化工设计学习报告.doc
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1、目录第一章 自我介绍1第二章 化工厂设计的内容与程序1第一节 概述12.1.1 化工设计概念12.1.2 化工设计的分类22.1.3化工设计的特点及分类3第二节 化工厂设计的工作程序3第三节 化工车间工艺设计的程序及内容42.3.1设计内容42.3.2 初步设计及施工图设计两阶段设计成品4第四节 设计文件52.4.1扩大初步设计工作程序和设计成品52.4.2施工图设计特点及主要内容52.4.3 初步设计说明书及施工图文件设计说明内容5第三章 工艺流程设计6第一节 生产方法和工艺流程的选择63.1.1 生产方法和工艺流程选择的原则63.1.2 生产方法和工艺流程确定的步骤6第二节 工艺流程设计6
2、3.2.1 工艺流程设计的任务63.2.2工艺流程设计方法73.2.3工艺流程设计内容73.2.4工艺流程图分类73.2.5管道仪表流程图8第三节 典型设备的自控方案103.3.1泵的流量控制方案103.3.2换热器的温度控制方案113.3.3蒸馏塔控制方案12第四章 车间布置设计13第一节车间平面布置134.1.1 车间平面布置图内容134.1.2车间平面布置要求14(1)适合全厂总图布置(2)经济(3)方便(4)安全(5)发展即装置是否有4.1.3车间平面布置方法14第二节 车间设备布置144.2.1设备布置的内容:144.2.2设备布置的要求:144.2.3车间设备布置方法工艺专业和土建
3、专业154.2.4典型设备布置图案15第三节 设备布置图绘制164.3.1 设备布置图的内容164.3.2设备布置图的绘制164.3.3设备布置图的识读174.3.4立面图的识读:17第五章 管道的布置设计18第一节 概述185.1.1 化工车间管道布置设计的任务185.2.2 化工车间管道布置设计的要求18第二节 管架和管道的安装布置185.2.1 管道支架分类185.2.2 管道在管架上的平面布置原则195.2.3 管道和管架的立面布置原则19第三节 典型设备的管道布置195.3.1 容器的管道布置195.3.2 换热器的管道布置205.3.3 塔的管道布置20第四节 管道布置图205.4
4、.1 管道及附件的常用画法205.4.2 视图的配置与画法215.4.3 管道布置图的标注215.4.4 管道布置图的绘制21第六章 致谢23第一章 自我介绍首先来向老师介绍一下我自己。我是化工08-9班的褚娟娟,07年进入中国石油大学机电工程学院学习,由于比较喜欢化学并出于就业的考虑,09年转入化学工程学院学习。通过这两年多的学习,熟悉了化学工程与工艺专业的各种课程,对化工行业也有了比较详细的认识。说到性格,我不是特别活泼开朗,但是也不内向,就是比较容易相处的类型吧,同学中会有很多谈得来的朋友。最大的缺点是不太善于跟老师交流,面对老师会觉得找不到话题,一直在努力改正,但是效果却不明显。每个人
5、都会有自己的兴趣爱好,我也不例外。平时喜欢去图书馆看课外书,经济类的杂质、名人传记、旅游景点介绍以及小说等都非常喜欢,从这些书中能够学到很多课堂上没有的东西,而且乐趣很多,能拓宽自己的知识面。相信通过以上的自我介绍,老师也对我有了一定的了解,下面我就正式开始介绍学习这门课的心得体会吧。第二章 化工厂设计的内容与程序第一节 概述2.1.1 化工设计概念设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。化工设计是根据一个化学反应或过程设计出一个生产流程,并研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济可行性,再根据工艺流程以及条件选择合适的生产设备、管道及仪表等,进行合理的工厂布局设计以满足生
