1化工设计概论
化工设计概论
化⼯设计概论化⼯设计概论第⼀章1.化⼯设计的种类:根据项⽬性质分：新建项⽬设计，重复建设项⽬设计和已有装置的改造设计.根据化⼯过程开发程序分类：概念设计，中试设计，基础设计和⼯程设计。
2.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。
第⼆章1.⽣产⽅法和⼯艺流程选择的原则：（1）先进性。
先进性是指在化⼯设计过程中技术上的先进程度和经济上的合理性。
(2)可靠性。
可靠性主要是指所选择的⽣产⽅法和⼯艺流程是否成熟可靠。
（3）合理性。
合理性是指在进⾏化⼯⼚设计时，应该结合我国的国情，从实际情况出发，考虑各种问题，即宏观上的合理性。
2.⼯艺流程设计的步骤：（1）确定整个流程的组成（2）确定每个过程或⼯序的组成（3）确定⼯艺操作条件（4）确定⽅案的组成（5）原料与能量的合理利⽤（6）确定“三废”处理⽅案（7）制定安全⽣产措施3.⼯艺流程图有：⼯艺流程草图，⼯艺物料流程图，带控制点的⼯艺流程图及⼯艺管道仪表流程图等。
4.设备的标注压缩机、风机 C 换热器 E 泵 P反应器 R 塔 T 容器 V例如: 设备位号“P301A”由三部分组成：P为设备类别代号；第⼀个数字3为⼯序（或主项）的编号；01为该设备在⼯序同类设备中的顺序号；A为相同设备的数量尾号。
5.管道标注管道标注的内容有四部分：管段号（由三个单元组成）、管径、管道等级和绝热（或隔声）代号，总称为管道组合号。
例如：“PL0101A-150-A1A”：PL 为物料代号，表⽰⼯艺液体；第⼀个01为主项编号，表⽰第01号⼯序；第⼆个“01”为管道顺序号，表⽰第01号管道；150位管道的公称直径，表⽰该管道的公称直径为150mm；第⼀个A为公称压⼒等级代号，表⽰ASME标准压⼒等级代号；1表⽰管道材料等级顺序号；第⼆个A为管道材质类别代号，表⽰铸铁。
PA ⼯艺空⽓ PG ⼯艺⽓体PL ⼯艺液体 PW ⼯艺⽔PGS ⽓固两相⼯艺物料 PLS 液固两相⼯艺物料A~G⽤于ASME标准压⼒等级代号，H~Z⽤于国内标准压⼒等级代号（其中I,J,O,X不⽤）A-铸铁 B-碳钢6.常⽤阀门图例截⽌阀球阀三通截⽌阀三通球阀7.仪表的功能标志第⼀个字母表⽰被测变量，后继字母表⽰读出功能，输出功能。
化工设计概论 第一章 化工设计程序和内容
23
投资设想 机会研究 项目建议书 可行性研究 投资决策 设计（建设）前期 设计期 设计后期（建设期） 投产 试车验收 施工安装 人员培训
3
设计任务书
初步设计 施工图设计
化工设计阶段的划分
1、国外设计阶段的划分
国际上通常把全部设计过程划分为由专
利商承担的工艺包 ( 基础设计 ) 和由工程公司
承担的工程设计两大设计阶段。 工程设计又划分为：工艺设计、基础工 程设计和详细工程设计三个阶段。
5
工艺专业的主要设计内容
确定流程 （PFD,PCD）
为其它专业 提供条件 物能恒算、确定 操作控制条件
工艺专业
设备概略布置
设备条件 提出和选型
6
§1.1 设计前期工作步骤与内容
国外分为：
机会研究、初步可行性研究、可行性研究、
评价及决策几个阶段。
国内分为：
项目建议书、可行性研究、编制设计任务
书等几个阶段。
12
三个设计文件的区别
阶段不同
目的不同 编制的主体不同 深度不同
13
§1.2 初步设计阶段工作内容与程序
一、初步设计目的
项目建设地点和期限 在技术可行性和经济合理性 主要原料、燃料、水、动力供应来源 工程总造价和基本技术经济指标 提供审批依据，提供施工准备及施工图设 计依据。
4
化工设计阶段的划分
2、国内设计阶段的划分 重要的大型企业，技术比较复杂或比较新 型的工厂，可分三个阶段进行设计，即初步设 计、技术设计 ( 又称扩大的初步设计、扩初设 计）和施工图设计三个阶段。 对在技术比较简单和比较成熟的，生产规 模较小的工厂或个别车间，以及技术改造与技 术措施比较成熟的，可分为二个阶段设计，即 技术设计和施工图设计二个阶段。
化工设计概论
化工设计概论绪论：1：化工设计特点：政策性强技术性强经济型强综合性强2：化工设计总原则：技术先进，经济合理！P3 中间3：新建项目设计类型：工程设计、复用设计和因地制宜设计4：化工工艺设计内容主要有：生产方法的选择生产工艺流程设计工艺计算设备选型车间布置设计及管道布置设向非工艺专业提供设计条件设计文件以及概算的编制等项设计工作第一章：1：工程设计包括：工艺设计：第一阶段；基础工程设计：关键性阶段；包括分析设计和平面设计2个阶段；详细工程设计：即施工图设计阶段；2：国际通用设计程序的阶段：P5 表1.13：国内设计阶段：初步设计：简单小规模时可省略；内容：P10；技术设计：又称扩初设计；施工图设计：内容P11；4：车间工艺设计：工艺流程设计：第二章；工艺流程草图；工艺计算：第三章；包括物料衡算和能量衡算；设备工艺计算及选型：第四章；设备一览表；设备布置设计：第五章；设备布置设计；管道设计与布置：第六章；管道布置图；提供设计条件：第七章；设计概算和经济分析：第八章；概算书和材料表；编写设计文件：第九章；设计说明书；工厂选址及总布置设计：第十章；第二章：1：工艺路线选择原则：先进性：技术上先进和经济上合理。
