化工設(shè)計及過程開發(fā)：第一章 化工設(shè)計的內(nèi)容與程序

1、化工設(shè)計及過程開發(fā)如何從一個化學反應(yīng)變成一個工藝流程？根據(jù)要求，是一個含有化學反應(yīng)、混合物分離、能量交換的連續(xù)生產(chǎn)過程。其中的核心是化學反應(yīng)。因為化學反應(yīng)必然和混合物分離、能量交換和流體輸送有關(guān)系。把一個化學實驗的結(jié)論，按照一定的程序和規(guī)律要求，通過工業(yè)裝置生產(chǎn)出符合市場要求的產(chǎn)品。-開發(fā)第一章 化工設(shè)計的內(nèi)容與程序第一節(jié) 開發(fā)與設(shè)計化工過程開發(fā)與化學工業(yè)及國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的關(guān)系化學工業(yè)是涉及化學品的生產(chǎn)和加工的工業(yè)。目前，化學工業(yè)的成就和發(fā)展速度十分令人注目。就整個世界而言，化學工業(yè)的產(chǎn)值己占各國國民經(jīng)濟總產(chǎn)值(GNP)的5%-10%，位于工業(yè)各部門的 2-4位。形成了在國民經(jīng)濟中的心地位。數(shù)

2、種國民經(jīng)濟重要領(lǐng)域?qū)瘜W工業(yè)產(chǎn)品的依賴關(guān)系如下， 電子信息：功能材料(光敏、熱敏、非線性材料)、超導材料、半導體、高純材料、超純材料、超細材料等。農(nóng)業(yè)： 薄膜、化肥、農(nóng)藥(除草劑、殺蟲殺蛾劑)、合成氨基酸飼料、微量元素飼料、生長刺激素等。機械工業(yè)：復(fù)合材料(塑-塑、塑-金、塑-陶)、陶瓷材料、超細材料、工程塑料、特種工程塑料等結(jié)構(gòu)材料能源交通：能源物質(zhì)及其加工、太陽能轉(zhuǎn)化、燃料電池等燃料(高辛烷值無鉛無芳汽油)、潤滑劑、涂料、結(jié)構(gòu)材料等建筑： 建筑材料、水泥改性、裝飾材料、古跡涂層等紡織： 化纖、染整劑等醫(yī)學： 藥物、醫(yī)用材料(人工腎、人工骨梯、導管)等環(huán)境： 天然降解高分子材料、非鹵代烴致冷

3、劑一、化工過程開發(fā)的基本內(nèi)容 化工過程是指若干相互關(guān)聯(lián)的化工單元操作，以及所用設(shè)備組成的一個整體和它所完成的工作，即化學品的制備。一個新的化工過程是具有創(chuàng)造性的。所謂開發(fā)，是指完善一個過程的研究性工作。因此，任何過程的開發(fā)，均是帶有研究、改進、使之得到發(fā)展、體現(xiàn)出價值的創(chuàng)造性活動。 化工過程開發(fā)是指從一個有關(guān)新的化學產(chǎn)品、新技術(shù)或新工藝的概念的形成，到科研、設(shè)計、建設(shè)工廠，從實驗室研究成功地過渡到第一套工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)裝置，付諸實施的全部過程。 工藝 (technology)是系統(tǒng)地應(yīng)用知識和經(jīng)驗(軟件)、設(shè)備(硬件)于工業(yè)生產(chǎn)實際，將原材料或半成品加工成產(chǎn)品的方法和技術(shù)?；すに嚢ㄉa(chǎn)的原料路

4、線，生產(chǎn)方法、技術(shù)、操作程序、物料走向、以及相關(guān)單元操作設(shè)備的某種組合。化工工藝是在掌握自然科學和工程科學規(guī)律的基礎(chǔ)上，使化學反應(yīng)達到工業(yè)化應(yīng)用水平。 工藝路線選擇的一般原則：工藝路線選擇通常是在實驗室和小試中進行研究的，對于工藝路線，可以概括劃分為原料路線，反應(yīng)路線，產(chǎn)物提純路線和三廢治理、副產(chǎn)物利用路線。（1）原料路線:從原料的資源、來源、市場供應(yīng)、價格等各方面加以分析。采用價格便宜的原料，盡量采用無毒害、無污染或少污染的原料。此外，還須考慮產(chǎn)品工藝對原料的純度、雜質(zhì)含量的要求，原料需不需要預(yù)處理等等問題。 （2）合成路線:優(yōu)先選擇已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化的成熟的工藝，優(yōu)先選擇工藝操作上難度較低的工

5、藝，優(yōu)先選擇工藝過程先進的工藝，優(yōu)先選擇設(shè)備投資節(jié)省，設(shè)備制造加工難度小的工藝，在經(jīng)濟效益綜合分析的原則下，加以研究取舍。 （3）分離精制路線:采用經(jīng)濟、簡單、先進、低能耗 、高效率、且能滿足產(chǎn)品質(zhì)量的路線和設(shè)備，是研發(fā)人員的目標。 歸納起來工藝路線選擇的一般原則是：a工藝路線首先必須滿足產(chǎn)品的性能質(zhì)量指標要求。b原材料消耗水平合理，而且原料的來源可靠、資源豐富、市場供應(yīng)暢通等。c裝置具有一定的規(guī)模，有利于連續(xù)化生產(chǎn)有利于實施和強化自動化水平。d盡量采用先進技術(shù)。e盡量減小“三廢”的排放量，對己經(jīng)產(chǎn)生的三廢(廢水、廢渣、廢氣、其它廢棄物、污染物)要 有治理措施。f綜合經(jīng)濟指標衡量，要求合理高效

6、。二、化工過程開發(fā)的重要性（一）、產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的生命周期 任何一種產(chǎn)品，對市場而言，都有它的生命周期。這一過程同人和哺乳動物一生要經(jīng)歷出生、生長、衰老、死亡的過程極其相似?；ぎa(chǎn)品有從產(chǎn)生、發(fā)展到被淘汰的典型過程。 （二）、技術(shù)進步周期 1991年Roth總結(jié)20世紀30年代到80年代化工重大技術(shù)開發(fā)和進展，提出技術(shù)進步周期的概念。Roth指出，一般來說，技術(shù)進步要經(jīng)歷一個S型曲線的發(fā)展周期，參見圖14(a) 當一項技術(shù)達到或接近其發(fā)展極限時，技術(shù)進步只可能通過技術(shù)非連續(xù)性(technological discontinuity)轉(zhuǎn)移到一個全新的、完全不同的知識基礎(chǔ)上去取得 三、化工過程開發(fā)

7、的主要步驟 （一）、化工過程開發(fā)的三個階段 化工過程開發(fā)的步驟，并沒有固定模式。國際上通常按各步驟所需做的工作來劃分，大致有探索研究、過程研究和過程開發(fā)三個相互關(guān)聯(lián)的階段。這三個階段之間，所涉及的內(nèi)容和相互關(guān)系，其實井無明顯界限，不能截然分開。 1.探索研究 (exploratory research)提出的一種主觀想象和方案。因此，對這些方案要加以完善或甄別、篩選。需要通過研究活動繼續(xù)收集信息(包括少量實驗)，產(chǎn)生其他概念，來修正主觀設(shè)想，使之較為符合客觀實際，形成詳細合理的方案。 2.過程研究(process research)進行系統(tǒng)的試驗工作，包括催化劑篩選、反應(yīng)動力學研究、反應(yīng)條件研

