1、化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)第三节第三节 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 2 2、化工过程开发中的设计、化工过程开发中的设计 3 3、工程设计、工程设计1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 实验性实验性研究研究过程研究过程研究工程工程设计设计第一次第一次可行性可行性研究研究施工施工小试小试模型模型试验试验中试中试工程设计研究
2、工程设计研究概念概念设计设计第二次第二次可行性可行性研究研究基础基础设计设计第三次第三次可行性可行性研究研究信息信息研究研究1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 主要内容主要内容: :调研市场对开发产品的需求量调研市场对开发产品的需求量、开发产品对国民经济其他部门开发产品对国民经济其他部门的关系的关系 、市场前景市场前景, ,收益估算收益估算, ,社会效益及环境污染情况等社会效益及环境污染情况等评估科研水平、社会条件及完成的可能性评估科研水平、
3、社会条件及完成的可能性收集评价的资料收集评价的资料: :1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类各种已工业化的生产方法及新方法的专利文献资料，如生产各种已工业化的生产方法及新方法的专利文献资料，如生产过程、流程、主副反应、反应条件、反应产率、产品及副产品过程、流程、主副反应、反应条件、反应产率、产品及副产品规格、主要设备类型、反应动力学及有关的相平衡数据；规格、主要设备类型、反应动力学及有关的相平衡数据；主副产品、原料及中间品的物化和热力学数据主副产品、原料及中间品的物化和热力学数据p信息研究信息研究化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)
4、p实验性研究实验性研究内容内容: :工艺方法（原料和生产线路等）研究工艺方法（原料和生产线路等）研究工艺条件（如转化率、选择性、主副反应工艺条件（如转化率、选择性、主副反应 的特点、催的特点、催化剂、反应条件、产品分离方式等化剂、反应条件、产品分离方式等) )物料平衡、能量平衡和生产成本估算物料平衡、能量平衡和生产成本估算对原料、半成品和产品质量的研究对原料、半成品和产品质量的研究产品用途及产品应用质量的研究产品用途及产品应用质量的研究目的目的: :对可能的若干方案进行初步筛选，以能明确地对可能的若干方案进行初步筛选，以能明确地提出一个较理想的流程，同时获得必要的物性数据。提出一个较理想的流程
5、，同时获得必要的物性数据。1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 p第一次可行性研究第一次可行性研究即在信息和实验研究的基础上对技术、经济、环境综合的即在信息和实验研究的基础上对技术、经济、环境综合的可行性研究可行性研究技术的可行性研究是指原料线路和技术线路的可行性、技术的可行性研究是指原料线路和技术线路的可行性、可靠性和先进性可靠性和先进性1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序
6、与设计种类原料线路的可行性和可靠性：原料线路的可行性和可靠性：只要技术上可行，经济上合理，一般都采用粗原料或只要技术上可行，经济上合理，一般都采用粗原料或劣质原料；劣质原料；必须有足够的、可靠的来源必须有足够的、可靠的来源化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)技术线路的可行性技术线路的可行性是指生产安全、操作简便、操作弹性大、是指生产安全、操作简便、操作弹性大、生产环节少、不易出现故障等；生产环节少、不易出现故障等；技术线路的先进性技术线路的先进性是指各种技术指标如转化率、选择性、能是指各种技术指标如转化率、选择性、能耗、设备生产强度和劳动生产率的高低。耗、
7、设备生产强度和劳动生产率的高低。1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类经济的可行性研究经济的可行性研究主要是指投资、人力、生产费用等支出同产品销售的收入作主要是指投资、人力、生产费用等支出同产品销售的收入作比较，估计可能获得的经济效益和投资回收情况。比较，估计可能获得的经济效益和投资回收情况。环境的可行性研究环境的可行性研究就是评
