工厂设计复习.docx

1、工厂设计复习以下材料仅供参考第一章 绪论1、 工厂设计课程的主要内容、化工厂设计及化工工艺设计；、化工技术经济分析与评价；、计算机辅助化工设计。2、 化学工业发展阶段：、古代化学工业：从数千年前人类阳光晒盐、地下卤水煮盐开始，萌发了古老的化学工业。、近代化学工业：从18世纪中叶，欧洲造纸、玻璃、肥皂的大规模生产开始，表明近代化学工业的形成。、现代化学工业：上世纪40年代开始，随着合成橡胶、石油炼制、合成纤维工业的迅速发展，随着化工单元操作理论的日益成熟，在科学技术和生产规模二个层面上，揭示现代化学工业开始形成。3、 化工过程设计的目标: 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

2、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。4、 化工过程设计的内容：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、外管设计等进行深入设计和完善。5、 化工过程设计发展方向（1）复杂大型化工厂的设计（2）柔性化工厂的设计（3）自主创新设计（4）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。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 Inst

3、rument 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6、 计算机辅助化工过程设计的优势（优点）：、设计工作效率高、规范性好、设计水平高（可进行优化设计）7、 计算机辅助化工过程设计软件系统的发展方向（趋势）：（1）、单元操作模块的种类数；（2）、物性数据库的大小及数据的估算方法；（3）、能处理的流股数量和组份数量；（4）、计算技术方法（求解方法）；（5）、能处理的流股相态（气、液、固、胶体、电解质等）；（6）、软件系统的人性化界面及开放程度；（7）、流程图形输入及识别技术。8、 化学工业绿色化的含义：以“减量化

4、、再利用、资源化”为基本原则，具体体现在：（1）、减少化工过程的能耗、物耗；（2）、减少有害物质的使用或生成；（3）、减少废弃物，并使废弃物在系统类在利用；（4）、尽量将排放的废弃物转化为可用的再生资源；（5）、尽量延长产品的生命周期。*9、伦理学理念体现在：（1）、自觉维护化工过程的安全；（2）、自觉保护环境的意识；（3）、自觉节约资源的意识；（4）、对业主、化工厂操作人员、同事负责的精神。*10、 责任关怀制度的含义：（1）、提高对安全、健康、环保、资源的认知和行动；（2）、充分报道成绩、行动计划，但不回避缺陷；（3）、与公众沟通，并倾听意见的日常化。等等。第二章 概述1、 基建：基本建设

5、的简称，一个项目从设想到建成投产的过程。2、项目建议书：将收集到的有关项目的资料（信息）整理成文，由某地区、部门、企业向其上级主管部门提出的申请项目投资立项的文件。3、 项目建议书应该包括的主要内容（1）、项目的背景、意义；（2）、产品价格和市场需求预测分析；（3）、产品方案和建设规模；（4）、工艺技术路线和技术来源；（5）、原料、燃料、动力、水的供应、运输，产品运输等；（6）、厂址选择和厂址条件；（7）、环保方案；（8）、消防及安全措施；（9）、工厂定员及人力资源来源；（10）、投资估算、资金筹措方案；（11）、基建及投资规划；（12）、经济效益初步分析与评价；（13）、结论及建议4、项目建

6、议书的实质： 想投资该项目的主体，将它前期收集的所有资料（信息），经过加工（初步定量计算、并结合专家经验）处理，按以上主要章节整理成一本文件。其目的就是要打动上级决策者，让决策人下决心上该项目。5、可行性研究的定义：根据国家、地区、行业、部门的经济整体规划或布局，对拟建项目的技术、经济和工程、安全、环保等问题进行详细的研究与分析。就该项目是否该建、是否缓建、如何建提出建议，为投资决策提供更可靠的依据。6、计划任务书（设计计划任务书）定义：由上级主管部门对拟建项目的地点、规模、投资、建设期、劳动定员等问题，下达的“规定性”文件。它和可行性研究报告一起，共同作为项目的设计依据。7、化工项目设计的“

7、三段设计（设计的三个阶段）”：初步设计（基础设计）, 扩初设计（扩大的初步设计）, 施工图设计（施工设计）8、 工艺包的定义：工艺包是一个专用的技术名词，特指某个化工产品生产技术方面的全部技术文件的总和。9、 化工工艺设计的内容与步骤10、 内循环优化：在流程结构不变的前提下，通过修改、调整流程内部的部分设备参数和操作参数，来对流程进行优化设计。11、 外循环优化：在内循环优化不能满足优化目标的情况下，重新做流程组织，对流程结构进行改头换面的大变动，而达到对流程进行优化设计的目的。12、 设计、技术经济分析、计算机辅助化工设计三者之间的关系：（1）、设计出一个或几个较优的流程是设计的最终目的；

