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第六章第六章 过程设过程设 计计任务任务过程设计是以化工厂或化工生产装置的建设过程设计是以化工厂或化工生产装置的建设为目的，以技术先进、生产平安牢靠、经济效益为目的，以技术先进、生产平安牢靠、经济效益和环境效益优良为目标，设计最佳的原料和工艺和环境效益优良为目标，设计最佳的原料和工艺技术路途，通过工艺软件的模拟分析，确定优化技术路途，通过工艺软件的模拟分析，确定优化的工艺流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺的工艺流程、工艺条件、设备选型及其他非工艺专业等内容。专业等内容。在化工设计中，应努力做到：在化工设计中，应努力做到：(1)(1)符合国家的经济政策和技术政策，合理运用符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财宝和资源；国家的财宝和资源；(2)(2)工艺上牢靠，经济上合理；工艺上牢靠，经济上合理；(3)(3)尽可能吸取最新科技成果，力求技术先进，尽可能吸取最新科技成果，力求技术先进，经济效益更大；经济效益更大；(4)(4)不造成环境污染；不造成环境污染；(5)(5)符合国家工业平安与卫生要求。符合国家工业平安与卫生要求。书目书目1.化工设计基础学问化工设计基础学问2.工艺路途工艺路途3.物料衡算和能量衡算物料衡算和能量衡算4.工艺流程设计工艺流程设计5.化工设备的选型和设计计算化工设备的选型和设计计算1.1.化工设计基础学问化工设计基础学问1.11.1化工生产特点化工生产特点1.21.2设计设计原则原则1.3 1.3 设计种类设计种类1.4 1.4 设计内容设计内容1.5 1.5 工艺专业的主要设计内容工艺专业的主要设计内容1.1 1.1 化工生产的特点化工生产的特点(1)(1)工艺流程困难。工艺流程困难。(2)(2)操作状态变更大。操作状态变更大。(3)(3)流体输送多。流体输送多。(4)(4)具有腐蚀性。具有腐蚀性。(5)(5)具有毒性。具有毒性。(6)(6)易燃、易爆性。易燃、易爆性。(7)(7)非标设备多。非标设备多。1.21.2设计原则设计原则A.A.设计要求设计要求(1)(1)产品的数量和质量指标产品的数量和质量指标(2)(2)经济性经济性(3)(3)平安平安(4)(4)环境爱护环境爱护(5)(5)整个系统必需可操作和可限制整个系统必需可操作和可限制由此可见，设计是一个多目标的优化问题，由此可见，设计是一个多目标的优化问题，不是只有唯一正确的答案。设计人员在作出选择不是只有唯一正确的答案。设计人员在作出选择和推断时要考虑各种常常是相互冲突的因素，即和推断时要考虑各种常常是相互冲突的因素，即技术、经济和环境爱护等方面的要求。在允许的技术、经济和环境爱护等方面的要求。在允许的条件范围内选择一个兼顾各方面要求的方案，这条件范围内选择一个兼顾各方面要求的方案，这种选择或决策贯穿了整个设计过程。种选择或决策贯穿了整个设计过程。B.B.约束条件约束条件外部约束条件通常是指下列几项：外部约束条件通常是指下列几项：(1)(1)政府制定的各种法律、规定和要求；政府制定的各种法律、规定和要求；(2)(2)各种自然规律；各种自然规律；(3)(3)平安要求；平安要求；(4)(4)资源状况；资源状况；(5)(5)各种必需遵循的标准和规范；各种必需遵循的标准和规范；(6)(6)经济要求，如投资限额和投资回收期。经济要求，如投资限额和投资回收期。内部约束条件是指：内部约束条件是指：(1)(1)生产技术：来源、成熟程度、价格等；生产技术：来源、成熟程度、价格等；(2)(2)材料：原材料、关键设备等供应的难易；材料：原材料、关键设备等供应的难易；(3)(3)时间：允许和须要的设计时间；时间：允许和须要的设计时间；(4)(4)人员：素养和数量；人员：素养和数量；(5)(5)产品规格；产品规格；(6)(6)建设单位的具体要求；建设单位的具体要求；(7)(7)建厂地区的具体状况。建厂地区的具体状况。由于化工装置是一个由各种单元设备以系统由于化工装置是一个由各种单元设备以系统的、合理的方式组合起来的整体，因此在进行过的、合理的方式组合起来的整体，因此在进行过程合成与分析时必需从全系统动身。