8、究，確定原料和產(chǎn)品的分析鑒定方法等，以及全流程的小型工業(yè)模擬試驗。在過程開發(fā)階段試驗工作基礎(chǔ)上，應(yīng)完成概念設(shè)計，并據(jù)此進行中期技術(shù)經(jīng)濟評價。如能確定項目是可行的，方可進入下一階段。否則，應(yīng)及時中止研究 3.過程開發(fā)(process development) 過程開發(fā)的中心任務(wù)是進行生產(chǎn)裝置的設(shè)計和確定最佳操作條件。為此，要進行中間放大試驗或者模擬試驗，以確定反應(yīng)設(shè)備的尺寸和類型。此外，還要研究開停車、事故處理等非穩(wěn)態(tài)過程，以及確保產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的監(jiān)控措施等 四、 化工過程開發(fā)涉及的若干基本概念 （一）、實驗室研究、小試、中試 1.實驗室研究 目的是對可能的若干方案進行初步篩選，以能明確地提出一

9、個設(shè)想流程。這些實驗工作目的包括確定原料路線，探索反應(yīng)的可行性，觀察現(xiàn)象以及獲得其他感性認識，獲得樣品等。 2.小試 小試是小型工業(yè)模擬試驗的簡稱。 小試應(yīng)完成如下主要任務(wù):(1)驗證開發(fā)方案的可行性種完整性，確定影響因素。明確過程原料路線，認識所涉及化學反應(yīng)的特征和影響因素，確定工藝過程、單元操作和工藝條件，完成催化劑的篩選和表征。確定產(chǎn)物分離和精制方案，以及在此基礎(chǔ)上完成物料衡算和熱量衡算。 (2)測定和收集需要的各種物理化學數(shù)據(jù)。(3)建立產(chǎn)品分析方法和過程監(jiān)測方法。(4)在反復(fù)研究的基礎(chǔ)上，將試驗結(jié)果整理成一個最佳方案，完成概念設(shè)計。 3.中試 中試是中間放大試驗的簡稱。中試是在小試完

10、成并通過技術(shù)經(jīng)濟評價后，在概念設(shè)計基礎(chǔ)上進行的放大試驗工作。其規(guī)模介于實驗室規(guī)模和工業(yè)裝置規(guī)模之間， 中試工作必須按工業(yè)化條件進行，其主要任務(wù)是:(1)建立一定規(guī)模的放大裝置，對開發(fā)過程進行全面模擬考察 (2)驗證小試條件，收集更完整，更可靠的各種數(shù)據(jù)，解決放大問題，提供基礎(chǔ)設(shè)計所需全部資料 (3)考察可達到的生產(chǎn)指標。以供對工業(yè)化裝置進行最終評價。(4)研究三廢處理，生產(chǎn)安全性等問題。(5)示范操作，培訓技術(shù)工人，研究開停車和事故處理方案，獲得生產(chǎn)專門技能和經(jīng)驗。(6)提供一定量產(chǎn)品(大樣)。 五、化工設(shè)計對化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進行研究和規(guī)劃，分析、比較、選擇最合適的方法，工藝操作條件，各種設(shè)

11、備、儀表、廠房等實際工作，稱為化工過程設(shè)計。1.設(shè)計要求2.約束條件3.設(shè)計階段4設(shè)計程序?；すに囋O(shè)計的主要步驟和內(nèi)容 工藝設(shè)計的基礎(chǔ)內(nèi)容：物料衡算、能量衡算 、各類工藝圖紙基本要求 化工設(shè)計的種類裝置改造設(shè)計項目性質(zhì)新建項目設(shè)計重建項目設(shè)計化工設(shè)計可根據(jù)項目性質(zhì)分類，也可按設(shè)計性質(zhì)分類。 根據(jù)項目性質(zhì)分類（一）新建項目設(shè)計新建項目設(shè)計包括新產(chǎn)品設(shè)計和采用新工藝或新技術(shù)的產(chǎn)品的設(shè)計。這類設(shè)計往往由開發(fā)研究單位提供基礎(chǔ)設(shè)計，然后由工程研究部門根據(jù)建廠地區(qū)的實際情況作出工程設(shè)計。（二）重復(fù)建設(shè)項目設(shè)計由于市場需要，有些產(chǎn)品需要再建生產(chǎn)裝置，由于新建廠的具體條件與原廠不同，即算是產(chǎn)品的規(guī)模、規(guī)格及

12、工藝完全相同，還是需要由工程設(shè)計部門進行設(shè)計。（三）已有裝置的改造設(shè)計一些老的生產(chǎn)裝置其產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量均不能滿足客戶要求，或者由于技術(shù)原因，原材料和能量消耗過高而缺乏競爭能力，必須對老裝置進行改造，其中包括去掉影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的“瓶頸”，優(yōu)化生產(chǎn)過程操作控制，以及提高能量的綜合利用率和局部的工藝或設(shè)備改造更新等。這類設(shè)計往往由生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計部門進行?；ぴO(shè)計 （一）、設(shè)計要求 化工裝置設(shè)計必須同時滿足下列要求。(1)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量指標。 (2)經(jīng)濟性 (3)安全 (4)符合國家和各級地方政府制訂的環(huán)境保護法規(guī) (5)整個系統(tǒng)必須可操作和可控制 對每一個不同的設(shè)計任務(wù)其外部和內(nèi)部約束條件是不

13、相同的，外部約束條件是指不隨項目具體情況變化的，通常是指下列幾項: (1)政府制定的各種法律、規(guī)定和要求;(2)各種自然規(guī)律;(3)安全要求;(4)資源情況;(5)各種必須遵循的標準和規(guī)范;(6)經(jīng)濟要求，如投資限額和投資回收期。 外部約束條件內(nèi)部約束條件是:(1)生產(chǎn)技術(shù)，技術(shù)軟件的來源，技術(shù)成熟程度，價格和使用條件;(2)材料，原材料、建筑材料、關(guān)鍵設(shè)備等供應(yīng)的難易;(3)時間，允許和需要的設(shè)計時間;(4)人員，素質(zhì)和數(shù)量;(5)產(chǎn)品規(guī)格;(6)建設(shè)單位的具體要求;(7)建廠地區(qū)的具體情況。（二）、設(shè)計階段從開發(fā)的過程來看，設(shè)計可分為 1.概念設(shè)計 它的工作內(nèi)容是根據(jù)研究提供的概念和數(shù)據(jù)，

14、確定流程和工藝條件及主要設(shè)備的形式和材質(zhì)，三廢處理措施等，最終得出基建投資和產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標。通過概念設(shè)計，可以及早暴露研究工作中存在的問題和不足之處，從而能及時解決問題，縮短開發(fā)周期。 2.中試裝置設(shè)計 中試裝置設(shè)計的內(nèi)容基本上和工程設(shè)計相同，但規(guī)模小，若施工安裝力量較強，可以不出管道、儀表、管架等安裝圖。3.基礎(chǔ)設(shè)計 基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容包括將要建設(shè)的生產(chǎn)裝置的一切技術(shù)要點。它將作為工程設(shè)計的依據(jù) 基礎(chǔ)設(shè)計須詳細說明工業(yè)生產(chǎn)過程、主要工藝特點、反應(yīng)原理及工藝參數(shù)和操作條件。提出管道流程和控制方案，并對特殊管道的等級公稱直徑提出要求。確定流程中主要控制方案的原則、控制要求、控制點數(shù)據(jù)表、

