比较。,二层循环优化设计，工作量巨大，手工设计很难完成，只有靠计算机辅助设计。,2.3.8 计算机辅助工艺设计,设计任务书提出设计任务,流程组织（过程合成）,工艺流程草图,将流程结构输
9、入计算机系统,将已知参数输入计算机系统,MB、HB计算,设备设计及选型,PFD与PID图的设计与绘制,平立面布置与配管设计,材料表及工程概（预）算,流程的技术经济分析,设备参数、操作参数的优化调整,流程结构优化调整,内循环优化,外循环优化,2.3.8 计算机辅助工艺设计,综合阶段,设计阶段,优化阶段,2.3.8 计算机辅助工艺设计,一个实际运行的化工项目或它建成运行前的设计资料,首先，从其中提取其项目投资、产品成本、销售收入、税金、利润等基本经济数据。,然后，针对这些基本经济数据，用技术经济的观点归纳、分析出其技术经济指标（投资利润率、投资还本期等）。,最后，判断其经济合理性。,化工工艺设计与
10、化工项目经济分析之间的关系,在实际化工过程设计工作中，设计、经济、模拟三者之间关系：设计出一个较好的流程是化工过程设计的最终目的；经济分析与评价是挑选和判断流程优劣的依据；计算机辅助化工过程设计与模拟是设计的有力手段。,2.3.9 化工工艺设计步骤,工艺设计工作程序,化工工艺,接受设计条件,消化资料确定设计基础,展开工艺设计,提出相关设计条件,完成工艺设计成品文件,设计跟踪服务,设计完成报告,2.3.9 化工工艺设计步骤,接受设计条件：,项目经理 项目建议书 可研报告 装置平面图 专利、专有技术资料 工艺设计、基础设计数据 开工报告 有关会议资料 合同文件,2.3.9 化工工艺设计步骤,消化资
11、料确定设计基础：,工艺路线 产品方案 设计规模 年操作时间 操作弹性 原料、催化剂规格 产品和付产品规格 公用工程规格 界区条件,2.3.9 化工工艺设计步骤,展开工艺设计:,确定工艺流程方案 工艺计算：物料、能量、设备 PFD 设备表 工艺设备数据表 建议布置图 原料、公用工程消耗 确定公用系统方案 三废排放量及建议处理方法 安全分析，危险区划分 初版PID(A版),2.3.9 化工工艺设计步骤,提出相关设计条件：,自控条件：工艺控制 联锁 报警 电气条件：危险区划分 特殊电气要求 总图条件：建议布置图 设备条件：工艺设备数据表 分析化验条件：取样条件/取样点汇总表 配管条件：操作原则 安全
12、规程指南 三废排放一览表,公用工程条件表 消防条件 电信条件 采暖、通风、空调条件 建、构筑物特性条件 安全生产、职业卫生 物性数据、文字说明,2.3.9 化工工艺设计步骤,完成工艺设计成品文件：,设计说明书 图纸：流程图、布置图、设备图等 表格：设备一览表 材料汇总表 界区条件表 取样点汇总表等,2.4.1 化工厂厂址的选择2.4.2 化工厂总图布置,第四节 化工厂设计中的一些全局性问题,2.4 化工厂设计中的一些全局性问题,2.4 化工厂设计中的一些全局性问题,第四节 化工厂设计中的一些全局性问题,教学内容：了解化工厂设计中一些全局性问题：化工厂厂址的选择和化工厂总图布置等。重点和难点：重
13、点掌握化工厂厂址选择的内容。,2.4.1 化工厂厂址的选择,厂址选择是在基建的投资决策阶段必须解决的重要问题，由工艺系统专业部的总图专业牵头完成。,是化工设计前期准备工作的重要部分，是项目建议书、可行性研究报告中必不可少的内容。,化工厂厂址选择的结果，直接影响到设计、投资、运营成本、生产情况。,2.4.1 化工厂厂址的选择,一、化工厂厂址选择的工作程序,厂址选择准备阶段,现场考察工作,多方案比较,完成厂址选择报告,在项目建议书阶段不强求有选址报告，但选址报告一定要同步于可行性研究报告（或先于“可研”）完成。可以作为可行性研究报告的独立章节。,2.4.1 化工厂厂址的选择,厂址选择准备阶段（确定
14、选厂指标的主要内容）：,产品方案基本的工艺流程 工厂的组成原材料、燃料的品种、数量、来源公用系统工程的量和参数理想的总平面图 三废量、性质工厂职工人数发展的趋向,2.4.1 化工厂厂址的选择,选址的现场工作：,周围地区工厂和居民点分布状况和协调要求现场基本区划的可能方案厂区历史上洪水淹没情况水源地、排水及厂外各种管线可能走向勘探现场环境污染状况确定铁路专用线的接轨地点和进线走向建造码头的适宜地点公路的连接和工厂的主要出入口位置工程地质现象（溶洞、滑坡）的实地调查,2.4.1 化工厂厂址的选择,多方案比较：,抓住重点、解决主要矛盾、满足主要条件而且利多于弊者为所选择的合理厂址方案。在工程技术、建
15、设投资、经营费用三方面比较。,2.4.1 化工厂厂址的选择,二、化工厂厂址选址的几个基本原则,应符合国家、地区、行业、部门发展大局的需要；应选在原料、燃料、动力充足，运输方便，产品销售便利的地区。并在公用工程、生活设施有良好基础的地区；化工类企业对水强烈需求，化工厂厂址应有良好、充足水源；应该注意节约用地及占地种类，并考虑工厂发展的需要；应考虑附近居民的安全与健康，厂址的气候及防灾害能力。避免建在国家或地区的水利、历史、自然、文化等各类保护区。,此外，厂址地方的投资及税收政策、人力资源及成本、管理是否方便、协作关系等社会因素也应综合考虑。,2.4.1 化工厂厂址的选择,第三节 思 考 题,简述化工工艺设计的主要内容以及一般工作程序。名词解释：概念设计、基础设计、工艺包设计、扩初设计、施工图设计。,第二章 化工厂设计概述,请同学们提前完成作业，在习题课上进行讨论！,