这一点正是程合成与分析时必需从全系统动身。这一点正是化工装置设计与单元设备设计的差别，前者不仅化工装置设计与单元设备设计的差别，前者不仅要求设计人员驾驭各单元设备的设计方法，而且要求设计人员驾驭各单元设备的设计方法，而且还要求驾驭化工系统工程的基本概念。还要求驾驭化工系统工程的基本概念。1.31.3设计种类设计种类从一个新产品或一个新技术的试验探讨起先从一个新产品或一个新技术的试验探讨起先到进行工厂或装置的建设，整个阶段一般须要进到进行工厂或装置的建设，整个阶段一般须要进行两大类的设计。行两大类的设计。第一类是新技术开发过程中的几个重要环节，即第一类是新技术开发过程中的几个重要环节，即概念设计概念设计(Conceptual Design)(Conceptual Design)，中试设计，中试设计(Pilot-plant Design)(Pilot-plant Design)和基础设计和基础设计(Foundation(Foundation Design)Design)等，这一类设计由探讨单位的工程开发等，这一类设计由探讨单位的工程开发部门负责进行。若探讨单位设计力气不足，可以部门负责进行。若探讨单位设计力气不足，可以托付设计单位或与设计单位合作进行。托付设计单位或与设计单位合作进行。其次类是工程设计其次类是工程设计(Engineering Design)(Engineering Design)，包括，包括可行性探讨可行性探讨(Feasibility Study)(Feasibility Study)，初步设计，初步设计(Preliminary Design)(Preliminary Design)，施工图设计，施工图设计(Detailed(Detailed design)design)等，这类设计是由设计单位负责进行。等，这类设计是由设计单位负责进行。另外，有通用设计另外，有通用设计(复用设计复用设计)、“因地制宜因地制宜”设计。也可依据项目性质分为新建项目设计、技设计。也可依据项目性质分为新建项目设计、技术改造项目的设计。术改造项目的设计。第一类设计第一类设计A.A.概念设计概念设计是工程探讨的一个环节，依据探讨供应的概是工程探讨的一个环节，依据探讨供应的概念和数据，确定流程和工艺条件及主要设备的型念和数据，确定流程和工艺条件及主要设备的型式和材质，三废处理措施等，最终得出基建投资式和材质，三废处理措施等，最终得出基建投资和产品成本等主要技术经济指标。通过概念设计，和产品成本等主要技术经济指标。通过概念设计，可以及早暴露探讨工作中存在的问题和不足之处，可以及早暴露探讨工作中存在的问题和不足之处，从而能刚好解决问题，缩短开发周期。从而能刚好解决问题，缩短开发周期。B.B.中试设计中试设计中试的目的是验证基础探讨得到的规律，考中试的目的是验证基础探讨得到的规律，考察从小试到中试的放大效应，必需在实质上反映察从小试到中试的放大效应，必需在实质上反映工业装置的特性和规律，能得到基础设计所需的工业装置的特性和规律，能得到基础设计所需的全部数据，使得工业装置投产时不会出现没有预全部数据，使得工业装置投产时不会出现没有预料到的问题。中试装置设计的内容基本上和工程料到的问题。中试装置设计的内容基本上和工程设计相同，但规模小。设计相同，但规模小。C.C.基础设计基础设计是整个技术开发阶段的探讨成果。一般状况是整个技术开发阶段的探讨成果。一般状况下，应在探讨内容全部完成并通过鉴定后进行。下，应在探讨内容全部完成并通过鉴定后进行。基础设计的内容包括将要建设的生产装置的一切基础设计的内容包括将要建设的生产装置的一切技术要点。它将作为工程设计的依据，合格的工技术要点。它将作为工程设计的依据，合格的工程设计技术人员应能依据基础设计完成一个能顺程设计技术人员应能依据基础设计完成一个能顺当投产、达到确定产量和质量等指标的生产装置。当投产、达到确定产量和质量等指标的生产装置。基础设计须具体说明工业生产过程、主要工基础设计须具体说明工业生产过程、主要工艺特点、反应原理及工艺参数和操作条件。提出艺特点、反应原理及工艺参数和操作条件。提出管道流程和限制方案，并对特殊管道的等级公称管道流程和限制方案，并对特殊管道的等级公称直径提出要求。确定流程中主要限制方案的原则、直径提出要求。