可靠性：是首要原则；结合国情，因地制宜：2：工艺流程草图的绘制：方框流程图：工艺流程草图：阶段：概念（方案）设计。
内容：物料流程；图例：画在图纸右上方；必要的文字说明。
画法：由左至右展开式，设备外形用细实线，主物料管线用粗实线，动力管线用中实线画出。
编号一般由四位数字组成。
物流线有压力变化的地方，要画上阀门。
设备间的流程线用带箭头的粗实线。
箭头在出口处或者拐弯处。
3：工艺物料流程图(Process Flowsheet Diagram ; PFD)：阶段: 初步设计。
对象: 设计主管部门和投资决策者。
内容:表达了一个生产工艺过程中的关键设备或主要设备，关键节点的物料性（如：温度、压力、流量及组成）。
包括设备图形、物流管线、物料平衡（或工艺数据）和标题栏。
化工设计概论
化工设计概论绪论化工是化学工艺、化学工业、化学工程等的简称。
凡运用化学方法改变物质组成、结构或和成新物质的，都属于化工生产技术，也称化学工艺。
化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的一个建设环节，化工设计的核心是化工工艺设计。
第1章化工设计程序和内容全部设计过程划分为两大设计阶段：基础设计、工程设计。
工程设计分为三个阶段：工艺设计、基础工程设计、详细工程设计。
第2章工艺流程设计化工工艺流程原料原料贮存、原料预处理、反应、产品分离、产品精制、包装和运输产品工艺路线流程化一般工作方法：主反应过程、原料准备过程和投料方式流程、产物净化分离过程、产品计量包装或后处理工艺过程、副产物处理的工艺过程、“三废”排出物的综合治理流程、确定动力使用和公用工程的配套。
2.3 工艺流程图的绘制2.3.1 方框流程图和工艺流程简图（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工艺物料流程图（process flowsheet diagram）2.3.3 管道及仪表流程图（piping and instrument diagram）设备分类代号、物料代号、管道材质代号、隔热及隔声代号、测量参数代号、仪表功能代号、管道工程压力等级代号。
常用管道图示符号、测量点图形符号、仪表安装位置图形符号。
管道标注内容包括四部分：管道号、管径、管道等级、隔热或隔声管道号包括：物料代号、主项代号、管道分段顺序号。
管道等级号包括：管道工程压力等级代号、顺序号、管道材质代号。
泵的流量控制方案：（1）出口节流控制；（2）旁路控制。
换热器的温度控制方案：（1）调节换热介质的流量；（2）调节换热面积（适用于蒸汽冷凝换热器）；（3）旁路调节。
第3章物料衡算和能量衡算3.1 物料衡算在化工过程中，物料平衡是指在单位时间你进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉的与积累起来的物料质量。
化工设计第一章化工设计概论
2. 编制可行性研究报告
•
同时进行环境评价、安全评价、节能报告、卫生评价
3. 进行初步设计
•
消防初步审查
4. 进行施工图设计
•
消防审查、施工图审查、取的施工证
5. 工程施工
6. 开车
7. 竣工验收
第四节 化工工程设计的内容
我国传统的工程设计体制与国际通用的设 计体制，其设计阶段划分不同，因而设计 程序、方法和设计内容、深度都有较大的 差异，这里将两种设计体制的程序和内容 分别说明于后。
2. 技术先进
技术先进是指在设计中要尽量采用成熟的先进 技术，而且是适合我国国情的先进技术。首先 应尽量采用国内成熟的先进技术和先进设备， 体现国内的先进技术水平。同时还应积极吸收 国外的先进经验，消化吸收引进的先进技术和 设备。使设计体现国内的先进技术水平，并力 争达到或超过国际水平。因此，设计人员既要 从实际出发，实事求是，又要不断创新、勇于 开拓。只有在设计中坚持求实和革新精神，才 能维护设计的科学性和先进性。
1．特殊工艺流程方面的试验、研究及确定； 2．新型设备的试验、制作及确定； 3．大型建筑物、构筑物(如水坝、桥梁等)某些关键部位的试验、 研究及确定；
4．某些技术复杂，需慎重对待的问题的研究及确定。 因此，技术设计的具体内容需视工程项目的具体情况、特点和需 要而定，上级都门对此一般不作硬性的规定，但其深度应能满足上 述各个方面的要求。
化工设计概论
第一节设计工作的地位和作用
设计：设计是一门涉及科学、经济和方针政策等各个方面的综 合性的应用技术科学 。 工程设计：是指根据批准的可行性研究报告或设计委托书（教 材上为设计任务书）所确定的拟建工程项目的产品方案、生产 规模、工艺技术方案、建厂条件、厂址方案、投资估算和经济 评价等要求，由业主通过招标后确定的设计单位(或工程公司)签 订的项目承包合同或设计合同。设计单位按照合同的规定，遵 照国家政策和法规，吸收国外先进的科学技术成果和生产实践 经验，选择最佳建设方案进行工程设计，为工程项目提供建设 依据和设计文件成果和图纸，并为项目建设提供施工安装、开 车服务的整个活动过程。 设计工作的成果：是以设计文件和图纸来体现的，它是安排工 程建设项目和组织施工的主要依据。