8、估就是评估“三废三废”治理程度及其对环境的影响治理程度及其对环境的影响化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 p小试小试: :小型工业模拟试验的简称小型工业模拟试验的简称小试应完成以下任务小试应完成以下任务: :1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类验证开发方案的可行性和完整性，确定影响因素。明确过验证开发方案的可行性和完整性，确定影响因素。明确过程原料线路，认识所涉及化学反应的特性和影响因素；确定程原料线路，认识所涉及化学反应的特性和影响因素；确定工艺过程、单元操作和工艺条件，完成
9、催化剂的筛选和表征；工艺过程、单元操作和工艺条件，完成催化剂的筛选和表征；确定产品分离和精制方案，以及在此基础上完成物料衡算和确定产品分离和精制方案，以及在此基础上完成物料衡算和能量衡算。能量衡算。测定和收集需要的各种物理化学数据测定和收集需要的各种物理化学数据建立产品分析方法和过程监测方法建立产品分析方法和过程监测方法对生产过程排放的对生产过程排放的“三废三废”提出治理的初步方案提出治理的初步方案化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 p模型试验模型试验: :对某些重要过程作放大的工业模拟试验对某些重要
10、过程作放大的工业模拟试验主要内容主要内容: :考察化工过程运行的最佳条件考察化工过程运行的最佳条件考察设备内传热、传质、物料流动与混合等工程因素对化考察设备内传热、传质、物料流动与混合等工程因素对化工过程的影响工过程的影响观察设备放大后出现的放大效应观察设备放大后出现的放大效应寻找产生放大效应的原因，测定放大所需的数据或判据等寻找产生放大效应的原因，测定放大所需的数据或判据等1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类1 1、化工过程开发的基本步
11、骤、化工过程开发的基本步骤 冷模试验：冷模试验：只研究过程的物理规律，不研究化学反应。只研究过程的物理规律，不研究化学反应。可采用物理可采用物理性质与实际工业生产物料相近的惰性物试验。性质与实际工业生产物料相近的惰性物试验。 热模试验：热模试验：用实际生产物料并实际操作条件进行的试验用实际生产物料并实际操作条件进行的试验化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 p中试中试: :介于小试和生产之间的试验介于小试和生产之间的试验主要任务主要任务: :1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类验
12、证小试条件，解决放大问题验证小试条件，解决放大问题 考察可达到的生产指标考察可达到的生产指标 研究研究“三废三废”处理，生产安全性问题处理，生产安全性问题 示范操作，培训技术工人示范操作，培训技术工人 提供产品大样，满足市场开发工作的需要提供产品大样，满足市场开发工作的需要 提出带控制点的工艺流程图、工艺参数等提出带控制点的工艺流程图、工艺参数等化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)1 1、化工过程开发的基本步骤、化工过程开发的基本步骤 p第二次可行性研究第二次可行性研究: :方案论证方案论证内容同第一次可行性研究内容同第一次可行性研究 对技术、经济的分析比
13、较准确对技术、经济的分析比较准确 可进一步估算工厂规模、投资费用、成本及经济核算等可进一步估算工厂规模、投资费用、成本及经济核算等有时称为初步设计或扩初设计的审定有时称为初步设计或扩初设计的审定着重在工程投资和经济效益方面作出详细的评价着重在工程投资和经济效益方面作出详细的评价1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类p第三次可行性研究第三次可行性研究: :化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)2 2、化工过程开发中的设计、化工过程开发中的设计 （1 1）概念设计）概念设计（2 2）中试设计）中试设计（3 3）基础设计）基础设计1-3 化工
14、过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)2 2、化工过程开发中的设计、化工过程开发中的设计为工程研究的一个环节，是在应用研究进行到一定阶段后，为工程研究的一个环节，是在应用研究进行到一定阶段后，按未来的工业装置规模所进行的假想设计。按未来的工业装置规模所进行的假想设计。1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类其工作内容：其工作内容：以投产两年后市场需求为依据以投产两年后市场需求为依据, ,提出建立工业化规模生产提出建立工业化规模生产的方案。包括原料和产品规格、工艺流程、流程叙述、物料的方案。包
