重复建设
项目设计
k丿
已有装置的
改造设计
<)
性质分类
・1、新建项目设计
新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。
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作出工程设计。
・2、重复建设项目设计
由于市场需要,有些产品需要再建生产装置,由于新建厂的具体条件与原厂不同,即算是产品的规模、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
一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求,
必须对老装置进行改造,
其中包括去掉影响产品产量和质量
或者由于技术原因,原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力,
的“瓶颈”,优化生产过程操作控制,以及提高能量的综合
利用率和局部的工艺或设备改造更新等。
这类设计往往由生产企业的设计部门进行。
二、根据化工过程开发程序分类
工程设计
新技术开发过程中的设计
概念设计
中试设计
基础设计
初步设计、
扩大
初步设计
施工图
设计
、J
化工过程开发工作框图
工程研究
概念设计I一•屠级经济賂介I―础设计I——》工程设计
―—_电_—
过程研究
基础研究
*11、试验I―>1大型冷模试验I―"中间试验
图bl化工过程开发工作框图
・化工新技术开发过程是在基础研究的基础上,通过过程研究、工程研究和工程设计,最终完成化工新技术开发。
其中包括四种设计类型:
概念设计、中试设计、基础设计和工程设计。
・1、概念设计(假想设计)
•概念设计是以过程研究中间结果(或最终结果)为基础,从工程角度按照工业化时的最佳规模进行的一种假想设辻。
•其作法参照常规的工程设计方法和步骤,设计工艺流程,进
行全系统的物料衡算、热量衡算和设备工艺计算,确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质,进行参数的灵敏度和生产安全分析,确定三废治理措施,计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。
•2、中试设计
・中试设计的内容基本上与工程设计相同。
・按照现代技术开发的观点,中试的主要目的是验证模型和数据,即概念设计中的一些结果和设想通过中试来验证。
因此,中试可以不是全流程试验,规模也不是越大越好。
中试要进行哪些试验项目,规模多大为益,均要由概念设计来确定。
・解决:
放大问题(过程放大、设备放大)
工程问题
放大方法:
逐级经验放大法
数学模拟法
部分解析法
相似放大法
•3、基础设计
•基础设计是一个完整的技术软件,是新技术开发的最终成果,
是工程设计的依据。
•基础设计的内容包括生产装置的一切技术要点,工程设计单位是根据基础设计,结合建厂地区的具体条件由工程设计单位作出完整的设计。
•基础设计有些类似于我国的技术设计,但又有很大的差别。
与技术设计不同的是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。
基础设计中还要运用系统工程的理论和计算机模拟技术对工艺流程和工艺参数进行优化,力求降低定额和产品成本及项目投资,提高项目的经济效益。
基础设计中对关键技术有详尽的技术说明和数据。
•4、工程设计
•工程设计是根据基础设计,结合建厂地区的具体条件由工程设计单位作出完整的设计。
任务书的规定,
fiito
工程设计可分为三」
两段设计和一段
[设计、
•根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划
•重大项目和使用较复杂的技术时,为了保证设计质量,可以按初步设计、扩大初步设计和施工图设计三个阶段进行。