化工设计概论资料
1、概念设计是从工程角度出发进行的一种假想设计。
2、工艺流程设计的基本方法是流程模拟.3、一般多层厂房采用6m×6m 的柱网。
4、车间平面愈近矩形就愈经济。
5、工艺设备和道路间距离不小于3 m.6、设备布置图的图幅一般采用一号图纸。
8、两层管道布置时，大口径管道需要在水平面上转向时，要将它布置在管架最上侧。
9、在管道布置图中，大直径或重要管道可以用粗实线双线绘制。
10、车间设备布置应满足工艺流程顺序。
1. 化工工艺设计是车间或界区工艺设计的核心。
2.工艺计算是工艺设计的中心环节，它包括物料衡算、能量衡算和设备工艺计算。
3. 车间工艺设计的最终成品是设计说明书、附图和附表。
4. 概算书是在初步设计阶段的工程投资的大概计算，是工程项目总投资的依据。
6.总图设计主要进行化工厂施工图设计。
7、生产工艺流程草图一般由物料流程、图例、设备一览表组成。
8、物料管线用粗实线画出，辅助管道用中粗线绘制。
11.换热器的热端温差应在20℃以上。
12.化工生产布置设备时，应将加热炉、明火设备、产生有毒气体的设备布置在上风处。
13.、化工设备在图上一般按比例用细实线绘制.14.带控制点的工艺流程图比例选用1:100进行绘制.1、根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。
2、管架是用来支撑、固定和约束管道的。
3、循环水冷却水在周而复始的循环使用过程中，会对管道产生腐蚀并在管壁上结垢。
4、物质爆炸必须具备爆炸物质、氧气、着火点三个条件。
5、工艺管道及仪表流程图上，管道的标注内容应包括三个部分管道号、管径和管道等级。
6、容器按照用途可分为原料贮罐、中间及成品贮罐两类7、化工热源可分为直接热源、间接热源8、工艺管道及仪表流程图上一般应画出所有工艺物料和辅助物料管线1、工艺管道及仪表流程图上的设备图形极其高低间相对位置大致按1：20或1：40的比例进行绘制 2.设备布置图中的所有设备，均需标出名称与位号3.管道引出支管时，液体管道应从下方引出4.工艺管道及仪表流程图是以工艺流程图为依据6.生产方法和工艺流程的选择的合理性是指技术上的先进、经济上合理8、流程草图中的物料管线用粗实线画出9、塔的布置常分为操作区和配管区两部分配管区10、蒸馏是化工厂应用极为广泛的换热过程1、一个工艺流程可分为原料预处理、反应过程、产物后处理、三废的处理四个部分。
化工设计概论复习题(1)
第1章化工设计综述一、单选题1.投资决策前时期的工作包括A.项目建议书、可行性研究、评估和决策、编制计划任务书和设计B.项目建议书、可行性研究、评估和决策和编制计划任务书C.评估和决策、编制计划任务书和设计D.评估和决策、编制计划任务书、设计和施工2.计划任务书A.是投资决策的依据B.是可行性研究的依据C.是设计工作的依据D.是基本建设的依据3.工程设计工作按照三段设计划分，包括A.概念设计、基础设计、施工设计B.项目建议书、可行性研究、施工设计C.计划任务书、初步设计、施工图设计D.初步设计、扩大初步设计、施工图设计4.对于爆炸性气体环境，按危险性的大小分区依次是A. 0区>1区>2区B. 1区>2区>0区C. 1区>0区>2区D. 2区>1区>0区5.生产的火灾危险性分为A. 0区、1区、2区B. 1级、2级、3级C. 一级、二级、三级、四级D. 甲、乙、丙、丁、戊五类6.化工厂房的耐火等级分为A. 0区、1区、2区B. 1级、2级、3级C. 一级、二级、三级、四级D. 甲、乙、丙、丁、戊五类7.化工设计的主要内容包括A.初步设计、技术设计、施工图设计B.化工工艺设计、非工艺设计、总图运输设计C.概念设计、中试设计、基础设计D.工艺流程设计、车间布置设计、管道布置设计8.设计的阶段可划分为A.初步设计、技术设计、施工图设计B.化工工艺设计、非工艺设计、总图运输设计C.概念设计、中试设计、基础设计D.工艺流程设计、车间布置设计、管道布置设计9.在化工工艺设计中，其核心内容是C.工艺流程设计、车间布置设计和管道设计D.化工工艺计算和车间布置设计10.按基本建设程序，项目建议书经批准后，应进行A.设计工作B.建设地点的选择C.建设准备D.可行性研究11.建设项目的盈亏平衡点是A.盈利额最高点B.盈利与亏损的转折点C.平均盈利额D.销售收入与固定成本相等时的产量二、多选题1.投资决策前时期的工作包括A.项目建议书B.可行性研究C.评估和决策D.编制计划任务书E.设计2.评价某一设计方案优劣时应考虑的因素是A.投资总额B.生产成本C.投资回收期D.借款偿还期E.投资收益率三、名词解释1.工程项目建议书：根据国民经济和社会发展的长远规划和产品的市场需要，结合矿藏、水利资源条件和现有生产力分析，在广泛调查、收集资料、踏勘厂址、基本弄清建厂的技术经济条件后，提出具体的项目设计书。