确定流程中主要限制方案的原则、限制要求、限制点数据表、主要仪表选型及特殊限制要求、限制点数据表、主要仪表选型及特殊仪表技术条件。说明装置危急区的划分，列出所仪表技术条件。说明装置危急区的划分，列出所处理介质的特性和允许浓度，平安生产、事故处处理介质的特性和允许浓度，平安生产、事故处理及劳动爱护设置应用的特殊措施等。理及劳动爱护设置应用的特殊措施等。1.3.11.3.1设计程序设计程序本节所述设计程序是针对工程设计而言的。本节所述设计程序是针对工程设计而言的。依据原化学工业部化工设计管理标准依据原化学工业部化工设计管理标准(1992)(1992)关于关于“设计工作基本程序设计工作基本程序”的规定，化工设计单的规定，化工设计单位在化工基本建设过程中依据建设单位的托付，位在化工基本建设过程中依据建设单位的托付，进行以下工作：进行以下工作：(1)(1)接受托付，参与编制项目建议书：接受托付，参与编制项目建议书：(2)(2)参与厂址选择，编制厂址选择报告；参与厂址选择，编制厂址选择报告；(3)(3)进行技术考察；进行技术考察；(4)(4)编制预可行性探讨报告；编制预可行性探讨报告；(5)(5)编制可行性探讨报告；编制可行性探讨报告；(6)(6)进行厂址复查；进行厂址复查；(7)(7)提出建厂区域地质初勘要求；提出建厂区域地质初勘要求；(8)(8)开展初步设计；开展初步设计；(9)(9)进行设备及主要材料的选购进行设备及主要材料的选购；(10)(10)提出详勘要求；提出详勘要求；(11)(11)开展施工图设计；开展施工图设计；(12)(12)协作现场施工；协作现场施工；(13)(13)参与试车、考核；参与试车、考核；(14)(14)参与竣工验收；参与竣工验收；(15)(15)工程总结，设计回访；工程总结，设计回访；(16)(16)参与项目后评价。参与项目后评价。下面针对设计程序中的几个关键步骤进行说明。下面针对设计程序中的几个关键步骤进行说明。1.3.2 可行性探讨报告的编制可行性探讨报告的编制可行性探讨报告是基本建设前期工作的重要可行性探讨报告是基本建设前期工作的重要内容，是对基本建设项目的必要性和可行性分析内容，是对基本建设项目的必要性和可行性分析预料的一种科学方法，是为建设项目正确决策，预料的一种科学方法，是为建设项目正确决策，保证投入的资金能发挥最大效益所供应的科学依保证投入的资金能发挥最大效益所供应的科学依据。据。可行性探讨报告的内容：可行性探讨报告的内容：(1)(1)总论：包括项目名称、主办单位名称、企业总论：包括项目名称、主办单位名称、企业性质及法人、可行性探讨的依据、可行性探讨的性质及法人、可行性探讨的依据、可行性探讨的主要内容和论据、评价的结论性看法、存在问题主要内容和论据、评价的结论性看法、存在问题和建议等，并附上主要技术经济指标表；和建议等，并附上主要技术经济指标表；(2)(2)需求预料：包括国内外需求状况预料和产品需求预料：包括国内外需求状况预料和产品的价格分析；的价格分析；(3)(3)产品的生产方案及生产规模；产品的生产方案及生产规模；(4)(4)工艺技术方案：包括工艺技术方案的选择、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、工艺和物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、工艺和设备拟接受标准化酌状况等内容；设备拟接受标准化酌状况等内容；(5)(5)原材料、燃料及水电汽的来源与供应；原材料、燃料及水电汽的来源与供应；(6)(6)建厂条件和厂址选择布局方案；建厂条件和厂址选择布局方案；(7)(7)公用工程相协助设施方案；公用工程相协助设施方案；(8)(8)节能；节能；(9)(9)环境爱护；环境爱护；(10)(10)劳动爱护与平安卫生；劳动爱护与平安卫生；(11)(11)工厂组织、劳动定员和人员培训；工厂组织、劳动定员和人员培训；(12)(12)项目实施规划；项目实施规划；(13)(13)投资估算和资金筹措；投资估算和资金筹措；(14)(14)经济效益评价及社会效益评价；经济效益评价及社会效益评价；(15)(15)结论：包括综合评价和探讨报告的结论、存结论：包括综合评价和探讨报告的结论、存在问题及建议等内容。在问题及建议等内容。