1、化工设计化工设计化工设计化工设计向向 群群化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计化工设计一、课程的性质一、课程的性质 本课程为化学工程与工艺专业的专业必修课专业必修课。它基于工程科学但重点是应用。二、课程的内容和基本要求二、课程的内容和基本要求 本课程以化工生产车间(装置)的工艺设计工艺设计为重点，讲述与国际化工设计相接轨、目前国内通用的化工设计化工设计的原则、方法、设计程序与技巧，和各种化工工艺图与的原则、方法、设计程序与技巧，和各种化工工艺图与化工设备图的绘制与阅读方法，以及计算机在化工设计化工设备图的绘制与阅读方法，以及计算机在化工设计计算与绘图中的应用。计算与绘图中的应用。化工设计化
2、工设计化工设计化工设计基本要求基本要求1、掌握化工设计的基本程序、基本规律、基本方法、主要规范 和基本思维方式；2、培养学生扎实的化工设计基础和创新思维；3、掌握工艺方案选择和工艺流程设计、以及车间设备布置和管 道布置的原则、方法和步骤；掌握物料衡算、热量衡算及设备的选型与工艺计算的原理和方法，并能运用计算机进行工艺计算；掌握工艺流程图、设备布置图、管道布置图及化工设备图的表达内容、绘制方法和阅读方法，并能运用计算机绘制工艺流程图、设备布置图和化工设备图；4、了解非工艺专业的设计及概算的内容，设计的技术经济评价方法，为非工艺专业提供设计条件。化工设计化工设计化工设计化工设计三、课程的特点三、课
3、程的特点 1、综合性、综合性（多专业基础课知识的综合与集成）；2、实践性、实践性（面向实际化工工艺设计、化工厂设计的工程运用）四、课程教学的目的四、课程教学的目的 1、了解国内外有关化工工艺设计、化工厂设计的先进理念；2、掌握化工工艺设计的内容、步骤及方法。化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联系与区别化工工艺设计四个名词之间的联系与区别 化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。化工厂设计化工过程设计（核心）化工厂房建筑、结构设计总图设计，.等非工艺部分设计化工工艺设计（
4、核心）公用工程设计、外管设计，等化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。化工过程设计的目标及内容化工过程设计的目标及内容美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工过程设计的主要目标主要目标：确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一个综合的设计方案。环保的因素，确定出一个综合的设计方案。化工过程设计的主要内容内容：其基本核心内容是化工工艺设计
5、，其附带内容是针其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。管设计等进行深入设计和完善。化工过程设计的深化改革化工过程设计的深化改革化工过程设计发展方向化工过程设计发展方向复杂大型化工厂的设计柔性化工厂的设计自主创新设计与国际工程设计的接轨我国化工设计院，原来的专业部门进行了相应的改革调整。原来的工艺专业部工艺专业部工艺专业部（大部分为化学工程与工艺专业人员）工艺系统专业部工艺系统专业部（少量化学工程与工艺专业人员，大量其它辅助专业）工艺专业部：侧重化工工艺设计工艺系统专业部：侧
6、重化工过程设计中除了化工工艺设计以外与工艺有关的内容工艺专业部工艺专业部：侧重出PID图、PFD图工艺系统专业部工艺系统专业部：侧重出UID图、UFD图PID （Process Instrument Diagram）带控制点的工艺仪表管道流程图PFD （Process Flowsheet Diagram）过程物料流程图UID （Utility Instrument Diagram）公用工程仪表管道流程图UFD （Utility Flowsheet Diagram）公用工程物料流程图其中，各种图纸随设计的深入，分成多个版本。其中，各种图纸随设计的深入，分成多个版本。工艺专业部与工艺系统专业部之间
7、，在设计工作过工艺专业部与工艺系统专业部之间，在设计工作过程中有许多需要交流的条件、文件（程中有许多需要交流的条件、文件（“条件表条件表”），），有发出条件的有发出条件的主导专业主导专业，有接收，有接收“条件表条件表”的的接收专接收专业业。我国化工设计院的专业种类化学工程与工艺化工机械自动化及仪表总图概预算（工程经济）建筑、结构、暖通、给排水、强弱电热工、环境工程（环保）、工业炉1 1 化工厂的特点与分类化工厂的特点与分类五五 化工厂概况化工厂概况化工生产的特点化工生产的特点(1)(1)工艺流程复杂工艺流程复杂流程很长，如乙烯、合成氨工业流程很长，如乙烯、合成氨工业（2 2）操作状态变化大）操
8、作状态变化大如原油的二次加工过程如原油的二次加工过程（3 3）流体输送多）流体输送多管道、输送设备多管道、输送设备多（4 4）腐蚀性）腐蚀性管道、设备材质管道、设备材质（5 5）易燃、易爆、有毒）易燃、易爆、有毒安全卫生安全卫生（6 6）非标设备多）非标设备多反应器、塔等反应器、塔等化工厂分类化工厂分类（1 1）按产品分类按产品分类（1）日化厂、石化厂、农药厂、橡胶厂、塑料厂等日化厂、石化厂、农药厂、橡胶厂、塑料厂等（2 2）按生产规模分类）按生产规模分类 大型化工厂大型化工厂(100kt/a)中型化工厂中型化工厂(10100kt/a)小型化工厂小型化工厂(10kt/a)（3 3）按生产方式分