化工设计概论课程设计
化工设计概论课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握化工设计的基本原理和方法，能够运用所学知识进行简单的化工设计。
具体目标如下：1.掌握化工设计的概念和基本流程。
2.了解常见的化工单元操作和设备。
3.熟悉化工设计的常用方法和工具有哪些。
4.能够运用化工设计软件进行简单的工艺设计和模拟。
5.能够进行化工设备的选型和计算。
6.能够撰写简单的化工设计报告。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队协作精神。
2.使学生认识到化工设计对于社会和环境的重要性。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个部分：1.化工设计的基本概念和流程。
2.常见的化工单元操作和设备。
3.化工设计的常用方法和工具。
4.化工设计实践案例分析。
教学大纲安排如下：第一周：化工设计的基本概念和流程。
第二周：常见的化工单元操作和设备。
第三周：化工设计的常用方法和工具。
第四周：化工设计实践案例分析。
三、教学方法为了达到课程目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于传授基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过实际案例分析，使学生更好地理解化工设计的流程和方法。
3.实验法：通过实验操作，使学生掌握化工设备的使用和操作方法。
四、教学资源教学资源包括以下几个方面：1.教材：《化工设计概论》。
2.参考书：相关的化工设计手册和论文。
3.多媒体资料：化工设计软件教程和实际案例视频。
4.实验设备：化工设备模型和实验器材。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等方式评估学生的参与度和积极性。
2.作业：布置相关的化工设计练习题，评估学生的理解和应用能力。
3.考试：期末进行闭卷考试，评估学生对课程知识的掌握程度。
评估方式将保持客观、公正，及时给予学生反馈，帮助他们改进学习方法和提高学习效果。
六、教学安排本课程的教学安排将合理、紧凑，确保在有限的时间内完成教学任务。
化工设计概论
化工设计概论一、填空1．化工设计是一个将系统（如一个工厂、一个车间或一套装置）全部用工程制图的方式，描绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化成工程语言的过程。
2．化工设计的特点是政策性强、技术性强、经济性强、综合性强。
3．化工设计的发展与石油化学工业等技术的发展有直接的关系。
4．完成初步设计的同时还应当做出总概算。
5．施工图设计的任务是根据初步设计审批意见，解决初步设计阶段待定的各种问题，并以其作为施工单位编制施工组织、施工设计、施工预算和进行施工的依据。
6．施工图设计详细内容包括图纸总目录、工艺图纸目录、带控制点工艺流程图、首页图、设备布置图、设备图、设备表、管路安装图、综合材料表、设备管口方位图、设备及管路的保温与防腐设计等。
7．现场施工中设计代表的任务是参加基建的现场施工和安装、调试工作，作技术指导，使装置达到设计所规定的各项指标要求。
8．车间工艺设计包括的内容有生产方法的选择、工艺流程的设计、工艺计算、车间布置设计、化工管路设计、提供设计条件及编制概算书和设计文件等。
9．设计人员接受任务后，首先要解决的问题是选择合适的生产方法。
10．工艺设计的中心环节是工艺计算。
11．工艺计算的主要内容包括物料衡算、热量衡算、设备计算与选型等，并在此基础上绘制物料流程图、主要设备总图和必要部件图，以及带控制点的工艺流程图。
12．车间布置设计的任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面和空间中的具体位置，相应地确定厂房或框架的结构形式。
13．化工管路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，以满足生产工艺的要求。
14．提供设计条件的内容包括总图、土建、运输、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、给排水等非工艺专业的设计条件。
15．设计中经常进行分析比较的技术经济指标有产品成本、基建投资、劳动生产率、投资回收率、消耗定额、劳动力需要量和工资总额等。
16．设计文件内容包括设计说明书、附图（流程图、设备布置图、设备图等）和附表（设备一览表、材料汇总表等）。
《化工设计概论》课程教学大纲
《化工设计概论》课程教学大纲—\课程目标：（一）总体目标：《化工设计概论》是化学工程与工艺专业的一门专业必修课。
它综合运用已学过的专业基础课和专业课，讨论化工工艺过程及其设备的设计和化工厂设计问题。
