化工设计教案头Word格式.docx
《化工设计教案头Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工设计教案头Word格式.docx（105页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
概述:
化工设计是将一个系统（一个工厂、一个车间）按照工厂工艺技术要求，经工程技术人员的创造，将其全部描绘成的图纸，表格及必要的文字说明，即把工程技术装备用工程语言表达出来。
然后根据这一“语言”，把这个系统建立起来，并投入运行。
或说:
设计工作是一项能将人们的设想和想象转变成现实的一个重要步骤，通过课程的学习，我们可以知道化工厂的建设程序，设计程序，主要设计内容等一些基本概念。
化工设计可根据项目性质分类，也可按设计性质分类
一、项目性质分类
1、新建项目设计
新产品的研制设计,新工艺、新技术的设计,这类设计一般由开发研究单位提供基础设计,然后工程研究部门根据建厂地区的实际情况作出工程设计。
2、重复建设项目的设计
因为市场需求大产品需扩大生产，需再建生产装置。
由于新厂的具体条件不同（就算生产规模、工艺要求不变）仍需要设计部门进行设计。
3、已有装置改造
一些老的生产装置质量和产量均不能满足市场需求,或者由于技术原因,原材料消耗过高而缺竞争能力，必须对老装置进行改造，其中包括去掉影响产品产量和质量的”瓶颈”优化生产过程控制操作，提高能量的综合利用率和局部设备的工艺改造。
这类设计往往由生产企业的设计部门进行。
（一）新技术开发过程中的设计
新技术开发过程的设计包括概念设计、中试设计和基础设计三种。
概念设计
为工程研究的一个环节，是在应用研究进行到一定阶段后，按未来的工业装置规模所进行的假想设计。
概念设计的作用
①对开发项目进行初步的经济评价，以确定技术路线的先进性和可靠性；
②开发项目需改正之处和小试需要补充的试验内容和课题；
③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。
概念设计的内容
①以投产两年后市场需求为依据,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。
②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。
③提出对将来进行基础设计的意见。
中试设计
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经验才需进行中试设计。
中试设计内容
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。
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，是工程设计的依据。
基础设计的内容
除了一般的工艺条件外，还包括大量的化学工程方向的数据，特别是反应工程方面的数据，还要运用系统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用项目投资，提高项目的经济效益。
在基础设计的基础上，工程单位结合建厂条件作出完整的工程设计。
（二）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。
其设计阶段可分为
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
一阶段设计：
施工图设计
（1）初步设计
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。
其设计成品是初步设计说明书。
（2）扩大初步设计
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。
（3）施工图设计
是根据已批准的扩大初步设计进行的施工依据的详细设计。
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。
一般化工厂设计的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。
化工厂设计的工作程序图
一、项目建议书
它是进行可行性研究和编制设计任务书的依据，包括下列内容：
1.项目建议书目的和意义，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）;
二、可行性研究：
它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。
可行性研究是对项目的技术路线、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。
其内容包括：
1.总论包括项目名称、进行可行性研究的单位、技术负责人、可行性研究的依据、可行性的主要内容和论据、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.需求预测包括国内外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.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电。
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。