15、主要儀表選型及特殊儀表技術(shù)條件。說明裝置危險區(qū)的劃分，列出所處理介質(zhì)的特性和允許濃度，安全生產(chǎn)、事故處理及勞動保護設(shè)置應(yīng)用的特殊措施。從工程設(shè)計進度來看，可分為1、預(yù)設(shè)計2、初步設(shè)計3、施工圖設(shè)計新技術(shù)開發(fā)過程設(shè)計 設(shè)計性質(zhì)工程設(shè)計 預(yù)設(shè)計 初步設(shè)計 （擴大初步設(shè)計 ） 施工圖設(shè)計 概念設(shè)計 中試設(shè)計 基礎(chǔ)設(shè)計 第二節(jié) 化工廠設(shè)計的工作程序一、項目建議書1.項目建設(shè)目的和意義，即項目提出的背景和依據(jù)，投資的必要性及 經(jīng)濟意義；2.產(chǎn)品需求初步預(yù)測；3.產(chǎn)品方案和擬建規(guī)模；4.工藝技術(shù)方案（原料路線、生產(chǎn)方法和技術(shù)來源）；5.資源、主要原材料、燃料和動力的供應(yīng)；6.建廠條件和廠址初步方案；7.環(huán)

16、境保護；8.工廠組織和勞動定員估算；9.項目實施規(guī)劃設(shè)想；10.投資估算和資金籌措設(shè)想；11.經(jīng)濟效益和社會效益的初步估算。設(shè)計程 序(1)接受委托，參加編制項目建議書;(2)參加廠址選擇，編制廠址選擇報告;(3)進行技術(shù)考察;(4)編制預(yù)可行性研究報告;(5)編制可行性研究報告;(6)進行廠址復(fù)查;(7)提出建廠區(qū)域地質(zhì)初勘要求;(8)開展初步設(shè)計;(9)進行設(shè)備及主要材料的采購; (10)提出詳勘要求; (11)開展施工圖設(shè)計; (12)配合現(xiàn)場施工; (13)參加試車、考核; (14)參加竣工驗收; (15)工程總結(jié)，設(shè)計回訪; (16)參加項目后評價。二、可行性研究1.總論；2.需求預(yù)

17、測；3.產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模；4.工藝技術(shù)方案；5.原材料、燃料及水電汽的來源與供應(yīng)；6.建廠條件和廠址選擇布局方案；7.公用工程和輔助設(shè)施方案；8.環(huán)境保護及安全衛(wèi)生；9.工廠組織、勞動定員和人員培訓；10.項目實施規(guī)劃；11.投資估算和資金籌措；12.經(jīng)濟效益評價及社會效益評價；13.結(jié)論包括綜合評價和研究報告的結(jié)論等內(nèi)容。1.項目設(shè)計的目的和依據(jù)；2.生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方法或工藝原則；3.礦產(chǎn)資源、水文地質(zhì)、原材料、燃料、動力、供水、運輸?shù)葏f(xié)作條件；4.資源綜合利用、環(huán)境保護、三廢治理的要求；5.廠址與占地面積和城市規(guī)劃的關(guān)系；6.防空、防震等的要求；7.建設(shè)工期與進度計劃；8

18、.投資控制數(shù)；9.勞動定員及組織管理制度；10.經(jīng)濟效益、資金來源、投資回收年限。三、編制設(shè)計任務(wù)書可行性研究報告的編制可行性研究報告是基本建設(shè)前期工作的重要內(nèi)容，是對基本建設(shè)項目的必要性和可行性分析預(yù)測的一種科學方法，可行性研究階段化工過程設(shè)計的任務(wù)是:研究各種生產(chǎn)方法的技術(shù)可行性，經(jīng)濟上的合理性，為技術(shù)經(jīng)濟評價工作提供依據(jù) (1)進行產(chǎn)品的國內(nèi)外需求情況分析;市場預(yù)測、(2)對生產(chǎn)規(guī)模、工藝技術(shù)路線進行比較和確定;對廠址和建廠條件方面進行分析論證。（3）對建廠的經(jīng)濟效益和社會效益進行評價。最終由項目負責人匯總資料編制成可行性研究報告。再發(fā)送至有關(guān)單位、上級部門審批。 可行性研究報告的內(nèi)容如

19、下:(1)總論:包括項目名稱、主辦單位名稱、企業(yè)性質(zhì)及法人、可行性研究的依據(jù)、可行性研究的主要內(nèi)容和論據(jù)、評價的結(jié)論性意見、存在問題和建議等，并附上主要技術(shù)經(jīng)濟指標表; (2)需求預(yù)測:包括國內(nèi)外需求情況預(yù)測和產(chǎn)品的價格分析;(3)產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模;(4)工藝技術(shù)方案:包括工藝技術(shù)方案的選擇、物料平衡和消耗定額、主要設(shè)備的選擇、工藝和設(shè)備擬采用標準化的情況等內(nèi)容;(5)原材料、燃料及水電汽的來源與供應(yīng);(6)建廠條件和廠址選擇布局方案;(7)公用工程和輔助設(shè)施方案;(8)節(jié)能;(9)環(huán)境保護;(10)勞動保護與安全衛(wèi)生;(11)工廠組織、勞動定員和人員培訓;(12)項目實施規(guī)劃;(13

20、)投資估算和資金籌措;(14)經(jīng)濟效益評價及社會效益評價;(15)結(jié)論:包括綜合評價和研究報告的結(jié)論、存在問題及建議等內(nèi)容。 四. 預(yù)設(shè)計(也可叫概念設(shè)計) 提供進一步設(shè)計的依據(jù),提供工程的一個大致輪廓.內(nèi)容:以投產(chǎn)兩年后市場需求為依據(jù),確立原材料預(yù)處理、合成路線、產(chǎn)品后處理、分離精制方法、回收利用、工藝流程、工藝條件、生產(chǎn)控制方案、工藝裝置、原材料規(guī)格、三廢處理等各種方案，解決各方面問題。工藝計算任務(wù)：物料衡算、熱量衡算、設(shè)備設(shè)計及選型、設(shè)備清單、工藝流程設(shè)計。非工藝設(shè)計方面：公用工程：水、電、氣大致規(guī)模，量，級的確定；三廢處理方案，流程及設(shè)備；交通物流方案；工廠建筑規(guī)模、位置、要求；其他：

21、人員配置、投資成本估算要求：技術(shù)文件；圖紙；報告及初步結(jié)論；概算；技術(shù)經(jīng)濟評估。五、初步設(shè)計初步設(shè)計內(nèi)容初步設(shè)計的根據(jù)是已批準的可行性研究報告。初步設(shè)計內(nèi)容包括化工工藝設(shè)計和非化工工藝設(shè)計兩大部分內(nèi)容。 化工工藝設(shè)計內(nèi)容有:（1）原材料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格、物料表、生產(chǎn)流程敘述；（2）根據(jù)確定的生產(chǎn)方法，設(shè)計帶控制點的工藝流程圖;（3）確定設(shè)計基準，進行物料衡算和熱量衡算;（4）進行設(shè)備的設(shè)計工藝計算，確定數(shù)量、選材、選型和實際布置;管道的設(shè)計；（5）編制化工工藝設(shè)計說明書。(表格:設(shè)備一覽表，綜合材料表;圖紙:帶控制點的工藝流程圖，物料流程圖，設(shè)備布置圖)。 非化工工藝設(shè)計是依據(jù)工藝設(shè)計所提

22、出的要求，進行為實現(xiàn)工藝過程而進行的土建、物流、機械、設(shè)備、動力、儀表、供水、排水、蒸汽、采通、維修、環(huán)保、消防、電信等等設(shè)計。初步設(shè)計階段設(shè)計的特點是:比較接近實際的方案。初步設(shè)計是施工圖設(shè)計的依據(jù)。 六、施工圖設(shè)計把初步設(shè)計中確定的設(shè)計原則和設(shè)計方案，根據(jù)建筑施工、設(shè)備制造及安裝工程的需要進一步具體化，解決建筑工程施工，設(shè)備及管道安裝，設(shè)備的制作及自動控制工程等各生產(chǎn)設(shè)備在施工安裝過程中將出現(xiàn)的一系列工程技術(shù)問題，并對工程建設(shè)費用做出預(yù)算。 施工圖設(shè)計的內(nèi)容體現(xiàn)為各種施工圖紙(如工藝流程圖、設(shè)備布置圖、管道安裝圖、管架管件圖、設(shè)備管口方位圖、)、材料匯總表、設(shè)備一覽表、土建預(yù)算表等。施工圖