1.3.3 1.3.3 初步设计初步设计初步设计是依据已批准的可行性探讨报告，初步设计是依据已批准的可行性探讨报告，确定全厂性的设计原则、设计标准、设计方案和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，如总工艺流程重大技术问题，如总工艺流程(Process Flow)(Process Flow)、生产方法、工厂组成、总图布置、水电汽的供应生产方法、工厂组成、总图布置、水电汽的供应方式和用量、关键设备及仪表选型、全厂的贮运方式和用量、关键设备及仪表选型、全厂的贮运方案、消防、职业平安、工业卫生、环境爱护和方案、消防、职业平安、工业卫生、环境爱护和综合利用等。编制出初步设计文件及概算文件。综合利用等。编制出初步设计文件及概算文件。初步设计是确定建设项目的投资额、征用土初步设计是确定建设项目的投资额、征用土地、组织主要设备及材料的选购地、组织主要设备及材料的选购以及编制施以及编制施工图设计的依据，也是签订建设总承包合同，银工图设计的依据，也是签订建设总承包合同，银行贷款及实行投资包干和限制建设工程拨款的依行贷款及实行投资包干和限制建设工程拨款的依据。依据原化学工业部对据。依据原化学工业部对“初步设计说明书初步设计说明书”的的规定内容如下。规定内容如下。(1)(1)总论；总论；(2)(2)技术经济：基础经济数据，经济分析，附表；技术经济：基础经济数据，经济分析，附表；(3)(3)总图运输：厂址选择，总平面布置，竖向布置，总图运输：厂址选择，总平面布置，竖向布置，工厂运输，工厂防护设施，徘渣场，防护，绿化；工厂运输，工厂防护设施，徘渣场，防护，绿化；(4)(4)化工工艺：原材料及产品的主要技术规格，装化工工艺：原材料及产品的主要技术规格，装置危急性物料表，生产流程叙述，原材料、动力置危急性物料表，生产流程叙述，原材料、动力(水电气汽水电气汽)消耗定额及消耗量，成本估算，车间消耗定额及消耗量，成本估算，车间定员，管道材料等；定员，管道材料等；(表格：设备一览表，综合材表格：设备一览表，综合材料表；图纸：带限制点的工艺流程图，物料流程料表；图纸：带限制点的工艺流程图，物料流程图，设备布置图图，设备布置图)(5)(5)空压站，氮氧站，冷冻站；空压站，氮氧站，冷冻站；(6)(6)外部工艺，供热管线；外部工艺，供热管线；(7)(7)设备设备(含工业炉含工业炉)：设备技术特征，主要设备总：设备技术特征，主要设备总图；图；(8)(8)自动限制全厂自动化水平、信号及联锁，环境自动限制全厂自动化水平、信号及联锁，环境特征及仪表选型，困难限制系统，动力供应等；特征及仪表选型，困难限制系统，动力供应等；(9)(9)供电：电源状况、负荷等级及供电要求，主要供电：电源状况、负荷等级及供电要求，主要用电设备材料选择配电所，照明、接地、接零及用电设备材料选择配电所，照明、接地、接零及防静电、车间配电、防雷等；防静电、车间配电、防雷等；(10)(10)电信；电信；(11)(11)土建：气象、地质、地震等自然条件资料、土建：气象、地质、地震等自然条件资料、地方材料、施工安装条件等，建筑设计、结构设地方材料、施工安装条件等，建筑设计、结构设计、对地区性特殊问题的设计考虑，对施工的特计、对地区性特殊问题的设计考虑，对施工的特殊要求、对建筑物内高、大、重的设备安装要求殊要求、对建筑物内高、大、重的设备安装要求的说明等；的说明等；(12)(12)给水排水：自然条件资料给水排水：自然条件资料(气象资料、水文地气象资料、水文地质资料等质资料等)，给水水源及输水管道，给水处理，厂，给水水源及输水管道，给水处理，厂区给水、厂区排水、污水处理场、定员等；区给水、厂区排水、污水处理场、定员等；(13)(13)供热；供热；(14)(14)采暖通风及空气调整；采暖通风及空气调整；(15)(15)修理修理(机修、仪修、电修、建修机修、仪修、电修、建修)(16)(16)中心化验室；中心化验室；(17)(17)消防；消防；(18)(18)环境爱护及综合利用：设计接受的环保标准，环境爱护及综合利用：设计接受的环保标准，主要污染源及主要污染物，设计中实行的环保措主要污染源及主要污染物，设计中实行的环保措施及简要处理工艺流程，绿化概况、其他环保措施及简要处理工艺流程，绿化概况、其他环保措施、环境监测体制、环保投资概算、环保管理机施、环境监测体制、环保投资概算、环保管理机构及定员等；构及定员等；(19)(19)劳动平安与工业卫生；生产过程中职业危急劳动平安与工业卫生；生产过程中职业危急因素分析及限制措施，劳动平安及工业卫生设施，因素分析及限制措施，劳动平安及工业卫生设施，预期效果及防范评价、劳动平安与工业卫生专业预期效果及防范评价、劳动平安与工业卫生专业投资状况；投资状况；(20)(20)节能：主要耗能装置能耗状况，主要节能措节能：主要耗能装置能耗状况，主要节能措施、节能效益等；施、节能效益等；(21)(21)概算。