化工设计小结

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第十一章化工设计小结中北大学化工与环境学院 小结第一节化工厂设计的目的和要求化工厂设计的目的是：根据原料的特性，以及工业生产中的先进经验或科学研究中的新成果，设计适宜的工艺流程；选择正确的工艺条件和设备，并进行合理的设备配置；设计适用的厂房结构，确保生产的正常进行；配备必要的劳动定员，以满足正常生产的需要。公用工程包括给排水、供电、供热与冷冻以及采暖通风等专业。 小结新设计的化工厂，必须做到工艺上可靠、经济上合理，力争达到技术上先进、系统上最优、形式上艺术，既能为未来的生产获得较高的技术经济指标创造条件，又能为生产工人提供良好的工作条件，而且不污染周围的环境，还能使建设投资能最大限度地发挥作用，取得良好的效果。 小结为了实现上述目的，保证设计质量，新设计的化工厂应当满足下列基本要求：(1)确定的设计原则和设计方案，应当符合国家工业建设的方针和政策。(2)设计的工艺流程应具有实现的可靠性，又具有一定的先进性；对资源应该尽量做到综合利用。(3)应该选用先进、高效、可靠而易于维修的设备，配备必要的设备维修设施，以保证设备能够正常地和持续地进行运转。 小结(4)生产设备、结构元件和建筑构件，应力求做到通用化和标准化，以减少基建投资、节省建设时间，并维修方便。(5)设计的项目具有高的机械化和自动化水平。(6)在保证生产车间有足够的操作面积和检修面积，有物料的通畅运输、原材料和中间产品的储存设施的基础上，设备的配置应力求紧凑合理。(7)供水、供电、运输、材料供应、修配业务，以及公共住宅等服务性的建筑物，应尽可能地与其他企业协作，共同投资解决。 小结(8)应该具有必要的技术安全和劳动保护措施，厂房环境应便于清扫净化，噪音区间须采取消声措施，“三废”处理应符合国家的环保法规。(9)设计还需考虑到建厂地区的施工条件和力量，以保证化工项目的建设能按计划进行施工。(10)设计的化工厂应能获得最佳的技术经济指标和最大的经济效益，使建设投资能发挥最大限度的效益，并能尽快地回收，以利建设资金的周转。化工厂的设计是一项非常复杂而细致的工作，它是以化工专业为主体，由多种不同专业如土建、化机、给排水、通风采暖、电气、环保、热工、总图、物流、电信、仪表和企业管理等专业协作完成的。 小结第二节化工项目设计的分类和内容2.1设计的分类根据新建和改造的不向情况，化工项目设计，可按如下分类法分类： 小结根据实际施工和人才培养的不同目的，化工厂设计可分为实际工程设计和学生毕业设计。实际工程设计，是在工程建设之前，根据设计任务书所提出的任务和要求，预先进行计算分析论证、找出最佳方案、制定适宜方法、绘制工程图纸，为组织施工，进行生产提供依据。这种设计，不像毕业设计那样以培养人才为目的，而是以现场实施为目的的。因此，实际工程设计是一个十分严肃的工作，务必做到工艺上可靠、经济上合理，具有真正的可行性。而且，还要尽量达到技术上先进、系统上最优、形式上艺术，以便建成的工厂，具有生命力和竞争力。 小结学生毕业设计，是高等学校人才培养计划的重要组成部分，是本科教育中最后的综合性教学环节，目的在于培养学生科学的思维方式和正确的设计思想，综合运用所学基本理论、专业知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力，使学生获得工程师的基本训练。通过毕业设计，进一步提高学生的调查研究、查阅文献和收集资料的能力，理论分析和制定设计方案的能力，设计计算和制图的能力，分析技术经济和撰写设计说明书的能力，使用计算机辅助设计绘图和编辑处理设计说明书的能力，特别是提高学生的创新意识、创新能力，增强学生的工程观念、创业精神。 