23、設(shè)計階段的特點是:各項設(shè)計應(yīng)精確、詳細、齊全。施工圖是施工、制造、安裝的依據(jù)。 一、設(shè)計準備工作（l）熟悉設(shè)計任務(wù)書；（2）了解化工設(shè)計以及工藝設(shè)計包括哪些內(nèi)容，其方法步驟如何。參 照設(shè)計進度訂出個人工作計劃。（3）查閱文獻資料；（4）收集第一手資料。第三節(jié) 化工工藝設(shè)計的程序及設(shè)計內(nèi)容二、方案設(shè)計 確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程。技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、安全上可靠、三廢的得以治理、因地制宜三、化工計算 內(nèi)容：物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型和計算三個內(nèi)容。 任務(wù)：繪制物料流程圖、主要設(shè)備圖和帶控制點工藝流程圖。 用到大量的基本理論、基本概念和基本技能（數(shù)據(jù)處理、計算技能、繪圖能力等）。四、車間布置設(shè)計

24、 工藝人員的主要設(shè)計任務(wù)之一。 主要任務(wù)：確定整個工藝流程中的全部設(shè)備在平面上和空間中的正確的具體位置，相應(yīng)地確定廠房或框架的結(jié)構(gòu)型式。 當化工計算結(jié)束，繪出工藝流程圖后進行， 完成后要繪制平面與立面的車間布置圖。五、化工管路設(shè)計 任務(wù)：確定裝置的全部管線、閥件、管件及各種管架的位置，以滿足工藝生產(chǎn)的要求。 原則：應(yīng)注意節(jié)約管材，便于操作、檢查和安裝檢修，而且做到整齊美觀。六、提供設(shè)計條件 內(nèi)容：總圖、土建、外管、非定型設(shè)備、自控、電氣、電訊、電加熱、采暖通風、空調(diào)、給排水、工業(yè)爐等非工藝專業(yè)的設(shè)計條件。 確保其完整性和正確性。七、編制概算書 概算主要提供了車間建筑、設(shè)備及安裝工程費用。 編制

25、概算可幫助判斷和促進設(shè)計的經(jīng)濟合理性。八、編制設(shè)計文件 初步設(shè)計階段與施工圖設(shè)計階段的設(shè)計工作完成后都要編制設(shè)計文件。 是設(shè)計成果的匯總，是進行下一步工作的依據(jù)， 內(nèi)容：設(shè)計說明書、附圖（流程圖、布置圖、設(shè)備圖等）和附表（設(shè)備一覽表、材料匯總表等）。 以上為一般設(shè)計程序，實際設(shè)計中，往往是交錯進行的?；ぴO(shè)計必須遵循國家和行業(yè)的設(shè)計規(guī)范和相關(guān)的政策、法規(guī)。如：1、化工企業(yè)總圖運輸設(shè)計規(guī)范 HG/T 2064919982、工礦企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范 GB 5018719933、石油化工工藝裝置布置設(shè)計通則 SH3011-20004、石油化工給水排水管道設(shè)計圖例 SH 3089-19985、石油化工管

26、道器材標準（合訂本1996年）SH 3401-34106、石油化工管道布置設(shè)計通則 SH3012-20007、石油化工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 SH3015-2003第四節(jié) 國家和行業(yè)的基本設(shè)計政策和規(guī)范第五節(jié) 設(shè)計文件一、擴大初步設(shè)計文件 設(shè)計文件內(nèi)容：設(shè)計說明書和說明書的附圖、附表。 初步設(shè)計說明書的內(nèi)容：（一）設(shè)計依據(jù) （1）文件，如計劃任務(wù)書以及其他批文等。 （2）技術(shù)資料，如中試試驗報告、調(diào)查報告等。（二）設(shè)計指導思想和設(shè)計原則 （1）設(shè)計所遵循的具體方針政策和指導思想。 （2）總括各專業(yè)的設(shè)計原則，如工藝路線的選擇、設(shè)備的選型和材質(zhì)選用、自控水平等原則。（三）產(chǎn)品方案 產(chǎn)品名稱和性

27、質(zhì)；產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格；產(chǎn)品規(guī)模（噸年）；副產(chǎn)品數(shù)量（噸年）；產(chǎn)品包裝方式。（四）生產(chǎn)方法和工藝流程 (1)生產(chǎn)方法； (2)化學反應(yīng)方程式； (3)工藝流程 工藝劃分簡圖，用方塊圖表示； 帶控制點工藝流程圖和流程簡述。（五）車間（裝置）組成和生產(chǎn)制度 (1)車間（裝置）組成； (2)生產(chǎn)制度。（六）原料、中間產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格 (1)原料、輔助原料的主要技術(shù)規(guī)格。 (2）中間產(chǎn)品及成品的主要技術(shù)規(guī)格。（七）工藝計算1.物料計算2.主要設(shè)備的選型、化工計算和材料選擇3.工藝設(shè)備以表格形式分類表示計算和選擇結(jié)果：根據(jù)工藝特點列表：工藝設(shè)備一覽表按非定型工藝設(shè)備和定型工藝設(shè)備兩類編制4.工藝用的水、蒸汽

28、、冷凍用量。5.分批操作的設(shè)備要排列工藝操作時間表和動力負荷曲線。（八）主要原料、動力消耗定額及消耗量（九）生產(chǎn)控制分析 （十）儀表和自動控制（十一）技術(shù)保安、防火及工業(yè)衛(wèi)生（十二）車間布置（十三）公用工程（十四）“三廢”治理及綜合利用（十五）車間維修（十六）土建（十七）車間裝置定員（十八）概算（十九）技術(shù)經(jīng)濟 1.投資 2.產(chǎn)品成本 技術(shù)經(jīng)濟指標（二十）存在問題及建議（二十一）擴大初步設(shè)計中必要的附表及附圖 附表：工藝設(shè)備一覽表、自控儀表一覽表、公用工程設(shè)備材料表 附圖：帶控制點工藝流程圖、車間布置圖（平面圖及剖面圖）、關(guān)鍵設(shè)備總圖、建筑平面、立面、剖面圖二、施工圖文件的編制(一)施工圖設(shè)計

29、文件目錄 主項圖紙總目錄、非定型設(shè)備圖紙目錄和工藝圖紙目錄。(二)工藝施工圖設(shè)計文件 (1)工藝設(shè)計說明。 (2)帶控制點工藝流程圖（施工流程圖） (3)輔助管路系統(tǒng)圖 (4)首頁圖 (5)設(shè)備布置圖。 (6)設(shè)備一覽表。定型工藝設(shè)備非定型工藝設(shè)備(7)管路布置圖。 (8)配管設(shè)計模型。(9)管段圖。 (10)管架和非標準管件圖。(11)管段表。(12)管架表。(13)綜合材料表綜合材料表。(14)管口方位圖。(15)換熱器條件圖。第二章 工藝流程設(shè)計生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇;工藝流程設(shè)計;工藝流程圖繪制;典型設(shè)備的自控流程 主要內(nèi)容第一節(jié) 生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇一、生產(chǎn)方法和工藝流程選擇的