概算。1.3.4 1.3.4 施工图设计施工图设计施工图设计是把初步设计中确定的设计原则施工图设计是把初步设计中确定的设计原则和设计方案，依据建筑施工、设备制造及安装工和设计方案，依据建筑施工、设备制造及安装工程的须要进一步具体化。程的须要进一步具体化。该阶段工艺专业的设计内容主要包括：该阶段工艺专业的设计内容主要包括：(1)工艺图纸书目、带限制点的工艺流程固、公工艺图纸书目、带限制点的工艺流程固、公用工程系统图、设备布置图、设备一览表、管道用工程系统图、设备布置图、设备一览表、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计；管路保温及防腐设计；(2)设备专业有非定型设备制造图、设备安装图设备专业有非定型设备制造图、设备安装图等；等；(3)(3)非工艺专业方面有土建施工图，供电、给排非工艺专业方面有土建施工图，供电、给排水、自控仪表线路安装图等等；水、自控仪表线路安装图等等；(4)(4)除施工图外，还应附有各部分施工说明以及除施工图外，还应附有各部分施工说明以及各部分安装材料表，便于设备订货与制造及安装各部分安装材料表，便于设备订货与制造及安装材料的选购。材料的选购。1.41.4设计内容设计内容1.4.l1.4.l设计原则设计原则(1)(1)技术经济评价指标的种类和数值技术经济评价指标的种类和数值(2)(2)要求生产的牢靠程度要求生产的牢靠程度(3)(3)生产实力波动的适应范围生产实力波动的适应范围(4)(4)材质运用原则材质运用原则(5)(5)自动化水平自动化水平(6)(6)传动设备和易磨损、易腐蚀等设备的备用原则传动设备和易磨损、易腐蚀等设备的备用原则(7)(7)考虑发展规划考虑发展规划1.4.21.4.2设计基础设计基础A.A.年操作时间年操作时间要考虑下列因素：要考虑下列因素：(1)(1)工艺介质的腐蚀性强弱；工艺介质的腐蚀性强弱；(2)(2)生产过程中有无结焦、聚合现象；生产过程中有无结焦、聚合现象；(3)(3)设备备用系数的凹凸；设备备用系数的凹凸；(4)(4)建厂地区管理和操作水平；建厂地区管理和操作水平；(5)(5)工艺成熟程度。工艺成熟程度。B.B.原材料规格原材料规格(1)(1)杂质对反应的影响。杂质对反应的影响。(2)(2)杂质对催化剂的影响。杂质对催化剂的影响。(3)(3)对于惰性杂质，考虑原料浓度降低后对主反应对于惰性杂质，考虑原料浓度降低后对主反应确定速率和主副反应相对速率的影响。确定速率和主副反应相对速率的影响。(4)(4)原料浓度对反应产物提纯系统的影响。原料浓度对反应产物提纯系统的影响。(5)(5)提高原料浓度和纯度所需付出的代价。提高原料浓度和纯度所需付出的代价。(6)(6)提高原料浓度，分别出的其他副产品的价值。提高原料浓度，分别出的其他副产品的价值。C.C.产品规格产品规格D D.原材料消耗原材料消耗E.E.界区界区(Battery Limits)(Battery Limits)交接条件交接条件F.F.公用工程规格公用工程规格(1)(1)电气电气 (2)(2)冷却水冷却水(3)(3)蒸汽蒸汽超高压超高压 11.5 MPa(11.5 MPa(绝压绝压)高压高压 10 MPa(10 MPa(绝压绝压)中压中压 2.52.5、4 MPa(4 MPa(绝压绝压)低压低压 0.40.4，0.50.5，0.60.6，1.31.3，1.6 MPa(1.6 MPa(绝压绝压)(4)(4)仪表用空气仪表用空气(5)(5)压缩空气压缩空气(6)(6)冷冻冷冻G.G.公用工程消耗公用工程消耗H.H.催化剂、干燥剂、助剂及其他各种化学品用量催化剂、干燥剂、助剂及其他各种化学品用量I.I.