化工廠設(shè)計的內(nèi)容與程序

1、第一章化工廠設(shè)計的內(nèi)容與程序第一節(jié)化工設(shè)計的種類化工設(shè)計可根據(jù)項目性質(zhì)分類，也可按設(shè)計性質(zhì)分類。一、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)格及工藝完全相同，還是需要由工程設(shè)計部門進(jìn) 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

2、裝置進(jìn)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(jìn)行。二、根據(jù)設(shè)計性質(zhì)分類（一）新技術(shù)開發(fā)過程中的設(shè)計 概念設(shè)計?；A(chǔ)研究結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行概念設(shè)計。概念設(shè)計的規(guī)模應(yīng)是工 業(yè)化時的最佳規(guī)模。概念設(shè)計是從工程角度出發(fā)進(jìn)行的一種假想設(shè)計，其作法 可參照常規(guī)的工程設(shè)計方法和步驟，設(shè)計工藝流程，進(jìn)行全系統(tǒng)的 物料衡算、 熱量衡算和設(shè)備工藝計算，確定工藝操作條件及主要設(shè)備的型式和材質(zhì)，進(jìn)行 參數(shù)的靈敏度和生產(chǎn)安全分析，確定三廢治理措施，計算基建投資、產(chǎn)品成本 等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 中試設(shè)

3、計。按照現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)的觀點，中試的主要目的是驗證模型和數(shù) 據(jù)，即概念設(shè)計中的一些結(jié)果和設(shè)想通過中試來驗證 基礎(chǔ)設(shè)計?；A(chǔ)設(shè)計是新技術(shù)開發(fā)的最終成果，它是工程設(shè)計的依據(jù)。 基礎(chǔ)設(shè)計有些類似于我國的技術(shù)設(shè)計，但又有很大的差別。與技術(shù)設(shè)計不同的 是基礎(chǔ)設(shè)計除了一般的工藝條件外，還包括了大量的化學(xué)工程方面的數(shù)據(jù)，特 別是反應(yīng)工程方面的數(shù)據(jù)，以及利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計計算的結(jié)果。（二）工程設(shè)計根據(jù)工程的重要性、技術(shù)的復(fù)雜性和技術(shù)的成熟程度及計劃任務(wù)書的規(guī)定， 工程設(shè)計可分為三段設(shè)計、兩段設(shè)計和一段設(shè)計。重要的大型企業(yè)和使用較復(fù) 雜的技術(shù)時，為了保證設(shè)計質(zhì)量，可以按初步設(shè)計、擴(kuò)大初步設(shè)計及施工圖設(shè) 計三個階

4、段進(jìn)行。一般技術(shù)比較成熟的大中型工廠或車間的設(shè)計，可按擴(kuò)大初 步設(shè)計和施工圖設(shè)計兩個階段的設(shè)計。技術(shù)上比較簡單、規(guī)模較小的工廠或車 間的設(shè)計，可直接進(jìn)行施工圖設(shè)計，即一個階段的設(shè)計。 初步設(shè)計。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，對設(shè)計對象進(jìn)行全面的研究，尋求在技術(shù) 上可能、經(jīng)濟(jì)上合理的最符合要求的設(shè)計方案。主要是確定全廠性的設(shè)計原則、 標(biāo)準(zhǔn)和方案，水、電、汽的供應(yīng)方式和用量，關(guān)鍵設(shè)備的選型及產(chǎn)品成本、項 目投資等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。編制初步設(shè)計書，其內(nèi)容和深度能使對方了解設(shè) 計方案、投資和基本出處為準(zhǔn)。 擴(kuò)大初步設(shè)計。根據(jù)已批準(zhǔn)的初步設(shè)計，解決初步設(shè)計中的主要技術(shù)問題, 使之明確、細(xì)化。編制準(zhǔn)確度能滿足控制投資或

5、報價使用的工程概算。 施工圖設(shè)計。根據(jù)已批準(zhǔn)的擴(kuò)大初步設(shè)計，結(jié)合建廠地區(qū)條件，在滿足安 全、進(jìn)度及控制投資等前提下開展施工圖設(shè)計，具成品是詳細(xì)的施工圖紙和必 要的文字說明及工程預(yù)算書。第二節(jié)化工廠設(shè)計的工作程序一般的化工設(shè)計的工作程序是以基礎(chǔ)設(shè)計為依據(jù)提出項目建議書，經(jīng)上級主 管部門認(rèn)可后寫出可行性研究報告，上級批準(zhǔn)后，編寫設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行擴(kuò)大 初步設(shè)計，后者經(jīng)上級主管部門認(rèn)可后進(jìn)行施工圖設(shè)計。一、項目建議書項目建議書是進(jìn)行可行性研究和編制設(shè)計任務(wù)書的依據(jù)，應(yīng)包括下列內(nèi)容： （一）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(jì) 意義；（二）產(chǎn)品需求初步預(yù)測；（三）產(chǎn)品方案和擬建