通过对化工生产过程的结构分析，了解构成工艺过程的结构，为化工过程的整合提供依据。
主要内容有化工设计概述；过程物料衡算及热量衡算；工艺过程分析和化工过程整合；工艺流程设计；主要设备初选；总图布置及储运，设备平面及立面布置；管路布置和设计；公用工程及环境保护等。
课程以化工设计为主线，综合运用化工原理、化学反应工程、化工热力学、CAD制图、化工设备机械基础、化工仪表及自动化、化工环保等课程的知识，讲授化学工艺过程和设备的设计及化工厂设计问题，着力培养学生创造性思维和灵活运用各方面知识来解决实际问题的能力，加强工程实践能力的培养。
（二）课程目标：课程目标1：根据化工过程中所涉及的化学反应、分离过程、物料衡算和能量衡算以及工艺过程相关设备设计和选型，具备确定工艺路线并对化工工艺过程进行系统评价的能力。
课程目标2：具备化工过程相关的设备设计、自动控制方案配置、并通过使用新的化学反应工程、分离技术、强化能量传递和热量传递以及物料传输过程中的创新技术，实现对化工工艺过程的强化和优化。
课程目标3：能够利用现代设计方法对工艺过程进行过程模拟，并能够对结果进行系统评价和优化，以工艺流程图（物料流程图PF&D图和带控制点的工艺流程图PI&D图），车间设备布置图、管路布置图、厂区布置图、设备条件图等形式体现工艺设计和优化的结果。
课程目标4：了解国家和各地区对相关对节能减排、环境保护和生态保护相关的政策法规，对化工工艺过程所涉及的环境污染物、健康危害和人身危害因素作系统的风险分析和评估，在化工工艺设计中，为环境保护、安全生产、人身健康和防护做出相应的系统设计和优化。
课程目标5：通过对工厂设计、厂区设计、公用工程设计以及化工工艺过程设计相关原则的系统了解，理解设计过程中，能量综合利用、废弃物排放和治理、人身安全防护等相关原则，并能够在具体的设计方案优化中得以体现。
精品课程《化工设计概论》课件(全)
第四篇 装置范围的可控性评定 控制结构的定性分析 流程的可控性分析
否
过程是否仍有希望？
是
第三篇 详细设计、确定设备尺寸、优化
最终产品是：大众化学品、专用化学品定型消费产 品或工业产品(其使用化学品或化学品混合物？)
确定设备尺寸 换热器设计、塔设计、泵和压缩机设计
产品设计
投资费用估算 利润率分析 优化
〔2〕设计团队将遵循一系列公认的化工设计 〔可延伸为产品和过程设计〕步骤处理设计问 题。
2021-03
1.3 化工设计的步骤
1.3.1 化工设计步骤的比较 1.3.2 初始问题的创立和审查 1.3.3 发现具有所需性质和性能的化学 1.3.4 过程创立 1.3.5 根本方案的开发 1.3.6 利用算法进展详细过程合成 1.3.7 全装置范围的可控性评价 1.3.8 详细设计、设备尺寸确定和优化 1.3.9 书面设计报告和口头陈述 1.3.10 装置设计、施工、开车和运转
思路。最好的思路可能是那些开场遭到最剧烈批评的 方案。所有思路都经过收集、整理、讨论和仔细地评 审〔基于技术和市场的考虑〕。
现考虑以下可供选择的设计方案，这是从上面两个 初始问题的各种思路中选择的典型方案。注意，在 开场时最好深入地考虑至少两种方案，可能的情况 下考虑三种方案。
2021-03
例1.3 〔例1.1的再次讨论〕 为满足每年增加36万吨氯乙烯的需要，选择下面 四个看似合理的方案作进一步的研究。
否 过程和/或产品是否仍合理可行？ 是
第四篇 装置范围的可控性评价
开车评价
可靠性和平安性分析
第五篇 书面设计报告和口头陈述
2021-03
装置设计、建立、开车和操作
图1.3 化学产品和生产过程设计的步骤
化工设计概论(第一章)
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化学工业的发展历史 化学工业历经了古代、近代、现代三个主要发展阶段。
①、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。
②、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。
③、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。
我国化工设计院的专业种类
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（“条件表”），有发出条件的主导专业，有接收“条件表”的接收专业。
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
三、计算机辅助化工过程设计
8、Introduction to the Material and Heat Balance in Chemical Engineering
除此之外，国内还有10余个版本的“化工设计”教材，它们的侧重面不 尽相同，有兴趣的同学，可以看看这些教材作为参考。
第一章 化工过程设计
一、化学工业的发展历史、化学工业覆盖的范围及其在现代经济体系中的地 位