小结2.2设计的内容化工厂设计是以化工工艺为主体，其他有关专业相辅相助的整体设计。在设计过程中，要解决一系列未来的建厂和生产问题，内容很多，通常是分成以下几个部分。(1)总论和技术经济部分总论部分应简明扼要地论述主要设计依据、重大设计方案结论、企业建设综合效果、问题和建议等，各专业共同性的问题也在总论部分综述。技术经济部分包括主要设计方案比较、劳动定员和劳动生产率、基建投资、流动资金、产品成本及盈利、投资贷款偿还能力、企业建设效果分析以及综合技术经济指标等。 小结(2)工艺设计和系统设计部分这是化工厂设计的主要部分，前者包括原料和矿石供应情况、工艺试验结果及其评述、设计所采用的工艺流程和指标、进行物料衡算和能量衡算等。后者是在前者的基础上进行的，其内容包括主要设备的选择和计算、设备配置的方案、管道布置的情况以及辅助设施的配备等。(3)与工艺配套部分总图与物流部分、土建部分、电力和热工、给排水和采暖通风、机修设施、环境保护、概算与预算等。 小结设计内容中各部分之间的关系如下所示： 小结第三节设计的步骤化工厂设计，可分为设计前期工作、设计阶段工作和设计后期工作，如下表所示： 小结3.1设计前期工作（1）项目建议书项目建议书主要说明项目建设的必要性，同时也初步分析项目的可能性。它是投资决策前对建设项目的概括设想，是根据国民经济发展长远规划和工业布局的要求，结合自然资源和现有生产力分布，在进行初步的广泛的调查研究的基础上提出来的。 小结（2）厂址选择厂址选择要根据国民经济建设整体规划的要求进行，可分为确定建厂范围和选定具体厂址两个阶段。厂址选择得当与否，对企业的建厂投资、建设速度、生产发展、经济效益、环境保护等都会带来很大的影响。选择厂址的任务，一般由建设部门组织勘测、设计、施工等单位成立的厂址选择工作组来具体完成。厂址选择应遵照国家的用地政策。 小结（3）可行性研究可行性研究是对新建工程的一些主要问题，如市场需求、资源条件、工业布局、产品品种、工艺流程、建设规模、外部条件、基建投资、建设进度、经济效果、竞争能力等，从技术和经济以及环境保护等方面，通过分析计算和方案比较，对建设项目进行科学论证和综合评价，为投资决策提供可靠的依据。 小结（4）设计任务书设计任务书是在设计之前发给设计人员的指令性文件，它为设计工作提出有关设计原则、要求和批示，是设计工作的根本依据。设计任务书应由建设工作有关的主管单位进行编制，有时也吸收设计单位或委托单位协作编制。只有正确的设计任务书，才有正确的设计。因此，编制时，一定要认真负责。设计任务书是根据可行性研究及其批文编制的，现在的化工厂设计，常常把可行性研究报告的批文作为指令性文件，直接发给设计人员进行设计，而不另外编制设计任务书。 小结3.2设计中期工作设计中期工作是整个化工厂设计的中心工作。任务重，内容多，要求高。人们一般都分为初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段进行。即使是相当成熟的化工厂设计，也要分为技术扩大设计与施工图设计两段完成。有人将其工作分成如下三个阶段：工艺设计、系统设计和施工图设计。 小结（1）工艺设计工艺设计是根据设计任务书或可行性研究报告的批文，对设计项目进行全面分析研究，进而作出工艺上可靠、经济上合理、技术上先进、系统上最优和形式上艺术的最佳方案。工艺设计内容一般应包括如下几方面。总论、总图与物流、工艺设计、与工艺设计配套项目的考虑。 小结（2）系统设计系统设计在化工厂设计中处于极为重要的地位，其质量的好坏不仅关系到工厂建成后的生产和安全，也关系到工厂建成后能否一次投产成功。