1、第一章 化工廠設(shè)計概述,1.1 我國化工廠基建的一般程序,基建：基本建設(shè)的簡稱，一個項目從設(shè)想到建成投產(chǎn)的過程。,我國化工廠基建的程序如下：,前期資料（信息）收集整理工作,項目建議書,初步或詳細可行性研究,初步?jīng)Q策、工程評估、最終決策,計劃任務(wù)書,投資決策期（階段）,初步設(shè)計,擴初設(shè)計,施工圖設(shè)計,施工,設(shè)計及施工期（階段）,試生產(chǎn),正式投產(chǎn)運行,試生產(chǎn)期（階段）,化工廠基建分成三個階段，其它行業(yè)工廠的建立程序也大抵如此。,1.1.1 項目建議書,定義： 將收集到的有關(guān)項目的資料（信息）整理成文，由某地區(qū)、部門、企業(yè)向其上級主管部門提出的申請項目投資立項的文件。,項目建議書應(yīng)該包括的主要內(nèi)容（

2、章節(jié)）：,（1）、項目的背景、意義； （2）、產(chǎn)品價格和市場需求預測分析； （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)來源； （5）、原料、燃料、動力、水的供應(yīng)、運輸，產(chǎn)品運輸?shù)龋?（6）、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)濟效益初步分析與評價； （13）、結(jié)論及建議,項目建議書的實質(zhì)： 想投資該項目的主體，將它前期收集的所有資料（信息），經(jīng)過加工（初步定量計算、并結(jié)合專家經(jīng)驗）處理，按以上主要章節(jié)整理成一本文件。其目的就是要打動上級決策

3、者，讓決策人下決心上該項目。,項目建議書被批準后，才能往下接著進行項目的可行性研究。,1.1.2 項目的可行性研究（簡稱“可研”）,可行性研究的定義： 根據(jù)國家、地區(qū)、行業(yè)、部門的經(jīng)濟整體規(guī)劃或布局，對擬建項目的技術(shù)、經(jīng)濟和工程、安全、環(huán)保等問題進行詳細的研究與分析。就該項目是否該建、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)。,可行性研究報告 （按內(nèi)容深度分）,初步可行性研究,詳細可行性研究,可行性研究報告 （根據(jù)資金來源、投資額、重要性）,業(yè)主自行委托,上級主管部門指定,可行性研究報告，必須由有相應(yīng)設(shè)計資質(zhì)或咨詢資質(zhì)的單位來完成。,可行性研究報告的實質(zhì)： 主要內(nèi)容就是項目的技術(shù)經(jīng)

4、濟分析報告，要求針對業(yè)主自己做出的項目建議書的內(nèi)容逐一地進行論證研究與分析。,相對于項目建議書，可行性研究報告在以下方面需要加強： （1）、重新收集信息資料，尤其是要求重新做市場預測分析； （2）、做初步的工藝計算，對項目的投資、產(chǎn)品成本、經(jīng)濟效益盡可能詳細估算； （3）、加強不確定性、風險性分析； （4）、得出明確的結(jié)論與建議,項目的可行性研究十分重要，是基建程序中替國家、業(yè)主把關(guān)的關(guān)鍵步驟,1.1.3 計劃任務(wù)書（設(shè)計計劃任務(wù)書）,來源： 項目可行性報告經(jīng)過論證會（評審會）通過后，上級主管部門將下達“關(guān)于項目可行性研究報告的批復”和“關(guān)于項目的設(shè)計計劃任務(wù)書”。,定義： 由上級主管部門對擬

5、建項目的地點、規(guī)模、投資、建設(shè)期、勞動定員等問題，下達的“規(guī)定性”文件。它和可行性研究報告一起，共同作為項目的設(shè)計依據(jù)。,關(guān)注我國投資體制的改革問題： （1）、財政資金和限制目錄； （2）、誰投資、誰決策、誰收益、誰承擔風險的原則； （3）、國家宏觀調(diào)控下，市場配置資源的原則。,1.1.4 化工項目基建的設(shè)計階段,化工項目設(shè)計 （按設(shè)計深度）,初步設(shè)計（基礎(chǔ)設(shè)計）,擴初設(shè)計（擴大的初步設(shè)計）,施工圖設(shè)計（施工設(shè)計）,一、初步設(shè)計 是設(shè)計深度最淺的設(shè)計階段，一般只要求： 1、PID圖； 2、物料及熱量核算計算； 3、對土建、公用工程提出要求； 4、對工廠布置（總圖）和車間布置提出要求、建議； 5