6、規(guī)模；（四）工藝技術(shù)方案（原料路線、生產(chǎn)方法和技術(shù)來源）；（五）資源、主要原材料、燃料和動力的供應(yīng)；（六）建廠條件和廠址初步方案；（七）環(huán)境保護(hù)；（八）工廠組織和勞動定員估算；（九）項目實施規(guī)劃設(shè)想；（十）投資估算和資金籌措設(shè)想；（十一）經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的初步估算。二、可行性研究可行性研究是以擬建項目進(jìn)行全面分析及多方面比較，對其是否應(yīng)該建設(shè)及 如何建設(shè)作出論證和評價，為上級機(jī)關(guān)投資決策和編制、審批設(shè)計任務(wù)書提供 可靠的依據(jù)。根據(jù)原化工部對“可行性研究報告”的有關(guān)規(guī)定，可行性研究報 告的內(nèi)容如下：（一）總論。包括項目名稱、進(jìn)行可行性研究的單位、技術(shù)負(fù)責(zé)人、可行性研 究的依據(jù)、可行性研究的主要

7、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(jì)指標(biāo)表。（二）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。（三）產(chǎn)品的生產(chǎn)方案及生產(chǎn)規(guī)模。（四）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(biāo)準(zhǔn)化的情況等內(nèi)容。（五）原材料、燃料及水電汽的來源與供應(yīng)。（六）建廠條件和廠址選擇布局方案。（七）公用工程和輔助設(shè)施方案（八）環(huán)境保護(hù)及安全衛(wèi)生。（九）工廠組織、勞動定員和人員培訓(xùn)。（十）項目實施規(guī)劃。（十一）投資估算和資金籌措。（十二）經(jīng)濟(jì)效益評價及社會效益評價。（十三）結(jié)論包括綜合評價和研究報告的結(jié)論等內(nèi)容。三、編制設(shè)計任務(wù)書可行性

8、研究呈報給上級主管部門，當(dāng)被上級主管部門認(rèn)可后，便可編寫設(shè)計任務(wù)書以作為設(shè)計項目的依據(jù)。設(shè)計任務(wù)書的內(nèi)容主要包括：（一）項目設(shè)計的目的和依據(jù)；（二）生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方法或工藝原則；（三）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；（四）資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)、三廢治理的要求；（五）廠址與占地面積和城市規(guī)劃的關(guān)系；（六）防空、防震等的要求；（七）建設(shè)工期與進(jìn)度計劃；（八）投資控制數(shù)；（九）勞動定員及組織管理制度；（十）經(jīng)濟(jì)效益、資金來源、投資回收年限。四、擴(kuò)大初步設(shè)計五、施工圖設(shè)計施工圖設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)擴(kuò)大初步設(shè)計審批意見，解決擴(kuò)大初步設(shè)計階段待 定的各項問題，并以它作

9、為施工單位編制施工組織設(shè)計、編制施工預(yù)算和進(jìn)行 施工的依據(jù)。施工圖設(shè)計的主要工作內(nèi)容是在擴(kuò)大初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，完善流程圖設(shè)計和 車間布置設(shè)計，進(jìn)而完成管道配置設(shè)計和設(shè)備、管路的保溫及防腐設(shè)計。其中 工藝專業(yè)方面的主要內(nèi)容包括：工藝圖紙目錄、工藝流程圖、設(shè)備布置圖、設(shè) 備一覽表、非定型設(shè)備制造圖、設(shè)備安裝圖、管道布置圖、管架管件圖、設(shè)備 管口方位圖、設(shè)備和管路保溫及防腐設(shè)計等；非工藝專業(yè)方面有土建施工圖、 供水、供電、給排水、自控儀表線路安裝圖等。六、設(shè)計代表工作在擴(kuò)大初步設(shè)計與施工圖設(shè)計兩個階段，有大量的各專業(yè)人才參加，到設(shè)計 文件編制完畢，工作轉(zhuǎn)入了基本建設(shè)和試車階段的時候，就只需少量的各專