15、括原料和产品规格、工艺流程、流程叙述、物料和能量衡算、消耗定额、设备清单、生产控制、三废处理、和能量衡算、消耗定额、设备清单、生产控制、三废处理、人员组成、投资及成本估算等工作。讨论实现工业化的可人员组成、投资及成本估算等工作。讨论实现工业化的可能性。对可进入中试的项目，提出中试方案。提出对将来能性。对可进入中试的项目，提出中试方案。提出对将来进行基础设计的意见。进行基础设计的意见。（1 1）概念设计）概念设计化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)概念设计的目的：概念设计的目的： 对开发项目进行初步的经济评价，以确定技术对开发项目进行初步的经济评价，以确定技
16、术路线的先进性和可靠性；路线的先进性和可靠性； 开发项目需改正之处和小试需要补充的试验内容开发项目需改正之处和小试需要补充的试验内容和课题；和课题； 有无必要建立中试装置，确定中试的规模、范围有无必要建立中试装置，确定中试的规模、范围和必需通过中试解决的问题和取得的数据。和必需通过中试解决的问题和取得的数据。2 2、化工过程开发中的设计、化工过程开发中的设计1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)当某些开发项目不能采用数学模型法放大，或者其中有若当某些开发项目不能采用数学模型法放大，或者其中有若干研究
17、课题无法在小试中进行，一定要通过相当规模的装干研究课题无法在小试中进行，一定要通过相当规模的装置才能取得数据或（和）经验者才需进行中试。置才能取得数据或（和）经验者才需进行中试。2 2、化工过程开发中的设计、化工过程开发中的设计中试设计内容基本上和工程设计相同，但由于规模小，若施中试设计内容基本上和工程设计相同，但由于规模小，若施工安装力量较强，可以不出管道、仪表、管架等安装图纸。工安装力量较强，可以不出管道、仪表、管架等安装图纸。1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类（2 2）中试设计）中试设计化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)（
18、3 3）基础设计）基础设计是一个完整的技术软件，是整个开发阶段的研究成果是一个完整的技术软件，是整个开发阶段的研究成果. .2 2、化工过程开发中的设计、化工过程开发中的设计基础设计的内容：基础设计的内容：包括将建设的生产装置的一切技术要点，合格的工程设计包括将建设的生产装置的一切技术要点，合格的工程设计人员应能根据基础设计完成一个能顺利投产，达到一定产人员应能根据基础设计完成一个能顺利投产，达到一定产量和质量指标的生产装置。量和质量指标的生产装置。 有关基础设计的内容国家化工部已有规定有关基础设计的内容国家化工部已有规定1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类化工工艺设计
19、化工工艺设计(Chemical Process Design)3 3、工程设计、工程设计是将基础设计转化为工业装置建设所需的施工图是将基础设计转化为工业装置建设所需的施工图. .1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类其设计阶段可分为：其设计阶段可分为： 三阶段设计：初步、扩大初步、施工图设计三阶段设计：初步、扩大初步、施工图设计 两阶段设计：扩大初步和施工图设计两阶段设计：扩大初步和施工图设计 一阶段设计：施工图设计一阶段设计：施工图设计化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)3 3、工程设计、工程设计初步设计的主要任务是根据基础设计结合
20、建厂的具体初步设计的主要任务是根据基础设计结合建厂的具体条件作出工程设计阶段的主要技术决定。条件作出工程设计阶段的主要技术决定。 其设计成品是初步设计说明书。其设计成品是初步设计说明书。1-3 1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类（1 1）初步设计）初步设计是根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术是根据已批准的初步设计，解决初步设计中的主要技术问题，使之进一步明确并具体化。问题，使之进一步明确并具体化。 其设计成品是扩大初步设计说明书及工程概算书其设计成品是扩大初步设计说明书及工程概算书。（2 2）扩大初步设计）扩大初步设计化工工艺设计化工工艺设计(Chemical Process Design)3 3、工程设计、工程设计是根据已批准的扩大初步设计进行的施工依据的详细设是根据已批准的扩大初步设计进行的施工依据的详细设计。计。 其设计成品是详细的施工图纸和必要的文字说明书以其设计成品是详细的施工图纸和必要的文字说明书以及工程预算书。及工程预算书。1-3 化工过程开发程序与设计种类化工过程开发程序与设计种类3 3 ）施工图设计）施工图设计