6、产的需要,最终使工厂建成投产的全过程。化工设计是一种创造性活动,它包括工艺设计和非工艺设计。工艺设计是化工厂设计的核心,决定了整个化工设计的概貌。非工艺设计是以工艺设计为依据,按照各专业的要求进行的设计,它包括总图运输、公用工程、土建、仪表及其控制等。设计可以用三种描述方式来进行描述图纸、表格和文字说明。工艺是主体是龙头,非工艺专业服从工艺专业,工艺专业应尊重其他非工艺专业。2.1.2 化工设计的分类(一)根据项目性质分类:(1)新建项目设计这类设计往往由开发研究单位提供基础设计,然后由工程研究部门根据建厂地区的实际情况进行工程设计。(2)重复建设项目设计由于市场需要或者设备老化,有些产品需要
7、再建生产装置,由于新建厂的具体条件与原厂不同,即使产品的规模、规格及工艺完全相同,还是需要由工程设计部门进行设计。(3)已有装置的改造设计已有装置的改造包括去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”,优化生产过程操作控制,提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。这类设计通常由生产企业的设计部门进行设计,对于生产工艺过程复杂的大型装置可以委托工程设计部门进行设计。(二) 根据化工过程开发程序分类(1) 概念设计概念设计是以过程研究中间结果为基础,从工程角度出发按照未来生产规模所进行的一种假想设计,内容包括:过程合成、分析和优化,得到最佳工艺流程,给出物料流程图;进行全系统的物料恒算、热量衡算和工
8、艺设备计算,确定工艺操作条件及主要设备的形成和材质;进行参数的灵敏度和生产安全性分析,确定三废处理方案;估算装置投资与产品成本等主要技术经济指标。(2) 中试设计中试的主要目的是检验和修改小试与大型冷模实验结果所形成的综合模型,考察基础研究结果在工业规模下实现的技术、经济方面的可行性;考察工业因素对过程和设备的影响,消除不确定性,为工业装置设计提供可靠数据。(3) 基础设计基础设计除了一般的工艺条件外,还包括了大量的化学工程方面的数据,特别是反应工程方面的数据以及利用这些数据进行设计计算的结果,(4) 工程设计工程设计分为三段设计、两段设计和一段设计。为了保证设计质量,可以按初步设计、扩大初步
9、设计及施工图设计两个阶段进行设计。2.1.3化工设计的特点及分类化工设计具有政策性强、技术性强、经济性强、综合性强、创造性强和受多方条件约束的特点。第二节 化工厂设计的工作程序化工厂设计的工作程序如图所示:开发成果,资源条件产品需求发展规划项目建议书终止主管部门进行筛选否可行性研究报告是终止主管部门进行评价否编写设计任务书(并经主管部门认可)是扩大初步设计,提出总概算终止主管部门进行评价否施工图设计,提出预算组织施工,制定开车方案开车投料试车,考核验收图2-1 化工厂设计的工作程序第三节 化工车间工艺设计的程序及内容化工厂通常由化工生产车间、辅助生产装置、公用工程及罐区、服务性工程、生活福利设
10、施、“三废”处理设施和厂外工程等构成。化工车间设计是化工厂设计的核心部分,而车间设计的主体是工艺设计。2.3.1设计内容(1)熟悉设计任务书,确定设计基础(2)方案设计(生产方法确定和工艺流程设计)(3)工艺计算(物料、能量衡算及设备计算与选型)(4)车间布置设计(5)配管工程设计(6)提供设计条件(7)编制概算设计书及编制设计文件值得注意的是第(4)、(5)、(7)为施工图阶段的内容。2.3.2 初步设计及施工图设计两阶段设计成品 设计图纸:工艺流程方框图物料平衡图(PFD)能量平衡图非定型设备条件图带控制点工艺流程图(PID)车间平面及立面布置图设备平面及立面布置图。 文字说明和表格:物料
11、平衡表原料用量、消耗定额及“三废”排放表能量平衡表能量消耗综合表设备一览表非定型设备条件表概算书、投资额及材料表扩大初步设计说明书第四节 设计文件每一设计阶段都要编制设计文件。内容包括:扩大初步设计(设计说明书、附图、附表)和施工图设计(施工说明、施工图纸、表格)。2.4.1扩大初步设计工作程序和设计成品工作程序:设计任务书工艺路线与生产方法的确定物料衡算能量衡算设备工艺计算及选型工艺流程图设计车间布置设计概算便写设计说明书设计成品:工艺流程方框图,物料平衡表,物料平衡图(PFD),原料用量、消耗定额及“三废”排放表,能量平衡表,能量平衡图,能量消耗综合表,设备一览表,非定型设备条件表,非定型