三废的来源、数量、组成和建议的处理方法三废的来源、数量、组成和建议的处理方法1 1.5.5工艺专业的主要设计内容工艺专业的主要设计内容A A.物料物料衡衡算和能量衡算算和能量衡算B.B.物料流程图物料流程图C.C.工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图D.D.工艺设备设计工艺设备设计E.E.设备布置图设备布置图F.F.管道布置图管道布置图G.G.材料统计材料统计2.2.工艺流程工艺流程2.12.1一般化工工艺流程一般化工工艺流程2.22.2工艺路途论证工艺路途论证2.32.3流程设计程序流程设计程序2.12.1一般化工工艺流程一般化工工艺流程工艺流程设计是工艺设计的核心。只有流程工艺流程设计是工艺设计的核心。只有流程确定后，其他各项工作才能开展，同时工艺流程确定后，其他各项工作才能开展，同时工艺流程设计涉及各个专业方面，流程要在设计中不断修设计涉及各个专业方面，流程要在设计中不断修改完善。所以，在化工设计中工艺流程的设计总改完善。所以，在化工设计中工艺流程的设计总是最早起先，最晚结束。是最早起先，最晚结束。一个典型的化工工艺流程一般可由六个单元一个典型的化工工艺流程一般可由六个单元组成，如下图所示。组成，如下图所示。原原料料原原料料贮贮存存进进料料预预处处理理反反应应产产品品分分离离产产品品精精制制贮贮存存包包装装产产品品2.22.2工艺路途论证工艺路途论证工艺流程设计的任务主要有两个：工艺流程设计的任务主要有两个：(1)(1)确定生产流程中各单元过程和单元操作的组确定生产流程中各单元过程和单元操作的组合方式。合方式。(2)(2)绘制工艺流程图。即以流程图的形式表达生绘制工艺流程图。即以流程图的形式表达生产过程中物料在各单元中的流向，以及物料和能产过程中物料在各单元中的流向，以及物料和能量在这些设备中发生的变更，同时表示设备的大量在这些设备中发生的变更，同时表示设备的大致形式以及管路和自控方式。致形式以及管路和自控方式。确定工艺路途一般要经过三个阶段：确定工艺路途一般要经过三个阶段：2.2.1 2.2.1 搜集资料，调查探讨搜集资料，调查探讨(1)(1)国内外生产状况，各种生产方法及工艺流程国内外生产状况，各种生产方法及工艺流程(2)(2)原料来源及产品应用状况；原料来源及产品应用状况；(3)(3)试验探讨报告；试验探讨报告；(4)(4)平安技术及劳动爱护措施；平安技术及劳动爱护措施；(5)(5)综合利用及三废处理；综合利用及三废处理；(6)(6)生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度；生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度；(7)(7)设备的大型化及制造、运输状况；设备的大型化及制造、运输状况；(8)(8)基本建设投资、产品成本、占地面积；基本建设投资、产品成本、占地面积；(9)(9)水、电、气、燃料的用量及供应，主要基建材水、电、气、燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应；料的用量及供应；(10)(10)厂址、地质、水文、气象等资料；厂址、地质、水文、气象等资料；(11)(11)车间车间(装置装置)环境与四周的状况。环境与四周的状况。2.2.2 2.2.2 落实设备落实设备2.2.3 2.2.3 全面分析对比全面分析对比(1)(1)国内外接受的状况及发展趋势：国内外接受的状况及发展趋势：(2)(2)产品的质量状况；产品的质量状况；(3)(3)生产实力及产品规格；生产实力及产品规格；(4)(4)原材料、能量消耗状况；原材料、能量消耗状况；(5)(5)建设费用及产品成本；建设费用及产品成本；(6)(6)三废的产生及治理状况；三废的产生及治理状况；(7)(7)其他特殊状况。其他特殊状况。2.32.3流程设计程序流程设计程序2.3.12.3.1设计程序设计程序A.A.流程框图流程框图B.B.流程示意图流程示意图C.C.流程草图流程草图D.D.工艺流程图工艺流程图(1)(1)物料流程图物料流程图(PFD(PFD图图)；(2)(2)带限制点的工艺流程图带限制点的工艺流程图(PID(PID图图)。2.3.22.3.2工程建设进展工程建设进展A.A.