化工厂设计的内容与程序课件.ppt

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1、,化工设计,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. 给学生以扎实的化工设计基础训练和创新思维的培养； 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； 4. 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； 5. 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； 6.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。,本课程的基本要求,设计,何为化工设计,怎样

2、学习化工设计,工程设计化工设计,设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。工程设计是工程技术的起点。工程技术一词指的是工程实用技术。而科学技术一词更多地指的是科学理论技术。人们也常常称工程技术为工科，而称科学技术为理科。,设计,化工设计是根据一个化学反应或过程设计出一个生产流程，并研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济可行性，再根据工艺流程以及条件选择合适的生产设备、管道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以满足生产的需要，最终使工厂建成投产，这种设计的全过程称为“化工设计”。,化工设计,化工设计的内容,生产力的进步的物质体现是生产工具的进步。,人类的发展阶段划分以工具为标准。

3、,旧石器时代,新石器时代,青铜器时代,铁器时代,电气时代,蒸汽机时代,90年代至今，生产跃进的物质体现是IT工具。 信息工具的发展促使材料性能、结构性能的研究，体现在信息的收集、整理、处理的能力。 化工行业：现代化工厂，过程和设备的繁杂，都离不开计算机的应用。 设计本身也是生产过程，完成设计也需要工具。先进的产品需要先进的工具完成。,只有运用先进的设计工具的工程师才能实施先进的工程设计，从而孕育出先进的工程技术成果。工具的质量高低 生产产品的质量。例如：当今的战争,中国化工设计方法正在向基于IT工具的现代设计阶段发展。原理、计算、绘图、外观设计、运行结果等都能通过虚拟工厂体现。例如：化工仿真,

4、制约发展原因：如果缺乏如何使用IT工具的人才，即使有好的理论上的创新思想和先进的计算软件也难以实现。工具可以用钱来买，但关键是使用的人。,怎样学习化工设计,课程性质,工科技能训练的课程，将前面的课程综合运用。工程师综合素质培养课程。掌握工具使用，收集和获取正确信息，合作决定（安全，环境，土建等）实践教学课程。从文档到实践的过程。,怎样学习化工设计,课程内容,化工专业基础理论的综合运用。学习现代设计方法，掌握技能工具。了解化工设计工作程序、工作内容、设计文档编制方法。从整体上实践学习化工设计的全过程。,怎样学习化工设计,课程目标,对化工设计阶段的划分，对设计阶段的工作内容和设计文档有一个总体的了

5、解。能够在设计中自主地结合运用化学、热力学、单元操作、化学工艺学、化学反应工程、化工机械与设备、化工仪表自动化等专业基础知识。初步掌握一种通用和一种化工专业CAD工具软件。学会团队合作方法。,第一章 化工厂设计的内容与程序,化工设计,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,本章重点难点：化工设计的种类化工厂设计的工作程序,化工设计,产品质量或产量不能满足客户要求原材料和能量消耗过高而缺乏市场竞争能力环保要求的提高、为了实现清洁生产,1.1 化工设计的种类,第一章 化工厂设计的内容与程序,1.1 化工设计的种类,1

6、. 根据项目性质分类,新建项目设计,重复建设项目设计,已有装置的改造设计,包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品设计,市场需要，设备老化，需要再建生产装置,化工设计,化工新技术开发过程是在基础研究（即实验室研究）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的开发。,1.1 化工设计的种类,第一章 化工厂设计的内容与程序,2. 根据化工过程开发程序分类,化工设计,中试的主要目的是检验和修改小试验与大型冷模试验结果所形成的综合模型，考察基础研究结果在工业规模下实现的技术、经济方面的可行性。,1.1 化工设计的种类,第一章 化工厂设计的内容与程序,1) 概念设计（形成想法）,2)

7、 中试设计,概念设计:以过程研究中间结果（或最终结果）为基础，从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假想设计。,作用:是暴露和提出过程研究中存在的问题，并为解决这些问题提供途径或方案；评价开发的新产品或新技术是否有工业化价值。,化工设计,工程设计可以根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度以及计划任务书的规定，分为三段设计、两段设计和一段设计。,1.1 化工设计的种类,第一章 化工厂设计的内容与程序,3) 基础设计,4) 工程设计（具体方案）,基础设计是过程开发的成果形式，它是工程设计的依据。,化工设计,1.1 化工设计的种类,第一章 化工厂设计的内容与程序,技术上比较简单、规模较小