12、设备条件图,带控制点工艺流程图(PID),车间平面及立面布置图,设备平面及立面布置图,概算书、投资及材料表,扩大初步设计说明书。作用:为项目实验方案的审批提供依据作为施工图设计的基础提供项目订货依据(原材料、定型、设备)。2.4.2施工图设计特点及主要内容 特点:图纸工作量大,根据已批准的扩大初步设计和行业标准化工工艺设计施工图内容和深度同统一规定HG/T 20519-92,结合建厂条件,满足安全、进度及控制投资等前提。施工图设计的工作内容完善PID和车间设备布置设计完成管道布置设计编制精确的投资估算。最主要的设计内容是管道布置图。 2.4.3 初步设计说明书及施工图文件设计说明内容初步设计说
13、明书应该包括:总论,技术经济,总图运输,化工工艺及系统,布置与配管,空压站、氮氧站、冷冻站,分析化验,设备(含机泵、工业炉),自动控制及仪表,供配电,电信,土建,给排水,供热系统,采暖通风及空气调节,维修,原料与产品储运,全厂设备与材料仓库,消防、环保、劳动安全与卫生,节能,行政管理与居住区,概算。施工图设计文件设计说明由工艺设计、管道设计、隔热隔声及防腐设计说明构成。第三章 工艺流程设计第一节 生产方法和工艺流程的选择 3.1.1 生产方法和工艺流程选择的原则 (1)先进性先进性是指在化工设计过程中技术上的先进程度和经济上的合理可行。 (2)可靠性 可靠性主要是指所选择的生产方法和工艺流程是
14、否成熟可靠。 (3)合理性合理性是指在进行化工厂设计时,应该结合我国的国情,从实际情况出发,考虑各种问题,即宏观上的合理性。3.1.2 生产方法和工艺流程确定的步骤(1)材料搜集与项目调研(2)生产设备类型与制造厂商调研(3)对调研结果进行全面分析对比第二节 工艺流程设计3.2.1 工艺流程设计的任务(1)确定整个流程的组成(2)确定每个过程或工序的组成(3)确定工艺操作条件(4)控制方案的确定(5)原料与能量的综合利用(6)制定“三废”处理方案(7)制定安全生产措施(8)保温、防腐设计3.2.2工艺流程设计方法(1)先判断是成熟工艺还是待开发工艺,如果是成熟工艺可以参考借鉴已有装置(2)工艺
15、流程:原料与处理过程、反应过程、产物处理过程。 3.2.3工艺流程设计内容工艺流程图是把各个生产单元按照一定的目的要求有机地组合在一起,形成一个完整的生产工艺流程。(1)确定生产过程的内容、顺序、组合方式;(2)绘制工艺流程图(包括PFD、PID)。3.2.4工艺流程图分类 按国内惯例,分为三类:工艺流程示意图(工艺流程草图、原则流程图、方案流程图、方块流程图、流程简图)工艺物料平衡图(PFD)工艺管道及仪表流程图(PID)。(1)工艺流程示意图工艺流程图又称方案流程图或流程示意图,是用来表达整个工厂或车间生产流程的图样。示意图作用:说明确定的工艺过程,包含主要的工艺步骤定性说明原料到产品的物
16、料变化、流向、设备等方案讨论用(科研中提供)物料平衡、设备计算的依据PFD、PID设计依据。组成内容:设备示意图(细实线矩形框或外形)流程管线(主物流,粗实线)物料流向(箭头)必要注释(设备名称、物料名称、物料流向)。(2)工艺物料平衡图(PFD)在物料衡算和能量衡算后绘制,以图形和表格相结合的形式反映衡算结果的图样,表达主要设备或关键结点的物料性质(P、T)、流量和组成。作用为:为设计审查提供资料为进一步设计提供依据为生产操作提供参考。形式:全场总物料流程图(组成单元为装置)装置内部物料流程图(组成单元为设备)。图面内容包括:图形(装置方块或设备轮廓图形)流程管线和流向箭头标注(装置或设备名