项目建议书阶段项目建议书阶段B.B.可行性探讨阶段可行性探讨阶段C.C.初步设计阶段初步设计阶段D.D.施工图设计阶段施工图设计阶段E.E.竣工图设计阶段竣工图设计阶段3 3.1 1物料衡算物料衡算3.23.2热量衡算热量衡算3.33.3运用计算软件进行化工工艺计算运用计算软件进行化工工艺计算3.3.物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算物料衡算是工艺设计的基础。依据所需设计物料衡算是工艺设计的基础。依据所需设计项目的年产量，可以计算出：原料的消耗量、副项目的年产量，可以计算出：原料的消耗量、副产品量以及输出过程物料的损耗量及三废生成量；产品量以及输出过程物料的损耗量及三废生成量；计算出蒸汽、水、电、煤或其他燃料的消耗定额；计算出蒸汽、水、电、煤或其他燃料的消耗定额；对生产设备和协助设备进行选型或设计。最终，对生产设备和协助设备进行选型或设计。最终，可以确定产品的技术经济指标以及对项目可行性可以确定产品的技术经济指标以及对项目可行性进行估价。进行估价。3.13.1物料衡算物料衡算3.1.13.1.1基本原理基本原理A.A.物料衡算的目的物料衡算的目的(1)(1)原材料消耗定额，推断是否达到设计要原材料消耗定额，推断是否达到设计要求。求。(2)(2)各设备的输入及输出的物流量和组成。各设备的输入及输出的物流量和组成。列表，在此基础上进行设备的选型及设计，列表，在此基础上进行设备的选型及设计，并确定三废排放位置、数量及组成，有利并确定三废排放位置、数量及组成，有利于进一步提出三废治理的方法。于进一步提出三废治理的方法。(3)(3)作为热量计算的依据。作为热量计算的依据。(4)(4)依据计算结果绘出物流图，可进行管路设计依据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材质选择，仪表及自控设计等。及材质选择，仪表及自控设计等。B.B.物料衡算的依据物料衡算的依据(1)(1)设计任务书中确定的技术方案、产品生产实力、设计任务书中确定的技术方案、产品生产实力、年工作时间及操作方法。年工作时间及操作方法。(2)(2)建设单位或探讨单位所供应的要求、设计参数建设单位或探讨单位所供应的要求、设计参数及试验室试验或中试等数据，主要有：及试验室试验或中试等数据，主要有：a)a)化工单元过程的主要化学反应方程式、反应物化工单元过程的主要化学反应方程式、反应物配比、转化率、选择性、总收率、催化剂状态及配比、转化率、选择性、总收率、催化剂状态及加入配比量、催化剂是否回收运用、平安性能加入配比量、催化剂是否回收运用、平安性能(爆爆炸上下限炸上下限)等。等。b)b)原料及产品的分别方式，各步的回收率，接受原料及产品的分别方式，各步的回收率，接受物料分别剂时，加入分别剂的配比。物料分别剂时，加入分别剂的配比。c)c)特殊化学品的物性，如沸点、熔点、饱和蒸汽特殊化学品的物性，如沸点、熔点、饱和蒸汽压、闪点等。压、闪点等。(3)(3)工艺流程示意图工艺流程示意图C.C.物料衡算基准物料衡算基准(1)(1)时间基准时间基准(2)(2)质量基准质量基准(3)(3)体积基准体积基准(4)(4)干湿基准干湿基准D D.物料衡算程序物料衡算程序(1)(1)确定衡算的对象、体系与环境，并画出计算确定衡算的对象、体系与环境，并画出计算对象的草图。对象的草图。(2)(2)确定计算任务。确定计算任务。(3)(3)确定过程所涉及的组分。确定过程所涉及的组分。(4)(4)对物流流股进行编号，并标注物流变量。对物流流股进行编号，并标注物流变量。(5)(5)收集数据资料。收集数据资料。a)a)生产规模和生产时间。生产规模和生产时间。b)b)有关的定额和技术指标。有关的定额和技术指标。c)c)原辅材料、产品、中间产品的规格。原辅材料、产品、中间产品的规格。d)d)与过程有关的物理化学参数。与过程有关的物理化学参数。(6)(6)列出物料衡算方程。列出物料衡算方程。(7)(7)列出过程的全部独立物料平衡方程式及其他相列出过程的全部独立物料平衡方程式及其他相关约束式。对于有化学反应发生的，要写出其化关约束式。