5、《化工设计手册》，上海医药工业设计研究院主编，北京，化学工业出版 社，2003年。 6、Process Design Principles (Synthesis, Analysis and Evaluation)
化工设计概论
第三节 化工车间（装置）工 艺设计的程序及设计内容
一、设计准备工作 （l）熟悉设计任务书。 （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。 （3）查阅文献资料。 （4）收集第一手资料。
第三节 化工车间（装置）工 艺设计的程序及设计内容
二、方案设计 任务是确定生产方法和生产流程，是整个
第四节 设计文件
（四）生产方法和工艺流程 (1)生产方法；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，注明化学物质
的名称、主要操作条件。 (3)工艺流程 ①工艺划分简图，用方块图表示。 ②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、物料管线、阀件、 设备的辅助管路以及工艺和自控仪表图例、符号。
五、配管工程设计 配管工程设计是化工设计最重要的内容之一。 HG/T 20549-1998《化工装置管道布置设计规定》 SH 3012-2000《石油化工管道布置设计通则》 任务是确定生产流程中的全部管线、阀件、管件及各种
管架的位置、规格尺寸和材料，以满足工艺生产的要求。 设计中应注意节约管材，便于操作、检查和安装检修，
第一节 化工设计的种类
目前国际习惯划分： 工艺设计 基础工程设计 详细工程设计
第二节 化工厂设计的工作程序
一、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。 化计发（1992）995号《化工建设项目建议书内容和深度
的规定》（修定本） 1.项目建设目的和意义，即项目提出的背景和依据，投资
的必要性及经济意义； 2.市场初步预测分析； 3.产品方案和生产规模； 4.工艺技术初步方案（原料路线、生产方法和技术来源）；
1化工设计概论1
第二次 概念 可行性 基础 设计 研究 设计
工程设计研究
第三次 可行性 研究
信息研究
➢主要内容:①调研市场对开发产品的需求量,
开发产品对国民经济其他部门的关系, 市场前景,收益估算,社会效益及环境污染情况等
②评估科研水平、社会条件及完成的可能性
➢收集评价的资料:
①各种已工业化的生产方法及新方法的专利文献资 料，如生产过程、流程、主副反应、反应条件、反应
➢ 因此，可以说：
化工设计是化工工程基本建设中的一 环,是将化学工程、化工工艺和开发 性实验的研究成果，用工程语言（图 纸等）表达出来，使之建设成为一个 工业化的生产装备。其本质是把化学 反应变成一个装置工程的设计。
•化工设计室
➢在屏幕上修改 设计图
➢化工生产装备的概念
•化工生产装备是由 各种单元设备以系统 的、合理的方式组合 起来的工程整体。
产率、产品及副产品规格、主要设备类型、反应动力
学及有关的相平衡数据；②主副产品、原料及中间品 的物化和热力学数据。
实验性研究
➢内容:①工艺方法（原料和生产线路等）研究
②工艺条件（如转化率、选择性、主副反应 的特点、催化剂、反应条件、产品分离方式等)
③物料平衡、能量平衡和生产成本估算 ④对原料、半成品和产品质量的研究 ⑤产品用途及产品应用质量的研究
➢目的:
对可能的若干方案进行初步筛选，以能明确地提 出一个较理想的流程，同时获得必要的物性数据
第一次可行性研究
➢即在信息和实验研究的基础上
对技术、经济、环境综合的可行性研究
•技术的可行性研究是指原料线路和 技术线路的可行性、可靠性和先进性
原料线路的可行性和可靠性：①只要技术上可行， 经济上合理，一般都采用粗原料或劣质原料；②必 须有足够的、可靠的来源
化工设计概论（第一章）化工过程设计（可编辑）
化工设计概论(第一章)化工过程设计2.2 工艺包设计 1、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。
工艺包是一个化工厂工艺的核心技术文件。
工艺包的来源国内高等院校、研究院所国外专利商 2、工艺包（工艺包设计）的主要内容（1）、工艺包的范围；（2）、工艺的详细说明（原料、公用工程、产品规格，操作条件及流程说明，控制方案，物料性质等。
）；（3）、物料及能量核算；（4）、PID图；（5）、设备一览表（设备规格、材质、数量等）；（6）、布置建议；（7）、化验、检修要领等。
从工艺包的内容来看，它基本达到了工艺初步设计的深度。
我国设计院基本都是从接手工艺包开始，直接做项目过程的扩初设计和施工图设计。
2.3 化工工艺设计的内容与步骤化工厂设计除了化工工艺设计外，还包括工厂总图设计、厂房土建设计、公用工程设计、外管设计等等。
但化工工艺设计是整个化工厂设计的核心。
化工工艺设计贯穿初步设计、扩初设计、施工图设计每个阶段。