8、的工厂或车间的设计，可直接进行施工图设计，即一个阶段的设计。,一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计，可按扩大初步设计和施工图设计两个阶段的设计。,对于重大项目和使用比较复杂技术的项目，为了保证设计质量，可以按初步设计、扩大初步设计及施工图设计三个阶段进行设计。,初步设计 其主要任务根据批准的设计任务书（或可行性研究报告），确定全厂性设计原则、设计标准、设计方案和重大技术问题，最终编制初步设计说明书，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。,扩大初步设计 根据行业规范，解决初步设计中的主要技术问题，使之明确、细化。编制准确度能满足控制投资或报价使用的工程概算。,施工图设计 根据

9、行业标准结合建厂地区条件，在满足安全、进度及控制投资等前提下开展施工图设计。,化工设计,3. 国际通用的设计阶段划分国外各设计阶段的主要设计内容及成品，见表1-1。,1.1 化工设计的种类,表1-1 国外各设计阶段的主要设计内容及成品,第一章 化工厂设计的内容与程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,1.2 化工厂设计的工作程序,化工设计,教学内容：了解从项目建议书到投料试车的化工厂设计工作的内容和程序。理解项目建议书、可行性研究、设计任务书、扩大初步设计和施工图设计的主要内容。了解国外通用设计程序内容。重点和难点：重点掌握扩大初步设计的内容和工作程序。,1.2 化工厂设计的工作程序,化工设计,

10、1.2 化工厂设计的工作程序 1.国内化工厂设计程序化工厂设计的工作程序，见图1-2。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,化工设计,1项目建设目的和意义，包括项目提出的背景和依据，投资的必要性及经济意义。2市场初步预测分析。3产品方案和生产规模。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,1.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。,项目建议书应包括下列内容：,化工设计,4工艺技术初步方案，包括原料路线、生产方法和技术来源。5

11、原材料、燃料和动力的供应。6建厂条件和厂址初步方案。7公用工程和辅助设施初步方案。8环境保护。9工厂组织和劳动定员估算。10项目实施初步计划。11投资估算和资金筹措方案。12经济效益和社会效益的初步评价。13结论与建议。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,化工设计,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，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。根据中石化协产发200676 号化工投资项目可行性研究报告编制办法和中国石化咨2005 154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。,1.2 化

12、工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,2. 可行性研究,中国石油和化学工业协会,中国石化咨询公司,过程概念设计（能量、物料、设备大小，用量等核算，技术方案的论证）选址环境评价经济评价可行性研究报告（供上级部门审批）,可行性研究目的,从原料经过各个过程到产品，是否可行产品是否有销路可销售的时间周期有多少经济效益通过分析比较选择出技术上先进、经济上合理的技术方案，以获得好的经济效益。,可行性报告的用途,供主管部门审批（环境管理部门、发改委等部门）；作为编制设计任务书的依据；作为初步设计的基础。,可行性报告的内容归纳为三大部分,市场调查技术方案经济评价,化工设计,可行性研究呈报给上级主

13、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。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,3. 编制设计任务书,设计任务书是上级单位在设计前发给设计人员的指令性文件，是对设计人员提出的设计原则和要求，作为设计的基础依据。,设计任务书由建设单位的有关主管部门委托设计单位或技术咨询单位编制。,设计任务书批准后，不可随意修改。如果确实需要修改，需经原批准单位审批。批准后的任务书是进行化工厂初步设计的依据。,化工设计,1项目设计的目的和依据。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

14、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，占地面积的估算。6防空、防震等的要求。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,设计任务书的内容主要包括以下几点:,7建设工期与进度计划。8劳动定员控制数。9经济效益、资金来源、投资回收年限。（投资估算与初步设计预算误差不超过10%） 10.技术总评价。 11.存在的问题和解决的方法。,化工设计,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,4. 扩大初步设计,初步设计作用,为项目实施方案的审批提供依据；作为施工图设计的基础；提供项目订货依据（原料，定型设备等）。,非

15、工艺专业配套设计内容,土建设计(土建专业）设备设计（机械专业）给排水设计（给排水设计专业）自动化控制和仪表设计（自动化专业）热工设计电气设计采暖通风设计安全环保设计,初步设计评审,初步设计结束后一般要通过专家评审，评审通过后才能进行施工图设计阶段。到初步设计结束为止，前面所做的一切工作都是项目建设的前期工作。施工图设计及以后的工作为项目建设的后期工作。,化工设计,工艺专业施工图设计的主要内容：设计说明书、附图、附表。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,5. 施工图设计,施工图设计的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