6、、工程概算； 6、初步設(shè)計說明書。,這就是所謂的“三段設(shè)計（設(shè)計的三個階段）”,二、擴初設(shè)計 在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，針對工程的關(guān)鍵技術(shù)（主要指關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工藝）工段，補充以下文件： 1、關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計圖紙； 2、關(guān)鍵設(shè)備的布置圖； 3、關(guān)鍵工藝工段操作說明； 4、擴初設(shè)計說明書。,注意： 對于有設(shè)備創(chuàng)新、工藝技術(shù)創(chuàng)新的化工工程，擴初設(shè)計階段是十分必要的。,但總體而言，擴初設(shè)計只是從初步設(shè)計到施工圖設(shè)計的一個過渡階段，它還不能指導施工建設(shè)。,三、施工圖設(shè)計 這是最詳細、最深入的工程設(shè)計階段。只有它的設(shè)計文件，才能交給施工隊進行施工建設(shè)。是針對初步設(shè)計或擴初設(shè)計的完全具體化。,對化工工藝部分的設(shè)計，

7、施工圖設(shè)計要出的主要文件： 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)計圖）； 6、施工材料明細表； 7、工程預算書； 8、施工圖設(shè)計說明書。等等。,注意： 按項目工程的大小及復雜程度、上級主管部門的要求、設(shè)計能力等情況，設(shè)計階段分成三種情況：,簡單工程： 一步直接做施工圖設(shè)計 中等復雜工程： 初步設(shè)計 施工圖設(shè)計 復雜、創(chuàng)新工程： 初步設(shè)計 擴初設(shè)計 施工圖設(shè)計,最后的落腳點都是施工圖設(shè)計,每步設(shè)計對要進行嚴格的審查,問題：為什么要將設(shè)計進行分段？,1.1.5 化工項目（工程）的試生產(chǎn),化工項目（工程）試生產(chǎn)的順序（步驟）：,1、清理現(xiàn)

8、場,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、整個工程以水代料聯(lián)動試車,5、投入物料進行試試車,注意：期間穿插人員的安全、健康、工藝操作培訓。,此外，試生產(chǎn)一般處于非正常工況。,1.2 工藝包設(shè)計,1、工藝包的定義 工藝包是一個專用的技術(shù)名詞，特指某個化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)方面的全部技術(shù)文件的總和。,工藝包是一個化工廠工藝的核心技術(shù)文件。,工藝包的來源,國內(nèi)高等院校、研究院所,國外專利商,（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、檢修要領(lǐng)等。,從工藝包的內(nèi)容來看，它基本達到了工藝初步設(shè)計的深度

9、。我國設(shè)計院基本都是從接手工藝包開始，直接做項目過程的擴初設(shè)計和施工圖設(shè)計。,2、工藝包（工藝包設(shè)計）的主要內(nèi)容,（1）、工藝包的范圍； （2）、工藝的詳細說明（原料、公用工程、產(chǎn)品規(guī)格，操作條件及流程說明，控制方案，物料性質(zhì)等。）； （3）、物料及能量核算；,1.3 化工工藝設(shè)計的內(nèi)容與步驟,化工廠設(shè)計除了化工工藝設(shè)計外，還包括工廠總圖設(shè)計、廠房土建設(shè)計、公用工程設(shè)計、外管設(shè)計等等。 但化工工藝設(shè)計是整個化工廠設(shè)計的核心。,化工工藝設(shè)計貫穿初步設(shè)計、擴初設(shè)計、施工圖設(shè)計每個階段。,一個化工流程的特性（特點、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