•一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计,可按扩大初
步设计和施工图设计两个阶段的设计。
•技术上比较简单、规模较小的工厂或车间的设计,可直接进行施工图设计,即一个阶段的设计。
•1)初步设计
•根据设计任务书和行业标准《化工厂初步设计文件内容深度
规定》HG/T2068&2000,对设计对象进行全面的研究,寻
求在技术上可能、经济上合理的最符合要求的设计方案。
•主要是确定全厂性的设计原则、标准和方案,水、电.汽的供应方式和用量,关键设备的选型及产品成本、项目投资等重大技术经济问题。
编制初步设计书,其内容和深度能使对方了解设计方案、投资和基本出处为准。
・2)扩大初步设计
・根据已批准的初步设计,解决初步设计中的主要技术问题,
使之明确、细化。
・编制准确度能满足控制投资或报价使用的工S概算。
・3)施工图设计
・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统一规定》HG/T20519-92,,结合建厂地区条件,在满足安全、进度及控制投资等前提下开展施工图设计,成品是详细的施工图纸和必要的文字说明及工程预算书。
按国际习惯将设计阶段分工艺设计、基础工程设计
和详细工程设计三种。
•国外各设计阶段的主要设计内容及成品•工艺设计(与国内的基础设计类似)
•⑴工艺流程图(PFD)
•
(2)工艺控制图(PCD)
•(3)工艺说明书
•(4)物料平衡表
•(5)工艺设备表
•(6)工艺数据表
•(7)安全备忘录
•(8)慨略布置图
•(9)各专业设计条件国家重点行业的化工设计的工作程序是以基础设计为依据提出项目建议书,经上级主管部门认可后写出可行性研究报告,上级批准后,编写设计任务书,进行扩大初步设计,后者经上级主管部门认可后进行施工图设计(见图"2)o
(非国家重点行业一般由董事会批准)
化工厂设计的工作程序,
见图
1-2化工厂设计的工作程序
•—、项目建议书
•项目建议书是进行可行性研究和编制设计任务书的依据,根
据原化工部化计发(1992)995号《化工建设项目建议书内容和深度的规定》(修订本)中的有关规定制订。
包括的主要内容:
•1、目的和意义即项目提出的背景和依据,投资的必要性及经济意义;
•2、产品需求(市场)初步预测;
・3、产品方案和拟建规模;
•4、工艺技术方案(原料路线、生产方法和技术来源);
・5、资源、主要原材料、燃料和动力的供应;
・6、建厂条件和厂址初步方案;
・7、环境保护;
8、工厂组织和劳动定员估算;
・9、项目实施规划设想;
・10、投资估算和资金筹措设想;
・11、经济效益和社会效益的初步估算。
・12>结论与建议。
・二、可行性研究
・可行性研究是以拟建项目进行全面分析及多方面比较,对其是否应该建设及如何建设作出论证和评价,为上级机关投资决策和编制、审批设计任务书提供可靠的依据。
・可行性研究的任务是根据国民经济长期规划的要求,对化工
建设项目的技术路线、工艺过程、工程条件和经济效益及社
会效益进行深入细致的调查研究。
・根据原化工部化计发(1997)426号《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(修订本)和中石化[1997]咨字345号《石油化工项目可行性研究报告编制规定》中的有关规定制订。
・可行性研究报告的内容如下:
・1、总论。
包括项目名称、可行性研究的单位、技术负责人、研究依据、主要内容和论据、评价的结论性意见、存在问题和建议等,并附上主要技术经济指标表。
・2、需求预测。
国内外需求情况预测和产品的价格分析。
・3、产品的生产方案及生产规模。
・4、工艺技术方案包括工艺技术方案的选择、物料平衡和消耗定额、主要设备的选择、工艺和设备拟采用标准化的情况等内容。
5、原材料、燃料及水电汽的来源与供应。
•6、建厂条件和厂址选择布局方案。
・7、公用工程和辅助设施方案
•8、节能。