8.环境保护和安全卫生
9.工厂组织、劳动定员和人员培训。
10.项目实施规则。
11.项目估算和资金筹措。
12.经济效益评价及社会效益评价。
13.结论
三、编制任务书
可行性研究呈报给上级主管部门，当被上级主管部门认可后，便可编写设计任务书以作为设计项目的依据。
1.项目设计的目的和依据;
2.生产规模、产品规格、生产方法和工艺原则;
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;
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。
设计任务书的内容
根据设计任务书，对设计对象进行全面的研究，寻求在技术上的可能、经济上合理的最佳方案。
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、项目投资等重大技术经济问题。
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。
1、初步设计：
四、工程设计
2、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，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。
3、施工图设计
根据已批准的扩大初步设计，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图设计，其成品是详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算书。
扩大初步设计程序图
六、施工图设计
根据扩大初步设计审批意见，解决扩大初步设计中需要解决的各项问题。
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。
其内容与扩大初步设计有较大的变动时，应另行编制修正概算，上报审批单位核准。
施工图设计一般不能随便改变扩大初步设计。
在施工图设计的编制过程中，根据扩大设计审批意见加强与基建施工单位的结合，正确贯彻上级的审批精神与原则。
施工图设计的主要工作内容是在扩大初步设计的基础上，完善流程图设计的车间布置设计，进而完成管道配置设计和设备、管路的保温防腐设计。
非工艺专业在施工设计中的主要工作内容
土建施工图、供水、供电、给排水、自控仪表线路安装。
除施工图外，还就附有各部分施工说明，安装材料表、全厂设备一览表、综合材料汇总表、施工图预算表。
七、设计代表工作
在扩大初步设计与施工图设计两个阶段，有大量的各专业人才参加，到设计文件编制完毕，工作转入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。
三、总结
四、布置作业
02
化工车间工艺设计的内容、国家和行业的基本设计政策和规范、设计文件
1、熟练掌握化工车间工艺设计的内容；
2、了解国家和行业的基本设计政策和规范、设计文件。
化工车间工艺设计的内容；
Ⅰ、复习上次课内容
提问法
温故知新
Ⅱ、讲新课
第三节化工车间工艺设计的内容
第四节国家和行业的基本设计政策和规范
使学生学会化工车间工艺设计的内容了解设计政策和规范
第五节设计文件
Ⅲ、作业P113
使学生了解设计文件的内容
一、提问
一、设计准备工作
（l）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。
参
照设计进度订出个人工作计划。
（3）查阅文献资料；
（4）收集第一手资料。
二、方案设计
确定生产方法和生产流程。
第三节化工工艺设计的程序及设计内容
技术上先进、经济上合理、安全上可靠、三废的得以治理、因地制宜
三、化工计算
内容：
物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算三个内容。
任务：
绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。
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）。
是化工厂设计的最基本的内容，也是初学者必须首先掌握的。
因此，本节着重介绍化工车间（装置）工艺设计内容和程序。
下面按工作程序介绍车间工艺设计的内容。
（l）一熟悉设计任务书。
全面深入地正确领会设计任务书提出什么要求，又提供了什么情况，这都是设计的依据，必须熟记、贯彻实施。
参照设计进度订出个人工作计划。
（3）查阅文献资料。
按照设计要求，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，并摘录笔记。
此外，还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。
深入生产与试验现场调查研究，尽可能广泛地收集齐全可靠的原始数据并进行整理，这对搞好整个设计来说是一项很重要的基础工作。
这个阶段的任务是确定生产方法和生产流程，它们是整个工艺设计的基础。
要求运用所掌握的各种资料，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。
这个阶段的工作可以培养分析、归纳和理论联系实际的能力。
化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算以及设备选型和计算三个内容。