9、类）按生产方式分类 连续操作、间歇操作连续操作、间歇操作（4 4）按生产技术的先进程度分类）按生产技术的先进程度分类化工厂结构化工厂结构包括：人、财、物、产、供、销包括：人、财、物、产、供、销专业技术人员专业技术人员 主要包括主要包括五个专业五个专业：工艺、设备、自控、给：工艺、设备、自控、给排水、电气及排水、电气及土建、热工等专业土建、热工等专业 化工厂组成化工厂组成 生产部门、辅助生产部门和行政、生活部门生产部门、辅助生产部门和行政、生活部门 2 2 化工厂组成化工厂组成1 1 立项立项 国家级大型项目、中型项目、小型项目国家级大型项目、中型项目、小型项目2 2 招标招标 3 3 项目建议
10、书的编制项目建议书的编制 项目建议书是进行项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务可行性研究和编制设计任务书的依据书的依据。六六 立项过程立项过程(设计前期工作设计前期工作)第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计 本章主要内容本章主要内容1.1化工设计的种类 1.2化工厂设计的工作程序 1.3化工车间工艺设计的程序及内容 1.4设计文件1.5国家和行业的设计政策和规范 本章重点难点：本章重点难点：化工设计的种类化工厂设计的工作程序 第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计一、化工设计一、化工设计 化工过程（化学工业的生产过程）即：原料产品 对原料进行加工处理，改变
11、了化学组成及机械和物理的性质，从而达到合乎要求的产品。该过程包括许多步骤，原料在各步骤中依次通过若干个设备，经历各种方式的处理后才成为产品。例：2NH3(l)+CO2(g)-CO(NH2)2(l)+H2O+Q 转化率50%化工过程即是由生产流程和装置设备有机组合起来的。化工设计化工设计即是对化工中的生产流程和装置以系统的、合理的方式组合和优即是对化工中的生产流程和装置以系统的、合理的方式组合和优化。化。第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计二、设计要求二、设计要求 由于本课程从工艺工程师工艺工程师的角度讨论化工车间（装置）设计的主要内容和设计。化工装置是由各种单元设备以系统的、
12、合理的方式组合起来的整体。它根据现有的原料和公用工程条件，通过最经济和安全的途径，生产符合一定质量要求的产品。化工装置设计必须满足下列要求：1、产品的数量和质量指标。、产品的数量和质量指标。2、经济性：除少数生产只考虑社会效益外，其余均考虑经、经济性：除少数生产只考虑社会效益外，其余均考虑经 济性。济性。3、安全：化工生产中的特殊性（易燃、易爆、有毒）。、安全：化工生产中的特殊性（易燃、易爆、有毒）。第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计 4、符合国家和各级地方政府的环境保护法规，对三废进行、符合国家和各级地方政府的环境保护法规，对三废进行处理。处理。5、整个系统必须可操作和可
13、控制。、整个系统必须可操作和可控制。可操作：设计不仅能满足常规操作，而也能满足开、停车等 非常规操作。可控制：能抑制外部扰动的影响，系统能适应和稳定。由此可见，设计是一个多目标的优化问题。由此可见，设计是一个多目标的优化问题。不同于常规的数学问题，不是只有唯一正确的答案，设计师在作出判决和选择时要考虑各种经常是互相矛盾的因素技术、经济和环保等，在允许的时间范围内选择一个兼顾各方面要求的方案，这种选择成决策贯穿整个设计过程。第一章第一章 化工设计概论化工设计概论化工设计化工设计三、设计性质和过程三、设计性质和过程 设计是一种创造性的劳动设计是一种创造性的劳动。它是工程师从事的工作中最有新意，最能
14、使人感到满足的工作之一。以前重研究、轻设计。重研究、轻设计。（现在要求科研成果以基础设计的形式出现现在要求科研成果以基础设计的形式出现）设计师从接受任务之时起就要根据设计要求构思各种可能的方案，然后根据一系列内部和外部约束条件，排出一些不合理或不可能的方案，经过反复比较，选择其中最佳最佳者。整个设计过程是一个交替进行过程合成与分析，不断作出选择、修改原有设想的迭代过程。过程合成（结构优化）过程分析（参数优化）第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计可以根据项目性质、化工过程开发的程序分类（两类）一、根据一、根据项目性质项目性质分类分类化工设计化工设计根据项目根据项目性质分类性质分类新
15、建项目设计新建项目设计重复建设重复建设项目设计项目设计已有装置的已有装置的改造设计改造设计第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 1、新建项目设计、新建项目设计新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。的设计。这类设计往往由开发研究单位提供基础设计基础设计，然后由工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计工程设计。2、重复建设项目设计、重复建设项目设计由于市场需要，有些产品需要再建生产装置，再建生产装置，由于新建厂的具体条件与原厂不同，即算是产品的规模、规格及工艺完全相同，还是需要由工程设计部门工程设