系统设计的内容主要是：①管道仪表流程图的设计；②定型设备的选择与非定型设备的工艺设计；③设备布置设计；④管道的计算和配置设计；⑤与工艺设计配套项目的初步设计。 小结（3）施工图设计施工图设计是在已批准的工艺设计和系统设计的基础上进行的。其主要任务是要完成详尽的各类施工、安装、制造的工程图纸、必要的文字说明书及工程预算书。施工图设计绘制的图纸很多，有管道及仪表流程图，厂房平、立面布置图，设备制造图，设备安装图，管道安装田，土建施工图，供电、供热、供排水、仪表控制线路、弱电安装线路安装图等，还包括设备一览表，管道安装材料明细表和施工说明等。 小结化工工艺施工图设计中绘制的施工图通常有：(1)设备安装图。它分为机组安装图和单体设备安装图两种。机组安装图是表示厂房内某部分设备和构(零)件安装关系的图样；单体设备安装图包括昔通单体设备安装图和特殊零件制造图。(2)管道安装图。它包括管道配置图、管道配件制造图、管道绝热材料配置图、管道支架制造图等。(3)施工配置图。根据已绘制的设备和管路安装图汇总而绘成详细准确的施工配置图，以便施工安装。施工图设计的深度应满足以下要求：设备、材料的安排；各种非标设备的制作；土建、安装工程的施工；施工、安装预算的编制。 小结3.3设计后期工作工厂筹建单位根据经过批准的基建计划和设计文件，创造施工条件，做好建设准备。例如，提出物质申请计划、落实建筑材料的来源、办理征地拆迁手续、落实水电的供应以及施工力量等。施工单位应根据设计单位提供的施工图，编制施工预算和施工组织计划。施工前要认真做好施工图的会审工作，明确质量要求。施工中要严格按照设计要求和施工验收规范进行，确保工程质量。筹建单位在建设项目完成后，应及时组织专门机构抓好生产调试，负荷运转，以期在正常情况下能够生产出合格产品，并要及时组织验收。 小结竣工项目验收前，建设单位要组织设计、施工等单位先行验收，向主管部门提出竣工报告，并系统整理技术资料、图纸，还要编好工程竣工决算。施工图设计完成后，设计单位还没有完全完成设计任务，设计人员(或代表)要参加现场施工和试车投产工作。其主要任务是：（1）参加施工现场对施工图的会审，并解释和处理设计中的有关问题；(2)了解和掌握施工情况，保证施工符合设计要求，及时纠正施工图中的错误和遗漏； 小结(3)参加试车前的准备工作和试车投产工作，及时处理试车过程中暴露出来的设计问题，并向生产单位说明各工序的设计意图，以确保工厂顺利投产；(4)参加工程项目的验收工作；(5)若有涉及设计方案的重大问题，应及时向上级和有关设计人员报告，请示处理意见；(6)注意收集资料，待工厂投入正常生产后，对该项工程进行全面总结，为以后设计提供经验，为该厂今后的发展、为该厂扩建与改建提供经验。 小结第四节设计资料的收集设计资料是一切设计工作的基础，没有必要的设计资料，设计工作就难于进行。如果设计前资料收集不充分，就有可能拖延设计进度；如果收集的资料不可靠，则可能做出错误的决策，影响设计质量。总之，设计资料搜集得愈全面、愈完整、愈适用，则设计愈能符合生产规律，愈能取得预期的设计效果。因此，设计资料的搜集是设计中的一项重要工作。 小结4.1搜集资料的内容不同的设计内容，所要的资料内容不一样。4.1.1建厂需要的设计资料(1)地理条件资料。①建厂区的标高及其海拔高度；②地理位置和区域位置地形图；③当地城市或地方发展远景规划。(2)气象资料。①气温资料，包括年平均温度、最高和最低温度；土壤冻结时期及其最大冻结深度；年平均相对湿度、最大湿度和最小湿度及其时期；②降雨、降雪资料；③风的资料，包括全年的风向和频率；平均风速和最大风速；风暴和风雪期及其持续时间等；④气压资料，包括年平均气压、绝对最高和最低气压；历年的平均蒸发量、最大蒸发量和时期。 