第二章化工廠設(shè)計(jì)概述,2.1我國(guó)化工廠基建的一般程序,基建：基本建設(shè)的簡(jiǎn)稱，一個(gè)項(xiàng)目從設(shè)想到建成投產(chǎn)的過(guò)程。,我國(guó)化工廠基建的程序如下：,前期資料（信息）收集整理工作,項(xiàng)目建議書(shū),初步或詳細(xì)可行性研究,初步?jīng)Q策、工程評(píng)估、最終決策,計(jì)劃任務(wù)書(shū),投資決策期（階段）,初步設(shè)計(jì),擴(kuò)初設(shè)計(jì),施工圖設(shè)計(jì),施工,設(shè)計(jì)及施工期（階段）,試生產(chǎn),正式投產(chǎn)運(yùn)行,試生產(chǎn)期（階段）,化工廠基建分成三個(gè)階段，其它行業(yè)工廠的建立程序也大抵如此。,2.1.1項(xiàng)目建議書(shū),定義：將收集到的有關(guān)項(xiàng)目的資料（信息）整理成文，由某地區(qū)、部門、企業(yè)向其上級(jí)主管部門提出的申請(qǐng)項(xiàng)目投資立項(xiàng)的文件。,項(xiàng)目建議書(shū)應(yīng)該包括的主要內(nèi)容（章節(jié)）：,（1）、項(xiàng)目的背景、意義；（2）、產(chǎn)品價(jià)格和市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)分析；（3）、產(chǎn)品方案和建設(shè)規(guī)模；（4）、工藝技術(shù)路線和技術(shù)來(lái)源；（5）、原料、燃料、動(dòng)力、水的供應(yīng)、運(yùn)輸，產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)?；?）、廠址選擇和廠址條件；（7）、環(huán)保方案；（8）、消防及安全措施；（9）、工廠定員及人力資源來(lái)源；,（10）、投資估算、資金籌措方案；（11）、基建及投資規(guī)劃；（12）、經(jīng)濟(jì)效益初步分析與評(píng)價(jià)；（13）、結(jié)論及建議,項(xiàng)目建議書(shū)的實(shí)質(zhì)：想投資該項(xiàng)目的主體，將它前期收集的所有資料（信息），經(jīng)過(guò)加工（初步定量計(jì)算、并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)）處理，按以上主要章節(jié)整理成一本文件。其目的就是要打動(dòng)上級(jí)決策者，讓決策人下決心上該項(xiàng)目。,項(xiàng)目建議書(shū)被批準(zhǔn)后，才能往下接著進(jìn)行項(xiàng)目的可行性研究。,2.1.2項(xiàng)目的可行性研究（簡(jiǎn)稱“可研”）,可行性研究的定義：根據(jù)國(guó)家、地區(qū)、行業(yè)、部門的經(jīng)濟(jì)整體規(guī)劃或布局，對(duì)擬建項(xiàng)目的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和工程、安全、環(huán)保等問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的研究與分析。就該項(xiàng)目是否該建、是否緩建、如何建提出建議，為投資決策提供更可靠的依據(jù)。,可行性研究報(bào)告（按內(nèi)容深度分）,初步可行性研究,詳細(xì)可行性研究,可行性研究報(bào)告（根據(jù)資金來(lái)源、投資額、重要性）,業(yè)主自行委托,上級(jí)主管部門指定,可行性研究報(bào)告，必須由有相應(yīng)設(shè)計(jì)資質(zhì)或咨詢資質(zhì)的單位來(lái)完成。,可行性研究報(bào)告的實(shí)質(zhì)：主要內(nèi)容就是項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報(bào)告，要求針對(duì)業(yè)主自己做出的項(xiàng)目建議書(shū)的內(nèi)容逐一地進(jìn)行論證研究與分析。