化工设计---第二章 工程设计概论

第二章
工程设计概论
第二章
化工项目基建的设计阶段
化工项目设计 （按设计深度）
工程设计概论
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）
这就是所谓的“三段设计（设计的三个阶段）” （一）、初步设计 是设计深度最浅的设计阶段，一般只要求： 1、流程图（PI）图； 2、物料及热量核算计算； 3、对土建、公用工程提出要求；
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工程设计概论
化工厂设计的工作程序
• 二、可行性研究 • 可行性研究是基本建设前期工作的重要内容，是对 建设项目在技术上、工程和经济上的先进性和合理 性进行全面分析论证，通过多方案比较，提出评价 意见，它起着定项目、定产品、定技术方案、定厂 址、定投资、定建设进度等作用。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。
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工程设计概论
化工厂设计的工作程序
• 三、编制设计任务书 • 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。
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工程设计概论
化工厂设计的工作程序
• 四、初步设计 • 初步设计是根据已批准的可行性研究报告，确定全 厂性的设计原则、设计标准、设计方案和重大技术 问题，如总工艺流程、生产方法、工厂组成、总图 布置、水电汽的供应方式和用量、关键设备和仪表 选型、全厂储运方案、消防、职业安全卫生、环境 保护和综合利用以及车间或单项工程的工艺流程和 专业设计方案等，编制出初步设计文件与概算。
第二章
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工程设计概论
化工设计的内容
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第二章
工程设计概论
1.4 化工项目（工程）的试生产
化工项目（工程）试生产的顺序（步骤）： 1、清理现场 2、清洗设备及管道 3、设备的单体试车 （水洗、气冲，并注意清洗顺序） （以水代料）
单元之间位置关系
物料走向
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工程设计概论
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 内 循 环 优 化 第三步：设备设计及选型 第四步：PFD图物料及热量平衡图及PID图带控制点的工艺流程图的设计与绘制 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
第二章
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工程设计概论
• 项目建议书的编制内容
① 、项目建设的目的和意义； 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，概述原料路线、生产方法和技术来源； ⑤ 、资源、主要原材料、燃料和动力的供应； ⑥ 、建厂条件和厂址初步方案； ⑦ 、环境保护； ⑧ 、工厂组织和劳动定员估算； ⑨ 、项目实施规划设想； ⑩ 、投资估算和资金筹措设想； 经济效益和社会效益的初 步估算。
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工程设计概论
• 1.2 化工厂设计的工作程序
第二章
工程设计概论
• 1.2 化工厂设计的工作程序
第二章
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工程设计概论
化工厂设计的工作程序
• －、项目建议书 • 项目建议书是基本建设程序中最初阶段的工作，是 对建议项目的轮廓设想和立项的先导，是为建设项 目取得资格而提出的建议，是开展可行性研究的依 据。
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工程设计概论
• 1.1化工设计的种类
• 一、根据项目性质分类 • 1、新建项目设计 • 2、重复建设项目设计 • 3、已有装置的改造设计
《化工设计》
1.1 化工设计的种类
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工程设计概论
• 二、根据化工过程开发程序分类
国外各设计阶段的主要设计内容及成品
1、工艺设计 与国内的基础设计类似
4、对工厂布置（总图）和车间布置提出要求、建议；
5、工程概算； 6、初步设计说明书。
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化工项目基建的设计阶段
（二）、扩初设计
工程设计概论
在初步设计的基础上，针对工程的关键技术（主要指关键设备、关键工艺） 工段，补充以下文件： 1、关键设备设计图纸； 2、关键设备的布置图； 3、关键工艺工段操作说明； 4、扩初设计说明书。 注意： 对于有设备创新、工艺技术创新的化工工程，扩初设计阶段是十分 必要的。 但总体而言，扩初设计只是从初步设计到施工图设计的一个过渡阶段， 它还不能指导施工建设。
