全国大学生化工设计竞赛介绍课案

2015年赛事
2015年全国大学生化工设计竞赛： 3月10日~4月30日报名； 7月20日前参赛队实施设计、完成作品； 7月20日~7月30日对提交作品分区评审； 8月3日~8月10日分区决赛，8月下旬全国总决赛。
题目：为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产 工艺制取乙二醇的分厂 内容：项目可行性论证、工艺流程设计、设备选型及典 型设备设计、车间设备布置设计、分厂总平面布置设计、经 济分析与评价、设计说明书编制、报告及答辩。 决赛团队准备20分钟的口头报告资料和相应的PPT文档 ，在报告会上介绍本队的设计作品并进行20分钟答辩。
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所有的消耗指标 都来源于衡算
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三废排放及处理 要有针对性
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可行性研究报告
• 注意事项
– 经济评价：注意资金筹措方案（需要一点基本 的信贷知识），借助Excel表来完成计算 – 定员：四（五）班三倒，所以每个班组的人员 数应该是4或者5的倍数 – 结论：包括综合评价和研究报告的结论等内容， 特别是项目在政策、原材料供应、产品销路、 工艺技术、经济效益和社会效益上的可行性作 出明确的结论
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201ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/10/20
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3D模拟图实例（车间立面图）
3D模拟图实例（车间立面图）
3D模拟图实例（车间侧视图）
3D模拟图实例（车间俯视图）
3D模拟图实例（管道布置图）
总体把握要点
• 内容的把握：
– 注意与评分标准的对应 – 注意技术创新性与安全性、可靠性的关系 – 参赛作品的要求非常基础，但不设定上限
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可行性研究报告 结论要明确
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初步设计
• 内容及要求
– – – – – – – – – 原料路线和技术路线的选择 工艺流程设计 物料衡算 能量衡算 工艺设备的设计和选型 车间布置设计 化工管路设计 非工艺设计项目的考虑 编制设计文件
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• 自动控制：
– 对于常规控制：建议列表 – 对于能体现创新的展开说明：根据工艺、设备 的特性提出控制要求，再有针对性地提出控制 方案与技术实现方法
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初步设计注意事项
• 图表
– 物料与能量衡算结果表：
• 有编号及物料名称、来与去向 • 成分名称建议写出全称，而不是一个难懂的符号 （Aspen流程模拟时可修改） • 总的摩尔流量和质量流量建议给出 • 组分的摩尔分率和质量分率建议给出 • 温度和压力不要缺失
全国大学生化工设计竞赛
竞赛介绍、要求和注意事项
主要内容
• • • • • • • • 大学生化工设计竞赛简介 竞赛要求 组织程序与评分标准 竞赛指导教师 可行性报告要求与注意事项 初步设计要求与注意事项 图表要求与注意事项 总体把握要点
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大学生化工设计竞赛简介
• 性质与目的
– “化工设计”课程竞赛 – 通过专业知识与计算机软件的综合应用，提升工程实践 与工程创新能力
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还包括能量的 集成、物质集 成等优化
初步设计说明书内容
• • • • • • • 设计依据 设计指导思想和设计原则 产品方案 生产方法和工艺流程 车间（装置）组成和生产制度 原料、中间产品的主要技术规格 工艺计算（物料计算、主要工艺设备、工艺用水、 蒸汽、冷冻用量等） • 主要原材料、动力消耗定额及消耗量 • 生产控制分析 • 仪表和自动控制
• 进度把握：
– 队长协调、队员协作，坚持不懈
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化工设计是一个细致、繁 琐的工作，只有坚持，才 有可能成功！
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欢迎光临大学生化工设计竞赛网站： http://iche.zju.edu.cn
化工设计参考资料： http://pan.baidu.com/s/1sjGz0Pv 密码: t52k
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大学生化工设计竞赛简介
时间 题目 第一届 2007.7-11 生物柴油工厂设计 第二届 2008.7-10 二甲醚工厂设计 第三届 2009.7-12 碳酸二甲酯工厂设计 第四届 2010.7-11 电厂尾气中CO2制化工 产品工厂设计 第五届 2011.5-10 甲醇制烯烃工厂设计 第六届 2012.5-9 C4制化工产品工厂设计 第七届 2013.1-9 第八届 2014.4-8
计划任务书
绘制工艺流程草图 物料衡算 能量衡算 设备工艺计算及选型 工艺流程图设计 车间布置设计 概算 编写设计说明书
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初步设计程序
工艺流程方框图 物料平衡图 原料用量、消耗定额、三废排放表 能量消耗综合表 设备一览表 非定型设备条件图 带控制点工艺流程图 车间平面及立面布置图 概算书、投资数及材料表 设计说明书
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√一目了然
不知道是哪股物 流、哪个组分！
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√一目了然
不知道是哪台 设备！
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初步设计注意事项
• 流程图、设备装配图、布置图、总图、配 管图：
– 注意图的规范性 – 图框（图幅大小）、标题栏、明细表规范；署 名的规范；图线粗细的规范；图形符号的规范； 尺寸标注的规范与完整；标注的合理性； – 总图：注意厂区布置与当地风向的关系 – 车间布置：压缩机集中，泵尽量集中摆放 – 设备布置：考虑安装与检修的距离
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地点 杭州 西安
名称 三井化学杯 三井化学杯
上海 长沙
重庆 青岛
三井化学杯 三井化学杯