16、编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。,施工图设计的主要工作内容是在扩大初步设计的基础上，根据行业标准化工工艺设计施工图内容和深度统一规定HG/T 20519-2009，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。,管道、仪表的流程设计车间的布置设计管道布置的设计保温和防腐设计工程预算,施工图设计主要内容,施工图设计不再上报审批，由设计单位负责，故不能随意改动初步设计，如需非改不可，需要另行编制修改概算，报原审核部门核准。各专业联系非常密切，设计条件多次往返，故做好各专业的协调配合。,施工图设计注意事项,工程设计阶段,初步设计（包括工艺包设计）,施

17、工图设计（国外称详细设计）,化工设计,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。1设计交底2参与现场建设指挥和及时修正设计3参加装置的试运转4竣工、验收和总结,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,6. 设计代表工作,设计文档的解释工作设计方案的调整监督施工单位严格按照设计方案施工。（也有工程监理）,驻现场设计代表任务,指导开车过程（操作手册的编写）考核设计指标（达到则要签收）验收结题设计回访,投产验收阶段,化工设计,3.详细工程设计详细工程设计是在基础工程设计的基础上进

18、行的，其内容和深度应达到满足通用材料采购、设备制造、工程施工及装置投产运行的要求。,1.2 化工厂设计的工作程序,第一章 化工厂设计的内容与程序,二、国外通用设计程序,1.工艺设计 工艺设计的主要内容是把专利商提供的工艺包或把本公司开发的专利技术进行工程化，并转化为设计文件，提交用户审查，发表给有关各设计专业作为开展工程设计的依据。,2.基础工程设计基础工程设计是与工艺设计衔接最为紧密的，也是工程设计中最为关键的设计阶段。,第一章 化工厂设计的内容与程序,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,化工设计,教学内容： 了解车间(装置)工艺设计的内容和工作程序。重点和难点：重点掌握车间(装置)工艺设

19、计的工作程序和设计准备工作及方案设计的内容。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,化工设计,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容 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。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,（1）熟悉设计任务书（2）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。（3）查阅文献资料（4）收集第一手资料 。,1. 设计准备工作,化工设计,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。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

20、程的对比分析。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。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,2. 方案设计,化工设计,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。因此，化工计算的结果关系到整体设计的成败。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,3. 化工计算,化工设计,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

21、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，相应地确定厂房或框架的结构型式。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。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,4. 车间布置设计,化工设计,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

22、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。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,5. 配管工程设计,化工设计,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。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,6. 提供设计条件,化工设计,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

23、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，它是设计成果的汇总，是进行下一步工作的依据。,1.3 化工车间工艺设计的程序及内容,第一章 化工厂设计的内容与程序,7. 编制概算书及编制设计文件,第一章 化工厂设计的内容与程序,1.4 设计文件,化工设计,教学内容：了解初步设计文件和施工图设计文件的主要内容和要求。重点和难点：重点掌握初步设计文件中工艺设计部分的内容。,

24、1.4 设计文件,化工设计,初步设计的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。初步设计说明书的内容详见教材。,1.4 设计文件,第一章 化工厂设计的内容与程序,1.4 设计文件,1. 初步设计文件,化工设计,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。它由文字说明、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应参考该内容深度及

25、设计规定（教材表1-19、表1-20）。 设计施工图设计说明由工艺设计、设备布置、管道布置、绝热、隔声及防腐设计说明构成。,1.4 设计文件,第一章 化工厂设计的内容与程序,2. 施工图设计文件,考核性质：考试 百分制考试方法：开卷 笔试成绩评定：期末总评成绩平时成绩30期末成绩70补考方法：总评成绩低于60分的学生，须参加学校统一补考。补考总成绩平时成绩30+补考成绩70平时成绩：考勤+小测+作业,考核方法,化工设计（第二版），陈声宗 主编，化学工业出版社，2008年，普通高等教育“十一五”国家级规划教材。,教材：,参考书：,1. 化工设计概论，李国庭等 主编，化学工艺出版社，2008年；2. 化工设计（第二版），王静康 主编，化学工业出版社，20063. 化工设计，吴嘉 主编，化学工业出版社，20024. 化工工艺设计手册（第四版），上海石化集团上海工程有限公司编，化学工业出版社，20095. 化工设计（第四版），（英）辛诺特 主编，中国石化出版社，2009,思考题,1.化工设计的种类有哪些？国外通用的设计程序分为哪几个阶段？2.可行性研究报告包含哪些内容？用途？3.设计任务书主要包括哪些内容？4. 怎样划分项目建设的前期工作和后期工作？,