化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)第1章緒論課件

化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)

市場調(diào)研與預(yù)測2選題和立項(xiàng)3化工過程開發(fā)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理4物料衡算5能量衡算6化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)概述1目錄化工工藝流程設(shè)計(jì)7化工過程放大8計(jì)算機(jī)在化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用9技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)10化工過程開發(fā)與技術(shù)轉(zhuǎn)讓中的相關(guān)問題11緒論1．計(jì)算化學(xué)工程發(fā)展迅速2．認(rèn)識時(shí)空多尺度結(jié)構(gòu)及其效應(yīng)3．與產(chǎn)品工程的聯(lián)系日趨緊密4．綠色化學(xué)工程與工業(yè)生態(tài)園區(qū)建設(shè)成為化工研發(fā)的前沿緒論（4）發(fā)展生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，潔凈能源和可再生資源替代技術(shù)。（5）模擬自然界物種共生、互生、能量與元素傳遞循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，建立物質(zhì)分層多級循環(huán)優(yōu)化利用的生態(tài)化產(chǎn)業(yè)體系?；すに囋O(shè)計(jì)1.2二十一世紀(jì)化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)的新發(fā)展1.3化工過程開發(fā)及工藝路線選擇1.1第1章化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)概述工藝設(shè)計(jì)中的全局性問題1.41.1化工過程開發(fā)及工藝路線選擇12化工過程開發(fā)程序工藝路線選擇3可行性研究1.1.1化工過程開發(fā)程序1．信息研究2．實(shí)驗(yàn)性研究3．第一次可行性研究4．小試5．概念設(shè)計(jì)6．第二次可行性研究1.1.1化工過程開發(fā)程序7．模型試驗(yàn)8．中試9．基礎(chǔ)設(shè)計(jì)10．第三次可行性研究11．工程設(shè)計(jì)12．施工1.1.2工藝路線選擇在選擇化工產(chǎn)品的工藝路線時(shí)應(yīng)考慮下面幾方面的問題。（1）技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理（2）原料路線（3）環(huán)境保護(hù)（4）公用工程中的水源及電力供應(yīng)（5）安全生產(chǎn)1.1.3可行性研究2．化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告的內(nèi)容（1）總論（2）需求預(yù)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）建廠條件及廠址方案、布局方案（7）公用工程和輔助設(shè)施方案1.1.3可行性研究（8）節(jié)能（9）環(huán)境保護(hù)（10）勞動(dòng)保護(hù)與安全衛(wèi)生（11）工廠組織、勞動(dòng)定員和人員培訓(xùn)（12）項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃（13）投資估算和資金籌措（14）經(jīng)濟(jì)評價(jià)及社會效益評價(jià)（15）結(jié)論1.2化工工藝設(shè)計(jì)12化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容化工工藝設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)文件1.2.1化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容（6）車間布置設(shè)計(jì)；（7）化工管路設(shè)計(jì)；（8）非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目的考慮，即由工藝設(shè)計(jì)人員提出非工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)條件；（9）編制設(shè)計(jì)文件；包括編制設(shè)計(jì)說明書、附圖和附表。1.2.2化工工藝設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)文件1．初步設(shè)計(jì)的目的與初步設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容(1)總論(2)技術(shù)經(jīng)濟(jì)(3)總圖運(yùn)輸(4)化工工藝(5)空壓站、氮氧站、冷凍站……1.2.2化工工藝設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)文件2．初步設(shè)計(jì)說明書的附圖、附表（1）工藝物料流程圖；（2）帶控制點(diǎn)的工藝流程圖；（3）設(shè)備布置圖；（4）設(shè)備一覽表；（5）物料流程表。1.2.2化工工藝設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)文件4．施工圖設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件（1）工藝設(shè)計(jì)說明（2）管道儀表流程圖（3）輔助管路系統(tǒng)圖（4）首頁圖（5）設(shè)備布置圖1.2.2化工工藝設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)文件（6）設(shè)備一覽表（7）管路布置圖（8）管架和非標(biāo)準(zhǔn)管架圖（9）管架表（10）綜合材料表（11）設(shè)備管口方位圖1.3二十一世紀(jì)化工過程開發(fā)與設(shè)計(jì)的新發(fā)展12化工過程強(qiáng)化與微化工技術(shù)分子計(jì)算科學(xué)成為化學(xué)工程新的生長點(diǎn)3綠色過程系統(tǒng)工程發(fā)展迅速1.3.2分子計(jì)算科學(xué)成為化學(xué)工程