小结(3)地质资料。它包括土壤特性及其允许耐压力；地质的构造和成因；厂区及其附近的物理地质资料；地下水资料；地表水资料等。(4)厂址邻近地区情况，包括邻近居民点、工业企业和市政建设等。(5)交通运输资料。它包括厂址附近的铁路、公路和河道的分布情况；运辅吨位、最大运输工具，水陆的运输周期和价格；当地对交通运输的发展规划等。(6)供电资料。它包括供电位置及离厂距离；全年供电能力，供电电压；供电线路敷设条件，供电电价等。 小结(7)燃料供应资料。它包括燃料供应点、供应量、运输距离和费用，及燃料的种类与质量。(8)当地施工条件。它包括施工劳动力来源和生活条件；施工用水、用电的供应情况，施工的机械化程度，以及当地年平均建筑工作日等资料。(9)原料供应、产品销售资料。 小结4.1.2生产方法和工艺流程资料(1)各种生产方法及其工艺流程技术资料。(2)各种生产方法的技术经济指标资料。它包括：①产品的质量规格与成品；②主要原材料、辅助材料的用量、质量和供需情况；③水、电、汽的用量和供应情况；④副产品的品种、数量和利用情况，三废的数量及其治理方法；⑤主要生产设备的建造、安装及操作情况；⑥生产自动化、机械化程度；⑦基本建设投资资料；⑧占地面积及建筑，面积；⑨主要建材的用量及供应情况；⑩定员及劳动生产率。 小结4.1.3物料衡算资料(1)工艺流程图、设备连接系统图；(2)生产步骤及其主化学反应、副化学反应；(3)各生产步骤所用原料、中间体的规格和物化数据；(4)产品、副产品的规格和物化数据；(5)各生产步骤的产率；(6)每批加料量或单位时间的进料量；(7)物料衡算的计算方法及其有关计算公式。 小结4.1.4热量衡算资料(1)要求控制的温度及时间参数；(2)计算热量用的物化常数，如热焓、潜热、溶解热、结晶热、生成热和燃烧热等；(3)计算加热、冷却、冷凝和冷冻用的热力学数据；(4)计算流体流动过程所需参数，如粘度、密度、压力、流量、液面和时间等；(5)计算传热用的导热系数、给热系数、传热系数及散热损失数据等；(6)热量计算方法及有关公式。 小结4.1.5设备计算资料(1)生产工艺流程图、设备连接系统图、设备草图和设备布置草图；(2)物料计算和热量计算资料；(3)计算流体动力过程参数，如粘度、管道阻力、设备阻力系数、过滤常数等；(4)计算传热过程的参数；(5)计算传质过程的参数；(6)国家有关标准、有关产品手册和有关定型设备图集；(7)化工流体介质对设备材料的腐蚀情况；(8)有关设备选择和工艺设计的资料。 小结4.1.6厂房形式与设备布置资料(1)生产工艺流程图；(2)生产设备连接系统图及设备一览表；(3)车间人员资料；(4)车间平、立面布置图及其优缺点；(5)车间设备布置方案与方法资料；(6)不同厂房形式及其特点；(7)厂房防热、防毒、防爆等资料；(8)当地水文、气候、风向等资料；(9)动力消耗、辅助设施和公用工程资料，(10)厂区物流资料。 小结4.1.7管路设计资料(1)生产工艺流程图；(2)生产设备连接系统图及设备一览表；(3)设备装配图、管口方位图(应与设备布置图相符)、及接管的大小和连接方式等；(4)设备布置的平面图、剖面图；(5)物料衡算与热量衡算资料；（6)管路配置、管径计算、流体常用流速资料；(7)管路的支架、保温、热补偿、防腐蚀和油漆等资料；(8)各种管于规格、阀门、管件和流量计、流速计等资料；(9)厂区交通运输情况；(10)厂内地质条件、地区气候资料；(11)流动介质的腐蚀性能；(12)其他有关资料，如水源、用气参数、压缩空气参数以及粉体流态辅送资料等。 