化工过程设计

第一章 化工过程设计

一、化学工业的发展历史、化学工业覆盖的范围及其在现代经济体系中的地位

1、化学工业的发展历史：化学工业历经了古代、近代、现代三个主要发展阶段。

化学工业发展阶段：①、古代化学工业：从数千年前人类阳光晒盐、地下卤水煮盐开始，萌发了古老的化学工业。②、近代化学工业：从18世纪中叶，欧洲造纸、玻璃、肥皂的大规模生产开始，表明近代化学工业的形成。③、现代化学工业：上世纪40年代开始，随着合成橡胶、石油炼制、合成纤维工业的迅速发展，随着化工单元操作理论的日益成熟，在科学技术和生产规模二个层面上，揭示现代化学工业开始形成。

2、化学工业属于过程工业型制造业（流程型制造业）

现代制造业：1、离散型制造业（例如汽车工业等）2、过程工业型制造业（又称“流程型制造业”）例如化学工业、冶金行业等）

流程型制造业一般是能耗大户，也是排放的大户。其节能、降耗、减排的任务十分艰巨。 例如：一个年产值不过仅10亿元人民币的合成原料药制造企业，它每天的耗水量可高达5000立方米。

3、现代化学工业覆盖的范围：我国化学工业的分类与美国、欧盟关于化学工业的范畴有一些区别，但逐步在接轨，按美国、欧盟的化学工业年鉴，现代化学工业覆盖以下范围： 现代化学工业：石油化工（包括其衍生的有机化工）、煤化工（包括其衍生的有机化工）无机化工、精细化工及中间体、化肥工业、农药工业、医药工业、轻工（造纸、玻璃、塑料、合成橡胶等）、染料、油墨、化妆品、清洁剂、生物化工、

4、化学工业在现代经济体系中的地位

化学工业是所有高新技术产业的支撑工业，如能源、电子、信息、生物、材料等领域，都离不开化学工业提供的物质支撑。 化学工业绝不是所谓的“夕阳工业”、“夕阳产业”，它现在仍然正在平稳高速的发展，将来必将持续快速发展。 1990年～1999年，美国、欧盟化学工业的发展速度是其全部工业平均增长速度的2.69倍。 美国化学工业的规模一直雄居世界化学工业总量的30％左右，是美国为数不多在国际贸易体系内具有贸易顺差的制造业之

一。 在世界500强企业中，以化工为主或涉足化工领域的企业为数不少。

二、化工过程设计的基本内容 P4

1、化工设计、化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计四个名词之间的联系与区别 化工设计是泛称，在不同场合可分别指称化工厂设计、化工过程设计、化工工艺设计，其内涵最广，但意义不明确。化工厂设计分为：a、化工过程设计（核心）（包括1、化工工艺设计（核心），公用工程设计、外管设计，„等；）b、非工艺部分设计（化工厂房建筑、结构设计；总图设计，„.等）

2、化工过程设计的目标及内容

美国国家顾问团在其“化学工程的新领域”著作中，简明阐述了化工过程设计的主要目标： 确定最佳流程及最佳操作条件，达到最优投入产出比。在定量计算的基础上，结合专家的经验，考虑安全、健康、环保的因素，确定出一个综合的设计方案。 化工过程设计的内容：其基本核心内容是化工工艺设计，其附带内容是针对化工工艺设计，对它的配套部分如公用工程、外管设计等进行深入设计和完善。

化工过程设计发展方向：复杂大型化工厂的设计；自主创新设计；与国际工程设计的接轨 PID（Process Instrument Diagram） 带控制点的工艺仪表管道流程图

PFD（Process Flowsheet Diagram）过程物料流程图

UID （Utility Instrument Diagram）公用工程仪表管道流程图

UFD（Utility Flowsheet Diagram）公用工程物料流程图

现代化学工业的发展方向：新物质、经济合理的大批量、高质量、柔性化、绿色化、多尺度

化学工业绿色化的含义：以“减量化、再利用、资源化”为基本原则，也就是所谓的“3R”原则。（Reduce、Recycle、Resource）具体体现在：（1）、减少化工过程的能耗、物耗；Reduce

（2）、减少有害物质的使用或生成；Reduce（3）、减少废弃物，并使废弃物在系统类在利用；Recycle（4）、尽量将排放的废弃物转化为可用的再生资源；Resource（5）、尽量延长产品的生命周期。

在化学工程领域实施注册工程师制度，在化学工程师心目中树立伦理学观念，建立责任关怀制度。开始逐步成为国际化学工程领域的一个发展大趋势。伦理学理念体现在：（1）、自觉维护化工过程的安全；（2）、自觉保护环境的意识；（3）、自觉节约资源的意识；（4）、对业主、化工厂操作人员、同事负责的精神。

责任关怀制度的含义：（1）、提高对安全、健康、环保、资源的认知和行动；（2）、充分报道成绩、行动计划，但不回避缺陷；（3）、与公众沟通，并倾听意见的日常化。等等。

第二章 化工厂设计概述

2.1 我国化工厂基建的一般程序（基建：基本建设的简称，一个项目从设想到建成投产的过程。）我国化工厂基建的程序如下：

a、前期资料（信息）收集整理工作b、项目建议书c、初步或详细可行性研究d、初步决策、工程评估、最终决策e、计划任务书f、初步设计g、扩初设计h、施工图设计i、施工j、试生产k、正式投产运行【a-e投资决策期（阶段）;f-i设计及施工期（阶段）;j-k试生产期（阶段）】化工厂基建分成三个阶段，其它行业工厂的建立程序也大抵如此。

2.1.1 项目建议书定义：将收集到的有关项目的资料（信息）整理成文，由某地区、部门、企业向其上级主管部门提出的申请项目投资立项的文件。

项目建议书应该包括的主要内容（章节）：（1）、项目的背景、意义；（2）、产品价格和市场需求预测分析；（3）、产品方案和建设规模；（4）、工艺技术路线和技术来源；（5）、原料、燃料、动力、水的供应、运输，产品运输等；（6）、厂址选择和厂址条件；（7）、环保方案（8）、消防及安全措施；（9）、工厂定员及人力资源来源；（10）、投资估算、资金筹措方案；（11）、基建及投资规划；（12）、经济效益初步分析与评价；（13）、结论及建议

项目建议书的实质：想投资该项目的主体，将它前期收集的所有资料（信息），经过加工（初步定量计算、并结合专家经验）处理，按以上主要章节整理成一本文件。其目的就是要打动上级决策者，让决策人下决心上该项目。

项目建议书被批准后，才能往下接着进行项目的可行性研究。

2.1.2 项目的可行性研究（简称“可研”）

可行性研究的定义：根据国家、地区、行业、部门的经济整体规划或布局，对拟建项目的技术、经济和工程、安全、环保等问题进行详细的研究与分析。就该项目是否该建、是否缓建、如何建提出建议，为投资决策提供更可靠的依据。

可行性研究报告（按内容深度分）：初步可行性研究；详细可行性研究

可行性研究报告（根据资金来源、投资额、重要性）：业主自行委托、上级主管部门指定 可行性研究报告，必须由有相应设计资质或咨询资质的单位来完成。

可行性研究报告的实质：主要内容就是项目的技术经济分析报告，要求针对业主自己做出的项目建议书的内容逐一地进行论证研究与分析。

相对于项目建议书，可行性研究报告在以下方面需要加强：（1）、重新收集信息资料，尤其是要求重新做市场预测分析；（2）、做初步的工艺计算，对项目的投资、产品成本、经济效益尽可能详细估算；（3）、加强不确定性、风险性分析；（4）、得出明确的结论与建议 项目的可行性研究十分重要，是基建程序中替国家、业主把关的关键步骤