对于有化学反应发生的，要写出其化学反应方程式，明确反应前后的物料组成和各个学反应方程式，明确反应前后的物料组成和各个组分之间的定量关系，必要时还应指出其转化率组分之间的定量关系，必要时还应指出其转化率和选择性，为计算作准备。约束式有：归一化方和选择性，为计算作准备。约束式有：归一化方程、恒沸组成、相平衡数据、化学平衡方程、回程、恒沸组成、相平衡数据、化学平衡方程、回流比、相比等。流比、相比等。(8)(8)选择计算基准。选择计算基准。(9)(9)统计变量个数与方程个数，确定设计变量的个统计变量个数与方程个数，确定设计变量的个数及全部设计变量。数及全部设计变量。(10)(10)整理计算结果。整理计算结果。(11)(11)绘制物料流程图。绘制物料流程图。3.1.23.1.2物料衡算举例物料衡算举例A.A.无反应的物料衡算无反应的物料衡算B.B.有反应的物料衡算有反应的物料衡算(1)(1)干脆计算法；干脆计算法；(2)(2)利用反应速率进行物料衡算利用反应速率进行物料衡算(3)(3)元素平衡；元素平衡；(4)(4)以化学平衡进行衡算；以化学平衡进行衡算；(5)(5)以结点进行衡算；以结点进行衡算；(6)(6)利用联系组分进行衡算。利用联系组分进行衡算。C.C.带循环和旁路过程的物料衡算带循环和旁路过程的物料衡算(1)(1)试差法。试差法。(2)(2)代数解法。代数解法。3 3.2 2热量衡算热量衡算3 3.2 2.1 1基本原理基本原理A A.能量衡算的基本方程式能量衡算的基本方程式B.B.热量计算中各种热量的说明热量计算中各种热量的说明加热剂与冷却剂加热剂与冷却剂A.A.加热剂的选择要求加热剂的选择要求B.B.加热剂和冷却剂加热剂和冷却剂C.C.加热剂和冷却剂的用量计算加热剂和冷却剂的用量计算D.D.热量衡算结果整理热量衡算结果整理3 3.2 2.3 3热量衡算中的几个问题热量衡算中的几个问题A.A.有效平均温差有效平均温差B.B.壁温的确定壁温的确定3.33.3运用计算软件进行化工工艺计算运用计算软件进行化工工艺计算3.3.13.3.1概述概述计算机用于化工设计主要有：物性数据检索、计算机用于化工设计主要有：物性数据检索、化工过程模拟设计化工过程模拟设计(CAPD)(CAPD)、计算机协助绘图设计、计算机协助绘图设计(CAD)(CAD)、计算机协助工程、计算机协助工程(CAE)(CAE)等。等。A.A.流程模拟软件流程模拟软件(1)ASPEN PLUS(1)ASPEN PLUS（Advanced system for Process Advanced system for Process EngineeringEngineering）模拟系统是）模拟系统是19761976年美国麻省理工年美国麻省理工学院学院(MIT)(MIT)设计的。它可用于计算稳态过程的物设计的。它可用于计算稳态过程的物料平衡、能量平衡和设备尺寸，并对过程投资进料平衡、能量平衡和设备尺寸，并对过程投资进行经济成本分析。行经济成本分析。(2)PRO/II(2)PRO/II系列软件是美国的系列软件是美国的Simulation Simulation Sciences Inc.Sciences Inc.开发的流程模拟应用软件。广泛应开发的流程模拟应用软件。广泛应用于炼油、石油化工、化学工业等各个领域的工用于炼油、石油化工、化学工业等各个领域的工艺设计、流程模拟、系统优化、单元过程设计等。艺设计、流程模拟、系统优化、单元过程设计等。它具有很广泛的功能：设计新工艺；估算新工厂它具有很广泛的功能：设计新工艺；估算新工厂的投资的投资;旧厂挖潜改造；环境评估、事故诊断、收旧厂挖潜改造；环境评估、事故诊断、收率与利润的优化与提高等。率与利润的优化与提高等。(3)FLOWTRAN(3)FLOWTRAN是由美国孟山都公司开发的一套流程是由美国孟山都公司开发的一套流程模拟软件，它接受序贯模块法设计，含有设备规模拟软件，它接受序贯模块法设计，含有设备规格及费用设计子程序，实际应用性强。格及费用设计子程序，实际应用性强。B B.单元过程计算软件单元过程计算软件C C.绘图设计软件绘图设计软件人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。天天学习网天天学习网 知识改变命运知识改变命运知识改变命运知识改变命运,学习成就未来学习成就未来学习成就未来学习成就未来!www.S