30、原則 1先進性 技術(shù)上的先進和經(jīng)濟上的合理可行 2可靠性 所選擇的生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。 3結(jié)合國情 不能單純從技術(shù)觀點考慮問題，應(yīng)從國情出發(fā)考慮各種具體問題。 全面衡量、綜合考慮、全面分析、反復(fù)對比后選出優(yōu)點較多、符合國情、切實可行的技術(shù)路線和工藝流程。二、生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟確定生產(chǎn)方法，選擇工藝流程一般要經(jīng)過三個階段。1.搜集資料，調(diào)查研究2.落實設(shè)備3.全面對比全面分析對比的內(nèi)容很多，主要比較下列幾項： 幾種技術(shù)路線在國內(nèi)外采用的情況及發(fā)展趨勢； 產(chǎn)品的質(zhì)量情況； 生產(chǎn)能力及產(chǎn)品規(guī)格； 原材料、能量消耗情況； 建設(shè)費用及產(chǎn)品成本； 三廢的產(chǎn)生及治理情況； 其他特殊情況

31、。 第二節(jié) 工藝流程設(shè)計一、流程設(shè)計的任務(wù)主要任務(wù)： 一是確定流程各生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和 組合方式； 二是繪制工藝流程圖.按步驟逐步解決以下問題: (1) 確定整個流程的組成 (2) 確定每個過程或工序的組成 (3) 確定操作條件 (4) 控制方案的確定 (5) 合理利用原料及能量 (6) 制定三廢的治理方法 (7) 制定安全生產(chǎn)措施二、工藝流程設(shè)計方法 工藝流程主要分四個部分:原料預(yù)處理、反應(yīng)、產(chǎn)物后處理（分離凈化）和三廢處理。一般的工作方法: (1) 以反應(yīng)過程為中心; (2) 原料預(yù)處理過程; (3)產(chǎn)物的后處理; 除了獲得目的產(chǎn)物外，由于存在副反應(yīng)，還生成了副產(chǎn)物。 由于反應(yīng)時間

32、等條件的限制或受反應(yīng)平衡的限制，以及為使反應(yīng)盡可能完全而有過剩組分。 原料中含有的雜質(zhì)往往不是反應(yīng)需要的，在原料的預(yù)處理中并未除凈，因而在反應(yīng)中將會帶入產(chǎn)物中，或者雜質(zhì)參與反應(yīng)而生成無用且有害的物質(zhì)。 產(chǎn)物的集聚狀態(tài)要求，也增加了后處理過程。某些反應(yīng)過程是多相的，而最終產(chǎn)物是固態(tài)的。 (4) 產(chǎn)品的后處理; (5) 未反應(yīng)原料的循環(huán)或利用以及副產(chǎn)物的處理; (6) 確定“三廢”排出物的處理措施 ; (7) 確定公用工程的配套措施 ; (8) 確定操作條件和控制方案 (9) 制定切實可靠的安全生產(chǎn)措施 (10) 保溫、防腐的設(shè)計三、工藝流程設(shè)計的基本方法方案比較首先要明確判據(jù): 工程上常用的判據(jù)

33、有產(chǎn)物收率、原材料單耗、能量單耗、產(chǎn)品成本、工程投資等。此外，也要考慮環(huán)保、安全、占地面積等因素。方案比較的基本前提:保持原始信息不變。 第三節(jié) 工藝流程圖一、工藝流程圖概述 把各個生產(chǎn)單元按照一定的目的要求，有機地組合在一起，形成一個完整的生產(chǎn)工藝過程，并用圖形描繪出來，即是工藝流程圖。 1全廠總工藝流程圖或物料平衡圖 2物料流程圖 3工藝管道及儀表流程圖二、工藝流程草圖 工藝流程草圖亦稱方案流程圖、流程示意圖、流程簡圖，是用來表達整個工廠或車間生產(chǎn)流程的圖樣。它是設(shè)計開始時供工藝方案討論常用的流程圖，亦是工藝流程圖設(shè)計的依據(jù)。 生產(chǎn)工藝流程草圖一般由物料流程、圖例和設(shè)備一覽表等三個部分組成

34、1物料流程: (1) 設(shè)備示意圖; (2) 流程管線及流向箭頭; (3) 文字注解2圖例3設(shè)備一覽表三、工藝管道及儀表流程圖又稱施工流程圖或帶控制點的工藝流程圖（一）比例與圖幅（二）設(shè)備的表示方法1.設(shè)備的畫法 (1)圖形; (2)相對位置; (3)相同系統(tǒng)（或設(shè)備）的處理2.設(shè)備的標注 (1)標注的內(nèi)容; (2)標注的方式（三）管道的表示方法 一般應(yīng)畫出所有工藝物料和輔助物料（如蒸汽、冷卻水、冷凍鹽水等）的管道 1.管道的畫法 2.管道的標注 一般橫向管線標注在管線的上方，豎向管線則標注在管線的左方(四）閥門與管件的表示方法 在管道上需要用細實線畫出全部閥門和部分管件（如視鏡、阻火器、異徑接

35、頭、盲板、下水漏斗等）的符號。（五）儀表控制點的表示方法(1)圖形符號(2)字母代號 (3)儀表位號第四節(jié) 典型設(shè)備的自控流程介紹常用的化工典型設(shè)備（泵、換熱器、反應(yīng)釜、蒸餾塔）的自控流程。一、泵1離心泵流量調(diào)節(jié)一般是采用出口節(jié)流的方法，也可使用旁路調(diào)節(jié)法，旁路調(diào)節(jié)耗費能量，但調(diào)節(jié)閥的尺寸比直接節(jié)流的小是它的優(yōu)點。在離心泵設(shè)有分支路時，即一臺泵要分送幾支并聯(lián)管路時，可采用分支調(diào)節(jié)方案。2容積式泵（往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵和旋渦泵等） 當流量減小時容積式泵的壓力急劇上升，因此不能在容積式泵的出口管道上直接安裝節(jié)流裝置來調(diào)節(jié)流量，通常采用旁路調(diào)節(jié)或改變轉(zhuǎn)速、改變沖程大小來調(diào)節(jié)流程。3真空泵 真空泵可

36、采用吸入支路調(diào)節(jié)和吸入管阻力調(diào)節(jié)的方案。二、換熱器的溫度控制方案 (1)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)流量; (2)調(diào)節(jié)傳熱面積; (3)分流調(diào)節(jié)三、反應(yīng)釜1進出料管道2. 軸封系統(tǒng)3溫度控制四、蒸餾塔（一）蒸餾塔的基本控制方案基本形式通常只有兩種。(1)按精餾段指標控制 (2)按提餾段指標控制（二）塔頂?shù)牧鞒膛c調(diào)節(jié)方案 塔頂方案的基本要求是：把出塔蒸氣的絕大部分冷凝下來，把不凝性氣體排走；調(diào)節(jié)LR和D的流量和保持塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。（三）塔底的流程與調(diào)節(jié)方案第三章 化工計算第一節(jié) 化工過程及過程參數(shù)主要內(nèi)容包括： 化工過程 化工工藝流程； 化工過程開發(fā)； 化工過程基本參數(shù)溫度、壓力、流量、化學組成等基本概念。11

37、化工過程 指由原料經(jīng)化學處理和物理處理加工成化學產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。它包括許多工序，每個工序又由若干個或若干組設(shè)備（如反應(yīng)器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔，分離器、換熱器及輸送設(shè)備等等）組合而成。物料通過各設(shè)備時，完成某種化學或物理處理，最終成為合格的產(chǎn)品。 化工過程中的各種設(shè)備所進行的主要操作可歸納為下列幾類： 1.化學反應(yīng)；2.分離或提純，3.改變溫度，4.改變壓力，5.混合等。12 化工工藝流程13 化工過程開發(fā) 指一個化學反應(yīng)從實驗室過渡到第一套生產(chǎn)裝置的全部過程。14 過程參數(shù) 在化工生產(chǎn)過程中，能影響過程運行和狀態(tài)的物理量，如溫度、壓力、流量及物料的百分組成或濃度等，在指定條件下它

