首届化工设计创业大赛资料.pptx

1首届化工设计创业大赛一、如何做出一份合格的，其次是优秀的作品？所谓合格，要参考评估指标体系。评估指标有的，在作品中一定要涉及到，否则就没有分。但也要注意有所侧重。例如，项目可行性报告，最高可以得到总分100分中的21分。第1页/共52页2首届化工设计创业大赛二、如何从一个化学反应变成一个工艺流程？根据大赛的要求，是一个含有化学反应、混合物分离、能量交换的连续生产过程。其中的核心是化学反应。因为化学反应必然和混合物分离、能量交换和流体输送有关系。第2页/共52页3首届化工设计创业大赛例：CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2OH2SO4反应条件：有催化剂，一般采用硫酸。可逆反应，反应平衡常数4，即在等物质量的情况下反应，66%的乙酸转化为乙酸乙酯。反应温度：对反应平衡常数几乎无影响，但对反应速度有影响。温度升高，反应速度加快。根据这些条件，如何来设计工艺过程？第3页/共52页4首届化工设计创业大赛1.确定反应形式：气相、液相？根据反应速度，温度高，反应快？气相的可能性？液相的条件下，温度最高是沸腾状态。乙醇沸点：78.1；醋酸沸点：118.1 ；醋酸乙酯沸点：77.1 ；水：100 硫酸沸点：274（但随浓度变化）。确定反应温度范围。100-110。由于催化剂的存在，腐蚀问题突出，如何解决？（材质；结构；）第4页/共52页5首届化工设计创业大赛2.进行产物分离转化率66%，则必须进行产物分离。而混合物的分离依据什么？依据混合物中各组分不同的性质：沸点/挥发度/溶解度/颗粒度/重度分离过程是一种由无序变有序过程，必须加入能量。产品(组成不同的物流）分离剂(物质或能量)原料物流（一股或几股）分离装置第5页/共52页6首届化工设计创业大赛3.考虑能量的交换无论是能量分离剂还是质量分离剂，都有能量的输入输出。能量传递 换热设备的设计和选型。注意：在工艺流程中，能量的变化并不改变物质的量，所以在物料衡算中不出现换热设备。第6页/共52页7首届化工设计创业大赛4.注意过程的循环反应产物与未反应原料或副产物分离后的去向,形成了过程的循环。有了过程的循环，增加了过程计算的难度。反应混合分离原料产品未反应原料第7页/共52页8首届化工设计创业大赛小结：未反应原料循环 原料 预处理 反应 分离 产品 副产物或杂质第8页/共52页9首届化工设计创业大赛原料 预处理 第一步反应 分离 中间半成品 第一工艺过程阶段 中间缓冲罐 中间缓冲罐 预处理 最终反应 分离 成品 第n工艺过程阶段 一个化工生产过程的若干个过程阶段第9页/共52页10首届化工设计创业大赛三、如何将工艺过程从概念变成现实？工艺过程是一个逐步细化的过程：1.初步设计阶段2.扩（大）初（步）设计阶段3.施工图设计阶段第10页/共52页11首届化工设计创业大赛1.初步设计1.1根据要求绘制出工艺流程草图工艺流程方框图每一操作单元用一个方框表示。酒精 配料 蒸发 脱氧反应 冷却 吸收 浓缩 乙醛 氧化 精馏 冷却 蒸发 成品第11页/共52页12首届化工设计创业大赛1.2根据草图进行物料和能量衡算确定了初步的流程以后,要进行物料的平衡计算。物料衡算是工艺设计的基本数据。一般我国的装置以年产量为指标，如2万吨/年，30万吨/年每年的工作时间一般为300天，或7200小时，也有330天，可以自己选择。每天连续24小时。据此计算出小时产量。第12页/共52页13首届化工设计创业大赛1.3物料衡算的基本步骤：画出流程示意图 列出已知数据 列出由物料平衡所需求解的问题。决定系统的边界 写出主、副产品的化学反应方程式。约束条件 选择计算基准 进行物料平衡计算 列出物料和能量平衡表，并进行校核。第13页/共52页14首届化工设计创业大赛约束条件：如任何一股物流，构成物流各组分的分率之和等于1。