2.1.3 计划任务书（设计计划任务书）

来源：项目可行性报告经过论证会（评审会）通过后，上级主管部门将下达“关于××项目

可行性研究报告的批复”和“关于××项目的设计计划任务书”。

定义：由上级主管部门对拟建项目的地点、规模、投资、建设期、劳动定员等问题，下达的“规定性”文件。它和可行性研究报告一起，共同作为项目的设计依据。

关注我国投资体制的改革问题：（1）、财政资金和限制目录；（2）、谁投资、谁决策、谁收益、谁承担风险的原则；（3）、国家宏观调控下，市场配置资源的原则。

2.1.4 化工项目基建的设计阶段

化工项目设计（按设计深度）：a、初步设计（基础设计）b、扩初设计（扩大的初步设计）一、初步设计是设计深度最浅的设计阶段，一般只要求：1、PID图；2、物料及热量核算计算；3、对土建、公用工程提出要求；4、对工厂布置（总图）和车间布置提出要求、建议；

5、工程概算；6、初步设计说明书。

二、扩初设计在初步设计的基础上，针对工程的关键技术（主要指关键设备、关键工艺）工段，补充以下文件：1、关键设备设计图纸；2、关键设备的布置图；3、关键工艺工段操作说明；4、扩初设计说明书。

注意：对于有设备创新、工艺技术创新的化工工程，扩初设计阶段是十分必要的。

但总体而言，扩初设计只是从初步设计到施工图设计的一个过渡阶段，它还不能指导施工建设。

三、施工图设计：这是最详细、最深入的工程设计阶段。只有它的设计文件，才能交给施工队进行施工建设。是针对初步设计或扩初设计的完全具体化。对化工工艺部分的设计，施工图设计要出的主要文件：1、PID最终版；2、UID图；3、所有设备的施工图；4、平立面布置图；5、配管图（配管设计图）；6、施工材料明细表；7、工程预算书；8、施工图设计说明书。等等。

工程设计的实施阶段（设计阶段）注意：按项目工程的大小及复杂程度、上级主管部门的要求、设计能力等情况，设计阶段分成三种情况：1、简单工程：一阶段设计一步直接做施工图设计2、中等复杂工程：两阶段设计扩大设计；施工图设计3、复杂、创新工程：三阶段设计初步设计；扩初设计；施工图设计 最后的落脚点都是施工图设计

2.1.5 化工项目（工程）的试生产 化工项目（工程）试生产的顺序（步骤）：1、清理现场2、清洗设备及管道（水洗、气冲，并注意清洗顺序）3、设备的单体试车（以水代料）4、整个工程以水代料联动试车5、投入物料进行试试车 试生产一般处于非正常工况。

2.2 工艺包设计（工艺包的定义工艺包是一个专用的技术名词，特指某个化工产品生产技术方面的全部技术文件的总和。）工艺包是一个化工厂工艺的核心技术文件。

工艺包的来源：国内高等院校、研究院所；国外专利商

工艺包（工艺包设计）的主要内容：（1）、工艺包的范围；（2）、工艺的详细说明（原料、公用工程、产品规格，操作条件及流程说明，控制方案，物料性质等。）；（3）、物料及能量核算；（4）、PID图；（5）、设备一览表（设备规格、材质、数量等）；（6）、布置建议；（7）、化验、检修要领等。

从工艺包的内容来看，它基本达到了工艺初步设计的深度。我国设计院基本都是从接手工艺包开始，直接做项目过程的扩初设计和施工图设计。

2.3 化工工艺设计的内容与步骤

化工厂设计除了化工工艺设计外，还包括工厂总图设计、厂房土建设计、公用工程设计、外管设计等等。但化工工艺设计是整个化工厂设计的核心。

化工工艺设计贯穿初步设计、扩初设计、施工图设计每个阶段。一个化工流程的特性（特点、特征、性能）决定于它内部的一些特性参数：

化工流程的特性参数：1、流程的单元结构参数（a、单元的种类、数量b、单元之间位置关

系c流股走向）2、关键单元设备的特性参数3、关键工艺工段的操作参数 内循环优化：在流程结构不变化工工艺设计的内容与步骤

的前提下，通过修改、调整流程内部的部分设备参数和操作参数，来对流程进行优化设计。 外循环优化：在内循环优化不能满足优化目标的情况下，重新做流程组织，对流程结构进行改头换面的大变动，而达到对流程进行优化设计的目的。 内循环优化经常用于老流程的改造，并对实验室研究开发

有指导意义。 外循环优化经常用于新厂设计时，对多个流程方案进行分析比较。

二层循环优化设计，工作量巨

大，手工设计很难完成，只有靠计算机辅助设计。 从化工工艺设计的内容与步骤可以看出，设计、技术经济分析、计算机辅助化工设计三

者之间的关系：（1）、设计出一个或几个较优的流程是设计的最终目的；（2）、技术经济分析是判断流程优劣的依据（标准）；（3）、计算机辅助化工设计是设计的有力手段。

注意：（1）、在PID图中，关于管路的信息、控制回路的信息十分丰富。（2）、根据设计的不同阶段，化工工艺设计的深度也相应变化。

化工过程（系统）模拟的一些基本概念一、化工系统：为了实现一定目的，由若干相互联系、彼此影响的化工单元设备组成的一个流程，称为一个化工系统。①、化工系统，实质就是化工过程设计或化工系统模拟处理的对象，就是过程合成（流程组织）得到的流程图。②、化工系统根据设计或模拟的目的不同，化工系统可大可小；③、一个大的化工系统可以分成若干个子系统。

二、化工系统的工况特性及化工系统分析

化工系统的外界：化工系统范围以外的一切事物。有意义的化工系统，决不会是与外界隔绝的孤立系统，它与外界有物料流、能量流、信息流的输入与输出。

化工系统工况特性：一个化工系统“输入－系统特性－输出”之间的规律性联系。

化工系统分析：在一个化工系统的特性已知的前提下，给定其输入，预测分析其输出，这一分析过程称为化工系统分析。

三、模拟（仿真，Simulation）（物理模拟：用真实的物理试验手段研究某个化工过程；数学模拟：不用真实的物理试验，而是列出过程的数学模型，然后用计算机手段对此模型进行求解与分析，从而达到对某个化工过程进行研究的目的）物理模拟：成本高、灵活性小、可靠性相对较高 数学模拟：成本低、灵活性大、可靠性相对较低

注意：化工过程的模拟经常采用数学模拟与物理模拟相结合的方式进行。

化工过程模拟：稳态模拟；非稳态模拟（动态模拟）

2.4 化工厂设计中的一些全局性问题

2.4.1 化工厂厂址的选择（厂址选择是在基建的投资决策阶段必须解决的重要问题，由工艺系统专业部的总图专业牵头完成。）是项目建议书、可行性研究报告中必不可少的内容。化工厂厂址选择的结果，直接影响到设计、投资、运营成本、生产情况。

一、化工厂厂址选择的工作程序：

1、厂址选择准备阶段2、现场考察工作3、多方案比较4、完成厂址选择报告 从全厂工艺及发展的眼光出发，确定用地大小，初选几处，收集当地水文、地质、天气、人文、历史、用地政策、投资政策等信息。在项目建议书阶段不强求有选址报告，但选址报告一定要同步于可行性研究报告（或先于“可研”）完成。可以作为可行性研究报告的独立章节。