小结4.1.8与工艺配套项目设计资料(1)供电资料，动力用电、照明用电、弱电装置用电；(2)自动控制、仪器仪表、通讯等；(3)土建、通风采暖、给排水、供热、三废治理资料；(4)劳保、安全和防火等资料；(5)原料供应、产品销售、总图运输与物流等资料；(6)概算、预算和决算等经济指标资料。如果是改造设计，还需要那座待改造工厂的资料。 小结4.2规范资料为了统一工业企业基本建设的要求，国家制定了不少法令、规定和规则，这里统称为设计规范。在设计工作中必须严格遵守这些设计规范。化工厂设计的规范资料包括工艺和技术经济两个部分。前者包括：设备的国家标准；矿石、原材料的国家标准；建筑设计的防火规定；化工厂建筑设计的卫生规定和要求；给水和排水的卫生规定和要求；工业废水、生活废水排放到河流和水库中的卫生规定和要求；气体和含尘气体排放到大气中的卫生规定和要求；天然照明和人工照明的规定；防空的要求和规定；安全技术的要求和规定；应用和保管化学药品、毒性物品的规则；国家制图标准。 小结技术经济方面的规范资料包括：(1)矿石、燃料及材料的价格表；(2)设备价格表；(3)设备的运费(包括铁路、水运及其他运输等)；(4)设备安装价格表、安装工作杂费定额；(5)折旧计算规定；(6)建筑物和构筑物的概略指标；(7)工资等级、工资率、附加工资及劳动保护条例等。 小结4.3资料来源设计资料来源，大致有如下途径。(1)设计科研单位(2)生产、基建、供销单位生产单位有生产记录表、操作方法和操作规程，原材料、产品的分析报告，以及设备的维修等资料。(3)省市有关机构如气象台的气象资料，水文站的地表水资料，地质局的地质资料以及城市建筑办公室的城市建设规划。(4)书籍杂志文献(5)计算机网络上化学化工资源 小结4.4搜集设计资料的原则搜集设计资料是一项庞杂而细致的工作，应有计划、有步骤地进行。先要根据设计要求、设计顺序、设计深度和广度等全面地拟订搜集提纲，再结合自己的实践经验对所要搜集的设计资料进行整理分类，井依此确定资料来源途径，然后按序进行搜集工作。总之，搜集资料的过程必定是整理、分析、查阅、搜集和汇总资料的过程，应有耐心、应花大气力去完成。 小结搜集资料一般应遵循下述原则：资料的完整性、资料的正确性、资料的适用性、资料的恰当性。资料的加工整理：搜集的资料，多半是分散的、零乱的，有的可能是过时的、错误的，甚至是不实的、虚假的。因此，必须对资料进行加工整理。加工整理，就是对资料进行鉴别、选择和整理等工作。同样的资料，不同人的加工，其效果常常大不一样。应该勤于思考，善于加工，使之成为设计及其说明书的理想材料。 小结第五节　　设计说明书的编写所谓设计，就是在正式进行某项工作之前，根据一定的目的和要求，预先制定的方法、图样等。可见设计的成果为两个方面：一是文字说明；二是工程图样。人们常把前者称为设计说明书，也有人把文字说明和工程图样合称为设计说明书。 小结内容阐述方面的要求(1)有序它是指层次分明，就是说设计说明书一定要按照一定的条理和顺序来撰写，让读者纲目清楚。(2)有理它是指设计说明书一定在科学理论指导下编写，设计中所采用的流程、方案和措施，务必运用专业技术的基本原理去分析、去论证，获得先进而合理的结论。(3)有据它是讲设计说明书的每一结论，都有充分的根据。绝对不能凭空捏造什么结论，也不能由假想推测什么结论。设计一定要以国家的方针政策作为依据，以科学理论作为依据，以可靠数据作为依据，以生产实践经验作为依据。 小结设计说明书的组成、装订顺序与编写要求视设计工作的不同而异。中北大学教务处网站上有关于毕业设计及毕业论文编写的要求。