38、的數(shù)值恒定，條件改變其數(shù)值也隨之變化，這些物理量稱為過程參數(shù)。這些參數(shù)常作為控制生產(chǎn)過程的主要指標。進行化工計算時，上述參數(shù)是基本數(shù)據(jù)，可以直接測定。對一些不易直接測定的參數(shù)，可找出與容易測定的參數(shù)之間的關(guān)系，通過計算求得，有時也可以根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)選定。第二節(jié) 化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1) 基本物性數(shù)據(jù)如臨界常數(shù)（臨界壓力、臨界溫度、臨界體積）、密度或比容、狀態(tài)方程參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸氣壓、氣一液平衡關(guān)系等。(2 )熱力學物性數(shù)據(jù)如內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由能、自由焓等。(3) 化學反應(yīng)和熱化學數(shù)據(jù)如反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、活化能，化學平衡常數(shù)等。(4) 傳遞參數(shù)如粘度、擴散系數(shù)、導熱系

39、數(shù)等。通常這些數(shù)據(jù)可用下列方法得到： 1、查手冊或文獻資料 2、估算?？梢詰?yīng)用物理和化學的一些基本定律計算各種物質(zhì)的性質(zhì)參數(shù)。 3、用實驗直接測定。第三節(jié) 物料衡算 31 物料衡算式 1、化工過程的類型 根據(jù)其操作方式可以分成間歇操作、連續(xù)操作以及半連續(xù)操作三類?；蛘邔⑵浞譃榉€(wěn)定狀態(tài)操作和不穩(wěn)定狀態(tài)操作兩類。 2、物料衡算式物料衡算是研究某一個體系內(nèi)進、出物料量及組成的變化。如圖，表示無化學反應(yīng)的連續(xù)過程物料流程。圖中方框表示一個體系，虛線表示體系邊界。共有三個流股，進料F及出料P和W。有兩個組分。每個流股的流量及組成如圖所示。圖中x為質(zhì)量分數(shù)?？闪谐鑫锪虾馑闶剑嚎偽锪虾馑闶?F = P +

40、W每種組分衡算式 Fxf1 = Pxp1 + Wxw1 Fxf2 = Pxp2 + Wxw2對于連續(xù)不穩(wěn)定過程，由于該過程內(nèi)物料量及組成等隨時間而變化，因此，物料衡算式須寫成以時間為自變量的微分方程，表示體系內(nèi)在某一瞬時的平衡。32 物料衡算的基本方法1、畫物料流程簡圖。2、計算基準及其選擇。3、物料衡算的步驟 (1) 搜集計算數(shù)據(jù)。 (2) 畫出物料流程簡圖。 (3) 確定衡算體系。 (4) 寫出化學反應(yīng)方程式，包括主反應(yīng)和副反應(yīng)，標出有用的分子量。 (5) 選擇合適的計算基準，并在流程圖上注明所選的基準值。 (6) 列出物料衡算式，然后用數(shù)學方法求解。 (7) 將計算結(jié)果列成輸入輸出物料表

41、(物料平衡表)。 (8) 校核計算結(jié)果第四節(jié) 能量衡算41 能量衡算的基本概念一、能量的形式要分清不同的能量形式和表示的方法 動能（Ek） 運動著的流體具有動能； 位能（EP） 物體自某一基準面移高到一定距離，由于這種位移而具有 的能量。靜壓能（Ez）流體由于一定的靜壓強而具有的能量。內(nèi)能（U） 內(nèi)能是指物體除了宏觀的動能和位能外所具有的能量。二、幾個與能量衡算有關(guān)的重要物理量1、熱量（Q）2、功（W）3、焓(H) HUPV對于純物質(zhì)，焓可表示成溫度和壓力的函數(shù)：H=H(T，P)對H全微分： 焓差:4、熱容熱容是一定量的物質(zhì)改變一定的溫度所需要的熱量，可以看作是溫度差T和引起溫度變化的熱量Q之

42、間的比例常數(shù)，即QmCT42 能量衡算的基本方法及步驟根據(jù)能量守恒原理，能量衡算的基本方法可表示為：輸入的能量 一 輸出的能量 積累的能量1、總能量衡算 連續(xù)穩(wěn)定流動過程的總能量衡算H +Ek + EP Q + W 間歇過程的總能量衡算U +Ek + EP Q + W一般間歇操作，能量、位能差項等于零，即Ek0，EP0，所以上式又可簡化為U Q + W此式即為熱力學第一定律的數(shù)學式，此處W的符號以環(huán)境向體系作功為正。2、熱量衡算 熱量衡算式Q = H = H1 H2 Q = U = U1 U2 (間歇過程) 熱量衡算就是計算在指定的條件下進出物料的焓差，從而確定過程傳遞的熱量。在實際計算時，由

43、于進出設(shè)備的物料不止一個，因此可改寫為：Q =H1 H2 或 Q = U1 U2 熱量衡算的基本方法及步驟 有兩種情況： 一是在設(shè)計時，根據(jù)給定的進出物料量及已知溫度求另一殷物料的未知物料量或溫度，常用于計算換熱設(shè)備的蒸汽用量或冷卻水用量。 二是在原有的裝置上，對某個設(shè)備，利用實際測定（有時也要作一些相應(yīng)的計算）的數(shù)據(jù)，計算出另一些不能或很難直接測定的熱量或能量，由此對設(shè)備作出能量上的分析。如根據(jù)各股物料進出口量及溫度，找出該設(shè)備的熱利用和熱損失情況。熱量衡算也需要確定基準，畫出流程圖，列出熱量衡算表等。3、機械能衡算 在反應(yīng)器、蒸餾塔、蒸發(fā)器、換熱器等化工設(shè)備中，功、動能、位能的變化，較之傳

44、熱量、內(nèi)能和燴的變化，可忽略。總能量衡算式可以簡成Q = U (封閉體系）或Q = H (敞開體系）。 在另一類操作中，情況相反，即傳熱量、內(nèi)能的變化與動能變化、位能變化、功相比，是次要的。這些操作大多是流體流入流出貯罐、貯槽、工藝設(shè)備、輸送設(shè)備、廢料排放設(shè)備。或在這些設(shè)備之間流動。連續(xù)穩(wěn)定流動過程總能量衡算式：Hu2/2gZ(PV)QW1千克不可壓縮流體流動時的機械能衡算式：P/u2/2gZFW43 無化學反應(yīng)過程的能量衡算 1、無相變的變溫變壓過程2、相變過程的能量衡算 汽化和冷凝、熔化和凝固、升華和凝華等相變過程往往伴有顯著的內(nèi)能和焓的變化，常成為過程熱量的主體，不容忽視。 在恒定的溫度

45、和壓力下，單位質(zhì)量或摩爾的物質(zhì)發(fā)生相的變化時的焓變稱為相變熱。例如100oC、latm時液體水轉(zhuǎn)變成水汽的焓變H等于40.6kJ/mol，稱為在該溫度和壓力下水的汽化潛熱。三種相變的相變熱定義如下： 汽化潛熱(Hv）當T和P不變，單位數(shù)量的液休汽化所需的熱量。 熔化潛熱(Hm)翩當T和P不變，單位數(shù)量的固體熔化所需的熱量。 升華潛熱(Ht）當T和P不變，單位數(shù)量的固體氣化所需的熱量。44 化學反應(yīng)過程的能量衡算 主要討論反應(yīng)熱的計算方法1、反應(yīng)熱及其表示 恒壓反應(yīng)熱 QpHr 恒容反應(yīng)熱 QvUr(T)2、反應(yīng)熱的計算 反應(yīng)熱可以用實驗方法測定，也可用已有的實驗數(shù)據(jù)進行計算。根據(jù)蓋斯（Hess

