化工施工图设计流程文档格式.doc

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二、、化工建设项目阶段

建设项目阶段的划分以工程公司为主体，通常分为三个阶段：

1.项目前期

项目建议书→批准后即为立项

可行性研究报告→批准后即可展开工程设计

2.工程设计

按国内审批要求分为：

初步设计→批准后建设单位即可开工;

施工图设计

按国际常规做法分为：

工艺设计、基础设计、详细设计。

3.施工、安装、试车、性能考核及国家验收

建设项目阶段的划分以建设单位为主体，通常分为四个阶段：

项目前期，工程设计，工程建设，工厂投入生产。

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三、工艺设计内容

工艺设计的文件包括三大内容：

文字说明（工艺说明）、图纸、表格。

1.文字说明（工艺说明）

工艺设计的范围。

设计基础：

生产规模、产品方案、原料，催化剂，化学品，公用工程燃料规格、产品及副产品规格。

工艺流程说明：

生产方法、化学原理、工艺流程叙述。

原料、催化剂、化学品及燃料消耗定额及消耗量。

公用工程（包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺空气、仪表空气、氮气）消耗定额及消耗量。

三废排放：

包括排放点、排放量、排放组成及建议处理方法

装置定员

安全备忘录（另行成册）

技术风险备忘录（通常为对内使用，另行成册）

操作指南（通常为对内使用，另行成册。

供工艺系统、配管等专业使用）

2.图纸

PFD：

是PID的设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）。

包括全部工艺设备、主要物料管道（表示出流向、物料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。

建议设备布置图：

是总图布置、装置布置的依据，供基础设计使用（通常为平面布置图）。

根据工艺流程的特点和要求进行布置。

PCD：

通常是设计院内部设计过程文件、最终体现在终版PFD中（通常由自控专业完成）。

3.表格

物料平衡表：

包括物流组成、温度、压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理化常数（热负荷表示在此表中或PFD图上）。

工艺设备数据表：

根据设备形式不同、作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器的等。

工艺设备数据表需表示出设备位号、介质名称、操作压力、设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。

（各设计院均有各种规定的表格）。

工艺设备表。

取样点汇总表。

装置界区条件表：

通常由工艺系统专业来完善并最终发表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件等）。

4.补充说明

化工工艺专业尚需参加前期工作，主要前期工作有：

项目建议书;

可行性报告编制工作。

项目报价书;

投标书、技术文件编制工作。

引进项目：

包括询价书、投标书的评标、合同技术附件谈判。

大中型联合装置总体规划设计。

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微课L29|我是怎样做工艺包的：

总结及补充说明（完结篇）】

四、工艺设计方法

1.工艺路线的选择

需考虑的因素：

原料来源，经济效益和社会效益（生产成本），环境保护，其它如操作条件、安全、消防、投资、工艺先进性，可行性及合理性意见等。

2.工艺流程方案优化

“洋葱头”模型（由史密斯、林霍夫提供的模型）

从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。

“洋葱头”模型强调过程开发和设计的有序和分层性质。

▲反应流程优化

反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。

如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应途径。

反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等。

▲精馏流程的优化

精馏流程如需要分离R个组份，就需要有R-1个精馏塔。

精馏优化需要考虑：

哪种组份为主产品，哪种组份为付产品及产品的规格要求。

精馏流程的优化法1）：

试探法，主要规则如下：

优先使用普通精馏。

尽量避免减压操作和使用冷量。

产品数应最少。

腐蚀性、危险性的组份应优先分出。

难分离的组分最后分出。

最大量组份应优先分出。

塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。

精馏流程的优化法2）：

调优法

精馏流程的优化法3）：

数学规划法

▲蒸发流程的优化

单效、双效、三效蒸发。

热泵蒸发、膜式蒸发。

多级闪蒸。

强制循环蒸发、自然循环蒸发、。

结合蒸发器的类型（标准、悬框、列文、强制循环蒸发器）进行选择。

3.工艺设备的选择

▲反应器

反应器的选择要根据物料性质、稳定性、反应复杂性、产品规模、反应时间、温度、压力等因素综合考虑。

▲气液传质设备

1）板式塔：

泡罩、浮阀、筛板等。

板式塔塔板流体流向分布类型可分为U形流，单溢流，双溢流等

2）填料塔：

拉西环、鲍尔环、矩鞍环等填料。

散堆、规整填料。

实体填料、丝网填料。

以上传质设备的选择要根据分离难易程度、压降大小、真空（热敏性物料）、物料性质、投资情况、腐蚀情况、物料清洁情况、安全要求、弹性大小、发泡等情况选择。

▲传热设备

按功能分：

冷却器、冷凝器、加热器、换热器、再沸器、蒸汽发生器、过热器、废热锅炉等。

按结构型式分：

采用二物流换热的换热器从结构上分有以下5种型式

A.管壳式（固定管板式、浮头式、填料函式、U型管式）

B.板式（板翅式、螺旋板式、伞板式、波纹板式）

C.管式（空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式）

D.液膜式（升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式）

E.其它型式（板壳式、热管式）

以上型式换热器的选择依据是：

A.固定管板式换热器：

固定管板式换热器即两端管板和壳体连接成一体，由于壳程不易检修和清洗，因此选用固定管板式换热器时，壳方流体应是较清洁且不易结垢的物料;