新的生長點(diǎn)目前化學(xué)工業(yè)受關(guān)注的新技術(shù)包括單元操作集成技術(shù)、表面及界面技術(shù)、膜技術(shù)、超臨界技術(shù)、納米技術(shù)、生物化工技術(shù)等。這些技術(shù)涉及聚合物、兩親分子、電解質(zhì)、生物活性分子等復(fù)雜物質(zhì)，臨界和超臨界、液晶、超導(dǎo)、超微等復(fù)雜狀態(tài)，界面、膜、溶液、催化等復(fù)雜現(xiàn)象。1.3.3綠色過程系統(tǒng)工程發(fā)展迅速1．層次設(shè)計(jì)法2．人工智能法3．夾點(diǎn)分析法4．?dāng)?shù)學(xué)規(guī)劃法5．模擬優(yōu)化法6．產(chǎn)品生命周期分析法7.復(fù)合式方法1.4.1廠址的選擇1.廠址選擇的原則(1)廠址應(yīng)符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求(2)廠址宜選在原料、燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)……1.4.1廠址的選擇2.選廠報(bào)告（1）新建廠的工藝生產(chǎn)路線及選廠的依據(jù)；（2）建廠地區(qū)的基本情況；（3）廠址方案及廠址技術(shù)條件的比較，并對建設(shè)費(fèi)用及經(jīng)營費(fèi)用進(jìn)行評估；（4）對各個(gè)廠址方案的綜合分析和結(jié)論；（5）當(dāng)?shù)卣椭鞴懿块T對廠址的意見；（6）廠區(qū)總平面布置示意圖；（7）各項(xiàng)協(xié)議文件。1.4.2總圖布置與設(shè)計(jì)總圖設(shè)計(jì)的內(nèi)容工廠總圖布置應(yīng)遵循的基本原則對總圖的要求總平面布置設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1.4.2總圖布置與設(shè)計(jì)表1-2主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號名

稱單

位數(shù)

量備

注1廠區(qū)占地面積m22廠外工程占地面積m23廠區(qū)內(nèi)建、構(gòu)筑物占地面積m24廠內(nèi)露天堆場、作業(yè)場地占地面積m25道路、停車場占地面積m26鐵路長度及其占地面積m，m27管線、管溝、管架占地面積m28圍墻長度m（1）評價(jià)總圖設(shè)計(jì)的合理性與否的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1.4.2總圖布置與設(shè)計(jì)續(xù)上表序號名

稱單

位數(shù)

量備

注9廠區(qū)內(nèi)建筑總面積m210廠區(qū)內(nèi)綠化占地面積m211建筑系數(shù)%12利用系數(shù)%13容積率14綠化（用地）系數(shù)%15土石方工程量m21.4.2總圖布置與設(shè)計(jì)（2）建筑系數(shù)（1-1）（3）利用系數(shù)利用系數(shù)=建筑系數(shù)+管道及管廊占地系數(shù)+道路占地系數(shù)+鐵路占地系數(shù)（1-2）1.4.2總圖布置與設(shè)計(jì)（4）建筑容積率建筑容積率=（1-3）（5）廠區(qū)綠化系數(shù)（1-4）

（1-5）1.4.3安全與工業(yè)衛(wèi)生１．安全２．工業(yè)衛(wèi)生（１）車間的衛(wèi)生特征分級（2）車間生產(chǎn)用房的設(shè)置規(guī)定1.4.4公用工程1．供熱2．供排水3．采暖與通風(fēng)1.4.5電氣設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)供電工廠需要收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有：1．全廠用電要求和設(shè)備清單；2．供電協(xié)議及相關(guān)資料；3．與氣象、水文、地質(zhì)等相關(guān)的資料。1.4.5電氣設(shè)計(jì)１．供電２．供電中的防火防爆（1）爆炸性環(huán)境（2）防爆標(biāo)志（3）防爆電氣設(shè)備的選型1.4.5電氣設(shè)計(jì)３．電氣設(shè)計(jì)條件（１）電動(dòng)條件（２）照明、避雷條件（３）弱電條件1.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-3爆炸性氣體環(huán)境分區(qū)分

區(qū)含

義0區(qū)爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時(shí)間存在的場所1區(qū)在正常運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所2區(qū)在正常運(yùn)行時(shí)，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并且僅是短時(shí)間存在的場所。通常情況下，“短時(shí)間”是指持續(xù)時(shí)間不多于2個(gè)小時(shí)表1-4爆炸性氣體釋放源分級釋放源分級含

義連續(xù)級釋放源連續(xù)釋放或預(yù)計(jì)長期釋放的釋放源1級釋放源在正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)計(jì)可能周期性或偶爾釋放的釋放源2級釋放源在正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)計(jì)不可能釋放，如釋放也僅是偶爾和短期釋放的釋放源1.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-5爆炸性粉塵環(huán)境分區(qū)分