注意： （1）、在PID图中，关于管路的信息、控制回路的信息十分丰富。
（2）、根据设计的不同阶段，化工工艺设计的深度也相应变化。
第二章
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工程设计概论
化工设计的内容
• 化工工艺设计的内容与程序有： • 1、设计准备。① 正确、全面地了解建设项目的产 品方案、建设规模、生产方法、工艺路线、技术指 标等，制定设计进度和工作计划；② 收集资料；如 建厂所需要的设计资料，包括地理条件、气候、地 质、原料供应、燃料供应等；生产方法和工艺流程 资料、设备设计资料；设备布置和厂房结构资料； 管道设计及设计规范性资料等。收集资料一般应遵 循资料的“完整性、正确性、适用性、时效性”的 原则。
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： 单元的种类、数量 流程的单元结构参数 化工流程的特性参数 关键单元设备的特性参数 关键工艺工段的操作参数
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化工厂设计的工作程序
• 五、施工图设计 • • 施工图设计是把初步设计中确定的设计原则和设 计方案，根据安装工程或设备制造的需要，进一步 具体化。把工程设计各个组成部分的布置和主要施 工方法，以图样及文字的形式加以确定，并编制设 备、材料明细表。施工图设计文件是建筑工程施工、 设备及管道安装、设备制做及控制工程建设造价的 依据，也可以作为生产准备的依据。
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。 外循环优化经常用于新厂设计时，对多个流程方案进行分析比较。 二层循环优化设计，工作量巨大，手工设计很难完成，只有靠计算 机辅助设计。
第二章
工程设计概论
从化工工艺设计的内容与步骤可以看出，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； （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。
(1) 工艺流程图(PFD)
(2) 工艺控制图(PID) (3) 工艺说明书 (4) 物料平衡表 (5) 工艺设备表
(6) 工艺数据表
(7) 安全 (8) 布置图 (9) 各专业设计条件
第二章
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工程设计概论
二、根据化工过程开发程序分类 1、概念设计 2、中试设计 3、基础设计
• 4、工程设计
化工厂设计的工作程序
按项目工程的大小及复杂程度、上级主管部门的要求、设计能力等情况，设 计阶段分成三种情况：
简单工程： 中等复杂工程： 复杂、创新工程：
一步直接做施工图设计 初步设计 初步设计 施工图设计 扩初设计 施工图设计
最后的落脚点都是施工图设计 每步设计对要进行严格的审查
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工程设计概论
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。
第二章
内循环优化：
工程设计概论
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。
普通高等学校十二五规划教材
《化工设计》
第二章
工程设计概论
2015年8月6日
第二章
工程设计概论
第一节 化工设计的种类
教学内容：
理解概念设计、中试设计、基础设计与工程设计的概念与内容。
重点：
重点是理解概念设计、基础设计与工程设计的区别与联系，特别 要掌握国内的基础设计、初步设计、施工图设计与国外的工艺设计、 基础工程设计及详细工程设计的内容与区别。
4、整个工程以水代料联动试车 5、投入物料进行试试车 注意：期间穿插人员的安全、健康、工艺操作培训。
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工程设计概论
本章结束
• 初步设计 • 扩大初步设计 • 施工图设计
第二章 化工厂设计概述 工程设计概论 第一章
第二节 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、 设什任务书、扩大初步设计和施工图设计的主要 内容。
化工厂设计的工作程序
• 重点掌握扩大初步设计的内容和工作程序。
第二章
• 1.2Biblioteka Baidu
• 五、施工图设计
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化工厂设计的工作程序
对化工工艺部分的设计，施工图设计要出的主要文件： 1、PID最终版； 2、所有设备的施工图； 3、平立面布置图； 4、配管图（配管设计图）；
5、施工材料明细表；
6、工程预算书； 7、施工图设计说明书。等等。
第二章
• 1.2
注意：
工程设计概论
第二章
• 1.2
工程设计概论
化工厂设计的工作程序
• 二、可行性研究
初步可行性研究 可行性研究报告 （按内容深度分） 详细可行性研究 业主自行委托 可行性研究报告 （根据资金来源、投 资额、重要性） 上级主管部门指定
第二章
工程设计概论
• 可行性研究报告中需重点关注的几个环节：
• • • • ①、产品方案； ②、生产规模； ③、原料路线选择； ④、生产工艺路线的确定；如技术先进性与可行性、 生产操作控制方式、能耗及三废处理等； • ⑤、厂址选择； • ⑥、工厂布置。