要完成的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。
经验表明，在化工计算阶段会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）。
四、车间布置设计
工艺人员的主要设计任务之一。
主要任务：
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。
当化工计算结束，绘出工艺流程图后进行，
完成后要绘制平面与立面的车间布置图。
五、化工管路设计
确定装置的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置，以满足工艺生产的要求。
原则：
应注意节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。
六、提供设计条件
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、工业炉等非工艺专业的设计条件。
确保其完整性和正确性。
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。
布置设计的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。
当化工计算结束，绘出工艺流程图之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。
管路配置设计的任务是确定装置的全部管线、阀件、管件及各种管架的位置，以满足工艺生产的要求。
设计条件内容包括总图、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、工业炉等非工艺专业的设计条件。
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。
七、编制概算书
概算主要提供了车间建筑、设备及安装工程费用。
编制概算可帮助判断和促进设计的经济合理性。
八、编制设计文件
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，是进行下一步工作的依据，
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）。
以上为一般设计程序，实际设计中，往往是交错进行的。
七、编制概算书及编制设计文件
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。
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。
编制概算可以帮助判断和促进设计的经济合理性。
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。
它是设计成果的汇总，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）。
以上仅是车间工艺设计的大体内容，叙述的顺序就是一般的设计工作程序，实际设计过程中，这些工作内容往往是交错进行的。
化工设计必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法规。
如：
1、化工企业总图运输设计规范HG/T20649－1998
2、工矿企业总平面设计规范GB50187－1993
3、石油化工工艺装置布置设计通则SH3011-2000
4、石油化工给水排水管道设计图例SH3089-1998
5、石油化工管道器材标准（合订本1996年）SH3401-3410
6、石油化工管道布置设计通则SH3012-2000
7、石油化工企业给水排水系统设计规范SH3015-2003
决定一个具体的化工过程，除考虑其技术上的可行性外，还必须符合国家的政治、经济政策方针。
诸如资源、环境、能源、劳动保护、工业布局等因素，并使之获得最佳的经济效益，同时，化工设计还必须遵循国家和行业的设计规范和相关的政策、法规
一、初步设计的设计文件
㈠设计依据
1.文件，如计划任务书以及其他批文等。
2.技术资料，如中型试验报告、调查报告等。
㈡设计指导思想和设计原则
1.指导思想：
设计遵循的具体方针政策和指导思想。
2.设计原则：
总括各专业的设计原则，如工艺路线的选择、设备的选型和材质选用、自控水平等原则。
㈢产品方案
1.产品名称和性质；
2.产品质量规格；
3.产品规模（吨/年）；
4.副产品数量（吨/年），
5.产品包装方式。
㈣生产方法和工艺流程
1.生产文法：
扼要说明设计所采用的原料路线和工艺路线。
2.化学反应方程式：
写出方程式、注明化学名称、主要操作条件。
3.工艺流程
a.工艺划分简图，用方块图表示。
b.带控制点工艺流程图和流程简述：
带控制点工艺流程图应表示出全部工艺设备，物料管路、阀件、设备的辅助管路以及工艺和自控仪表图例、符号。
㈤车间（装置）组成和生产制度
1.车间（装置）组成；
2.生产制度，年工作日、操作班制，间歇或连续生产。
㈥原料、中间产品的主要技术规格
1.原料、辅助原料的主要技术规格；
2.中间产品及成品的主要技术规格。
㈦工艺计算
1.物料计算
a.物料计算的基础数据
b.物料计算结果以物料平衡图表示，单位用小时（连续操作）或每批投料（分批操作），采用单位在一个项目内要统一。