・9、环境保护及安全卫生。
・10、工厂组织、劳动定员和人员培训。
・11、项目实施规划。
・12>投资估算和资金筹措。
・13、经济效益评价及社会效益评价。
・14、结论。
包括综合评价和研究报告的结论等内容。
1、编制设计任务书
・可行性研究呈报给上级主管部门,当被上级主管部门认可后,便可根据《化工厂初步设计文件内容深度规定》编写设计任务书,以作为设计项目的依据。
设计任务书主要内容:
・1、设计的目的和依据;
・2、生产规模、产品方案、生产方法或工艺原则;
・3、矿产资源、水文地质、原材料、燃料、动力、供水、运输等协作条件;
・4、资源综合利用、环境保护、三废治理的要求;
・5、厂址与占地面积和城市规划的关系;
・6、防空、防震等的要求;
・7、建设工期与进度计划;
・8、投资控制数;
・9、劳动定员及组织管理制度;
・10、经济效益、资金来源、投资回收年限。
・设计任务书报批时,还应附上如下附件:
・①可行性研究报告;②征地和外部协作条件意向书;
③厂区总平面布置图;④资金来源及筹措情况。
四、(扩大)初步设计
(扩大)初步设计的工作程序和内容如图1-3。
左边方框图
•五、施工图设计(详细设计)
・施工图设计的任务是根据扩大初步设计审批意见,解决扩大初步设计阶段待定的各项问题,并以它作为施工单位编制施工组织设计、编制施工预算和进行施工的依据。
・施工图设计的内容是在扩大初步设计的基础上,完善流程图设计和车间布置设计,进而完成管道配置设计和设备、管路的保温及防腐设计。
其中工艺专业方面的主要内容包括:
工艺图纸目录、工艺流程图、设备布置图、设备一览表、非定型设备制造图、设备安装图、管道布置图、管架管件图、设备管口方位图、设备和管路保温及防腐设计等;非工艺专业方面有土建施工图、供水电给排水、自控仪表线路安装图等。
•与扩大初步设计有较大的变动时,应另行编制修正概算,上报原审批单位核准。
施工图设计不能随便改变扩大初步设计。
在施工图设计的编制过程中,应根据扩大初步设计审批意见加强与基建施工单位的结合,正确贯彻和掌握上级部门的审批精神与原则。
•六、设计代表工作
•设计代表是指各专业的设计人员。
在扩大初步设计与施工图
设计阶段,需要大量各专业的设计代表参加。
到设计文件编
制完毕,工作转人了基本建设和试车阶段的时候,就只需少量的各专业设计代表参加了。
•各专业设计代表的任务就是参加基本建设的现场施工和安装(必要时修正设计),建成化工装置后要参加试车运转工作,使装置达到设计所规定的各项指标要求。
化工厂设计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
O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。
•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、生活福利设施、三废处理设施和厂外工程等构成。
•化工车间(装置)设计是化工厂设计的核心部分、是最基本
的内容,而车间(装置)设计的主体是工艺设计。
下面主
要介绍化工车间(装置)工艺设计的内容和程序。
•一、设计准备工作
•
(1)熟悉设计任务书。
全面正确深入领会设计提出什么要求,提供了什么情况,必须熟记、贯彻实施。
•
(3)查阅文献资料。
主要查阅与工艺路线、工艺流程和重点设备有
(2)制定设计工作计划。
了解化工设计以及工艺设计包括哪些内容,其方法步骤如何,参照设计进度订出个人工作计划。
关的文献资料,应对资料数据加工处理,对文献资料数据的适用范围和精确程度应有足够的估计。
•(4)收集第一手资料。
深入生产与试验现场调查研究,广泛地收集
齐全可靠的原始数据并进行整理,这对整个设计来说是一项很重要的基础工作。
•二、方案设计
•方案设计的任务是确定生产方法和生产流程,是整个工艺设计的基础。
要求运用所掌握的各种信息,根据有关的基本理论进行不同生产方法和生产流程的对比分析。