二、化工厂厂址选址的几个基本原则1、应符合国家、地区、行业、部门发展大局的需要；

2、应选在原料、燃料、动力充足，运输方便，产品销售便利的地区。并在公用工程、生活设施有良好基础的地区；3、化工厂厂址附件应该有良好、充足的水源；（化工类企业对水有强烈的需求依赖）4、应该注意节约用地及占地种类，并考虑工厂发展的需要；

5、应考虑附近居民的安全与健康，厂址的气候及防灾害能力。6、避免建在国家或地区的水利、历史、自然、文化等各类保护区。

此外，厂址地方的投资及税收政策、人力资源及成本、管理是否方便、协作关系等社会因素也应综合考虑。

2.4.2 化工厂总图布置：总图布置（工厂布置、总图运输），由总图专业牵头完成。

化工厂广义的“车间”包括以下部分：化工厂：1、主要生产车间2、辅助生产车间（机修、电仪修、中央化验室、仓库等）3、公用工程车间（水、电、汽、气、冷冻）4、服务型车间（厂区办公楼、职工宿舍、医药、食堂等） 车间 特点：输入物流和输出物流，其物质在分子层面、形态、纯度等性质发生了变化。

一、总图布置的定义：在全面掌握工厂工艺概况的前提下，结合厂区的各种内、外部条件，对化工厂的所有车间在厂址范围内进行合理的布局，以期获得安全、经济的人流及物流流动路线。

二、化工厂总图布置的几条基本原则1、应尽量考虑生产工艺流程的要求，避免物流交叉，缩短物流路线。并尽量减少人流和物流的交叉。2、对公用工程有大需求的车间，应考虑其与外界的联系，并尽量靠近其供应源。同时遵守“负荷集中”原则。3、厂区内与外界有大运输量的车间应尽量布置在厂区外缘。4、厂区内同类型或相似类型的车间应尽量集中布置。（“同类集中”原则）（如制药厂内同类药品种、剂型集中，放射、有毒、易燃易爆类分别集中）5、厂区布置应考虑防火、防爆及卫生健康的要求。（易燃易爆车间不要布置在厂区中央，并考虑相邻车间的安全。有粉尘、气味的车间尽量布置在下风口）6、工厂布置应考虑工厂、车间发展的需要。

2.4.3 化工厂的车间布置

一、化工厂车间的构成

化工厂的一个车间1、生产部分（原料工段；生产工段；成品工段；回收工段；控制室）2、辅助部分（变配电室；通风空调室；车间化验室；机电仪修室；各类中转室）3、生活部分（车间办公室；工人休息室；浴室及更衣间；卫生间）

车间布置的任务：在化工厂总图布置的框架下，按车间生产流程的工艺要求，同时考虑安全、操作方便、设备维修、经济合理等因素，将车间内生产部分、辅助部分、生活部分的所有硬件（主要是生产流程中的所有设备），在车间厂房的三维空间内进行合理的布局。

车间布置（车间平立面布置）：1、车间各层平面布置图2、车间的立面布置图（各种剖面） 车间平立面布置需要的主要资料：

1、化工厂总图布置图，厂房土建结构图；2、PID图；3、物料衡算及能量衡算结果、物性数据；4、设备一览表（尺寸、重量、安装及保温情况）；5、车间公用工程用量及车间外管情况；6、车间定员（人数、男女比例、倒班情况）。

化工厂总图布置与车间布置的关系：

1、总图布置是大局，车间布置是局部。车间布置服从于总图布置；

2、总图布置先完成，再进行车间布置。少数情况下，二者可能同步进行。

2.5 化工厂设计的部分参考资料

在工艺包设计和化工工艺专业设计的过程中，设计人员需要查阅许多参考资料，才能正确完成设计任务。例如，项目产品牵涉到的化工基础数据及其估算方法、产品生产流程信息、产品生产流程中相关主要单元操作技术要点、产品设计需要遵守的各类设计规范、行业各类标准设备图集、一些化工厂设备或仪表或管件的产品样本以及一些与设计有关的工艺技术评价和工艺经济评价方面的参考资料等等。

（一）什么叫工艺流程

化学加工过程是将一种或几种化工原料，经过一系列的物理和化学的单元操作，最终获得产品。这一系列的单元必须在相应的单元设备里进行，用管道将这些单元设备连接，以便于物料从一个单元设备进到另一个单元设备。为了使物料便于控制，要在设备和相应的位置安装一些测量、显示和控制元件，这些设备、连接的管路和相应的控制元件一起就组成了化工工艺流程。

由上可知，由设备、连接的管路和相应的控制元件一起组成的、能使原料获得化工产品的系统，称为化工工艺流程，简称为工艺流程。

（二）工艺流程设计的任务

1、确定六项内容

(1)确定采用多少生产过程(或工序)来构成由原料制得产品的全过程，以及每个生产过程(或工序)之间如何连接;

(2)确定每个生产过程(或工序)的具体任务,即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化和能量变化;

(3)确定由什么设备来完成每一个生产过程以及各设备的操作条件;

(4)确定控制方案、选用合适的控制仪表;

(5)确定三废治理和综合利用方案;

(6)确定安全生产措施,例如设置安全阀、阻火器和事故贮槽,危险状况下发出信号、或自动开启放空阀或自动停车联锁等。

2、在流程设计的不同阶段,绘制不同的工艺流程图。

（三）工艺流程设计的成果

,工艺流程进行概念设计时完成的一种流程图、不列入设计文件。

,供化工计算时使用,不列入设计文件。

列入初步设计阶段的设计文件中。

表示全部工艺设备、物料管路、阀门、设备的辅助管路和控制仪表的图例、符号等。列入施工图设计阶段的设计文件中。

2、表格:如工艺设备一览表等。

第二节 工艺流程设计方法与步骤

（一） 生产方法和工艺流程的选择原则

（1）先进性：技术上的先进和经济上的合理可行。具体包括：基建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗小和回收利用好

的生产方法。

（2）可靠性：生产方法和工艺流程是成熟可靠。是指所选择的生产方法和工艺流程是否成熟可靠（不成熟的工艺技术，会造成极大的浪费）。因此，对于尚在试验阶段的新技术、新工艺、新设备应慎重对待。要防止只考虑新的一面，而忽略不成熟、不稳妥的一面，坚持一切经过试验原则不允许把未来的生产当作试验工厂进行设计。

（3）结合国情：中国是发展中的国家，在工厂设计时不能单从技术观点考虑问题，应结合具体国情 ：①消费水平及各种化工产品的消费趋势。②机械设备及电气仪表的制造能力。③化工原材料及设备用金属村料的供应情况。④环境保护的有关规定和化工生产中三废排放情况。⑤劳动就业与化工生产自动化水平的关系。⑥资金筹措和外汇贮备情况。 以上三项原则必须在技术路线和工艺流程选择中全面衡量、综合考虑。 原料路线的选择：一个工业项目的产品可以从几种原料取，首先遇到的问题就是选择哪种原料。（1）可靠性：必须保证在其服务期限内有足够的、稳定的原料来源。例如若是矿石原料，要看它的储藏量、品位和开采量。凡以经过加工的原材料和部件作为原料的工业项目，最好与供应部门达成协议，以保证供应的可靠性。（2）经济性：在产品成本中，原料价格是一个重要因素。即要对各种原料投入后对单位成本的影响进行详细的分析。原料价格受其供求关系变化的影响很大，要根据供求关系对将来的价格进行预测。（3）合理性：这主要是指对资源的综合利用是否合理。 例如煤、石油和天然气为主要起始原料的合理利用问题：在选择原料路线时，适当提高化工用煤的比例；油改煤，以节约石油消耗是合理的。

