《化工設計導論作業(yè)》課件

化工設計導論作業(yè)目錄化工設計概述工藝流程設計設備選型與設計管道系統(tǒng)設計電氣工程設計工廠布局設計經濟分析與評價總結與展望1.化工設計概述化工設計是將化學原理和工程技術應用于化學工業(yè)生產過程的計劃和設計。它涉及從實驗室規(guī)模的工藝開發(fā)到大型工業(yè)生產設施的建設，涵蓋了從工藝流程設計到設備選型、管道布置、電氣工程、工廠布局、經濟分析和環(huán)境保護等多個方面。1.1化工設計概念設計定義化工設計是指將化工生產過程轉化為具體工程項目的全過程，涉及工藝流程、設備選型、管道系統(tǒng)、電氣控制等多方面的綜合設計工作。設計目標化工設計旨在將化工生產工藝轉化為安全、經濟、高效、環(huán)保的工業(yè)生產系統(tǒng)，滿足產品質量、產量和成本等方面的要求。1.2化工設計流程1項目立項確定項目目標和可行性研究2工藝設計確定生產工藝、設備選型3工程設計繪制圖紙、設備選型、管道設計4設備采購采購設備、材料5施工建設工廠建設、設備安裝1.3化工設計特點1復雜性化工生產工藝涉及復雜的反應過程、物料傳遞和能量轉換。2安全性化工生產過程中存在潛在的安全風險，需要嚴格的安全設計和管理。3環(huán)保性化工生產過程會產生各種污染物，需要重視環(huán)保設計和污染物處理。4經濟性化工設計需要兼顧經濟效益，選擇最佳的工藝路線和設備。工藝流程設計工藝流程圖編制工藝流程圖是描述生產過程的圖形表示，它用符號和線條來表示生產過程中的各個步驟，并表明物料和能量的流動方向。物料平衡計算物料平衡計算是指在生產過程中，對所有物料的輸入、輸出和轉化進行定量分析，以確保物料的平衡。2.1工藝流程圖編制1流程圖類型工藝流程圖、設備流程圖、管道流程圖2流程圖內容主要設備、物料流向、操作條件3流程圖繪制標準符號、流程圖軟件2.2物料平衡計算物料平衡計算是化工設計的基礎保證生產過程的物質轉化效率確定原料消耗和產品產量為設備選型和工藝流程優(yōu)化提供依據遵循質量守恒定律計算過程需考慮反應方程式和各物質的轉化率能量平衡計算InputOutput3.設備選型與設計關鍵設備反應器、分離器、換熱器、泵等設計原則安全、可靠、經濟、環(huán)保常用設備介紹反應釜用于化學反應的密閉容器，可分為間歇式、半間歇式和連續(xù)式。蒸餾塔用于分離不同沸點的混合物的設備，廣泛應用于石油化工、醫(yī)藥等領域。換熱器用于熱量交換的設備，可分為管式、板式和螺旋式等類型。離心泵利用旋轉葉輪的離心力來輸送液體的設備，廣泛應用于化工、水處理等領域。設備規(guī)格尺寸計算1尺寸根據生產規(guī)模和物料性質確定設備尺寸2容積容積是設備最重要的參數之一，通常由設計計算確定。3材質選擇合適的設備材質，以滿足耐腐蝕、耐高溫、耐壓等要求4結構確定設備的結構形式，如立式或臥式、單層或多層等3.3設備材料選擇耐腐蝕性根據物料特性，選擇合適的材料抵抗腐蝕，延長設備使用壽命。耐溫性根據操作溫度選擇耐高溫或低溫的材料，確保設備安全運行。耐壓性根據操作壓力選擇耐壓的材料，防止設備發(fā)生泄漏或爆炸。管道系統(tǒng)設計管道布置原則簡化流程、易于維護、安全可靠管徑選擇流速、壓力、物料性質管道布置原則安全第一管道布置應優(yōu)先考慮安全，避免交叉、重疊，并預留足夠的安全距離。便捷維護管道應易于維護和檢修，設計應方便操作和拆卸。