通过定量的技术经济比较着重评价总投资和成本,选择一条技术先进,经济合理,安全可靠,三废得到处理,而且又因地制宜可以实施的工艺路线。
•方案设计阶段的工作可以培养分析、归纳总结和理论联系实际的能力。
•工作历程长,从规划轮廓到完善定型涉及面广,需要做细致的分析、计算和比较工作。
运用化工系统工程学理论和方法进行生产流程的最优化设计,是一种效果显著的好方法(研究开发阶段),先凭设计者的经验,拟定几种流程方案,再用最优化设计的方法进行计算和评选(计算工作量非常大)。
•三、化工计算
・化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量衡算、设备选型与计算三个内容,在这三项计算的基础上绘制物料流程图、主要设备图和带控制点工艺流程图。
因此,化工计算的结果关系到整体设计的成败。
•经验表明,在化工计算阶段用到大量的基本理论、基本概念和基本技能
(数据处理、计算技能、绘图能力等)。
它是理论联系实际,学会发现
问题、分析问题和解决问题,进一步锻炼独立思考和独立工作能力的主
要阶段。
搞好计算的必要条件是概念清楚、方法正确、数据齐全可靠
(收集大量实际生产数据是保证计算质量的关键),并且必须按一定步
骤进行。
强调按一定步骤进行的主要原因是避免岀错,当计算过程比较
复杂时更显得重要。
•四、车间布置设计
•车间布置设计的任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的正确的具体位置,相应地确定厂房或框架的结构型式。
•车间布置设计应根据《化工装置设备布置设计规定》
HG20546-92和《石油化工企业总体布置设计规范》SH3032-2002》的有关规定,满足施工、操作和检修的要求。
当化工计算结束绘出工艺流程图之后就可以进行车间布置设计,完成之后要绘制平面与立面的车间布置图。
这是工艺人员的主要设计任务之一,它也是决定车间面貌的又一个重要设计项目。
•车间布置对生产的正常进行和经济指标都有重要影响,同时为土建、电气、自控、给排水、外管等专业开展设计提供重要依据。
•五、配管工程设计
•配管工程设计的任务是确定生产流程中全部管线、阀门及各种管架的位置、规格尺寸和材料,综合权衡建设投资和操作费用以满足工艺生产的要求。
•配管工程设计是化工设计最重要的内容之一,应根据《化工装置管道布置设计规定》HG/T20549-1998和《石油化工管道布置设计通则》SH3012-2000,注意节约管材,便于操
作、检查和安装检修,而且做到整齐美观。
这项设计任务是
在工艺流程设计与车间布置设计都完成的基础上进行的。
•六、提供设计条件
•工艺专业设计人员应根据该项目设计全局性的总体要求,向非工艺专业设计人员提供设计条件。
・设计条件的内容包括:
总图、土建、外管、非定型设备、自控、电气、电讯、电加热、采暖通风、空调、给排水、工业炉等。
•设计条件是各专业据以进行具体设计工作的依据,因此提好设计条件是确保设计质量的重要一环。
为了正确贯彻执行各项方针政策和已定的设计方案,保证设计质量,工艺专业设计人员应认真负责地编制各专业的设计条件,并确保其完整性和正确性。
•七、编制概算书及编制设计文件
•概算书是在初步设计阶段编制的车间投资的大概计算,作为银行对基本建设单位贷款的依据。
•工程概算书应根据中石化[2000]建字476号《石油化工工程建设设计概算编制办法(修订版)》进行编制,概算主要提供车间建筑、设备及安装工程费用。
经济是否合理是衡量一项工程设计质量的重要标志。
编制概算可以帮助判断和促进设计的经济合理性。
・初步设计阶段与施工图设计阶段的设计工作完成后都要编制设计文件是设计成果的汇总,是进行下一步工作的依据,内容包括设计说明书、附图(流程图、布置图、设备图等)和附表(设备一览表、材料汇总表等)。
设计文件是化工厂设计最终结果的体现即设计成品。
工艺专
业人员在扩大初步设计阶段和施工图设计阶段应编制说明书