工艺技术路线的选择：采用一定的原材料生产某种产品，可能有多种生产方法，每种生产方法所使用的生产设备、生产工具和工艺制造过程各不相同，也就是说，有不同的工艺技术路线。 每种工艺技术路线的投资费用和日常操作费用也不相同。把几种不同的工艺技术路线进行技术和经济比较，挑选出最适合的加以采用，就叫做工艺技术路线的选择，简称技术路线选择。

选择工艺技术路线的原则是：技术上先进；经济上合理

选择技术路线时应考虑：①所选择的技术必须是经过全面检验、并能在实践中应用的，以保证建成投产后生产的安全可靠，但也必须避免使用即将过时的技术②必须与可能得到的主要原料结合起来考虑。如就地取材。③不仅要考虑主要产品，而且要考虑副产品的利用价值的销售。即一项具体技术要按其所产生的全部产品组合来看。若一种供选择的技术以相同的基本原材料投入而得到更广泛的产品组合，那么就应考虑其全部产品的价值。④不选择超过自己技术吸收能力的技术（技术过盈）。⑤从劳动和资金两个角度出发进行各种考虑，以便选择最适合的技术。 例如：在缺乏劳动力或劳动力非常昂贵的国家或地区，选择资金相对密集的技术，可能是经济合理的；而在劳动力过剩的国家或地区，节约劳动力的技术就可能会增加必要的投资，因此应选择劳动力相对密集的技术。

(二)生产方法和工艺流程确定的步骤

确定生产方法，选择工艺流程一般要经过三个阶段。

1.搜集资料，调查研究a基础资料：地形、气象、水文、地址、人文地理、原料燃料、动力、交通、施工条件b生产方式：生产方式及其工艺流程---原料路线、操作规程、控制指标、主要设备等c工艺资料：物料衡算、热量衡算、设备计算d其他资料：车间布置、非工艺专业资料、及其他与建设项目有关的资料

搜集设计资料的原则和步骤

（1）资料的完整性：全面的、完整的资料数据能够反映客观事物的全过程，才能用于设计。

（2）资料的正确性：正确的资料数据具有再现性，能反映客观事物的本质规律，才能用于设计。

（3）资料的适用性：科学技术都是有条件依据的，搜集资料要严格注意资料的适用条件。

（4）资料的恰当性：资料年代的差异会造成技术上的不同，在整理、分析资料时应注意资料恰当性，不可盲目一味追求先进性，要综合考虑整个设计的技术水平与建设项目的投资总额。

2.确定方案，落实设备：设备是完成生产过程的重要条件，是确定技术与工艺流程的时必然要涉及到的因素，因此要足够重视。

3.全面分析，对比比较

（三）工艺流程设计的方法－－以反应过程为核心，以方案比较作决定

1、以反应过程为中心

(1)定反应器:根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、基本工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操作，还是间歇性操作。

有些产品不适合连续化操作，如同一生产装置生产多品种或多牌号产品时，用间歇操作，更为方便。

物料反应过程是否需外供能量或移出热量，都要在反应装置上增加相应的适当措施。 如果反应需要在催化剂存在下进行，就须考虑催化反应的方式和催化剂的选择。

一般说确定主反应过程的装置，往往都有文献、资料可供参考，或有中试结果。现有工业化装置可以借鉴、参考，因此并不复杂。

(2) 设计原料预处理过程

根据反应特点，必然对原料提出要求，如纯度、温度、压力以及加料方式等，以保证反应过程的实现。

原料预处理过程：固体：粉碎、溶解---目数、浓度、纯度；液体：配制、混合---浓度、均一 气体：配比、压缩---浓度、输送

原料预处理过程可以牵涉到：粉碎、筛分、配制、混合、压缩、提纯等单元操作。这些操作过程主要根据原料的性质及处理方法选择不同的装置进行组合。因此，设计的工艺流程就有所不同。

(3)设计产物的后处理过程

根据反应原料的特性和产品的质量要求，以及反应过程的特点，实际反应过程可能会出现下列情况:①除了获得目的产物外，由于存在副反应，还生成了副产物。②由于反应时间等条件的限制或受反应平衡的限制，以及为使反应尽可能完全而有过剩组分。③原料中含有的杂质往往不是反应需要的，在原料的预处理中并未除净，因而在反应中将会带入产物中，或者杂质参与反应而生成无用且有害的物质。④产物的集聚状态要求，也增加了后处理过程。某些反应过程是多相的，而最终产物是固态的。

因此用于产物的净化、分离的化工单元操作过程，往往是整个工艺过程中最复杂、最关键的部分。

产品分离 固液分离---过滤、离心 液液分离---蒸发、精馏、萃取 气液分离---吸收

产品分离牵涉到的单元过程： 过滤、离心、蒸发、精馏、萃取、吸收等单元操作过程。这些单元操作过程，同样应根据被分离产物的特征，设计与之相适应的单元过程。

产品精制对产物进一步纯化，以满足产品的质量要求。液体---精馏、浓缩、结晶 固体---重结晶 气体---吸收

产品精制牵涉到的单元过程： 精馏、浓缩、结晶、重结晶等单元操作过程。这些单元操作过程，同样应根据产品的质量要求，设计与之相适应的单元过程。

(4)设计产品的后处理过程

经精制后的产物，成为最终的产品还需要干燥、包装、储运等过程。固体---干燥、包装 液体---灌装 气体---灌装

储运包装过程牵涉到的单元操作过程有：干燥、计量、包装等过程，应根据产品的特性进行设计工艺过程。

(5)设计未反应原料的循环或利用以及副产物的处理

由于反应不是全部，剩余组分在产物处理中被分离出来，一般应循环回到反应设备中继续参与反应。

(6) 确定“三废”排出物的处理措施

在生产过程中，不得不排放的各种废气、废液和废渣，应尽量综合利用，变废为宝，加以回收。无法回收的应妥善处理。“三废”中如含有有害物质，在排放前应该达到排放标准。 因此在化工开发和工程设计中必须研究和设计治理方案和流程，要做到“三废”治理与环境保护工程、“三废”治理工艺与主产品工艺同时设计、同时施工，而且同时投产运行。按照国家有关规定，如果污染问题不解决，是不允许投产的。

(7) 确定公用工程的配套措施

在生产工艺流程中必须使用的工艺用水（包括作为原料的软水、冷却水、溶剂用水以及洗涤用水等）、蒸汽（原料用汽、加热用汽、动力用汽及其他用汽等）、压缩空气、氮气等以及冷冻、真空都是工艺中要考虑的配套设施。

至于生产用电、上下水、空调、采暖通气都是应与其他专业密切配合的。

(8) 确定操作条件和控制方案

一个完善的工艺设计除了工艺流程等以外，还应把投产后的操作条件确定下来，这也是设计要求。

这些条件包括整个流程中各个单元设备的物料流量（投料量）、组成、温度压力等，并且提出控制方案（与仪表控制专业密切配合）以确保能稳定地生产出合格产品来。

(9) 制定切实可靠的安全生产措施

在工艺设计中要考虑到开停车、长期运转和检修过程中可能存在各种不安全因素，根据生产过程中物料性质和生产特点，在工艺流程和装置中，除设备材质和结构的安全措施外，在流程中应在适宜部位上设置事故槽、安全阀、放空管、安全水封、防爆板、阻水栓等以保证安全生产。