區(qū)含

義20區(qū)在正常運(yùn)行過程中可燃性粉塵連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)，其數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物，或可能形成無法控制和極厚粉塵層的場所及容器內(nèi)部21區(qū)在正常運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)粉塵數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物但未劃入20區(qū)的場所。該區(qū)域包括，與充入或排放粉塵點(diǎn)直接相鄰的場所、出現(xiàn)粉塵層和正常情況下可能產(chǎn)生可燃濃度的可燃性粉塵與空氣混合物的場所22區(qū)在異常條件下，可燃性粉塵云偶爾出現(xiàn)并且只是短時(shí)間存在、可燃性粉塵云偶爾出現(xiàn)堆積或可能存在粉塵層并且產(chǎn)生可燃性粉塵空氣混合物的場所。如果不能保證排除可燃性粉塵堆積或粉塵層時(shí)，則應(yīng)劃為21區(qū)1.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-6爆炸性粉塵釋放源分級釋放源分級含

義連續(xù)級釋放源粉塵云持續(xù)存在或預(yù)計(jì)長期或短期經(jīng)常出現(xiàn)的場所釋放1級在正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)計(jì)可能周期性或偶爾釋放的釋放源釋放2級在正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)計(jì)不可能釋放，如果釋放也僅是偶爾和短期釋放的釋放源1.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-9溫度組別、設(shè)備表面溫度和可燃性氣體或蒸氣的引燃溫度之間的關(guān)系溫度級別IEC/EN/GB3836設(shè)備的最高表面溫度/℃可燃性物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度/℃設(shè)備安全程度T1450T>450低↑高T2300450≥T>300T3200300≥T>200T4135200≥T>135T5100135≥T>100T685100≥T>851.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-10爆炸危險(xiǎn)區(qū)域與防爆型式的關(guān)系表1-11氣體、蒸氣分類與電氣設(shè)備類別的關(guān)系爆炸危險(xiǎn)區(qū)域爆炸性氣體環(huán)境0區(qū)1區(qū)2區(qū)可選用的電氣設(shè)備的防爆型式ia、mad、e、ib、p、o、q、mbn氣體、蒸氣的類別ⅡAⅡBⅡC電氣設(shè)備的類別ⅡA、ⅡB、ⅡCⅡB、ⅡCⅡC1.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-12粉塵爆炸環(huán)境電氣設(shè)備的選型防粉塵點(diǎn)燃設(shè)備類型粉塵類型危險(xiǎn)場所分區(qū)20區(qū)或21區(qū)22區(qū)A導(dǎo)電性DIPA20或DIPA21DIPA21(IP6X)非導(dǎo)電性DIPA20或DIPA21DIPA22或DIPA21B導(dǎo)電性DIPB20或DIPB21DIPB21非導(dǎo)電性DIPB20或DIPB21DIPB22或DIPB211.4.5電氣設(shè)計(jì)表1-13用電設(shè)備表序

號流程位號設(shè)備名稱介質(zhì)名稱環(huán)境介質(zhì)負(fù)

荷等

級數(shù)

量正反轉(zhuǎn)要

求控制連鎖要求防護(hù)要求計(jì)

算軸功率常用備用電

動(dòng)

設(shè)

備操作情況備注型號防爆標(biāo)志容量/KW相數(shù)電壓/V成套或單機(jī)供應(yīng)立式或臥式年工作小時(shí)數(shù)連續(xù)或間斷1.4.6自動(dòng)控制自控設(shè)計(jì)條件如下：（1）明確控制方法，采用集中控制還是分散控制或兩者結(jié)合；（2）按照工藝流程圖標(biāo)明控制點(diǎn)、控制對象；（3）提供設(shè)備平面布置圖；1.4.6自動(dòng)控制（4）提出壓力、溫度、流量、液位等控制要求；產(chǎn)品成分或尾氣成分的控制指標(biāo)，以及特殊要求的控制指標(biāo)如pH值等；（5）提出控制信號數(shù)、要求及安裝位置等；（6）提出儀表、自控條件表。1.4.6自動(dòng)控制表1-14儀表、自控條件表儀表位號數(shù)量儀表用途工藝參數(shù)流量m3/h

最大、

正常、最小液位m最大、正常、最小I-指示R-記錄Q-累計(jì)C-調(diào)節(jié)K-遙控A-報(bào)警S-聯(lián)鎖P-集中L-就地PL集中、就地所在管道設(shè)備的規(guī)格及材質(zhì)儀表插入深度密度Kg/m3溫度℃表壓MPa1.4.6自動(dòng)控制表1-15調(diào)節(jié)閥條件表儀表位號控制點(diǎn)用途數(shù)量介質(zhì)及成分流量m3/h最大、正常、最小三個(gè)流量的調(diào)節(jié)閥前后絕壓MPa調(diào)節(jié)閥承受的最大壓差