和说明书的附图、附表等设计文件,本节着重介绍化工厂设计时工艺专业设计文件的内容和格式。
一、初步设计文件
初步设计的设计文件包括以下两部分内容:
设计说明书和说明书的附图、附表
・化工厂初步设计说明书内容和编写要求,依据《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T2068&2000和设计的范围(整个工厂,一个车间,或一套装置)、规模的大小和主管部门的不同要求编制。
•初步设计说明书的内容如下:
(一)总论
1)筹建概况,2)设计依据,3)设计指导思想和设计原则,
4)设计范围与设计分工,5)建设规模及产品方案,
6)主要原材料、燃料的规格及其消耗量和来源,7)生产方法及全厂总流程。
8)厂址概况。
9)公用工程及辅助工程。
10)环境保护及综合利用。
门)工厂的机械化、自动化水平。
12)劳动安全卫生。
13)消防。
工程、水文地质条件和气象资料。
15)管理体制及全厂定员。
16)全厂综合技术经济指标。
17)存在问题及解决意见。
18)图纸。
包括全厂工艺总流程图、全厂物料平衡图、工厂鸟瞰图(必要时)等。
(二)技术经济
技术经济初步设计财务(经济)评价的编制应说明与已批准的可行性研究报告的关系。
主要经济数据。
技术经济表格包括:
年总成本费用估算、销售收入、流动资金估算、投资计划与资金筹措、借款还本付息计算。
(三)总图运输(略)
(四)化工工艺及系统
1)概述。
装置设计规模,装置组成与各工序名称;生产方法、流程特点;本装置的“三废”治理及环境保护的措施与实际效果;生产制度,包括年操作日、生产班数等。
2)原材料或产品(包括中间产品)及催化剂、吸附剂、化学品的主要技术规格。
3)装置危险性物料主要物性。
4)生产流程简述。
5)主要设备的选定说明。
6)原材料、动力(水、电、汽、气)、催化剂、吸附剂和化学品消耗定额及消耗量。
7)定员。
8)“三废”排放量。
9)节能措施。
论述能源选择和利用的合理性,采用节能新工艺、新技术、新材料、新设备的情况及其节能效益。
10)技术风险备忘录。
11)存在的问题及解决的意见。
12)主要图表。
包括设备一览表,管道命名表,装置界区条件表,工艺流程图,物料平衡表,公用物料平衡图,工艺管道仪表流程图和公用物料分配图。
(五)布置与配管
1)设计依据、设计范围和设计分工。
2)采用的法规和标准、规范。
3)装置、设备布置原则。
4)说明管道输送介质及其分类。
5)分期建设的装置,其管道和管架的设计能力和预留措施。
6)管道的敷设原则。
7)管道等级索引。
8)管道等级表。
管道等级表由表头和管道元件特征要求两部分构成。
管道等级表的范围应包括:
管子、管件、阀门、法兰、紧固件、密封件以及特殊件等。
表头的内容应包括等级代号、压力和温度的额定值范围、输送的介质、腐蚀裕量、分支表及热处理要求等。
管道元件的特征应包括公称直径、材料、标准号,管子和管件的制造方法及其端部形式、壁厚、法兰、垫片、螺栓/螺母的类型、等级,阀门的型号、阀体/阀芯的材料、阀门类型、等级和端部形式等。
9)绝热方式确定的原则。
10)保温和保冷的材料和规格。
11)涂料的材料和规格。
12)存在的问题及解决的意见。
附表:
大宗管道材料和特殊元件(材料)估算表。
附图:
装置平面布置图,设备布置图(必要时分层绘制)。
(九)设备(含机泵、工业炉)
设备、机泵、工业炉概况包括分类,台数,设备总台数,总重量,制造、安装、运输上的特殊要求,设计原则以及设备材料选择等。
非标设备设计数据表,机泵设计数据表,工业炉设计数据表。
主要设备工程图。
(十)自动控制及仪表
全厂自动化水平,生产安全保护,环境特征及仪表选型,复杂控制系统,动力供应。
图表有:
仪表数据表,DCS和PLC-1/0表,材料估算表;联锁系统逻辑图,复杂控制系统图,仪表盘布置图,控制室布置图,DCS、PLC系统配置图,管道仪表流程图及可燃气体和有毒气体检测报警器平面布置图等。
(十一)供配电(略)
(十二)电信(略)