10、業(yè) 設(shè)計代表參加了。各專業(yè)設(shè)計代表的任務(wù)就是參加基本建設(shè)的現(xiàn)場施工和安裝（必要時修正設(shè) 計），建成化工裝置后要參加試車運轉(zhuǎn)工作，使裝置達(dá)到設(shè)計所規(guī)定的各項指標(biāo) 要求。當(dāng)設(shè)計工作全面結(jié)束，且試車成功后，應(yīng)做工程總結(jié)，積累經(jīng)驗，以利于設(shè) 計質(zhì)量的不斷提高。第三節(jié) 化工車間（裝置）工藝設(shè)計的程序及設(shè)計內(nèi)容化工車間（裝置）設(shè)計是化工廠設(shè)計的最基本的內(nèi)容，也是初學(xué)者必須首先 掌握的。因此，本節(jié)著重介紹化工車間（裝置）工藝設(shè)計內(nèi)容和程序。下面按 工作程序介紹車間工藝設(shè)計的內(nèi)容。一、設(shè)計準(zhǔn)備工作（一）一熟悉設(shè)計任務(wù)書。全面深入地正確領(lǐng)會設(shè)計任務(wù)書提出什么要求，又 提供了什么情況，這都是設(shè)計的依據(jù)，必須熟記、

11、貫徹實施。（二）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(jìn)度訂出個人工作計劃。（三）查閱文獻(xiàn)資料。按照設(shè)計要求，主要查閱與工藝路線、工藝流程和重點 設(shè)備有關(guān)的文獻(xiàn)資料，并摘錄筆記。止匕外，還應(yīng)對資料數(shù)據(jù)加工處理，對文獻(xiàn) 資料數(shù)據(jù)的適用范圍和精確程度應(yīng)有足夠的估計。（四）收集第一手資料。深入生產(chǎn)與試驗現(xiàn)場調(diào)查研究，盡可能廣泛地收集齊 全可靠的原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理，這對搞好整個設(shè)計來說是一項很重要的基礎(chǔ)工 作。二、方案設(shè)計這個階段的任務(wù)是確定生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流程，它們是整個工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。 要求運用所掌握的各種資料，根據(jù)有關(guān)的基本理論進(jìn)行不同生產(chǎn)方法和生產(chǎn)流 程的對比分析。這個

12、階段的工作可以培養(yǎng)分析、歸納和理論聯(lián)系實際的能力。三、化工計算化工計算包括工藝設(shè)計中的物料衡算、能量衡算以及設(shè)備選型和計算三個內(nèi) 容。要完成的任務(wù)是在這三項計算的基礎(chǔ)上繪制物料流程圖、主要設(shè)備圖和帶 控制點工藝流程圖。經(jīng)驗表明，在化工計算階段會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)計這是工藝人員的主要設(shè)計任務(wù)之一，它也是決定車間面貌的又一個重要設(shè)計 項目。布置設(shè)計的主要任務(wù)是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(dāng)化工計算結(jié)束，繪出工藝流程圖之后就可以進(jìn)行車間布置設(shè)計，完成之后 要繪制

13、平面與立面的車間布置圖。設(shè)計方法除了常用的擺紙塊法之外.現(xiàn)在廣 泛采用模型設(shè)計的方法。五、化工管路設(shè)計管路配置設(shè)計的任務(wù)是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。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)計條件設(shè)計條件內(nèi)容包括總圖、土建、外管、非定型設(shè)備、自控、電氣、電訊、電 加熱、采暖通風(fēng)、空調(diào)、給排水、工業(yè)爐等非工藝專業(yè)的設(shè)計條件。設(shè)計條件是各專業(yè)據(jù)以進(jìn)行具體設(shè)計工作的依據(jù)，因此提好設(shè)計條件是確保 設(shè)計質(zhì)量的重要一環(huán)。為了正確貫徹執(zhí)行各項方針政策和已定的設(shè)計方案，保 證設(shè)計質(zhì)量，工藝專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)地編制各專業(yè)的設(shè)計條件，

14、并確保 其完整性和正確性。七、編制概算書及編制設(shè)計文件概算書是在初步設(shè)計階段編制的車間投資的大概計算，作為銀行對基本建設(shè) 單位貸款的依據(jù)。概算主要提供了車間建筑、設(shè)備及安裝工程費用。經(jīng)濟(jì)是否 合理是衡量一項工程設(shè)計質(zhì)量的重要標(biāo)志。編制概算可以幫助判斷和促進(jìn)設(shè)計 的經(jīng)濟(jì)合理性。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。它是設(shè)計成果的匯總，是進(jìn)行下一步工作的依據(jù)，內(nèi)容包括設(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） 。以上僅是車間工藝設(shè)計的大體內(nèi)容，敘述的順序就是一般的設(shè)計工作程序，實際設(shè)計過程中，這些工作內(nèi)容往往是交錯進(jìn)行的。第四節(jié) 國家和行