16、计部门进行设计。进行设计。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 3、已有装置的改造设计、已有装置的改造设计一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求，或者由于技术原因，原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力，必须对老装置进行改造，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”，优化生产过程操作控制，以及提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。这类设计往往由生生产企业的设计部门产企业的设计部门进行。进行。二、根据化工过程开发程序分类二、根据化工过程开发程序分类新技术新技术开发过程开发过程中的设计中的设计概念设计中试设计基础设计基础设计概念设计概念设
17、计中试设计中试设计工程设计工程设计初步设计初步设计、扩大扩大初步设计初步设计施工图施工图设计设计第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计化工过程开发工作框图化工过程开发工作框图 第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 化工新技术开发过程是在基础研究的基础上，通过过程研究、工程研究和工程设计，最终完成化工新技术开发。其中包括四种设计类型：概念设计、中试设计、基础设计和工程设计概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。1、概念设计、概念设计(假想设计假想设计)概念设计是以过程研究中间结果（或最终结果）为基础，从概念设计是以过程研究中间结果（或最终结果）为基础，从
18、工程角度按照工业化时的最佳规模进行的一种工程角度按照工业化时的最佳规模进行的一种假想设计假想设计。其作法参照常规的工程设计方法和步骤，其作法参照常规的工程设计方法和步骤，设计工艺流程，进行全系统的物料衡算、热量衡算和设备工艺计算，确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质，进行参数的灵敏度和生产安全分析，确定三废治理措施，计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 2、中试设计、中试设计 中试设计的内容基本上与工程设计相同中试设计的内容基本上与工程设计相同。按照现代技术开发的观点，中试的主要目的主要目的是验证模型和数据，即概念设计中的一些结
19、果和设想通过中试来验证。因此，中试可以不是全流程试验，规模也不是越大越好。中试要进行哪些试验项目，规模多大为益，均要由概念设计来确定。解决：放大问题放大问题（过程放大、设备放大）工程问题工程问题 放大方法：逐级经验放大法 数学模拟法 部分解析法 相似放大法第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 3、基础设计、基础设计 基础设计是一个完整的技术软件，是基础设计是一个完整的技术软件，是新技术开发的最终成果，新技术开发的最终成果，是工程设计的依据是工程设计的依据。基础设计的内容包括生产装置的一切技术要点，工程设计单位是根据基础设计，基础设计的内容包括生产装置的一切技术要点，工程设
20、计单位是根据基础设计，结合建厂地区的具体条件由工程设计单位作出完整的设计。结合建厂地区的具体条件由工程设计单位作出完整的设计。基础设计有些类似于我国的技术设计，但又有很大的差别。与技术设计不同的是基础设计除了一般的工艺条件外，还包括了大量的化学工程方面的数据，特别是反应工程方面的数据，以及利用这些数据进行设计计算的结果。基础设计中还要运用系统工程的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺参数进行优化，力求降低定额和产品成本及项目投资，提高项目的经济效益。基础设计中对关键技术有详尽的技术说明和数据。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 4、工程设计、工程设计 工程设计是根据基础
21、设计，结合建厂地区的具体条件由工程工程设计是根据基础设计，结合建厂地区的具体条件由工程设计单位作出完整的设计。设计单位作出完整的设计。根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定，工程设计可分为三段设计、两段设计和一段三段设计、两段设计和一段设计设计。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 重大项目和使用较复杂的技术时，重大项目和使用较复杂的技术时，为了保证设计质量，可以按初步设计、扩大初步设计和施工图设计初步设计、扩大初步设计和施工图设计三个阶段进行。一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计，一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计，可按扩大初扩大初步
22、设计和施工图设计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，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，施工图设计，即一个阶段的设计。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 1）初步设计）初步设计 根据设计任务书和行业标准化工厂初步设计文件内容深度规定HG/T20688-2000，对设计对象进行全面的研究，寻求在技术上可能、经济上合理的最符合要求的设计方案。主要是确定全厂性的设计原则、标准和方案，水、电、汽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、项目投的供应方式和用