,相對(duì)于項(xiàng)目建議書(shū)，可行性研究報(bào)告在以下方面需要加強(qiáng)：（1）、重新收集信息資料，尤其是要求重新做市場(chǎng)預(yù)測(cè)分析；（2）、做初步的工藝計(jì)算，對(duì)項(xiàng)目的投資、產(chǎn)品成本、經(jīng)濟(jì)效益盡可能詳細(xì)估算；（3）、加強(qiáng)不確定性、風(fēng)險(xiǎn)性分析；（4）、得出明確的結(jié)論與建議,項(xiàng)目的可行性研究十分重要，是基建程序中替國(guó)家、業(yè)主把關(guān)的關(guān)鍵步驟,2.1.3計(jì)劃任務(wù)書(shū)（設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書(shū)）,來(lái)源：項(xiàng)目可行性報(bào)告經(jīng)過(guò)論證會(huì)（評(píng)審會(huì)）通過(guò)后，上級(jí)主管部門將下達(dá)“關(guān)于項(xiàng)目可行性研究報(bào)告的批復(fù)”和“關(guān)于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書(shū)”。,定義：由上級(jí)主管部門對(duì)擬建項(xiàng)目的地點(diǎn)、規(guī)模、投資、建設(shè)期、勞動(dòng)定員等問(wèn)題，下達(dá)的“規(guī)定性”文件。它和可行性研究報(bào)告一起，共同作為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)依據(jù)。,關(guān)注我國(guó)投資體制的改革問(wèn)題：（1）、財(cái)政資金和限制目錄；（2）、誰(shuí)投資、誰(shuí)決策、誰(shuí)收益、誰(shuí)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的原則；（3）、國(guó)家宏觀調(diào)控下，市場(chǎng)配置資源的原則。,2.1.4化工項(xiàng)目基建的設(shè)計(jì)階段,化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)（按設(shè)計(jì)深度）,初步設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）,擴(kuò)初設(shè)計(jì)（擴(kuò)大的初步設(shè)計(jì)）,施工圖設(shè)計(jì)（施工設(shè)計(jì)）,一、初步設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)深度最淺的設(shè)計(jì)階段，一般只要求：1、PID圖；2、物料及熱量核算計(jì)算；3、對(duì)土建、公用工程提出要求；4、對(duì)工廠布置（總圖）和車間布置提出要求、建議；5、工程概算；6、初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。,這就是所謂的“三段設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)的三個(gè)階段）”,二、擴(kuò)初設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)工程的關(guān)鍵技術(shù)（主要指關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工藝）工段，補(bǔ)充以下文件：1、關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙；2、關(guān)鍵設(shè)備的布置圖；3、關(guān)鍵工藝工段操作說(shuō)明；4、擴(kuò)初設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。,注意：對(duì)于有設(shè)備創(chuàng)新、工藝技術(shù)創(chuàng)新的化工工程，擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段是十分必要的。,但總體而言，擴(kuò)初設(shè)計(jì)只是從初步設(shè)計(jì)到施工圖設(shè)計(jì)的一個(gè)過(guò)渡階段，它還不能指導(dǎo)施工建設(shè)。,三、施工圖設(shè)計(jì)這是最詳細(xì)、最深入的工程設(shè)計(jì)階段。只有它的設(shè)計(jì)文件，才能交給施工隊(duì)進(jìn)行施工建設(shè)。是針對(duì)初步設(shè)計(jì)或擴(kuò)初設(shè)計(jì)的完全具體化。,對(duì)化工工藝部分的設(shè)計(jì)，施工圖設(shè)計(jì)要出的主要文件：1、PID最終版；2、UID圖；3、所有設(shè)備的施工圖；4、平立面布置圖；5、配管圖（配管設(shè)計(jì)圖）；6、施工材料明細(xì)表；7、工程預(yù)算書(shū)；8、施工圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。等等。