15、業(yè)的基本設(shè)計政策和規(guī)范決定一個具體的化工過程，除考慮其技術(shù)上的可行性外，還必須符合國家的政治、經(jīng)濟(jì)政策方針。諸如資源、環(huán)境、能源、勞動保護(hù)、工業(yè)布局等因素，并使之獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，同時，化工設(shè)計還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)。其中主要的例舉如下：1、化工企業(yè)總圖運輸設(shè)計規(guī)范HG/T 20649 19982、工礦企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范GB 50187 19933、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、石油化工管道器材標(biāo)準(zhǔn)SH 3401-34106、石油化工管道布置設(shè)計通則 SH3012-20007、石油化

16、工企業(yè)給水排水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范SH3015-2003第五節(jié) 設(shè)計文件工藝專業(yè)人員在擴(kuò)大初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段應(yīng)編制說明書和說明書的附圖、附表等設(shè)計文件。其中車間工藝設(shè)計文件是最基本的和最常碰到的，因此，本課程著重介紹車間工藝專業(yè)設(shè)計文件的內(nèi)容和格式。一、擴(kuò)大初步設(shè)計文件擴(kuò)大初步設(shè)計的設(shè)計文件應(yīng)包括以下兩部分內(nèi)容：設(shè)計說明書和說明書的附圖、附表?；S（車間）初步設(shè)計說明書內(nèi)容和編寫要求，根據(jù)設(shè)計的范圍（整個工廠，一個車間或一套裝置） 、規(guī)模的大小和主管部門的要求而不同，對煉油、化工廠的初步設(shè)計的內(nèi)容和編寫要求，化學(xué)工業(yè)部曾有文件規(guī)定。對于一個裝置或一個車間，其初步設(shè)計說明書的內(nèi)容如下。（一）

17、設(shè)計依據(jù) 文件，如計劃任務(wù)書以及其他批文等。 技術(shù)資料，如中試試驗報告、調(diào)查報告等。（二）設(shè)計指導(dǎo)思想和設(shè)計原則 設(shè)計所遵循的具體方針政策和指導(dǎo)思想。 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 生產(chǎn)方法。扼要說明設(shè)計所采用的原料路線和工藝路線。 化學(xué)反應(yīng)方程式。寫出方程式，注明化學(xué)反應(yīng)名稱、主要操作條件。 工藝流程： 1. 工藝劃分簡圖，用方塊圖表示； 2. 帶控制點工藝流程圖和流程簡述。帶控制點工藝流程圖應(yīng)表示出全部工藝設(shè)備、物料管

18、線、閥件、設(shè)備的輔助管路以及工藝和自控儀表圖例、符號。（五）車間（裝置）組成和生產(chǎn)制度 車間（裝置）組成。 生產(chǎn)制度，年工作日、操作班制，間歇或連續(xù)生產(chǎn)。（六）原料、中間產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格 原料、輔助原料的主要技術(shù)規(guī)格。 中間產(chǎn)品及成品的主要技術(shù)規(guī)格。（七）工藝計算 物料計算a. 物料計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。b. 物料計算結(jié)果以物料平衡圖表示，計量單位用小時（h） （連續(xù)操作）或每批投料量kg或m3 （分批操作），采用的計量單位在一個項目內(nèi)要統(tǒng)一。 主要工藝設(shè)備的選型、化工計算和材料選擇a. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源包括物料及熱量計算數(shù)據(jù)、主要化工數(shù)據(jù)等。b. 主要工藝設(shè)備的工藝計算按流程編號為序進(jìn)行編寫。 一般

19、工藝設(shè)備以表格形式分類表示計算和選擇結(jié)果。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。 工藝用的水、蒸汽、冷凍用量。 分批操作的設(shè)備要排列工藝操作時間表和動力負(fù)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(jì) 投資 產(chǎn)品成本（二十）存在問題及建議（二十一）擴(kuò)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)計文件目錄編制各主項施工圖設(shè)計時，應(yīng)編寫主項圖紙總目錄、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 工藝設(shè)計說明。