8、（2）、技术经济分析是判断流程优劣的依据（标准）；（3）、计算机辅助化工设计是设计的有力手段。13、 厂址选择是在基建的投资决策阶段必须解决的重要问题，由工艺系统专业部的总图专业牵头完成。是项目建议书、可行性研究报告中必不可少的内容。*14、 化工厂厂址选址的几个基本原则1）应符合国家、地区、行业、部门发展大局的需要；2）应选在原料、燃料、动力充足，运输方便，产品销售便利的地区。并在公用工程、生活设施有良好基础的地区；3）化工厂厂址附件应该有良好、充足的水源；（化工类企业对水有强烈的需求依赖）4）应该注意节约用地及占地种类，并考虑工厂发展的需要；5）应考虑附近居民的安全与健康，厂址的气候及防灾

9、害能力。6）避免建在国家或地区的水利、历史、自然、文化等各类保护区。此外，厂址地方的投资及税收政策、人力资源及成本、管理是否方便、协作关系等社会因素也应综合考虑。15、 厂址选择的基本方法：方案比较法，评分优选法，最小运输费用法16、 总图布置的定义：在全面掌握工厂工艺概况的前提下，结合厂区的各种内、外部条件，对化工厂的所有车间在厂址范围内进行合理的布局，以期获得安全、经济的人流及物流流动路线。17、 化工厂总图布置的几条基本原则1、应尽量考虑生产工艺流程的要求，避免物流交叉，缩短物流路线。并尽量减少人流和物流的交叉。2、对公用工程有大需求的车间，应考虑其与外界的联系，并尽量靠近其供应源。同时

10、遵守“负荷集中”原则。3、厂区内与外界有大运输量的车间应尽量布置在厂区外缘。4、厂区内同类型或相似类型的车间应尽量集中布置。（“同类集中”原则）5、厂区布置应考虑防火、防爆及卫生健康的要求。6、工厂布置应考虑工厂、车间发展的需要。第三章 物料衡算与热量衡算*计算题：自由度的判断与计算分析（见书例3.7，例3.8，例3.16）物料衡算的见书例题1，2,3,4,5，61、物料衡算（Material Balance），简称“MB”热量衡算（Heat Balance），简称“HB”能量衡算（Energy Balance），简称“EB”物料衡算与能量衡算的联立计算（Combined Balance），简

11、称“CB”化工流程（过程）中MB、HB、EB三者之间的关系（1）MB与HB之间的关系MB有可能能单独（不依赖HB而独立）求解；HB一般不能单独求解；（间壁式换热器除外）当MB不能独立求解时，它就必须与HB联合起来，求解CB。（2）EB与HB之间的关系流程压力水平不高，而且压力变化也不大，系统能量只考虑其热焓，而忽略其动能、势能等机械能，在这种情况下：EB?HB（3）在HB计算中，压力对焓值的影响热焓是状态函数，严格而言，它同时与温度和压力有关。但温度对焓值的影响更加显着。在压力水平不高且压力变化不大的化工流程中，一般认为焓值只是温度的函数，以简化计算。2、MB、HB衡算计算的任务：就是解MB、

12、HB、其它方程组成的方程（组），求解出衡算范围内未知的流股变量和设备单元变量。3、化工流程的操作状态及其对应的衡算计算基准（1）、连续生产流程（稳态流程）特点：参数是位置的函数，而不随时间而变。适用情况：产量大，物系稳定性较好。衡算计算基准：时间基准（ /s, /h, /d）（2）、间歇生产流程（动态流程、批处理过程）特点：参数不仅是位置的函数，也是时间的函数。适用情况：产量小，物系稳定性较差，需要切开批次的过程。衡算计算基准： /批（ /Batch）（3）、半间歇半连续生产流程特点：间歇操作和连续操作同时出现在一个流程内。适用情况：物料流在流程内流量变化大；流程内有些物质稳定性好，有些物质稳

13、定性较差。4、 化工流程的自由度流程变量总数衡算方程数已知变量数已知其它关系式数5、 分流器的自由度分析有特殊性分流器的特点：、其所有流股的组成相同；、无反应，各流股只是流量不相同分流器的作用： 将一个流股拆分为几个组成相同、流量不同的分流股，分拆开的流股，一部分回流（recycle），一部分防空（purge）。分流器单元的MB方程数的特殊性： 无论分流器牵涉到多少种组份，其独立MB方程只有1个。6、 一个流程是弹性设计，必需同时满足以下二个条件：（1）、流程过程自由度必需是1；（2）、流程的已知流股变量全部是强度性质（没有一个流量变量已知）。7、 计算基础的挑选原则： （1）、放在自由度最小

14、的单元上；（2）、附带再考虑计算基准对相邻单元的影响。*8、 “变量置换”的概念：如果一个流程中只有一个流股的流量已知，而且流程过程自由度为0，那么，可以将这个唯一已知的流股流量先假设为未知，使整个设计条件变成弹性设计，再通过选择弹性设计MB的计算基准，假设另外一个流股的流量已知，而达到简化MB计算的目的。 9、 变量置换的目的。变量置换后，MB计算变成了一个每步都能完全求解顺序序列，大大简化了计算。第四章 流程组织（过程合成）1、 化工流程包括：原料预处理阶段，反应合成阶段，产物分离阶段。2、 专用地址：确定性的设计条件与限制3、 流程组织专用地址分配的含义：在流程组织大框架已经确定的情况下