(10) 保温、防腐的设计

这是在工艺流程设计中的最后一项工作，也是施工安装时最后一道工序。流程中应根据介质的温度、特性和状态以及周围环境状况决定管道和设备是否需要保温和防腐。

2.以方案比较作决定

工业生产中，一个过程往往可以有多种方法来实现，例如液固混合物的分离，可以用离心、沉降、压缩和真空过滤等方法；含湿固体的干燥，可以用气流、双锥、滚筒、箱式、沸腾等

干燥方法，这些也都需要进行方案比较，因地制宜地选择一种最佳工程方案。

一个优秀的工程设计要在多种方案的比较中才能产生。进行方案比较首先要明确判据，工程上常用的判据有产物收率、原材料单耗、能量单耗、产品成本、工程投资等。此外，也要考虑环保、安全、占地面积等因素。

进行方案比较的基本前提是保持原始信息不变。过程操作参数如温度、压力、流速、流量等原始信息，设计者是不能变更的。设计者只能采用各种工程手段和方法，保证实现工艺规定的操作参数。

（四）工艺流程设计的步骤

1.搜集资料，调查研究 2.确定生产线数目3.确定操作方式4.确定主要生产过程5.确定辅助过程6.合理确定操作条件7.考虑流程的弹性和进行设备设计8.确定控制系统9.逐步完善和简化所设计的流程10.对多种流程设计方案进行比较,选出最优方案

1、搜集资料，调查研究

要根据建设项目的产品方案及生产规模，有计划、有目的地搜集国内外同类型生产厂的有关资料，包括技术路线特点、工艺参数、原材料和公用工程单耗、产品质量、三废治理以及各种技术路线的发展情况与动向等技术经济资料。

掌握国内外化工技术经济的资料，仅靠设计人员自己搜集是不够的，还应取得技术信息部门的配合，有时还要向咨询部门提出咨询。

２．确定生产线数目

大型装置与相同生产能力的数个小型装置相比优点：节约建设投资，占地少，自动化程度高等；缺点：附属设备贵，大都无备用设备，出故障只好停车；

若以单生产线的大型装置与生产能力相同的双生产线小型装置相比，开工率高时，则大型装置的经济效益好。假如开工率不足或生产负荷常变化，尤其是几种牌号的产品经常换产时，则双线小装置的经济效益好。

因此对于生产规模较大，涉及到是否实施大型化时需仔细分析比较。

３．确定操作方式尽量采用连续化操作方式。有时也采用间歇与连续联合操作化方式。 有些过程采用间歇操作反而更有利些，如用蒸馏釜处理精馏塔塔釜的高沸点残液。

４．确定主要生产过程先抓住全流程的核心---反应过程,从它入手来逐步建立与之相应的生产过程。即原料→预处理过程→反应过程→产物后处理。

5．确定辅助过程降低能耗，提高能量利用率的过程。如反应热、位能、静压能等的利用。三废处理过程。为稳定生产而设立的过程(如缓冲、中间贮存)。

6．合理确定操作条件如高压反应过程，要求在原料贮罐到反应器间必须设立升压过程和相应的压缩机，而在反应器到产品间必须设立减压过程和相应的设备。又如确定了反应器内的操作温度和允许波动范围，就要相应地设立供热或移热设施及手段(如夹套内泠管等)，同时建立自动调剂温度的控制系统。

7．考虑流程的弹性和进行设备设计

即全流程设计要考虑综合生产能力的弹性:应估计全年生产的不均衡性,各过程间所选设备的操作周期及其不均衡性,还要考虑因生产管理和外部条件等因素可能产生负荷的波动,这些均通过调研和参加生产实践来确定弹性的适宜幅度。对设备的余度的考虑:原则上既不超过又不少于设计负荷,并且尽可能使各台设备的能力一致,以避免由于设备能力不平衡而造成浪费。在考虑了全装置的弹性和各设备的余度以后,就可进行设备选型和设计计算了。

8．确定控制系统：要根据各过程间是如何连接的、各过程又靠什么操作手段来实现的等等来确定它们的控制系统。要考虑正常生产、开停车和检修所需的各个过程的连接方法,此外还要增补遗漏的管线、阀门、过滤密封系统,以及采样、放净、排空、连通设施,逐步完善控制系统。 注意:：在这个过程中，与自控专业共同商定控制水平,进而设计全流程的控制系

统和仪表系统,画在流程图上，完成PID。

9．逐步完善和简化所设计的流程：要从各方面着手来逐步完善和简化

考虑到开停车和事故处理等问题，因而设置事故贮槽，增加备用设备以利于必要时可以切换使用。有时需设置自动往聚合设备内加终止剂的装置。尽量简化对水汽泠冻系统的要求，尽可能采用单一系统。当装置本身需要用到几种不同压力的蒸汽时，应当尽可能简化或统一对蒸汽压力的要求。尽量减少物料循环量，在切实可行的基础上采用新技术，提高单程转化率以及简化流程等等。

10．对多种流程设计方案进行比较,选出最优方案

应当尽量从实际可能出发，多搞一些流程设计方案，然后进行全面的综合比较，从中找出最优的方案作为流程设计的成果。

第四章 流程组织（过程合成）

原料预处理阶段：

◆以物理方法为主，但不排除化学方法。 ◆可能要用到一些分离的单元操作。

◆可能牵涉到“三废”处理。 ◆可能有副产品产出。

反应合成阶段：◆可能是多步反应组成的反应网络（多个反应器）。 ◆多个反应器之间可能穿插着分离单元操作。

产物分离阶段：◆可能要用到多种单元操作。 ◆重视“三废”处理技术问题。◆重视回收。

二、什么是流程组织

1、流程组织的定义：权衡技术与经济、安全、工程等方面的因素，在过程开发实验的基础上，结合专家化工生产过程的实际经验，将某个化工过程的原料准备、反应合成、产物分离三个阶段的有关单元操作有机地组合在一起，形成一个较优的工艺流程。

2、流程组织的结果：画出一个详细的流程草图（包含所有的工艺流股），并根据过程开发实验的结果，确定流程中的合适的已知设计条件。（流程组织是化工工艺设计的“龙头”。）

3、流程组织的依据：◆过程开发实验结果；◆化工专家的实践经验。

4、化工领域包括相关领域的一些科技进步与发明，都可能对某个产品生产过程的流程组织带来显著的影响。

二、流程组织的几个基本原则：1、重视过程开发实验结果（根本出发点）；2、尽量确保工程中运用的工艺技术和设备的成熟性；3、要考虑工程放大的影响4、组织流程时，应考虑流程的可操作性，尽量增大流程（尤其是关键设备）的操作弹性；5、重视流程的运行安全问题；6、从经济角度，节省流程的固定投资，减少流程的操作费用；7、重视副产品回收，同步考虑环保因素；

三、流程组织的具体任务：1、原料的预处理；2、反应途径的合成与挑选；3、专用地址分配；4、分离技术的选择；5、分离顺序的选择；6、能量集成与管理(热交换网络)； 在流程组织的这些工作中，反应途径的合成与挑选是流程组织的核心。