一个化工流程的特性（特点、特征、性能）决定于它内部的一些特性参数：化工流程的特性参数流程的单元结构参数单元的种类、数量单元之间位置关系流股走向关键单元设备的特性参数关键工艺工段的操作参数化工工艺设计的内容与步骤第一步：流程组织（过程合成）第二步：物料衡算及热量衡算第三步：设备设计及选型第四步：PFD图及PID 图的设计与绘制第五步：车间流程的平立面布置设计第六步：主要材料表及概（预）算（工艺部分）第七步：对流程的技术经济分析第八步：编写工艺设计说明书内循环优化外循环优化工艺设计不是一蹴而就的，要做许多回合的优化调整。
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。
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。
内循环优化经常用于老流程的改造，并对实验室研究开发有指导意义。
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过 程 分 析
系统合成 最终工艺流程设计 结构优化（过程合成）
物料和热量衡算 设备尺寸和费用 经济评价
安全和操作性能分析
工程设计
外部约束条件和内部约束条件
（1）政府制定的各
种法律、规定和要求 （2）各种自然规律 （3） 安全要求 （4） 资源情况 （5） 各种必须遵循 的标准和规范 （1）技术软件的来 源，技术成熟程度， 价格和使用条件 （2）材料 （3）设计时间 （4） 人员 （5） 产品规格 （6）用户的具体要 求 （7）建厂地区的具 体情况
五、设计内容
（一）设计原则
7、发展规划原则
有的设计项目因投资、市场需求和各配套装置的 建设进度等原因需分期建设，若分期建设的间隔时 间不长，则在第一期设计时应考虑后期建设的需要， 以节约总投资和减少改造工作量。 例如在设备平面布置、单系列设备能力和 主要管道的管径等方面应留有余地。
五、设计内容
（二）设计基础
一、设计要求
（二）化工装置设计必须同时满足的要求
1、产品的数量和质量 可操作 满足常规和开停车等 2、经济性：即要求最经济地使用资金、原 非常规操作的要求 材料、公用工程和人力。 可控制 3、安全：必须考虑各种明显的和潜在的危险 能抑制外部的影响， 系统能适应和稳定 4、三废处理
5、整个系统必须可操作和可控制
2、要求生产的可靠程度原则
3、生产能力波动的适应范围原则
4、材质使用原则
5、自动化水平原则
6、设备的备用原则
7、发展规划原则
五、设计内容
（一）设计原则
1、技术经济评价指标原则 这是具体方案比较的依据.
如：投资回收期小于6年
投资利润率大于15%等
五、设计内容
（一）设计原则
2、要求生产的可靠程度原则 例如最低的小时（日）生产能力不低于公 称设计能力的95%等。
2、化工过程开发中的设计
（3）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.
基础设计的内容应包括将建设的生产装置的 一切技术要点，合格的工程设计人员应能根据 基础设计完成一个能顺利投产，达到一定产量 和质量指标的生产装置。 有关基础设计的内容国家化工部已有规定
三、化工过程开发程序与设计种类
由此决定设计裕量
五、设计内容
（一）设计原则
3、生产能力波动的适应范围原则
例如要求最低操作负荷为正常操作负荷的5%。
根据这个要求决定透平机的防喘振措施、塔 板流体力学计算的下限等。
五、设计内容
（一）设计原则
4、材质使用原则
以耐腐蚀材料为例，在一般情况下耐腐蚀性能
愈好的材料价格愈高。 因此，究竟采用什么材料应有统一 的规定。
1、化工过程开发的基本步骤
实验性研究
内容:①工艺方法（原料和生产线路等）研究
②工艺条件（如转化率、选择性、主副反应 的特点、催化剂、反应条件、产品分离方式等) ③物料平衡、能量平衡和生产成本估算 ④对原料、半成品和产品质量的研究 ⑤产品用途及产品应用质量的研究
目的:
对可能的若干方案进行初步筛选，以能明确地提 出一个较理想的流程，同时获得必要的物性数据 三、化工过程开发程序与设计种类
三、化工过程开发程序与设计种类
1、化工过程开发的基本步骤
第一次可行性研究
即在信息和实验研究的基础上
对技术、经济、环境综合的可行性研究 经济的可行性研究，主要是指投资、人力、生 产费用等支出同产品销售的收入作比较，估计可 能获得的经济效益和投资回收情况。
环境的可行性研究，
就是评估“三废”治理程度及其对环境的影 响
1、年操作时间 2、原材料规格 3、产品规格 4、原材料消耗和产品收率
5、界区交接条件
6、公用工程规格 7、公用工程消耗 8、催化剂、干燥剂、助剂及其他化学品用量 9、三废的来源、数量、组成和时间
年操纵时间是指每年的自然日扣除大、中、小修 和非正常停车时间后的实际生产时间，其数量随装 置而异。 对于腐蚀性强或易聚合结焦而设备备用系数较低 的装置，或第一次工业化的装置，采用较小的年操 作日，例如7560时。对于工艺成熟、工况稳定、工 人操作水平高的装置可取8280时，一般连续化生产 过程可取8000时。