,注意：按項(xiàng)目工程的大小及復(fù)雜程度、上級(jí)主管部門的要求、設(shè)計(jì)能力等情況，設(shè)計(jì)階段分成三種情況：,簡(jiǎn)單工程：一步直接做施工圖設(shè)計(jì)中等復(fù)雜工程：初步設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)復(fù)雜、創(chuàng)新工程：初步設(shè)計(jì)擴(kuò)初設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì),最后的落腳點(diǎn)都是施工圖設(shè)計(jì),每步設(shè)計(jì)對(duì)要進(jìn)行嚴(yán)格的審查,問(wèn)題：為什么要將設(shè)計(jì)進(jìn)行分段？,2.1.5化工項(xiàng)目（工程）的試生產(chǎn),化工項(xiàng)目（工程）試生產(chǎn)的順序（步驟）：,1、清理現(xiàn)場(chǎng),2、清洗設(shè)備及管道,（水洗、氣沖，并注意清洗順序）,3、設(shè)備的單體試車,（以水代料）,4、整個(gè)工程以水代料聯(lián)動(dòng)試車,5、投入物料進(jìn)行試試車,注意：期間穿插人員的安全、健康、工藝操作培訓(xùn)。,2.2工藝包設(shè)計(jì),1、工藝包的定義工藝包是一個(gè)專用的技術(shù)名詞，特指某個(gè)化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)方面的全部技術(shù)文件的總和。,工藝包是一個(gè)化工廠工藝的核心技術(shù)文件。,工藝包的來(lái)源,國(guó)內(nèi)高等院校、研究院所,國(guó)外專利商,2、工藝包（工藝包設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容,（1）、設(shè)計(jì)的范圍；（2）、工藝的詳細(xì)說(shuō)明（原料、公用工程、產(chǎn)品規(guī)格，操作條件及流程說(shuō)明，控制方案，物料性質(zhì)等。）；（3）、物料及能量核算；,（4）、PID圖；（5）、設(shè)備一覽表（設(shè)備規(guī)格、材質(zhì)、數(shù)量等）；（6）、布置建議；（7）、化驗(yàn)、檢修要領(lǐng)等。,從工藝包的內(nèi)容來(lái)看，它基本達(dá)到了工藝初步設(shè)計(jì)的深度。我國(guó)設(shè)計(jì)院基本都是從接手工藝包開(kāi)始，直接做項(xiàng)目過(guò)程的擴(kuò)初設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。,2.3化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟,化工廠設(shè)計(jì)除了化工工藝設(shè)計(jì)外，還包括工廠總圖設(shè)計(jì)、廠房土建設(shè)計(jì)、公用工程設(shè)計(jì)、外管設(shè)計(jì)等等。但化工工藝設(shè)計(jì)是整個(gè)化工廠設(shè)計(jì)的核心。,化工工藝設(shè)計(jì)貫穿初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)每個(gè)階段。,一個(gè)化工流程的特性（特點(diǎn)、特征、性能）決定于它內(nèi)部的一些特性參數(shù)：,化工流程的特性參數(shù),流程的單元結(jié)構(gòu)參數(shù),單元的種類、數(shù)量,單元之間位置關(guān)系,流股走向,關(guān)鍵單元設(shè)備的特性參數(shù),關(guān)鍵工藝工段的操作參數(shù),化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟,第一步：流程組織（過(guò)程合成）,第二步：物料衡算及熱量衡算,第三步：設(shè)備設(shè)計(jì)及選型,第四步：PFD圖及PID圖的設(shè)計(jì)與繪制,第五步：車間流程的平立面布置設(shè)計(jì),第六步：主要材料表及概（預(yù)）算（工藝部分）,第七步：對(duì)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,第八步：編寫(xiě)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),內(nèi)循環(huán)優(yōu)化,外循環(huán)優(yōu)化,工藝設(shè)計(jì)不是一蹴而就的，要做許多回合的優(yōu)化調(diào)整。