46、)定律，化學反應(yīng)熱只決定于物質(zhì)的初態(tài)和終態(tài)，與過程的途徑無關(guān)，反應(yīng)熱可用簡單的熱量加和法求取。（1）由標準生成熱Hfo計算標準反應(yīng)熱HroHro生成熱i(Hfo)i反應(yīng)熱i(Hfo)i （2）由標準燃燒熱Hco計算標準反應(yīng)熱HroHro反應(yīng)物i(Hco)i產(chǎn)物i(Hco)i 3、化學反應(yīng)過程的能量衡算 反應(yīng)體系能量衡算的方法按計算燴時的基準區(qū)分，主要有兩種，下面討論這兩種基準以及對應(yīng)每種基準計算H的方法。（1）第一種基準 如果已知標準反應(yīng)熱，則可選298K，latm為反應(yīng)物及產(chǎn)物的計算基準。對非反應(yīng)物質(zhì)另選適當?shù)臏囟葹榛鶞剩ㄈ绶磻?yīng)器的進口溫度，或平均熱容表示的參考溫度）。 如果反應(yīng)復(fù)雜，可用第

47、二種基準。（2）第二種基準 以組成反應(yīng)物及產(chǎn)物的元素，在25，1atm 時的焓為零，非反應(yīng)分子以任意適當?shù)臏囟葹榛鶞剩惨嬕粡?有所有流股組分 ni 和 Hi 的表，只是在這張表中反應(yīng)物或產(chǎn)物的Hi，是各物質(zhì)25oC的生成熱與物質(zhì)由25變到它進口狀態(tài)或出口狀態(tài)所需顯熱和潛熱之和。 第五章 車間布置設(shè)計 第一節(jié) 車間布置設(shè)計的內(nèi)容和程序一、車間布置設(shè)計的程序、內(nèi)容及相互關(guān)系（一）車間布置初步設(shè)計 車間布置初步設(shè)計的最后成果是一組平（剖）面布置圖（初）或一布置模型加有關(guān)照片。（二）車間布置施工圖設(shè)計 車間布置施工圖設(shè)計的最后成果是最終的車間布置平（剖）面圖。（三）管道布置設(shè)計 管道布置的最后成果

48、是：經(jīng)過補充和校核的車間布置平（剖）面圖，供設(shè)備安裝；管道布置圖或配管模型加管段圖，供管道預(yù)制與安裝。二、車間布置設(shè)計的內(nèi)容 內(nèi)容:車間廠房布置和車間設(shè)備布置。三、車間布置的依據(jù)1常用的設(shè)計規(guī)范和規(guī)定 主要設(shè)計規(guī)范和規(guī)定的名稱，詳細內(nèi)容見化工工藝設(shè)計手冊（國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院編，化學工業(yè)出版社，1986年）及有關(guān)的標準和規(guī)范。2.基礎(chǔ)資料 對初步設(shè)計需要帶控制點工藝流程圖，對施工圖設(shè)計需要管道儀表流程圖； 物料衡算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)；設(shè)備一覽表；公用系統(tǒng)耗用量資料；車間定員表；廠區(qū)總平面布置圖。四、車間布置設(shè)計的原則最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。有效地利用車間建筑面積（包括空間

49、）和土地。要為車間的技術(shù)經(jīng)濟指標、先進合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。考慮其他專業(yè)對本車間布置的要求。要考慮車間的發(fā)展和廠房的擴建。車間中所采取的勞動保護、防腐、防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施是否符合要求。本車間與其他車間在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最方便?？紤]建廠地區(qū)的氣象、地質(zhì)、水文等條件。人流物流不能交錯。五、車間布置設(shè)計的組織和程序（一）車間布置設(shè)計的組織 各類專業(yè)人員須分工協(xié)作。工藝專業(yè)進行車間布置時，要考慮土建、儀表、電氣、暖通等專業(yè)與機修、安裝、操作等各方面的需要；上述各專業(yè)也同時提出各自對車間布置的要求。 化工工藝設(shè)計主要有流程設(shè)計、工藝計算（物料與熱

50、量衡算）、設(shè)備的工藝設(shè)計、車間布置和管道布置五個部分，都由工藝設(shè)計人員進行。 前三項的設(shè)計基礎(chǔ)是化學工程的分析與計算；后兩項（特別是配管設(shè)計）的設(shè)計基礎(chǔ)則更近于力學與機械工程的分析計算。 因此，從專業(yè)分工的角度考慮，車間布置和管道布置由機械工程專業(yè)人員承擔比由工藝人員承擔更為合理。這樣，工藝設(shè)計人員可致力于化學工藝與化學工程的開發(fā)與研究。上述的分工是化工設(shè)計上的一種發(fā)展趨勢，國外許多設(shè)計公司都已這樣做了。（二）車間布置設(shè)計的程序1.車間布置初步設(shè)計 根據(jù)帶控制點工藝流程圖及設(shè)備一覽表、物料貯存運輸、生產(chǎn)輔助及生活行政等要求，結(jié)合布置規(guī)范及總圖設(shè)計資料等，進行初步設(shè)計。 最后結(jié)果是畫出車間布置初

51、步設(shè)計的平（剖）面圖。2.管道儀表流程設(shè)計 據(jù)第1項的初步設(shè)計和操作要求，進行管道儀表流程設(shè)計。其主要內(nèi)容是： 進行工藝和流體力學系統(tǒng)的設(shè)計； 繪制PI流程圖與公用工程流程圖； 確定設(shè)備與儀表安裝要求。 PI流程圖與帶控制點的工藝流程圖的主要區(qū)別在于： 它不僅更為詳細地描繪了本車間的全部生產(chǎn)過程，而且著重表達全部管道的連接關(guān)系，按照連接關(guān)系所劃分的“管段”，以及測量、控制、調(diào)節(jié)等的全部手段。車間布置初步設(shè)計和管道儀表流程設(shè)計有著密切關(guān)系，前項是后項的前提，后項對前項又予以修正補充。3.車間布置施工圖設(shè)計 工藝專業(yè)與所有專業(yè)協(xié)商，進行布置的研究，車間布置初步設(shè)計和管道儀表流程設(shè)計兩項是研究的基本

52、資料。這一階段的主要工作內(nèi)容是： 落實車間布置（初）的內(nèi)容； 繪制設(shè)備管口及儀表位置的詳圖； 進行物料與設(shè)備移動運輸設(shè)計； 確定與設(shè)備安裝有關(guān)的建筑與結(jié)構(gòu)尺寸； 確定設(shè)備安裝方案； 安排管道、儀表、電氣管路的走向，確定管廊位置。 最后成果是繪制車間布置平（剖）面圖，這是工藝專業(yè)提供給其他專業(yè)（土建、設(shè)備設(shè)計、電氣儀表等）的基本技術(shù)條件。第二節(jié) 車間平面布置 車間廠房布置包括車間平面布置和立面布置，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)種類、廠區(qū)面積、廠區(qū)地形和地形條件。它必須滿足工藝要求，同時也應(yīng)符合國家的防火衛(wèi)生標準等各種規(guī)范和規(guī)定。一、車間平面布里的內(nèi)容和要求 1車間平面布置的內(nèi)容 一個較大的