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。
三、化工过程开发程序与设计种类
四、项目组织
大型工程设计需要的专业有：
工艺、管道工程、自控、设备、安装、 土建、电气、给排水、三废处理、热力、 运输、机修、总图、采暖通风、工程经 济等15专业。
每个项目设立一个项目负责人
各专业设立分项目负责人
三、化工过程开发程序与设计种类
1、化工过程开发的基本步骤
小试:小型工业模拟试验的简称
小试应完成以下任务:
①验证开发方案的可行性和完整性，确定影响因素。明确 过程原料线路，认识所涉及化学反应的特性和影响因素；确 定工艺过程、单元操作和工艺条件，完成催化剂的筛选和表 征；确定产品分离和精制方案，以及在此基础上完成物料衡 算和能量衡算。
一、设计要求
二、设计性质和过程
性质：设计是一种创造性的劳动，是工程 师
所从事的工作中最有新意、最能使人
感到满足和成功的工作之一 。 过程：设计师从接受任务之时就是根据设计 要求构思各种可能的方案，经过反复
比较，选择其中最佳者。
其过程见下图：
二、设计过程和性质
可行性研究
市场需求
流 程
设计任务
外部和内部约束条件
三、化工过程开发程序与设计种类
3、工程设计
（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。
三、化工过程开发程序与设计种类
3、工程设计
（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。
2、化工过程开发中的设计
概念设计的目的：
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。
三、化工过程开发程序与设计种类
2、化工过程开发中的设计
（6）经济要求：如投
资限额和投资回收期
二、设计过程和性质
三、化工过程开发程序与设计种类 1、化工过程开发的基本步骤 2、化工过程开发中的设计 3、工程设计
1、化工过程开发的基本步骤
实验性 研究 第一次 可行性 研究
小试
过程研究 模型 试验
中试
工程 设计
施工
信息 研究
概念 设计
第二次 可行性 研究
1、化工过程开发的基本步骤
第一次可行性研究
即在信息和实验研究的基础上
对技术、经济、环境综合的可行性研究
技术的可行性研究是指原料线路和 技术线路的可行性、可靠性和先进性
原料线路的可行性和可靠性：①只要技术上可行， 经济上合理，一般都采用粗原料或劣质原料；②必 须有足够的、可靠的来源
技术线路的可行性是指生产安全、操作简便、操作弹性大、生产环节 少、不易出现故障等；技术线路的先进性是指各种技术指标如转化率、选 择性、能耗、设备生产强度和劳动生产率的高低。
②测定和收集需要的各种物理化学数据
③建立产品分析方法和过程监测方法
④对生产过程排放的“三废”提出治理的初步方
案
三、化工过程开发程序与设计种类
1、化工过程开发的基本步骤
模型试验:
对某些重要过程作放大的工业模拟试验 主要内容:考察化工过程运行的最佳条件 考察设备内传热、传质、物料流动 与混合等工程因素对化工过程的影响 观察设备放大后出现的放大效应
工程设计研究
基础 设计
第三次 可行性 研究
三、化工过程开发程序与设计种类
1、化工过程开发的基本步骤
信息研究
主内容:①调研市场对开发产品的需求量
开发产品对国民经济其他部门的关系 市场前景,收益估算,社会效益及环境污染情况等 ②评估科研水平、社会条件及完成的可能性
收集评价的资料:
①各种已工业化的生产方法及新方法的专利文献资料，如 生产过程、流程、主副反应、反应条件、反应产率、产品及 副产品规格、主要设备类型、反应动力学及有关的相平衡数 据；②主副产品、原料及中间品的物化和热力学数据 三、化工过程开发程序与设计种类
五、设计内容
（一）设计原则
5、自动化水平原则
自动化水平的高低取决于装置的安全要求、生产 要求以及控制的投资和得益。 如果建厂条件是劳动力富裕而资金短缺， 则不应盲目追求高自动化水平。
五、设计内容
（一）设计原则
6、设备的备用原则
是对转动设备和易磨损、易腐蚀或易结焦设备 而言。 设备是否备用可根据设备的平均故障间工作 时间，平均修复时间，全装置的连续运转时 间和利润等，用可靠性理论得出定量的结论。 当没有可靠的数据时，应根据经验对全装置 的动设备作出统一的规定。
（2）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（和）经验 者才需进行中试。
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。
三、化工过程开发程序与设计种类
五、设计内容
（二）设计基础
2、原材料规格
是指原料的浓度和纯度。
对于原料的浓度和纯度要考虑如下因素：
⑴杂质对反应、催化剂的影响
⑵对惰性杂质要考虑原料浓度降低后对反应速 率以及排放损失的影响。 ⑶原料浓度对产物分离系统的影响 ⑷提高原料浓度和纯度所需付出的代价
五、设计内容
（二）设计基础