,內(nèi)循環(huán)優(yōu)化：在流程結(jié)構(gòu)不變的前提下，通過(guò)修改、調(diào)整流程內(nèi)部的部分設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)，來(lái)對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。,外循環(huán)優(yōu)化：在內(nèi)循環(huán)優(yōu)化不能滿足優(yōu)化目標(biāo)的情況下，重新做流程組織，對(duì)流程結(jié)構(gòu)進(jìn)行改頭換面的大變動(dòng)，而達(dá)到對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。,內(nèi)循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于老流程的改造，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)發(fā)有指導(dǎo)意義。,外循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于新廠設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)多個(gè)流程方案進(jìn)行分析比較。,二層循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)，工作量巨大，手工設(shè)計(jì)很難完成，只有靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。,從化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟可以看出，設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)三者之間的關(guān)系：（1）、設(shè)計(jì)出一個(gè)或幾個(gè)較優(yōu)的流程是設(shè)計(jì)的最終目的；（2）、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是判斷流程優(yōu)劣的依據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)）；（3）、計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的有力手段。,注意：（1）、在PID圖中，關(guān)于管路的信息、控制回路的信息十分豐富。（2）、根據(jù)設(shè)計(jì)的不同階段，化工工藝設(shè)計(jì)的深度也相應(yīng)變化。,PID圖樣本,2.4化工廠設(shè)計(jì)中的一些全局性問(wèn)題,2.4.1化工廠廠址的選擇,廠址選擇是在基建的投資決策階段必須解決的重要問(wèn)題，由工藝系統(tǒng)專業(yè)部的總圖專業(yè)牽頭完成。,是項(xiàng)目建議書(shū)、可行性研究報(bào)告中必不可少的內(nèi)容。,化工廠廠址選擇的結(jié)果，直接影響到設(shè)計(jì)、投資、運(yùn)營(yíng)成本、生產(chǎn)情況。,一、化工廠廠址選擇的工作程序,廠址選擇準(zhǔn)備階段,現(xiàn)場(chǎng)考察工作,多方案比較,完成廠址選擇報(bào)告,從全廠工藝及發(fā)展的眼光出發(fā)，確定用地大小，初選幾處，收集當(dāng)?shù)厮摹⒌刭|(zhì)、天氣、人文、歷史、用地政策、投資政策等信息。,在項(xiàng)目建議書(shū)階段不強(qiáng)求有選址報(bào)告，但選址報(bào)告一定要同步于可行性研究報(bào)告（或先于“可研”）完成?？梢宰鳛榭尚行匝芯繄?bào)告的獨(dú)立章節(jié)。,二、化工廠廠址選址的幾個(gè)基本原則,1、應(yīng)符合國(guó)家、地區(qū)、行業(yè)、部門發(fā)展大局的需要；2、應(yīng)選在原料、燃料、動(dòng)力充足，運(yùn)輸方便，產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)。并在公用工程、生活設(shè)施有良好基礎(chǔ)的地區(qū)；3、化工廠廠址附件應(yīng)該有良好、充足的水源；（化工類企業(yè)對(duì)水有強(qiáng)烈的需求依賴）4、應(yīng)該注意節(jié)約用地及占地種類，并考慮工廠發(fā)展的需要；5、應(yīng)考慮附近居民的安全與健康，廠址的氣候及防災(zāi)害能力。6、避免建在國(guó)家或地區(qū)的水利、歷史、自然、文化等各類保護(hù)區(qū)。,此外，廠址地方的投資及稅收政策、人力資源及成本、管理是否方便、協(xié)作關(guān)系等社會(huì)因素也應(yīng)綜合考慮。