两流体温差较大（大于60℃）时应考虑热补偿，两流体温差不易大于120℃。

B.浮头式换热器：

该换热器壳程易清洗，但内垫片易渗漏，适用于需要补偿热膨胀的换热器，两流体温差大于120℃。

C.U型管式换热器：

”该换热器制造、安装方便，造价较低，管程耐高压，但结构不紧凑。

适用于高温和高压的场合，且管内流体必须洁净。

D.板式换热器

板翅式：

紧凑、效率高、可多股物料同时换热。

使用温度不大于150℃。

螺旋板式：

可用于带颗粒物料，物位利用好。

不易检修。

伞板式：

制造简单、紧凑、易清洗，使用温度不大于150℃，使用压力不大于0.12MPa。

波纹板式：

紧凑、效率高、易清洗，使用温度不大于150℃，使用压力不大于0.15MPa。

E.空冷器的选择依据

a.空气入口温度（即设计温度）低于38℃。

b.热流体的出口温度高于50～65℃，并允许有一定的波动范围（3～5℃）。

c.对数平均温差大于40℃。

d.流体接近温度（即热流体的出口温度与冷流体入口温度之差）至少大于15℃。

e.管内给热系数小于2325.6W/（m2.K）。

f.冷却水的污垢系数大于0.0002（m2.K）/W。

g.水源较远，取水费用大。

h.热流体的凝固点较低（小于0℃）。

▲化工用泵

根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑，此外还要考虑泵的安全性、可靠性和密封等要求。

▲容器（储罐）

根据物料性质、物料的腐蚀性、易燃易爆、有毒、高温、高压、低温、粘度大小、挥发性、固体颗粒等因素综合考虑。

储罐按用途大致可分两大类，一类是用于储存，一般指原料储存、中间产品或成品储存，原料及成品储存一般与工厂对外运输有很大关系，中间产品储存与该中间产品的前后装置生产情况有很大关系，例如要考虑前后装置生产周期、正常开停车及事故停车情况决定储存量的多少。

这一类一般单独设置罐区。

另一类是用于装置内工艺流程中需要的储罐，通常有回流罐（停留时间取5～10分钟），受槽和缓冲罐（通常取20分钟），气液分离罐（通常取2～3分钟），液液分离罐等。

五、工艺设计工作程序

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六、设备设计压力和温度的确定

1.设备设计压力的确定

▲适用范围

1）压力容器的设计压力

0.1MPa（G）≤设计压力≤35MPa（G）

真空度高于2kPa（200mmH2O）

2）常压容器的设计压力

设计压力低于0.1MPa（G）

真空度低于2kPa（200mmH2O）

设备设计压力一览表，见下图。

▲设备设计压力确定的原则

1）设备的设计压力是设备和管道强度设计的主要依据，因此在确定设备设计压力时，应在满足设备长周期安全生产的基础上，做到既经济又合理。

2）设备设计压力的确定不仅根据其正常工作情况下，容器顶部可能达到的最大压力，还应考虑该设备所处的系统附加条件（如系统压力变化、安全阀在系统中相对位置对设计压力的影响等情况）来确定该设备的设计压力。

3）对承受多种不同工况的设备，如某些反应器要适应吹扫、试压、升温还原、化学反应、催化剂再生等多种化工过程的多种工作条件的变化，则该类设备设计压力应向设备专业说明各阶段工作压力及工作温度相应变化的情况。

4）低压下蒸汽表面冷凝器按全真空条件设计。

5）对下述特殊情况的设备,应根据具体情况,按特殊要求确定其设计压力。

1.设备设计温度的确定

工艺专业经传热计算或参考同类装置相同设备的操作条件，确定该设备的工作温度，同时还要考虑容器内部介质在工作过程中可能出现的最高温度。

（1）容器内介质用蒸汽直接加热（如加热盘管）或被内置加热元件（如电热元件）间接加热时，设计温度取受热介质的最高工作温度。

（2）容器内介质间接加热或冷却时，设计温度根据下表选取。

（3）容器壁与介质直接接触且有外保温时，设计温度根据下表。

（4）安装在室外且为液体介质，器壁不保温，壁温受环境温度影响可能小于等于-20°

C时，其最低工作温度应考虑建厂地区环境温度的影响。

七、过程控制方案的确定

1.原则

保证装置运行的平稳、生产安全、控制简单适用。

用单回路简单控制系统可以解决的，决不要用复杂的控制系统。

2.过程控制的分