反应途径确定后，它就决定了原料预处理的程度和方法，同时决定了分离技术和顺序问题。（流程的核心是“反应”） 过程开发实验，往往以反应途径的开发或挑选为起始点。

4.2 原料的预处理及反应途径的合成

一、原料的预处理：在实际的化工过程中，化学反应的反应速度、转化率、反应选择性率等，对其进料的组成及纯度、相态、固体颗粒粒度分布等方面，一般都会提出相应的要求。 原料预处理的目的：1、从有利于反应的角度（提高反应转化率；提高或控制反应速度；提高反应的选择性率，等等。） 2、从有利于反应后产物分离的角度

原料预处理的几种通常形式：1、原料的预热、预冷、加压处理；2、原料的纯度处理；3、几种反应原料的预混合处理4、原料的相转换处理；5、固体原料的颗粒粒度大小处理；

液－固反应过程，如果其目的是拿出固体中的某些组份，这种操作过程叫“浸取”

提示：进行组织流程，考虑原料预处理的方法，要站在全流程角度，从进厂原料现状、反应对原料的要求、反应后产物的分离等方面因素综合考虑。

只要技术可行，经济合理，可以考虑采用一些分离单元操作，甚至化学手段，来进行原料预处理。

二、反应途径的合成与挑选

反应途径：从原料到产品的多步反应组成的反应顺序（序列）。

反应途径的合成：构造从原料到产品的反应途径。

挑选反应途径：从A C，化学家在实验室发明提出来多个反应途径，化学工程师则站在工程实际应用的角度，从这些众多的反应途径中挑选一条或几条进行工程设计并投入商业运行。 反应途径的合成与挑选是流程组织的“核心”。其对整个流程生产的产品质量、产品成本一般都有决定性的影响。

挑选合适的反应途径，是从源头治理污染的最好方法。

4.4 分离技术与分离顺序的选择

分离是化工流程中必不可少的重要组成部分，往往对化工产品的质量起关键性的决定作用。 在流程组织的反应途径确定后，就必须针对该反应途径产生的混合物，选择分离技术和分离顺序对该混合物进行处理。分离操作的目的：

1、提高产品（包括副产品）的质量；2、回收未反应完全的反应物（包括溶剂、催化剂等）；

3、满足环境保护的要求；

化工产品的竞争：关键是产品质量与成本。

关于分离的单元操作技术：传统的包括：精馏、萃取、吸收、吸附、过滤、干燥、离子交换、蒸发、结晶、层析、电泳、渗透等等。相继出现的新分离方法包括：膜分离、离子交换色谱、超临界萃取等等。

在选择分离技术手段时，应该对一些分离技术的基本要点有一些认识，这些基本要点包括：◆利用什么性质进行分离；◆处理能力及纯度极限；◆能耗、分离成本、投资大小

针对反应完后的混合物分离，其分离技术的选择主要原则如下：一、分离技术的选择基本原则：1、以待处理物系的各组份的性质为根本出发点，来挑选分离技术。2、充分考虑分离过程的投资、成本等经济因素。3、根据待处理物系的处理量和分离纯度要求，来挑选合适的分离技术。4、尽量采用技术、设备上成熟的分离技术，避免工程风险。

二、分离顺序选择（确定）的基本原则：1、根据待处理物系的性质，一般是容易分离的组份，可考虑先分离。2、相分离可考虑优先进行。3、含量较多的组份可考虑优先分离。4、高附加值的产物组份可考虑优先分离。5、稳定性较差、有毒、有腐蚀、有放射性的组份可考虑优先分离。

第五章 化工流程的自动控制

仪表和计算机自动控制系统在化工过程中发挥着重要作用。强化化工流程的自动控制，是化工生产过程的发展趋势和方向。

化工流程自动化控制的优点：①、提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产品质量或收率；②、保证化工流程安全、稳定的运行；③、对间歇过程，还可减少批间差异，保证产品质量的稳定性和重复性；④、降低工人的劳动强度，减少人为因素对化工生产过程的影响； 化工流程中经常需要控制的部分工艺变量（参数）：温度；压力；流量；液位；搅拌转速；PH值；浊度、粘度、各种组份浓度

自动控制是在人工控制的基础上发展而来的，由检测仪表、计算机装置、自控阀门组成的自动控制系统分别代替人的眼睛观察、大脑判断决策、手动操作。

5.1 化工流程自控控制的一些基本概念

一、自动控制术语：1、被控对象（被控过程、被控设备）定义：需要实现自动控制的生产流程（过程）或设备。2、被控变量（被控参数）定义：被控对象中需要保持规定数值的物理量。3、控制变量（操纵变量）定义：受执行装置（自控阀门）操纵，用来使被控变量保持在设定值的某个物理量。4、干扰变量（扰动变量）定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并可能引起被控变量发生变化的一些物理量。5、设定值与控制精度设定值－－－被控变量的工艺规定值。（注意：对开环控制系统，控制变量也可以有设定值。）控制精度－－－设定值允许的波动范围。6、控制偏差控制偏差－－－被控变量的设定值与其实际测量值之差。

二、控制系统类型：计算机自动控制系统：开环控制系统；

闭环控制系统：闭环控制系统作用原理：通过被控变量的检测值与其设定值的偏差（包括偏差正负方向），反过来通过计算机控制装置对控制变量进行操纵调节。

开环控制系统与闭环控制系统的几点显著区别：①、闭环控制系统是按被控变量的检测值与其设定值的偏差去操纵（影响）控制变量；而开环控制系统是按照控制变量本身的设定值或干扰变量的大小去操纵（影响）控制变量。

②、闭环控制系统在被控变量，控制装置，控制变量之间形成了相互影响的回路。

即：控制变量可以改变到被控变量，反过来，被控变量的信息有可以指导控制变量的调节。而开环控制系统不存在此相互影响的回路。

③、闭环控制系统必须有被控变量的检测，而开环控制系统可以没有被控变量的检测。 化工流程的控制系统类型，绝大多数为闭合控制系统。

第六章 化工项目的技术经济分析

6.1 化工技术经济在化工设计中的地位

一、化工技术经济的定义：“技术经济学”是技术学科和经济学科相互渗透而形成的一门交叉学科。“技术经济学”不单独地研究某些技术问题，也不是孤立地研究纯经济问题，它研究的是“技术应用在市场经济条件下的经济活动中，所形成的运行规律”。“化工技术经济学”是“技术经济学”在化学工程领域的运用与发展，是技术经济学的一个分支。

化工技术经济学贯穿一个化工项目从基建到其寿命期的全过程。

四、化工过程的几个典项目建议书 化 项目立项阶型化工技术经济问题：工段（投资决策1、精馏塔设计时回流项可行性研究报告 目比的选定 基设计说明书内包含技术经技术层面上，只要R建