53、化工車間（裝置）通常包括下列組成。 (1)生產(chǎn)設(shè)施包括生產(chǎn)工段、原料和產(chǎn)品倉庫、控制室、露天堆場或貯罐區(qū)等。 (2)生產(chǎn)輔助設(shè)施包括除塵通風室、變電配電室、機修儀修室、化驗室和貯藏室等。 (3)生活行政設(shè)施包括車間辦公室、工人休息、更衣室、浴室、廁所等。 (4)其他特殊用室如勞動保護室保健室等。 車間平面布置就是將上述車間（裝置）組成在平面上進行組合布置2.車間平面布置要求 (1)適合全廠的總圖布置，與其他車間、公用工程系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)等結(jié)合成一個有機整體。 (2)保證經(jīng)濟效益，盡量做到占地少、基建和安裝費用少、生產(chǎn)成本低。 (3)便于生產(chǎn)管理、物料運輸，操作維修要方便。 (4)生產(chǎn)要安全，并妥

54、善解決防火、防毒、防腐、防爆等問題，必須符合國家的各項有關(guān)規(guī)定和標準。 (5)要考慮將來擴建、增建和改建的余地。二、車間平面布置方法1準備資料 (1)由工藝流程圖可估算出各工段的面積。 (2)由總圖與規(guī)劃設(shè)計資料此可確定車間各工段的位置。 (3)據(jù)有關(guān)的規(guī)范與標準如防火、防爆、防毒規(guī)定和衛(wèi)生標準等，確定各工段及設(shè)備間安全距離，以及車間廠房的有關(guān)等級。 2.確定各工段的布置形式 (1)露天布置; (2)室內(nèi)布置。 3流程式布置三、車間平面布置方案 1直通管廊長條布置 2T形與L形布置 3. 組合型布置 第四節(jié) 車間設(shè)備布置一、車間設(shè)備布置的內(nèi)容 (1)確定各個工藝設(shè)備在車間平面和立面的位置； (

55、2）確定某些在工藝流程圖中一般不予表達的輔助設(shè)備或公用設(shè)備的位置； (3)確定供安裝、操作與維修所用的通道系統(tǒng)的位置與尺寸； (4）在上述各項的基礎(chǔ)上確定建筑物與場地的尺寸； (5）其他。二、車間設(shè)備布置的要求 一個優(yōu)良的設(shè)備布置設(shè)計應(yīng)做到：經(jīng)濟合理、節(jié)約投資、操作維修方便安全、設(shè)備排列簡潔、緊湊、整齊、美觀。 我國各化工設(shè)計單位尚無統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范，設(shè)備布置應(yīng)滿足的各項基本要求列舉如下: 1滿足生產(chǎn)工藝要求; 2符合經(jīng)濟原則; 3符合安全生產(chǎn)要求;4便于安裝和檢修; 5建筑要求; 6.保證良好的操作條件三、車間設(shè)備布里的方法與步驟 根據(jù)工藝的要求與土建專業(yè)共同擬訂各車間的結(jié)構(gòu)形式、柱距、跨度、

56、層高、間隔等初步方案，并畫成1:50或1:100比例的車間建筑平面圖。 認真考慮設(shè)備布置的原則，應(yīng)滿足各方面的要求。 將確定的設(shè)備按其數(shù)量的多少及最大的外形尺寸剪成相同比例的硬紙塊（一般為1:50或1:100），并標明設(shè)備的名稱。 將這些設(shè)備的硬紙塊按工藝流程布置在相同比例的車間建筑平面圖上，布置形式可多種多樣，一般2-3個方案，以便加以比較。經(jīng)過多方面的比較，選擇一個最佳方案，繪成平、立面草圖。 根據(jù)設(shè)備布置草圖，考慮以下因素加以修改?？紤]總管排列的位置，做到管路短而順； 檢查各設(shè)備基礎(chǔ)大小，設(shè)備安裝、起重、檢修的可能性；考慮設(shè)備支架的外形、結(jié)構(gòu)、常用設(shè)備的安全距離；考慮外管及上、下水管進、

57、出車間的位置；考慮操作平臺、局部平臺的位置大小等。設(shè)備草圖經(jīng)修改后，要廣泛征求各有關(guān)專業(yè)部門的意見，集思廣益，做必要的調(diào)整，提交建筑人員設(shè)計建筑圖。 工藝設(shè)計人員在取得建筑設(shè)計圖后，根據(jù)布置草圖繪制成正式的設(shè)備平立面布置圖。車間布置設(shè)計的原則最大限度的滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求有效的利用車間建筑面積和土地為車間的技術(shù)經(jīng)濟指標、先進合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件考慮其它專業(yè)對本車間布置的要求要考慮車間發(fā)展和廠房的擴建車間中所采取的勞動保護、防腐、防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施是否符合要求本車間與其它車間在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最方便考慮建廠地區(qū)的氣象、地址、水文

58、等條件人流物流不能交錯車間布置設(shè)計要求本車間和其他車間的關(guān)系以及在總平面圖上的位置。車間布置是為生產(chǎn)服務(wù)，必須滿足生產(chǎn)工藝要求。車間布置設(shè)計不僅涉及工藝因素，并和其他非工藝因素有密切關(guān)系。因此，在考慮工藝本身的要求外，同時必須了解其他各專業(yè)的要求。保證經(jīng)濟效益，做到車間經(jīng)濟指標先進，節(jié)省基本建設(shè)投資。有效利用車間建筑面積和土地，要特別注意考慮設(shè)備露天化設(shè)計?？紤]車間今后發(fā)展的可能性，考慮工廠擴建問題?？紤]車間中勞動保護，安全技術(shù)和防火、防爆、防腐蝕措施。建廠地區(qū)的氣象、地質(zhì)和水文等條件。設(shè)備布置的細節(jié)高大設(shè)備盡量集中布置，充分利用空間，減少樓層高度。依樓層順序盡量由上至下，水平垂直方向盡可能連

59、續(xù)，減少管線及人員往返。大型設(shè)備、振動設(shè)備盡量布置在底層，加少樓層在建筑上的額外要求。統(tǒng)一操作的并聯(lián)設(shè)備放在一起，水平或成排成圈。操作人員背光操作，設(shè)備不要太靠窗以免影響采光。設(shè)備間、貯槽間應(yīng)留要操作空間，以便安裝檢修及安全操作?？赡茉斐晌ｋU泄漏的操作應(yīng)放在室內(nèi)下風，有腐蝕性流體的應(yīng)放在底層，便于清理，減少危害。設(shè)備的室內(nèi)外處理要從安全、建設(shè)、經(jīng)濟上一起考慮。5.3.1 車間設(shè)備布置的內(nèi)容確定各個工藝設(shè)備在車間平面和立面的位置確定某些在工藝流程圖中一般不予表達的輔助設(shè)備或公用設(shè)備的位置確定供安裝、操作與維修所用的通道系統(tǒng)的位置與尺寸在上述各項的基礎(chǔ)上確定建筑物與場地的尺寸 設(shè)備布置的最終結(jié)果是

60、設(shè)備布置圖5.3.2 車間設(shè)備布置的要求 經(jīng)濟合理、節(jié)約投資、操作維修方便安全、設(shè)備排列簡潔、緊湊、整齊、美觀。設(shè)備露天化布置生產(chǎn)工藝要求設(shè)備安裝檢修、建筑要求及其他車間輔助房間及行政福利室的配置安全技術(shù)和防腐蝕問題5.3.2.2 生產(chǎn)工藝要求1在布置設(shè)備時應(yīng)保證工藝流程順暢、工藝管線短、工人操作方便和安全。保證工藝流程在水平方向和垂直方向的連續(xù)性。 一般來說，計量設(shè)備布置在最高層，主要設(shè)備如反應(yīng)設(shè)備等布置在中層，貯槽及重型設(shè)備布置在底層。5.3.2.2 生產(chǎn)工藝要求2 2. 每一個設(shè)備都要考慮一定占有空間。包括設(shè)備本身所占空間，設(shè)備附屬裝置所占空間，操作空間，設(shè)備檢修拆卸占用空間，設(shè)備與設(shè)備