合理流向管道布局應遵循物料流動方向，避免死角和積液，確保流暢的物料傳輸。管道尺寸選擇1流速流速過高，會導致管道摩擦損失增加，影響輸送效率。2壓降壓降過大，會導致泵的功率增大，增加運行成本。3經濟性選擇合適的管道尺寸，可以降低設備成本和運行成本。4安全管道尺寸應符合安全規(guī)范要求，確保運行安全。4.3泵選型與參數參數說明流量泵輸送的流體體積，單位為m3/h或L/min。揚程泵克服阻力將流體提升的高度，單位為mWC。功率泵消耗的能量，單位為kW。轉速泵葉輪旋轉速度，單位為r/min。5.電氣工程設計電氣設備選型根據生產工藝需求，選擇合適的電機、變壓器、控制柜等電氣設備。供電系統(tǒng)設計合理設計配電系統(tǒng)，確保安全可靠的電力供應。5.1電氣設備選型電機根據負載類型和運行條件選擇合適的電機類型、功率和轉速。變壓器根據工藝設備用電量選擇合適容量的變壓器，確保供電安全穩(wěn)定?？刂乒窨刂乒駪哂邢鄳谋Ｗo功能，并根據控制要求選擇合適的控制元件。儀表選擇精度高、穩(wěn)定性好的儀表，保證工藝過程的正常運行。5.2供電系統(tǒng)設計電源選擇選擇可靠的電源，并根據工廠用電負荷進行計算。配電系統(tǒng)設計合理的配電系統(tǒng)，確保電力安全可靠供應。線路敷設選擇合適的線路敷設方式，并進行安全防護。電氣保護安裝完善的電氣保護裝置，防止事故發(fā)生。5.3儀表控制系統(tǒng)儀表壓力、溫度、流量等關鍵參數監(jiān)測?？刂葡到y(tǒng)PLC、DCS等自動化系統(tǒng)，實現過程控制與優(yōu)化。報警系統(tǒng)實時監(jiān)控異常情況，確保安全運行。工廠布局設計總平面布置規(guī)劃工廠整體布局，包括生產區(qū)域、輔助區(qū)域、公用工程區(qū)域等。廠房建筑設計根據工藝流程設計，確定廠房類型、規(guī)模、結構等。6.1總平面布置總平面布置是工廠設計的重要環(huán)節(jié)，它決定了工廠的整體布局，包括各個車間、倉庫、道路、綠化等的分布位置和相互關系?？偲矫娌贾眯枰紤]以下因素：生產流程安全消防環(huán)保要求土地利用運輸交通經濟效益6.2廠房建筑設計結構類型根據工藝要求和場地條件選擇合適結構類型，如鋼結構、鋼筋混凝土結構等，以滿足承載力和抗震要求。建筑面積合理規(guī)劃廠房建筑面積，考慮生產工藝、設備布局、人員流動、安全通道等因素。通風采光設計良好的通風和采光系統(tǒng)，保證生產車間空氣質量，提高工作效率。消防設施配置必要的消防設施，包括滅火器、消防栓、自動噴淋系統(tǒng)等，確保生產安全。安全與環(huán)保措施1安全風險評估識別并評估潛在的安全風險，制定相應的安全措施，并確保操作人員接受安全培訓。2緊急情況應急預案建立完善的應急預案，包括火災、泄漏、中毒等事故的處理流程，并定期演練。3環(huán)境保護措施采取措施減少污染排放，例如廢氣處理、廢水處理、固體廢物處理，并符合相關環(huán)保標準。經濟分析與評價投資估算工廠建設所需資金，包括土地、建筑、設備、安裝、以及其他相關費用。運營成本估算工廠運營過程中發(fā)生的各種成本，包括原材料、能源、人工、維修、管理等。投資估算7.2運營成本估算100原材料50人工25能源25維護運營成本估算包括原材料、人工、能源和維護等方面的成本。這些成本是工廠運營的主要支出，是進行經濟分析和評價的重要依據。經濟指標計算計算主要