,2.4.2化工廠總圖布置,總圖布置（工廠布置、總圖運(yùn)輸），由總圖專業(yè)牽頭完成。,化工廠廣義的“車間”包括以下部分：,化工廠,主要生產(chǎn)車間,輔助生產(chǎn)車間（機(jī)修、電儀修、中央化驗(yàn)室、倉(cāng)庫(kù)等）,服務(wù)型車間（廠區(qū)辦公樓、職工宿舍、醫(yī)藥、食堂等）,公用工程車間（水、電、汽、氣、冷凍）,主要生產(chǎn)車間的含義：,車間,輸入物流,輸出物流,特點(diǎn)：輸入物流和輸出物流，其物質(zhì)在分子層面、形態(tài)、純度等性質(zhì)發(fā)生了變化。,一、總圖布置的定義在全面掌握工廠工藝概況的前提下，結(jié)合廠區(qū)的各種內(nèi)、外部條件，對(duì)化工廠的所有車間在廠址范圍內(nèi)進(jìn)行合理的布局，以期獲得安全、經(jīng)濟(jì)的人流及物流流動(dòng)路線。,總圖布置樣圖,二、化工廠總圖布置的幾條基本原則,1、應(yīng)盡量考慮生產(chǎn)工藝流程的要求，避免物流交叉，縮短物流路線。并盡量減少人流和物流的交叉。,2、對(duì)公用工程有大需求的車間，應(yīng)考慮其與外界的聯(lián)系，并盡量靠近其供應(yīng)源。同時(shí)遵守“負(fù)荷集中”原則。,3、廠區(qū)內(nèi)與外界有大運(yùn)輸量的車間應(yīng)盡量布置在廠區(qū)外緣。,4、廠區(qū)內(nèi)同類型或相似類型的車間應(yīng)盡量集中布置。（“同類集中”原則）（如制藥廠內(nèi)同類藥品種、劑型集中，放射、有毒、易燃易爆類分別集中）,5、廠區(qū)布置應(yīng)考慮防火、防爆及衛(wèi)生健康的要求。（易燃易爆車間不要布置在廠區(qū)中央，并考慮相鄰車間的安全。有粉塵、氣味的車間盡量布置在下風(fēng)口）,6、工廠布置應(yīng)考慮工廠、車間發(fā)展的需要。,2.4.3化工廠的車間布置,一、化工廠車間的構(gòu)成,生產(chǎn)部分,原料工段生產(chǎn)工段成品工段回收工段控制室,輔助部分,變配電室通風(fēng)空調(diào)室車間化驗(yàn)室機(jī)電儀修室各類中轉(zhuǎn)室,生活部分,車間辦公室工人休息室浴室及更衣間衛(wèi)生間,化工廠的一個(gè)車間,車間布置的任務(wù)：在化工廠總圖布置的框架下，按車間生產(chǎn)流程的工藝要求，同時(shí)考慮安全、操作方便、設(shè)備維修、經(jīng)濟(jì)合理等因素，將車間內(nèi)生產(chǎn)部分、輔助部分、生活部分的所有硬件（主要是生產(chǎn)流程中的所有設(shè)備），在車間廠房的三維空間內(nèi)進(jìn)行合理的布局。,車間布置（車間平立面布置）,車間各層平面布置圖,車間的立面布置圖（各種剖面）,車間平立面布置需要的主要資料：1、化工廠總圖布置圖，廠房土建結(jié)構(gòu)圖；2、PID圖；3、物料衡算及能量衡算結(jié)果、物性數(shù)據(jù)；4、設(shè)備一覽表（尺寸、重量、安裝及保溫情況）；5、車間公用工程用量及車間外管情況；6、車間定員（人數(shù)、男女比例、倒班情況）。,車間平立面布置樣圖,配管設(shè)計(jì)樣圖,化工廠總圖布置與車間布置的關(guān)系：1、總圖布置是大局，車間布置是局部。車間布置服從于總圖布置；2、總圖布置先完成，再進(jìn)行車間布置。少數(shù)情況下，二者可能同步進(jìn)行。,2.5化工廠設(shè)計(jì)的部分參考資料,在工藝包設(shè)計(jì)和化工工藝專業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要查閱許多參考資料，才能正確完成設(shè)計(jì)任務(wù)。例如，項(xiàng)目產(chǎn)品牽涉到的化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其估算方法、產(chǎn)品生產(chǎn)流程信息、產(chǎn)品生產(chǎn)流程中相關(guān)主要單元操作技術(shù)要點(diǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要遵守的各類設(shè)計(jì)規(guī)范、行業(yè)各類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備圖集、一些化工廠設(shè)備或儀表或管件的產(chǎn)品樣本以及一些與設(shè)計(jì)有關(guān)的工藝技術(shù)評(píng)價(jià)和工藝經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方面的參考資料等等。,化工設(shè)計(jì)的參考資料主要來(lái)源于以下四個(gè)方面；1、各類化