三井化学杯 中国石化-三 井化学杯
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环氧丙烷工厂设计 px清洁生产工厂设计
哈尔滨 同上 常州 同上
参赛对象和形式
1. 参赛者为全日制在校本科生。以团队形式参赛，每队5人， 设队长 1人。
2. 参赛队伍根据竞赛命题和要求完成设计，提交设计作品的电 子文档，参加分赛区初赛。设计工作必须由参赛队员完成，每 支参赛队只能提交一份作品。 3.竞赛分为预赛和决赛两个阶段。预赛分华东、华南、西北、 华北、华中、东北、西南和港澳台八个分赛区进行，参赛作品 经分赛区初赛评审委员会初审，遴选出各分赛区的优秀作品参 加分赛区决赛，由分赛区评审委员会评选获奖作品，并根据参 赛队伍总数确定参加全国总决赛的队伍数量。 4.全国总决赛将在天津大学举行，参赛队要提交设计作品决赛 文档并进行口头报告和现场答辩，由总决赛评审委员会评选获 奖队伍。
– Aspen模拟：建议由单个主体设备（反应-分离） 开始逐渐扩展到整个流程；注意对计算结果的 分析与讨论；注意热力学方法的选择（模拟的 热力学参数与文献值对比） – 注意循环水上水、回水温度的限制；注意蒸汽 压力、温度等级的限制；
• 例如：精馏塔冷凝器、再沸器的温度与上述温度的 匹配（通过优化塔操作压力实现） • 选择合理的载热体
– 初赛评分：
创新性 15% 现代设计方法及工具 应用 25% 设计内容的正确、 完整和规范程度 30% 设计文档的编 制质量 30%
– 决赛评分：
创新性 15% 作品质量 口头报告质量 答辩质量 （正确、完整） （感染力，PPT，用时） （正确、简明） 35% 25% 25%
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初步设计说明书内容
• • • • • • • • • • 技术保安、防火及工业卫生 车间布置 公用工程（供电、供排水、蒸汽、冷冻与空压） “三废”治理及综合利用 车间维修 土建 车间定员 概算 技术经济 存在的问题及建议
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初步设计注意事项
• 物料衡算与热量衡算：
• 化工原理、反应工程、化工设计、热力学、物理化学… • Aspen Plus、 Aspen Pinch、AutoCAD、PDMS（SPDA）、 Sketchup、3DMax、PhotoShop、塔设备设计、设备强度校 核、视频软件…
– 培养团队协作精神/领导、组织与协调能力 – 提高交流、表达能力 – 提高数据分析能力/逻辑思维能力/系统综合能力
• 如塔：填料/塔板+气、液（再）分布器+进出口管道 +塔下部贮液+上、下封头等全部要计算在内
– 设备操作点校核
• 泵：压头（有没有考虑输送目的地如塔的高度）、 相态（进出口是否会出现混合相态） • 精馏塔：操作弹性、操作点位置等
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初步设计注意事项
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可行性研究报告
• 内容及要求（二）
– 项目节能、节水方面的技术、措施等 – 环境保护及安全、工业卫生 – 工程组织、劳动定员和人员培训 – 项目实施计划 – 投资估算和资金筹措 – 财务、经济评价和社会效益评价 – 结论
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可行性研究报告
• 注意事项
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大学生化工设计竞赛简介
全国大学生化工设计竞赛，是由企业资助、中 国化工学会化学工程专业委员会主办、高校联办、 每年一次、大学生参加、统一题目、集设计作品展 示与现场答辩的竞赛活动。 评委由中国化工协会、设计院、企业、高校共 同组成，分预赛和决赛两个阶段。目前已举行八届。
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大学生化工设计大赛评分标准
竞赛要求
• 可行性研究报告 • 初步设计说明书 • 必须的图纸、表格
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可行性研究报告
• 内容及要求（一）
– 总论 – 生产现状、需求与价格预测 – 产品方案与生产规划 – 工艺技术方案 – 原材料、燃料及动力供应 – 建厂条件和厂址方案 – 公用工程和辅助设施方案
– 注意逻辑关系：每个章节论证要达到的目的、 结论 – 尽量采用总分结构、层层递进的原则论证 – 内容的衔接性与完整性、规范性 – 语言的专业性，避免口语化词语 – 总论：附上主要的技术经济指标表 – 工艺流程叙述要完整：方框图+流程图
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总论中的主要 技术经济指标 汇总
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• 谁与谁匹配、匹配后的效果 • 理论匹配与实际工程实施是否有矛盾，改进方案 • 匹配后的流程图说明
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初步设计注意事项
• 设备：注意对设备计算结果的校核
– 换热器中的Re、K、Δ P：需要符合工程基本 要求与常识 – 设备直径：标准系列（圆整） – 设备高度计算
组织程序与评分标准
• 初赛评分
– 网上评委对递交的电子稿进行评分
• 决赛评分
– 决赛现场答辩(20min)，评委、同学现场提问 (15~20min) – 评委评分 – 队际互评
• 总评分
– 初赛评分50%+现场评委评分25%+队际互评25%
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组织程序与评分标准
• 评分内容与标准
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初步设计注意事项
• 过程的集成：
– 能量的梯级利用及优化：夹点技术（换热网络） （Aspen Energy Analyzer）与精馏序列 （Aspen Split） – 物料的梯级利用与优化：水系统集成（Aspen Water） – 对结果的表述要清楚：
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工艺流程叙述要 完整： 方框图+流程图
2018/10/20
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产品方案中既要 包括主产品，还 要列出副产品
2018/10/20
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可行性研究报告
• 注意事项
– 公用工程：水（新鲜水、循环水、软水）、电 （机泵、制冷）、蒸汽用量的统计——以前基 本缺失 – 运输：输入/输出总量要仔细统计（原材料、燃 料煤、废渣包括催化剂等） – 污染物排放与治理：要有针对性，通过分析你 的生产工艺来解释、说明污染物的排放量、特 点及处理对策