转化率 选择性 收率 收率=转化率选择性 限制反应物 过量反应物=1第14页/共52页15首届化工设计创业大赛基准 时间基准 连续（小时，天）间歇（釜，批）质量基准 kg，mol，kmol 体积基准 m3（STP）干湿基准 干基（不含水），湿基（含水）例：100kg湿物料，其中含水10kg，按 湿基：含水率为10%；若按 干基：含水率为 10/（100-10）100%=11.11%第15页/共52页16首届化工设计创业大赛物料衡算的质量守恒一般表示式为：系统中积累=输入+生成 消耗 输出稳态过程时，积累=0 输入+生成=消耗+输出无化学反应的稳态过程 输入=输出 计算：总平衡式 总质量平衡式 总摩尔平衡式 组分平衡式 组分质量平衡式 组分摩尔平衡式物料衡算一般都从产品开始计算，最后计算出需要多少原料。第16页/共52页17首届化工设计创业大赛1.4能量衡算的基本概念能量守恒定律 输入能量+生成能量=消耗能量+积累能量+输出能量能量衡算的一般方法 正确绘制系统示意图，标明已知条件和物料状态；确定各组分的热力学数据；选择计算基准（大部分在物料衡算的基础上进行）；同时，还要选取热力学函数的基准态。列出能量衡算方程式，进行计算。第17页/共52页18首届化工设计创业大赛1.5根据物料和衡量衡算结果进行设备初步设计确定设备的基本尺寸，塔的直径；塔的高度；换热器面积；储罐的容积第18页/共52页19首届化工设计创业大赛1.6.进行带控制点的工艺流程图的设计在掌握了设备基本尺寸的基础上，进行工艺流程图的设计，在设计过程中，要考虑设备的布置，如：精馏塔如果是自然回流，冷凝器要布置在塔顶，而若是强制回流，冷凝器可以布置在比较低的位置，但要增加回流泵。甲蒸馏塔乙蒸馏塔第19页/共52页20首届化工设计创业大赛带控制点的工艺流程图是工艺设计中最重要的技术图纸，要详细描述装置的全部生产过程，而且着重表达全部设备的全部管路连接关系，测量、控制及调节的全部手段。带控制点的工艺流程图的设计内容一、设备1.设备的名称和位号2.设备规格和参数3.接管和连接形式4.标高5.驱动装置6.泄放条件二、配管1.管线规格2.管口3.其它管线4.管件5.取样点三、仪表与仪表配管1.调节阀2.安全阀3.冲洗、吹扫第20页/共52页21首届化工设计创业大赛管道仪表流程图的图面布置202标高标有位号的设备 技术要求图形区设备规格及参数标题栏基准标高0.00第21页/共52页22首届化工设计创业大赛来自10去30去30去30去40来自20来自20来自20第22页/共52页23首届化工设计创业大赛三、标注 1.设备:能够显示出设备形状特征的主要轮廓2.管道 按照图例3.管件符号管段顺序号 管材代号 主项代号 管道外径 物料代号 管壁厚度 PL 0403 B573.51.管线标注2.控制仪表标注第23页/共52页24首届化工设计创业大赛R401PL 0405 B573.5PL 0406 B573.5PL 0402 B573.5PL 0404 B573.5PL 0401 B573.5PL 0409 B573.5 TI401第24页/共52页25首届化工设计创业大赛如何确定控制点：控制点主要是根据工艺要求设立，如：塔顶温度、压力；塔底温度、压力；塔中温度变化；进料流量调整;塔底蒸汽调节;流量计TPTTP第25页/共52页26首届化工设计创业大赛流程图的设计由简到繁,逐步深入,逐步清晰。可以不断充实数据，从A版做到F版或G版。到流程图设计完成，初步设计阶段结束。四、施工图设计阶段所谓施工图，也是正式生产可以使用的图纸，各种信息都要表示清楚。大赛要求的也是希望达到这个目标。第26页/共52页27首届化工设计创业大赛五、关于总图布置1.将整个工厂都按照一定的要求进行布置，要考虑厂址地区周边的情况：河流，道路，居民区，山坡，谷地主导风向：每一地区都有一年中主导风向图，简称玫瑰图。第27页/共52页28首届化工设计创业大赛2.