23、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。资等重大技术经济问题。编制初步设计书编制初步设计书，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。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 2）扩大初步设计）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解决初步设计中的主要技术问题，使之明确、细化。使之明确、细化。编制准确度能满足控制投资或报价使用的编制准确度能满足控制投资或报价使用的工程概算工程概算。3）施工图设计）施工图设计 根据已批准的扩大初步设计和行业标准化工工艺设计施工图内容和深度统一规定HG/T20519-92，结合建厂地区条件，
24、在满足安全、进度及控制投资等前提下开展施工图设计，成品是成品是详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算书详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算书。第一节第一节 化工设计的种类化工设计的种类化工设计化工设计 按国际习惯将设计阶段分按国际习惯将设计阶段分工艺设计、基础工程设计工艺设计、基础工程设计和详细工程设计和详细工程设计三种。三种。国外各设计阶段的主要设计内容及成品 工艺设计工艺设计（与国内的基础设计类似（与国内的基础设计类似）(1)工艺流程图(PFD)(2)工艺控制图(PCD)(3)工艺说明书(4)物料平衡表(5)工艺设备表(6)工艺数据表(7)安全备忘录(8)慨略布置图(9)各专业设计条
25、件 第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 国家国家重点行业重点行业的化工设计的工作程序是以基础设计为依据提出的化工设计的工作程序是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（见图主管部门认可后进行施工图设计（见图1-2）。）。（非国家重点行业一般由董事会批准非国家重点行业一般由董事会批准）第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序
26、化工设计化工设计 化工厂设计的工作程序，见图化工厂设计的工作程序，见图1-2。第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计、项目建议书、项目建议书 项目建议书项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务书的依据，根据原化工部化计发(1992)995号化工建设项目建议书内容和深度的规定(修订本)中的有关规定制订。包括的主要内包括的主要内容：容：1、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（市场）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）；第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设
27、计 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、建产条件和产址初步方案；8、环境保护；9、工厂组织和劳动定员估算；10、项目实施规划设想；11 、投资估算和资金筹措设想；12、经济效益和社会效益的初步估算。13、结论与建议。第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 二、可行性研究二、可行性研究 可行性研究可行性研究是以拟建项目进行全面分析及多方面比较，对其是否应该建设及如何建设作出论证和评价是否应该建设及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。可行性研究的任务是根据国民经济长期规划的要求，对化工建
28、设项目的技术路线、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。根据原化工部化计发(1997)426号化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定(修订本)和中石化1997咨字345号石油化工项目可行性研究报告编制规定中的有关规定制订。可行性研究报告的内容如下：可行性研究报告的内容如下：第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 1、总论。包括项目名称、可行性研究的单位、技术负责人、研究依据、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。国内外需求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、
29、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应。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第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 8、节能。9、环境保护及安全卫生。10、工厂组织、劳动定员和人员培训。11、项目实施规划。12、投资估算和资金筹措。13、经济效益评价及社会效益评价。14、结论。包括综合评价和研究报告的结论等内容。第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 三、编制设计任务书三、编制设计任务书 可行性研究呈报给