济评价内容 及＞Rmin，技术就可行。 其实际运行经济情况分那么，R＝1.2Rmin？ 寿析（成本核算等） 命1.5Rmin 2.0Rmin？„ 寿命期内运行

期实际上，有一个技术经工程改造（扩产）的技

济问题。 R 塔板数术经济分析

少，投资少，但能耗高，

操作费用大。 R 塔板数多，投资大，但能耗低，操作费用小。

现在，可以使用计算机模拟软件，以R＞Rmin为约束条件，以经济指标为最终目标，寻求到最优的回流比ROPT。

问题：“常用流体推荐流速表”、“流体适宜流速表”，它们是根据什么得来（确定）的？这里面实际也体现了一个技术经济问题。

在某个流股的输送量、输送距离一定的情况下：流速V ↓，管径D ↑（投资加大），阻力

压降小，泵功率会适当降低，操作（运行费用）会适当降低。：

流速V ↑ ，管径D ↓ （投资减少），阻力压降大，泵功率会适当增大，操作（运行费用）会适当增加。

6.2 化工项目的投资

要想建成一个化工项目（工程），并把它运行起来，就得投入一定得资金。这些投入得资金，就是化工项目的投资。化工项目投资点（按投资支出大概先后顺序）：

化工项目投资：1、建设投资支出（固定投资、基建投资）【a投资决策期支出b设计费支出c土地支出、工程施工及设备支出d试车费支出及工程预备费】2、流动资金支出3、建设期利息支出

化工项目投资内容（按投资的资金使用方向）：

化工项目投资：1、建设投资（固定投资、基建投资）分为a工程费用（主要生产部分工程费；辅助生产部分工程费；公用工程部分工程费；服务性部分工程费；生活福利部分工程费；“三废”处理部分工程费；厂外部分工程费）b设计费用c试车费用d预备费用2、流动资金分为a生产资金b储备现金3、建设期利息支出

化工项目的投资≠固定资产；化工项目的投资＞固定资产

国家有关部门规定：固定资产必须同时满足以下两个条件：◆ 单项价值必须在800元人民币以上；◆ 使用寿命必须在一年以上。

一般不能形成固定资产的投资内容：◆ 因返工而报废的工程部分；◆ 临时建筑；◆ 人员培训费； 试车费一般都打入固定资产。化工项目一般投产稳定后，才进行竣工验收，才进行资产核算。投资及固定资产的管理工作，是一个化工企业总会计师的重要工作职责。

一、化工项目的流动资金：1、生产运行资金：用于支付员工工资及福利，支付原材料，支付能源、水等，支付日常管理费用，支付外协费用，支付研发费用，员工培训费用等。2、成品资金：用于支付成品库存费用，成品销售费用，成品运输费用，广告宣传费用等。3、储备资金：用于储备原材料及能源、备件等。也包括储备部分现金（备用金）。4、流动资金的运行特点

流动资金（其生产资金部分）的整体特点：“循环”

在其整体“循环”特点下，具体体现在：◆ 只要工厂不停工，它就不能全部收回；◆ 其周转快慢，能一定程度反映出企业的经营状况；

5、流动资金的估算：①、按项目固定资产估算 流动资金额＝固定资产额×固定资产流动资金率 其中：固定资产流动资金率为12％～20％②、按项目年销售总收入估算 流动资金额＝年总销售收入×销售收入流动资金率 其中：销售收入流动资金率为10％～15％③、按年总成本（扣除折旧）估算：流动资金额＝年总成本（扣除折旧）×成本流动资金率 其中：成本流动资金率为12.5％～25％ ④、按流动资产和流动负债估算：流动资产＝应收账款＋存货＋账面流动现金 流动负债＝应付账款 流动资金额＝流动资产－流动负债

关于资金的筹措渠道：①、企业各年盈利积累的自筹资金②、银行贷款；③、财政拨款补贴；④、企业重组融资（包括风险投资）；⑤、企业无偿拆借；⑥、发行公共债券；⑦、上市募集资金；

6.3 化工产品的成本

投资－－－针对某个工程项目；成本－－－针对工程项目生产出的某个化工产品 某个化工产品的成本，反映的是这个产品在出厂时，其凝聚的价值支出。

一、化工产品成本的主要组成：1、主要原材料费用：经过加工后，构成化工产品实体的各个物料费用。（主要原材料的原子（原子基团）进入了产品分子式中。）2、辅助原材料费用

在化工生产过程中，不进入产品实体，但在生产中起重要作用的诸如催化剂、溶剂、助剂等原材料。（辅助原材料的原子（原子基团）不进入了产品分子式中。）3、燃料及动力费用：为生产过程提供能量的燃料和消耗的水、电、汽、气费用。4、生产员工的工资及相应的附加费5、固定资产折旧费及大修基金①、化工企业的大修基金：化工企业的大修，指对化工厂全厂或某些车间进行大规模的修理或改造。（每年应该提取的大修基金数额，一般按与固定资产原值的适当比例来提取。）②、化工企业的折旧：投入固定投资而形成的固定资产，采取折旧的形式摊销到每吨（个）化工产品中，而达到逐步收回企业固定资产（绝大部分固定投资）的目的。化工类企业的固定资产残值率一般取3％～8％；化工类企业的折旧年限一般取15年；6、专利（或专有技术）费用；7、车间经费费用；8、企业管理费用 （注意：车间成本＋企业管理费用＝工厂成本。）9、销售费用 （注意：工厂成本＋销售费用＝销售成本。）

二、几个重要的成本概念：1、车间成本、工厂成本、销售成本2、年总成本（年车间总成本；年工厂总成本；年销售总成本）、单位产品成本（单位产品车间成本；单位产品工厂成本；单位产品销售成本） 单位产品成本＝年总成本/年产量 3、设计成本：按施工设计资料计算（加上一些估算）出的产品成本。实际成本：按正常投产运行后，实际核算出来的产品成本。4、可变成本：指年总成本中，那些随产量的变化而按比例相应变化的成本内容。不变成本（固定成本）：指年总成本中，那些不随产量的变化而按比例相应变化的成本内容。

6.4 销售收入、税金、利润

1、产量：以实物形式表现出的企业实际生产成果的数量。2、销售量：以实物形式表现的企业实际销售出的生产成果数量。一般而言，销售量≦产量。在初步技术经济分析时，可以假设销售量＝产量。3、产值：产量与单位产品价格的乘积。4、销售收入：企业将产品销售出去后收回的货币。

第九章 化工安全 一、化工生产的特点：1、化工生产涉及的危险品多：化工生产使用的原料、半成品和成品种类繁多，且绝大部分是易燃、易爆、有毒有腐蚀的化学危险品。2、化工生产要求的工艺条件苛刻：有的化学反应在高温、高压下进行，有的要在低温、高真空度下进行。3、生产规模大型化：近几十年来，国际上化工生产采用大型生产装置是一个明显的趋势，如合成氨工业和石油化工。4、生产方式日趋先进：现代化工的生产方式已经过去的手工操作、间断生产转变为高度自动化，连续化生产；生产设备由敞开式变以密闭式；生产操作由分散控制变为集中控制；同时也由人工手动操作发展为计算机控制。

二、化学工业危险因素：1．工厂选址 (1)易遭受地震、洪水、暴风雨等自然灾害；(2)水源不充足；(3)缺少公共消防设施的支援； (4)有高湿度、温度变化显著等气候问题；(5)受邻近危险性大的工业装置影响；(6)邻近公路、铁路、机场等运输设施； (7)在紧急状态下难以把人和车辆疏散至安全地。2．工厂布局 (1)工艺设备和贮存设备过于密集；(2)有显著危险性和无危险性的工艺装置间的安全距离不够；(3)昂贵设备过于集中；(4)对不能替换的装置没有有效的防护；(5)锅炉、加热器等火源与可燃物工艺装置之间距离太小；(6)有地形障碍。