2.主要工艺设备的选型、化工计算和材料选择
1）基础数据来源：
包括物料及热量计算数据、主要化工数据等。
2）主要工艺设备的工艺计算：
按流程编号为序进行编写，内容包括：
a.承担的工艺任务。
b.工艺计算：
包括操作条件、数据、公式、运算结果、必要的接管尺寸等。
c.最终结论：
包括计算结果的论述、设计选取。
d.材料选择。
3）一般工艺设备以表格形式分类表示计算和选择结果。
根据工艺特点列表，参看表1.1至1.6。
工艺设备一览表按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。
3.工艺用的水、蒸汽、冷冻用量表（表1.8）
4.分批操作的设备要排列工艺操作时间表和动力负荷曲线。
㈧主要原材料、动力消耗定额及消耗量。
表1.9是原材料、动力消耗定额及消耗量。
㈨生产控制分析
1.包括中间产品、生产过程质量控制的常规分析和三废分析等。
2.主要生产控制分析表（表1.10）。
3.分析仪器设备表
㈩仪表和自动控制
1.控制方案说明，具体表示在工艺流程图上。
2.控制测量仪器设备汇总表。
（十一）技术保安、防火及工业卫生
1.工艺物料性质及生产过程的特点。
2.技术保安措施。
3.消防。
4.通风：
设计说明及设备材料汇总表。
（十二）车间布置
1.车间布置说明，包括生产部分、辅助生产部分和生活部分的区域划分、生产流向、防毒、防爆的考虑等。
2.设备布置的平面图与剖面图。
（十三）公用工程
1.供电
a.设计说明，包括电力、照明、避雷、弱电等。
b.设备、材料汇总表。
2.供排水
a.供水。
b.排水：
包括下水、生产污水、生活污水、蒸汽冷凝水等。
c.消防用水
3.蒸汽：
各种蒸汽用量及规格等。
4.冷冻与空压
a.冷冻。
b.空压：
分压缩用气和仪表用气。
c.设备、材料汇总表。
（十四）“三废”治理及综合利用
1.“三废”情况表（表1.11）
2.处理方法及综合利用途径。
（十五）车间维修
1.任务、工种和定员。
2.主要设备一览表。
（十六）土建
1.设计说明。
2.车间（装置）建筑物、构筑物表。
3.建筑平面、立面、剖面图。
（十七）车间装置定员
包括生产工人、分析工、维修工、辅助工、管理人员，见表1.12。
（十八）概算
（十九）技术经济
1.投资（表1.13）。
2.产品成本
1）计算数据
a.各种原料、中间产品的单价和动力单价依据。
b.折旧费、工资、维修费、管理费用依据。
2）成本计算
a.原料和动力单耗费用（表1.14）。
b.折旧、工资、维修、管理费用及其它费用。
c.产品工厂成本。
3.技术经济指标（表1.15）。
（二十）存在问题及建议
二、工艺施工图设计文件
工艺施工图设计文件包括下列内容：
（一）工艺设计说明
工艺设计说明可根据需要按下列各项内容编写：
1.工艺修改说明：
说明对前段设计的修改变动。
2.设备安装说明：
主要大型设备吊装；
建筑预留孔；
安装前设备可放位置。
3.设备的防腐、脱脂、除污的要求和设备外壁的防锈、涂色要求以及试压试漏和清洗要求等。
4.设备安装需进一步落实的问题。
5.管路安装说明。
6.管路的防腐、涂色、脱脂和除污要求及管路的试压、试漏和清洗的要求。
7.管路安装需统一说明的问题。
8.施工时应注意的安全问题和应采取的安全措施。
9.设备和管路安装所采用的标准规范和其他说明事项。
（二）管道仪表流程图
管道仪表流程图要详细地描绘装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管道连接关系，测量、控制及调节的全部手段。
（三）辅助管路系统图
（四）首页图
当设计项目（装置）范围较大，设备布置和管路安装图需分别绘制时则应编制首页图。
（五）设备布置图
设备布置图包括平面图与剖面图，其内容应表示出全部工艺设备的安装位置和安装标高，以及建筑物、构筑物、操作台等。
（六）设备一览表
根据设备订货分类的要求，分别作出非定型设备表、定型设备表、机电设备表等，格式参见（七）管路布置图
管路布置图包括管路布置平面图和剖视图，其内容应表示出全部管路、管件和阀件简单的设备轮廓线及建、构筑物外形。
（八）管架和非标准管架图。
（九）管架表
（十）综合材料表
综合材料表应按以下三类材料进行编制：
1.管路安装材料及管架材料。
2.设备支架材料。
3.保温防腐材料。
（十一）设备管口方位图
管口方位图应表示出全部设备管口、吊钩、支腿及地脚螺栓的方位，并标注管口编号、管口和管径名称。
对塔还要表示出地脚螺栓、吊柱、支爬梯和降液管位置。
三、小结
四、作业
03
生产方法和工艺流程的选择、工艺流程设计
掌握生产方法和工艺流程选择的原则、确定的步骤
了解流程设计的任务、工艺流程设计方法
生产方法和工艺流程选择的原则、确定的步骤
工艺流程设计方法
第二章工艺流程设计
第一节生产方法和工艺流程的选择
使学生学会生产方法和工艺流程选择的原则、确定的步骤
第二节工艺流程设计
Ⅲ、作业P971、2
使学生了解流程设计的任务、工艺流程设计方法
二、讲新课
（一）什么叫工艺流程
化学加工过程是将一种或几种化工原料，经过一系列的物理和化学的单元操作，最终获得产品。
这一系列的单元必须在相应的单元设备里进行，用管道将这些单元设备连接，以便于物料从一个单元设备进到另一个单元设备。
为了使物料便于控制，要在设备和相应的位置安装一些测量、显示和控制元件，这些设备、连接的管路和相应的控制元件一起就组成了化工工艺流程。
由上可知，由设备、连接的管路和相应的控制
升级会员 