30、上级主管部门，当被上级主管部门认可后，便可根据化工厂初步设计文件内容深度规定编写 设计任务书，以作为设计项目的依据。设计任务书主要内容：设计任务书主要内容：1、设计的目的和依据；2、生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则；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；第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 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。设计任务书报批时，还应附上如
31、下附件：可行性研究报告；征地和外部协作条件意向书；厂区总平面布置图；资金来源及筹措情况。第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 四、（扩大）初步设计四、（扩大）初步设计 （扩大）初步设计的工作程序和内容如图1-3。左边方框图为工作程序，右边方框图的内容为设计成品。第二节第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 五、施工图设计五、施工图设计（详细设计）施工图设计的任务任务是根据扩大初步设计审批意见，解决扩大初步设计阶段待定的各项问题，并以它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。施工图设计的内容内容是在扩大初步设计的基础
32、上，完善流程图设计和车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。其中工艺专业方面的主要内容包括：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、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计等；非工艺专业方面有土建施工图、供水电给排水、自控仪表线路安装图等。与扩大初步设计有较大的变动时，应另行编制修正概算，上报原审批单位核准。施工图设计不能随便改变扩大初步设计施工图设计不能随便改变扩大初步设计。在施工图设计的编制过程中，应根据扩大初步设计审批意见加强与基建施工单位的结合，正确贯彻和掌握上级部门的审批精神与原则。第二节第二节
33、化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序化工设计化工设计 六、设计代表工作六、设计代表工作 设计代表是指各专业的设计人员设计代表是指各专业的设计人员。在扩大初步设计与施工图设计阶段，需要大量各专业的设计代表参加。到设计文件编制完毕，工作转人了基本建设和试车阶段的时候，就只需少量的各专业设计代表参加了。各专业设计代表的任务就是参加基本建设的现场施工和安装（必要时修正设计），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。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 化工厂设计包括工艺设计和非工艺设计。工艺设计工艺设计是化工厂设计的核
34、心核心，决定了整个化工设计的概貌概貌。非工艺设计是以工艺设计为依据，按照各专业的要求进行的设计，它包括总图运输、公用工程、土建、仪表及其控制等。化工厂通常由化工生产车间、辅助生产装置、公用工程及罐区、服务性工程、生活福利设施、三废处理设施和厂外工程等构成。化工车间（装置）设计是化工厂设计的核心部分化工车间（装置）设计是化工厂设计的核心部分、是最基本的内容 ，而车间（装置）设计的主体是工艺设计车间（装置）设计的主体是工艺设计。下面主要介绍化工车间（装置）工艺设计的内容和程序。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 一、设计准备工作一、设计准备工作（
35、1）熟悉设计任务书。全面正确深入领会设计提出什么要求，提供了什么情况，必须熟记、贯彻实施。（2）制定设计工作计划。了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容，其方法步骤如何，参照设计进度订出个人工作计划。（3）查阅文献资料。主要查阅与工艺路线、工艺流程和重点设备有关的文献资料，应对资料数据加工处理，对文献资料数据的适用范围和精确程度应有足够的估计。（4）收集第一手资料。深入生产与试验现场调查研究，广泛地收集齐全可靠的原始数据并进行整理，这对整个设计来说是一项很重要的基础工作。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 二、方案设计二、方案设计 方案设计的任
36、务任务是确定生产方法和生产流程确定生产方法和生产流程，是整个工艺设计的基础。要求运用所掌握的各种信息，根据有关的基本理论进行不同生产方法和生产流程的对比分析。通过定量的技术经济比较着重评价总投资和成本，选择一条技术先进，经济合理，安全可靠，三废得到处理，而且又因地制宜可以实施的工艺路线。方案设计阶段的工作可以培养分析、归纳总结和理论联系实际的能力。工作历程长，从规划轮廓到完善定型涉及面广，需要做细致的分析、计算和比较工作。运用化工系统工程学理论和方法进行生产流程的最优化设计，是一种效果显著的好方法（研究开发阶段），先凭设计者的经验，拟定几种流程方案，再用最优化设计的方法进行计算和评选（计算工作