厂区内各功能区如何布置？生产区，原料/成品储存区，三废处理排放区，动力区，办公区，生活区，主要干道，次级道路，人行道，绿化厂区布置的要求厂区布置的要求1.生产线短捷的生产作业线，尽量避免交叉和迂回2.物料运输3.辅助设施的位置 锅炉房；泵房；变电所4.中心建筑物 行政办公楼、餐厅、医疗中心、机修、仓库及化验室第28页/共52页29首届化工设计创业大赛5.建筑物的间距 防火距离6.排出物 雨水；三废；7.安全 消防；救护8.发展第29页/共52页30首届化工设计创业大赛3.车间里的设备布置设备布置的基本原则：工艺合理；操作方便；经济节省；安全。一、工艺条件 在符合工艺流程和工艺条件的要求下，尽量简单，方便，便于控制。二、安全因素 划定危险区；各行其道；三、安装施工和设备维修 考虑安装施工的空间要求；设备维修时的空间要求；四、外观 整齐美观；对称均衡；第30页/共52页31首届化工设计创业大赛七、项目可行性研究项目可行性研究在评分指标中，只有一项，但占据了很大的比重，100分总分中占21分。要比较好地完成可行性研究也不简单。项目可行性研究报告主要有以下内容：项目背景 需求预测和拟建规模 资源、原材料、燃料及公用设施情况 建厂条件和厂址方案 设计方案 第31页/共52页32首届化工设计创业大赛 环境保护 企业组织、劳动定员和人员培训 投资估算和资金筹措 项目经济效果评价第32页/共52页33首届化工设计创业大赛1.设计方案基本就等于初步设计中的工艺流程设计。按照建设项目的程序，可行性研究应在设计之前。工程项目建设的基本程序国民经济发展计划项目建议书 可行性研究 评 审 初步设计技术设计施工图设计施工试运转竣工验收第33页/共52页34首届化工设计创业大赛可行性研究中的重点：投资估算；项目经济效果评价。投资估算依据的是工艺方案的确定，设备的价格可以估算，厂房及其他方面的投资都能估计出来，这样估算出来的投资比较准确。但在可研阶段，不可能做的那么准确，一般可研的投资估算误差在30%左右都是可以接受的。注意在投资估算时，要考虑流动资金量，这是一笔不小的投资。有了投资以后，如何融资，可以发挥你们大胆的想象能力，借债、发行股票、抵押、租赁但是无论什么方法，都要做好建设期间的用款计划。第34页/共52页35首届化工设计创业大赛项目经济效果评价项目是否可行，重要的是经济评价指标，如：静态：投资利润率；投资回收期。动态：净现值；内部收益率要有表格说明，如现金流量表，损益表等。以上内容在技术经济学都有介绍。以下参考我们进行的25000T/年高纯度食用酒精项目由概念 图纸 现实。第35页/共52页36首届化工设计创业大赛第36页/共52页37首届化工设计创业大赛一、如何第37页/共52页38首届化工设计创业大赛一、如何第38页/共52页39首届化工设计创业大赛一、如何第39页/共52页40首届化工设计创业大赛一、如何第40页/共52页41首届化工设计创业大赛一、如何第41页/共52页42首届化工设计创业大赛一、如何第42页/共52页43首届化工设计创业大赛一、如何第43页/共52页44首届化工设计创业大赛一、如何第44页/共52页45首届化工设计创业大赛一、如何第45页/共52页46首届化工设计创业大赛一、如何第46页/共52页47首届化工设计创业大赛一、如何第47页/共52页48首届化工设计创业大赛一、如何第48页/共52页49首届化工设计创业大赛一、如何第49页/共52页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。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，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。第50页/共52页第51页/共52页52感谢您的观看！第52页/共52页