3.支撑物、门、墙等不是防火结构；(2)电气设备无防护措施；(3)防爆通风换气能力不足；(4)控制和管理的指示装置无防护措施；(5)装置基础薄弱。4．对加工物质的危险性认识不足。(1)在装置中原料混合，在催化剂作用下自然分解；(2)对处理的气体、粉尘等在其工艺条件下的爆炸范围不明确；(3）没有充分掌握因误操作、控制不良而使工艺过程处于不正常状态时的物料和产品的详细情况。5.化工工艺 (1)没有足够的有关化学反应的动力学数据：(2)对有危险的副反应认识不足；(3)没有根据热力学研究确定爆炸能量；(4)对工艺异常情况检测不够。6．物料输送(1)各种单元操作时对物料流动不能进行良好控制；(2)产品的标示不完全；(3)风送装置内的粉尘爆炸；(4)废气、废水和废渣的处理；(5)装置内的装卸设施。

(1)忽略关于运转和维修的操作教育；(2)没有充分发挥管理人员的监督作用；(3)

开车、停车计划不适当；(4)缺乏紧急停车的操作训练；(5)没有建立操作人员和安全人员之间的协作体制。8.设备缺陷(1)因选材不当而引起装置腐蚀、损坏；(2)设备不完善，如缺少可靠的控制仪表等；(3)材料的疲劳；(4)对金属材料没有进行充分的无损探伤检查或没有经过专家验收；(5)结构上有缺陷，如不能停车而无法定期检查或进行预防维修；(6)设备在超过设计极限的工艺条件下运行；(7)对运转中存在的问题或不完善的防灾措施没有及时改进;(8)没有连续记录温度、压力、开停车情况及中间罐和受压罐内的压力变动。9．防灾计划不充分(1)没有得到管理部门的大力支持；(2)责任分工不明确；(3)装置运行异常或故障仅由安全部门负责;(4)没有预防事故的计划，或即使有也很差 ； (5)遇有紧急情况未采取得力措施；(6)没有实行由管理部门和生产部门共同进行的定期安全检查；(7)没有对生产负责人和技术人员进行安全生产的继续教育和防灾培训。

三、化工生产中的重大危险源：重大危险源是指企业生产活动中客观存在的危险物质或能量超过临界值的设施、设备或场所。

注意区分重大危险源和重大事故隐患

四、2、重大危险源的范围

共有七大类：贮罐区（贮罐） 库区（库）生产场所企业危险建（构）筑物压力管道锅炉；压力容器

3、重大危险源的类型

根据事故类型可将重大危险源分为两大类

设备布置图内容；一组视图；尺寸及标注；安装方位标；说明与附注；设备一览表；标题栏 视图的表达内容：建筑物及其构件、设备：(1)建筑物及其构件 建筑物及其构件的轮廓用细实线绘出。墙、柱、地面、地坑、地沟、安装孔洞、楼板、平台、栏杆、楼梯、吊车、吊装梁及设备基础等，应按比例并采用规定的比例画出。门、窗在平面图上只画出位置、开启方向，在剖视图上一般不表示。承重墙、柱等结构用细点划线画出其建筑定位轴线。

设备：用粗实线绘制设备的外形轮廓及其安装基础。外形复杂的设备，只画出基本外形。 同一位号的设备多于三台时，只画出首末两台的外形，中间的可只画出基础或用双点划线方框表示。小型通用设备，如泵、压缩机等，若有相同的多台可画出一台，其余用粗实线简化画出其基础的矩形轮廓。 当某一平面图上还有局部平面或操作、维修平台时，平面图上只表示上层的设备外形轮廓，下层的设备外形可用虚线或局部剖视来表示。若下层的设备图形复杂时，应单独绘制出局部的平面图。一台设备穿越多层时，在每层平面图上均要画出该设备的平面位置。

设备布置图的标注：设备布置图的标注包括定位轴线编号、构件尺寸、设备位号、名称、定位尺寸及说明等。①设备布置图上一般不标注设备的定形尺寸，而只标注设备安装定位尺寸。

②在平面图上应标注设备的平面定位尺寸。（平面定位尺寸是用建筑定位轴线作基准，确定设备中心线或设备支座孔中心线的距离。）

化工设备类型：标准设备（定型设备）和非标准设备（非定型设备 ）

选型和工艺设计的原则：合理性。 先进性。安全性。经济性。

根据其操作方式可以分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。

间歇操作过程：原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作完成后，物料一次排出，即为间歇操作过程。此过程的特点是在整个操作时间内，再无物料进出设备，设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化（如：萃取过程、过滤过程）。 连续操作过程：在整个操作期间，原料不断稳定地输入生产设备，同时不断从设备排出同样数量（总量）的物料。设备的进料和出料是连续流动的，即为连续操作过程。在整个操作期间，设备内各部分组成与条件不随时间而变化。

半连续操作过程：操作时物料一次输入或分批输入，而出料是连续的，或连续输入物料，而出料是一次或分批的。

稳定状态操作就是整个化工过程的操作条件（如温度、压力、物料量及组成等）如果不随时间而变化，只是设备内不同点有差别，这种过程称为稳定状态操作过程，或称稳定过程。如果操作条件随时间而不断变化的，则称为不稳定状态操作过程，或称不稳定过程。

间歇过程及半连续过程是不稳定状态操作。连续过程在正常操作期间，操作条件比较稳定，此时属稳定状态操作多在开、停工期间或操作条件变化和出现故障时，则属不稳定状态操作。 物料衡算基准的选择：①时间基准 对于连续操作过程选用单位时间作为基准是很自然的②批量基准 对于间歇操作按投入物料的数量为基准，最方便，即以一批/次作为基准③质量基准 取已知变量最多（或未知变量最少）的物流作为基准最为合适。④物质的量基准 对于有 对于

化工生产中的换热设备 按传热器作用原理分类：直接接触（混合）式换热器换热时，热冷流体发生接触和混合。如凉水塔、喷射冷凝器等。

间壁式换热器换热时，热冷流体由固体壁面隔开，流体不发生接触与混合，是应用最广的换热器。如管壳式换热器、板式换热器等。

蓄热式换热器：热冷流体交替与固体蓄热体发生接触传热。如回转式空气预热器等。

中间载热体式换热器：通过载热体在两个间壁式换热器之间的循环，实现热量传递。如热管式换热器等。

液固分离设备：A. 过滤式离心机B.沉降式离心机C. 高速离心机（碟式、室式和管式） 过滤机：A.压滤机（板框式压滤机和箱式压滤机）B.转鼓真空过滤机C.盘式过滤机D.带式 气固分离设备：A.除尘器（脉冲袋式除尘器、离心水膜除尘器、洗浴式除尘器、旋风分离器、CLK型系列扩散式旋风分离器）

传质设备：板式塔和填料塔：按接触方式可分为连续（微分）接触式（填料塔）和逐级接触式（板式塔）两大类，

化学反应器分类：1、按反应器的几何构形分类：管式反应器、槽式反应器、塔式反应器

2、按操作方式分类：连续式反应器、间歇式反应器、半连续反应器

3、按反应器内物流的流动状态：分类理想平推流反应器、理想全混流反应器、非理想流反应器

4、按反应器内反应物的相态分类：均相反应器、气相均相反应器、液相均相反应器、非均相反应器、气固相反应器、固定床反应器、绝热式固定床反应器、多段绝热式反应器、列管式固定床反应器、套管式固定床反应器、流化床反应器、散式流化床反应器、聚式流化床反应器、气液相反应器、液液相反应器、气液固三相反应器