10、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)計的內(nèi)容與步驟,第一步：流程組織（過程合成）,第二步：物料衡算及熱量衡算,第三步：設(shè)備設(shè)計及選型,第四步：PFD圖及PID圖的設(shè)計與繪制,第五步：車間流程的平立面布置設(shè)計,第六步：主要材料表及概（預）算（工藝部分）,第七步：對流程的技術(shù)經(jīng)濟分析,第八步：編寫工藝設(shè)計說明書,內(nèi)循環(huán)優(yōu)化,外循環(huán)優(yōu)化,工藝設(shè)計不是一蹴而就的，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)，來對流程進行優(yōu)化設(shè)計。,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

11、的情況下，重新做流程組織，對流程結(jié)構(gòu)進行改頭換面的大變動，而達到對流程進行優(yōu)化設(shè)計的目的。,內(nèi)循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于老流程的改造，并對實驗室研究開發(fā)有指導意義。,外循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于新廠設(shè)計時，對多個流程方案進行分析比較。,二層循環(huán)優(yōu)化設(shè)計，工作量巨大，手工設(shè)計很難完成，只有靠計算機輔助設(shè)計。,從化工工藝設(shè)計的內(nèi)容與步驟可以看出，設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟分析、計算機輔助化工設(shè)計三者之間的關(guān)系： （1）、設(shè)計出一個或幾個較優(yōu)的流程是設(shè)計的最終目的； （2）、技術(shù)經(jīng)濟分析是判斷流程優(yōu)劣的依據(jù)（標準）； （3）、計算機輔助化工設(shè)計是設(shè)計的有力手段。,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

12、。 （2）、根據(jù)設(shè)計的不同階段，化工工藝設(shè)計的深度也相應(yīng)變化。,PID圖樣本,1.4 化工廠設(shè)計中的一些全局性問題,1.4.1 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題，由工藝系統(tǒng)專業(yè)部的總圖專業(yè)牽頭完成。,是項目建議書、可行性研究報告中必不可少的內(nèi)容。,化工廠廠址選擇的結(jié)果，直接影響到設(shè)計、投資、運營成本、生產(chǎn)情況。,一、化工廠廠址選擇的工作程序,廠址選擇準備階段,現(xiàn)場考察工作,多方案比較,完成廠址選擇報告,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?shù)厮摹⒌刭|(zhì)、天氣、人文、歷史、用地政策、投資政策等信息。,在項目建議書階段不強求有選址報告，但選址報

13、告一定要同步于可行性研究報告（或先于“可研”）完成?？梢宰鳛榭尚行匝芯繄蟾娴莫毩⒄鹿?jié)。,二、化工廠廠址選址的幾個基本原則,1、應(yīng)符合國家、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、動力充足，運輸方便，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)對水有強烈的需求依賴） 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、避免建在國家或地區(qū)的水利、歷史、自然、文化等各類保護區(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)

14、系等社會因素也應(yīng)綜合考慮。,1.4.2 化工廠總圖布置,總圖布置（工廠布置、總圖運輸），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（機修、電儀修、中央化驗室、倉庫等）,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： 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。,總圖布置樣圖,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，對化工廠的所有車間在廠址范圍內(nèi)進行合理的布局，以期獲得安全、經(jīng)濟的人流及物流

15、流動路線。,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。同時遵守“負荷集中”原則。,3、廠區(qū)內(nèi)與外界有大運輸量的車間應(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口）,6、工廠布置應(yīng)考慮工廠、車

16、間發(fā)展的需要。,1.4.3 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 通風空調(diào)室 車間化驗室 機電儀修室 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，同時考慮安全、操作方便、設(shè)備維修、經(jīng)濟合理等因素，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

17、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，再進行車間布置。少數(shù)情況下，二者可能同步進行。,1.5 化工廠設(shè)計的部分參考資料,在工藝包設(shè)計和化工工藝專業(yè)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要查閱許多參考資料，才能正確完成設(shè)計任務(wù)。例如，項目產(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、產(chǎn)品設(shè)計需要遵守的各類設(shè)計規(guī)范、行業(yè)各類標準設(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)計有關(guān)的工藝技術(shù)評價和工藝經(jīng)濟評價方面的參考資料等等。,化工設(shè)計的參考資料主要來源于以下四個方面； 1、