37、量非常大）。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 三、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、设备选型物料衡算、能量衡算、设备选型与计算与计算三个内容，在这三项计算的基础上绘制物料流程图、绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图主要设备图和带控制点工艺流程图。因此，化工计算的结果关系到整体设计的成败。经验表明，在化工计算阶段用到大量的基本理论、基本概念和基本技能（数据处理、计算技能、绘图能力等）。它是理论联系实际，学会发现问题、分析问题和解决问题，进一步锻炼独立思考和独立工作能力的主要阶段。搞好计算的必要条件是概
38、念清楚、方法正确、数据齐全可靠（收集大量实际生产数据是保证计算质量的关键），并且必须按一定步骤进行。强调按一定步骤进行的主要原因是避免出错，当计算过程比较复杂时更显得重要。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 四、车间布置设计四、车间布置设计 车间布置设计的任务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，相应地确定厂房或框架的结构型式。车间布置设计应根据化工装置设备布置设计规定 HG20546-92和石油化工企业总体布置设计规范SH3032-2002 的有关规定，满足施工、操作和检修的要求。当化工计算结束绘出工艺流程图之
39、后就可以进行车间布置设计，完成之后要绘制平面与立面的车间布置图。这是工艺人员的主要设计任务之一，它也是决定车间面貌的又一个重要设计项目。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。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 五、配管工程设计五、配管工程设计 配管工程设计的任务任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格尺寸和材料，综合权衡建设投资和操作费用以满足工艺生产的要求。配管工程设计是化工设计最重要的内容之一，应根据化工装置管道布置设计规定 HG/T20549-19
40、98和石油化工管道布置设计通则 SH3012-2000，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。这项设计任务是在工艺流程设计与车间布置设计都完成的基础上进行的。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 六、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非工艺专业设计人员提供设计条件。设计条件的内容内容包括：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。设计条件是各专业据以进行具体设计工作的依据，因此提好设计条件是确保设计质
41、量的重要一环。为了正确贯彻执行各项方针政策和已定的设计方案，保证设计质量，工艺专业设计人员应认真负责地编制各专业的设计条件，并确保其完整性和正确性。第三节第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工车间工艺设计的程序及内容化工设计化工设计 七、编制概算书及编制设计文件七、编制概算书及编制设计文件 概算书概算书是在初步设计阶段编制的车间投资的大概计算，作为银行对基本建设单位贷款的依据。工程概算书应根据中石化2000建字476号石油化工工程建设设计概算编制办法（修订版）进行编制，概算主要提供车间建筑、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。编制概算可以帮助判断和促进设计的经济
42、合理性。初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件是设计成果的汇总设计文件是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据，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）。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计 设计文件是化工厂设计最终结果的体现即设计成品。设计文件是化工厂设计最终结果的体现即设计成品。工艺专业人员在扩大初步设计阶段和施工图设计阶段应编制说明书和说明书的附图、附表等设计文件，本节着重介绍化工厂设计时工艺专业设计文件的内容和格式。、初步设计文件、初步设计文件 初步设计的设计文件包括以下两部分内容：设计说明书和说明书的附图、
43、附表设计说明书和说明书的附图、附表 化工厂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HG/T20688-2000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不同要求编制。初步设计说明书的内容如下：初步设计说明书的内容如下：第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（一）（一）总论总论 1）筹建概况，2）设计依据，3）设计指导思想和设计原则，4）设计范围与设计分工，5）建设规模及 产品方案，6）主要原材料、燃料的规格及其消耗量和来源，7）生产方法及全厂总流程。8）厂址概况。9）公用工程及辅助工程。10）环境保护及综合利用。11）工厂的机械化、自