15、，对有关流股的走向、流股之间的配比（流量调配），以及操作单元的拆分、合并等问题进行综合的考虑。*4、 流程组织的基本原则(1) 重视过程开发实验结果（根本出发点）(2) 尽量确保工程中运用的工艺技术和设备的成熟性(3) 要考虑工程放大的影响(4) 组织流程时，应考虑流程的可操作性，尽量增大流程（尤其是关键设备）的操作弹性(5) 重视流程的运行安全问题(6) 从经济角度，节省流程的固定投资，减少流程的操作费用(7) 重视副产品回收，同步考虑环保因素5、 分离技术的选择基本原则：(1) 以待处理物系的各组份的性质为根本出发点，来挑选分离技术(2) 充分考虑分离过程的投资、成本等经济因素(3) 根据

16、待处理物系的处理量和分离纯度要求，来挑选合适的分离技术(4) 尽量采用技术、设备上成熟的分离技术，避免工程风险6、 分离顺序选择（确定）的基本原则：(1) 根据待处理物系的性质，一般是容易分离的组份，可考虑先分离(2) 相分离可考虑优先进行(3) 含量较多的组份可考虑优先分离(4) 高附加值的产物组份可考虑优先分离(5) 稳定性较差、有毒、有腐蚀、有放射性的组份可考虑优先分离第五章 换热网络*计算题、窄点运算（参考例4.12）第六章 管道布置设计*管道布置走向和控制方案说明1、 化工车间管道布置设计的任务(1)确定设备的管口方位和接口位置。(2)确定管道的安装连接和铺设、支承方式。(3)确定各

17、管段（包括管道、管件、阀门及控制仪表）在空间的位置。(4)画出管道布置图，表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置，作为管道安装的依据。(5)编制管道综合材料表，包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。2、 化工车间管道布置设计的要求(1)符合生产工艺流程和生产管理的要求；(2)便于操作管理，并能保证安全生产；(3)便于管道的安装和维护；(4)整齐美观，节约材料和投资。3、 化工车间管道布置设计考虑因素：（1）物料因素输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等处；应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置；应将放空管引至指定地点或高过屋面2m以上

18、；有腐蚀性物料的管道，不得铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧。管道铺设时应有一定的坡度真空管线应尽量短，尽量减少弯头和阀门，以降低阻力，达到更高的真空度。（2）考虑施工、操作及维修管道应尽量集中布置在公用管架上，平行走直线，少拐弯，少交叉，不妨碍门窗开启和设备、阀门及管件的安装维修，并列管道的阀门应尽量错开排列。支管多的管道应布置在并行管线的外侧，引出支管时，气体管道应从上方引出，液体管道应从下方引出。管道应尽量沿墙面铺设，或布置在固定在墙上的管架上，管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。（3）安全生产架空管道与地面的距离除符合工艺要求外，还应便于操作和检修。直接埋地或

19、管沟中铺设的管道通过道路时应加套管等加以保护。为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险，易燃、易爆介质的管道应采取接地措施，以保证安全生产。长距离输送蒸汽或其他热物料的管道，应考虑热补偿问题，如在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。（4）其他因素管道与阀门一般不宜直接支承在设备上。距离较近的两设备间的连接管道，不应直连，应用45或90 弯接。管道布置时应兼顾电缆、照明、仪表及采暖通风等其他非工艺管道的布置。4、 管道和管架的立面布置原则*(1)当管架下方为通道时管底距车行道路路面的距离要大于4.5m；道路为主干道时要大于6m；人行道上空应大于2.2m；管廊下有泵时要大于4m。(2)两层管

20、道的标高相差1.0-1.6m，从总管上引出的支管比总管高或低0.5一0.8m。大口径管道需要在水平面上转向时，要将它布置在管架最外侧(3)管架下布置机泵时，其标高应符合机泵布置时的净空要求。(4）装有孔板的管道宜布置在管架外侧，并尽量靠近柱子。自动调节阀可靠近柱子布置，并用柱子固定。若管廊上层设有局部平台或人行道时，常操作或维修的阀门和仪表宜布置在管架上层。 5、 化工部门也常用带指引线的长方框表示，将管架的编号和型式写在个长方格里。非标准管架应另行提供管架图。管架配置比较复杂时，也可单独绘制管架布置图。例如：*6、 管道布置图的阅读*7、 化工流程自控仪表的一些图形符号：自控参量代号：T温度 F流量 P压力或真空度 L物位 C浓度 pH氢离子浓度A分析 V黏度 M搅拌转速自控功能代号：I指示 C控制 Q累积J记录 X信号 T调节L联锁 A报警 R人工遥控例如第七章 技术经济与项目评价1、 化工技术经济的定义“技术经济学”是技术学科和经济学科相互渗透而形成的一门交叉学科。“技术经济学”不单独地研究某些技术问题，也不是孤立地研究纯经济问题，它研究的是“技术应用在市场经济条件下的经济活动中，所形成的运行规律”。“化工技术经济学”是“技术经济学”在化学工程领域的运用与发展，是技术经济学的一个分支。2、 化工技术经济的研究对象