17、称、位号及物料名称来源去向)。(3)工艺管道及仪表流程图(PID)工艺和自控人员合作完成,初步设计和施工图设计都提供。作用:后续设计的依据施工安装的依据生产、检修、管理、考核的指南人员培训、实习和指导的教材图面内容包括图形(设备、管道、阀件、仪表)标注(设备位号名称、物料名称、管制编号、控制点代号)图例(图形代号、符号及其他标注在图右侧图签上方)标题栏(图签)说明设备一览表3.2.5管道仪表流程图(一)通用规定(1)图纸规格与图幅:管道仪表流程图的图纸应采用标准规格并带有设计单位名称的统一标题栏。图幅一般采用0号标准尺寸图纸也可用1号标准尺寸图纸,对同一装置只能使用一种规格的图纸,不允许加长、
18、缩短。(2)线条与比例:所有线条要清晰、光洁、均匀,线与线间要有充分的间隔,平行线之间的最小间隔不小于最宽线条宽度的两倍,且不得小于1.5mm,最好为10mm。在同一张图上,同一类的线条宽度应一致,一根线条的宽度在任何情况下,都不应小于0.25mm。(3)文字与字母的标注:各种文字字体,要求匀称、工整,以仿宋字体为宜。字或字母之间要留适当间隙,汉字高度不宜小于2.5mm,0号和1号标准尺寸图纸的汉字高度应大于5mm。指数、分数、注脚尺寸的数字一般采用小一号字体。分数数字最小高度为3mm,且和分数线之间至少应有1.5mm的空隙。(4)工艺管道仪表流程图:一般按装置的工序来分别绘制,只有当工艺过程
19、比较简单时才按装置绘制。(5)备注栏、详图和表格:一般在工艺管道仪表流程图的右侧。(二)设备的表示方法1.图形化工设备在图上一般可不按比例、用中线条、按HG20519.31规定的设备和机械的图例画出能够显示设备形状特征的主要轮廓,并表示出设备类别特征以及内部、外部构件。2.设备的标注标注内容 工艺管道仪表流程图上应标注设备位号及名称。设备位号 由设备分类代号、主项代号、设备顺序号及相同设备的数量尾号组成。如P-201A/B,P为设备分类代号,代表泵,不同的设备类别,代号不同;第一个数字2为主项代号,表示工段号;01为设备在该工序同类设备中的顺序号,由两位数字顺序表示;A/B为相同设备的数量尾号
20、。标注位置 PI图上通常要表示两处设备位号,第一处设备位号表示在设备旁,再设备位号线上部注写设备位号,不注设备名称;第二处位号表示在设备相对应位置的图纸上方或下方,在位号线上部注写设备位号,在位号线下部注写设备名称。在图纸同一高度方向出现两个设备图形时,将偏在上方的设备位号标注在图纸上方,另一个设备的位号标注在图纸的下方。(三)管道表示方法1.管道画法线形规定 工艺物料管道、主产品管道用粗线条绘制;次要物料、产品管道和其他辅助物料管道,用中线条绘制;仪表管线、伴管、夹套管线及其他辅助管线用细线条绘制。交叉与转弯 尽量避免穿过设备或使用管道交叉,不能避免时,应将其中一根管道断开一段,断开处的间隙
21、应为线粗的5倍左右。管道要尽量画成水平和垂直,不用斜线。若斜线不可避免,应只画出一小段,以保持图画整齐。放气、排液及液封 管道上的取样口、放气口、排液管、液封管等应全部画出。管道仪表流程图中的工艺物料管道一般采用左进右出的方式。 2. 管道标注管道标注一般标注在水平管道的上方和垂直管道的左侧。管道及仪表流程图的管道标注应该标注四个部分,即基本管道号、管径、管道等级和隔热或隔声等级。管道号和管径为一组,用一短横线隔开;管道等级和隔热为另一组,用一短横线隔开,两组间留适当的空隙。(四)阀门与管件的表示方法以符号表示,用细实线画出全部阀门和部分管件。(五)仪表控制点表示方法符号画出及仪表位号(字母及
22、数字)。图形符号是直径10mm的圆,分为两类,圆中带一个横线的圆适用于集中盘面安装仪表,不带横线的圆适用于就地安装仪表。仪表位号中的字母有两个大写字母组成,第一字母表示被测变量字母代号,为T(温度)、P(压力)、F(压力)、L(液位)之一。后继字母表示功能字母代号,为C(控制)、I(指示)、R(记录)、A(报警)之一。数字由工段号及序号组成,序号用两位数字表示。字母和数字分别位于图形符号中横线的上方和下方,且在圆形附近横线上下方位置分别标注H(高位报警功能)、L(低位报警功能)。第三节 典型设备的自控方案 3.3.1泵的流量控制方案 (一)离心泵 出口节流控制,一般采用泵的出口阀门开度控制方案
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