44、动化水平。12）劳动安全卫生。13）消防。工程、水文地质条件和气象资料。15）管理体制及全厂定员。16）全厂综合技术经济指标。17）存在问题及解决意见。18）图纸。包括全厂工艺总流程图、全厂物料平衡图、工厂鸟瞰图（必要时）等。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（二）技术经济（二）技术经济 技术经济初步设计财务（经济）评价的编制应说明与已批准的可行性研究报告的关系。主要经济数据。技术经济表格包括：年总成本费用估算、销售收入、流动资金估算、投资计划与资金筹措、借款还本付息计算。（三）总图运输（略（三）总图运输（略）第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（四）化工工艺及系统（四）
45、化工工艺及系统 1）概述。装置设计规模，装置组成与各工序名称；生产方法、流程特点；本装置的“三废”治理及环境保护的措施与实际效果；生产制度，包括年操作日、生产班数等。2）原材料或产品（包括中间产品）及催化剂、吸附剂、化学品的主要技术规格。3）装置危险性物料主要物性。4）生产流程简述。5）主要设备的选定说明。6）原材料、动力（水、电、汽、气）、催化剂、吸附剂和化学品消耗定额及消耗量。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计 7）定员。8）“三废”排放量。9）节能措施。论述能源选择和利用的合理性，采用节能新工艺、新技术、新材料、新设备的情况及其节能效益。10）技术风险备忘录。11）存在的问题
46、及解决的意见。12）主要图表。包括设备一览表，管道命名表，装置界区条件表，工艺流程图，物料平衡表，公用物料平衡图，工艺管道仪表流程图和公用物料分配图。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（五）布置与配管（五）布置与配管 1）设计依据、设计范围和设计分工。2）采用的法规和标准、规范。3）装置、设备布置原则。4）说明管道输送介质及其分类。5）分期建设的装置，其管道和管架的设计能力和预留措施。6）管道的敷设原则。7）管道等级索引。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计 8）管道等级表。管道等级表由表头和管道元件特征要求两部分构成。管道等级表的范围应包括：管子、管件、阀门、法兰、紧固
47、件、密封件以及特殊件等。表头的内容应包括等级代号、压力和温度的额定值范围、输送的介质、腐蚀裕量、分支表及热处理要求等。管道元件的特征应包括公称直径、材料、标准号，管子和管件的制造方法及其端部形式、壁厚、法兰、垫片、螺栓/螺母的类型、等级，阀门的型号、阀体/阀芯的材料、阀门类型、等级和端部形式等。9）绝热方式确定的原则。10）保温和保冷的材料和规格。11）涂料的材料和规格。12）存在的问题及解决的意见。附表：大宗管道材料和特殊元件（材料）估算表。附图：装置平面布置图，设备布置图（必要时分层绘制）。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（六）空压站、氮氧站、冷冻站（略（六）空压站、氮氧站、
48、冷冻站（略）（七）厂区外管（略（七）厂区外管（略）（八）分析化验（八）分析化验 分析项目表，分析仪器设备表；中央化验室平面布置图，装置（车间）分析化验室的平面布置图。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（九）设备（含机泵、工业炉）（九）设备（含机泵、工业炉）设备、机泵、工业炉概况包括分类，台数，设备总台数，总重量，制造、安装、运输上的特殊要求，设计原则以及设备材料选择等。非标设备设计数据表，机泵设计数据表，工业炉设计数据表。主要设备工程图。（十）自动控制及仪表（十）自动控制及仪表 全厂自动化水平，生产安全保护，环境特征及仪表选型，复杂控制系统，动力供应。图表有：仪表数据表，DCS和P
49、LC-1/0表，材料估算表；联锁系统逻辑图，复杂控制系统图，仪表盘布置图，控制室布置图，DCS、PLC系统配置图，管道仪表流程图及可燃气体和有毒气体检测报警器平面布置图等。第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计（十八）原料与产品储运（十八）原料与产品储运 物料储存温度、压力表，储罐的容量、数量表，物料主要性质表，动力消耗表，辅助材料消耗表，原料、燃料及产品物化特性表等。（十九）全厂设备与材料仓库（略（十九）全厂设备与材料仓库（略）（二十）消防、环保、劳动安全与卫生（略（二十）消防、环保、劳动安全与卫生（略）（二十一）节能（略（二十一）节能（略）（二十二）行政管理与居住区（略（二十二）行
50、政管理与居住区（略）（二十三）概算（略（二十三）概算（略）第四节第四节 设计文件设计文件化工设计化工设计 二、施工图设计文件二、施工图设计文件 设计施工图是工艺设计的最终成品设计施工图是工艺设计的最终成品，应依据化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 HG20519-92，在初步设计的基础上进行编制。它由文字说明、文字说明、表格和图纸表格和图纸三部分组成，编制每个独立的装置或主项施工图的内容深度及设计规定。化工工艺设计施工图设计说明由工艺设计、管道设工艺设计、管道设计、隔热隔声及防腐设计计、隔热隔声及防腐设计说明构成。第五节第五节 设计政策和规范设计政策和规范化工设计化工设计 常见设计规范（规定
