第一篇：化工設(shè)計(jì)教案

化工設(shè)計(jì)教案

為什么要學(xué)習(xí)《化工設(shè)計(jì)》

(1)從一個(gè)新產(chǎn)品或新工藝的試驗(yàn)研究開(kāi)始到進(jìn)行工廠(chǎng)建設(shè)為止，都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)幫助我們從高等學(xué)校走向社會(huì)時(shí)能適應(yīng)新的工作崗位的需要，迅速實(shí)現(xiàn)從大學(xué)生向工程師的轉(zhuǎn)化。

(3)幫助我們學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用各種已學(xué)過(guò)的知識(shí)系統(tǒng)地分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。

學(xué)什么

學(xué)設(shè)計(jì)的基本原理、基本程序和方法。其主要內(nèi)容有：

(1)當(dāng)代先進(jìn)水平的化工裝置設(shè)計(jì)有哪些內(nèi)容？如何完成之？(2)如何設(shè)計(jì)工藝流程、選擇工藝參數(shù)和設(shè)備？(3)如何進(jìn)行廠(chǎng)房、車(chē)間和管道布置？(4)如何編制設(shè)計(jì)文件？

如何學(xué)

(1)多讀幾本書(shū)，聽(tīng)課與自學(xué)相結(jié)合(2)多應(yīng)用，理論與實(shí)踐相結(jié)合化工設(shè)計(jì)是將一個(gè)系統(tǒng)(一個(gè)工廠(chǎng)、一個(gè)車(chē)間)按照工廠(chǎng)工藝技術(shù)要求，經(jīng)工程技術(shù)人員的創(chuàng)造，將其全部描繪成的圖紙，表格及必要的文字說(shuō)明，即把工程技術(shù)裝備用工程語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。然后根據(jù)這一“語(yǔ)言”，把這個(gè)系統(tǒng)建立起來(lái)，并投入運(yùn)行?；蛘f(shuō):設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)能將人們的設(shè)想和想象轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)的一個(gè)重要步驟，通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，我們可以知道化工廠(chǎng)的建設(shè)程序，設(shè)計(jì)程序，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容等一些基本概念。化工設(shè)計(jì)概述

一、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展歷史、化學(xué)工業(yè)覆蓋的范圍及其在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系中的地位

1、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展歷史：化學(xué)工業(yè)歷經(jīng)了古代、近代、現(xiàn)代三個(gè)主要發(fā)展階段。

化學(xué)工業(yè)發(fā)展階段：① 古代化學(xué)工業(yè)：從數(shù)千年前人類(lèi)陽(yáng)光曬鹽、地下鹵水煮鹽開(kāi)始，萌發(fā)了古老的化學(xué)工業(yè)。②近代化學(xué)工業(yè)：從18世紀(jì)中葉，歐洲造紙、玻璃、肥皂的大規(guī)模生產(chǎn)開(kāi)始，表明近代化學(xué)工業(yè)的形成。③ 現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)：上世紀(jì)40年代開(kāi)始，隨著合成橡膠、石油煉制、合成纖維工業(yè)的迅速發(fā)展，隨著化工單元操作理論的日益成熟，在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模二個(gè)層面上，揭示現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)開(kāi)始形成。

2、化學(xué)工業(yè)屬于過(guò)程工業(yè)型制造業(yè)（流程型制造業(yè)）

現(xiàn)代制造業(yè)：

1、離散型制造業(yè)（例如汽車(chē)工業(yè)等）

2、過(guò)程工業(yè)型制造業(yè)（又稱(chēng)“流程型制造業(yè)”）（例如化學(xué)工業(yè)、冶金行業(yè)等）

流程型制造業(yè)一般是能耗大戶(hù)，也是排放的大戶(hù)。其節(jié)能、降耗、減排的任務(wù)十分艱巨。例如：一個(gè)年產(chǎn)值不過(guò)僅10億元人民幣的合成原料藥制造企業(yè)，它每天的耗水量可高達(dá)5000立方米。

3、現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)覆蓋的范圍：我國(guó)化學(xué)工業(yè)的分類(lèi)與美國(guó)、歐盟關(guān)于化學(xué)工業(yè)的范疇有一些區(qū)別，但逐步在接軌，按美國(guó)、歐盟的化學(xué)工業(yè)年鑒，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)覆蓋以下范圍： 現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)：石油化工（包括其衍生的有機(jī)化工）、煤化工（包括其衍生的有機(jī)化工）、無(wú)機(jī)化工、精細(xì)化工及中間體、化肥工業(yè)、農(nóng)藥工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、輕工（造紙、玻璃、塑料、合成橡膠等）、染料、油墨、化妝品、清潔劑、生物化工。

4、化學(xué)工業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系中的地位

化學(xué)工業(yè)是所有高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支撐工業(yè)，如能源、電子、信息、生物、材料等領(lǐng)域，都離不開(kāi)化學(xué)工業(yè)提供的物質(zhì)支撐?；瘜W(xué)工業(yè)絕不是所謂的“夕陽(yáng)工業(yè)”、“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，它現(xiàn)在仍然正在平穩(wěn)高速的發(fā)展，將來(lái)必將持續(xù)快速發(fā)展。1990年～1999年，美國(guó)、歐盟化學(xué)工業(yè)的發(fā)展速度是其全部工業(yè)平均增長(zhǎng)速度的2.69倍。美國(guó)化學(xué)工業(yè)的規(guī)模一直雄居世界化學(xué)工業(yè)總量的30％左右，是美國(guó)為數(shù)不多在國(guó)際貿(mào)易體系內(nèi)具有貿(mào)易順差的制造業(yè)之一。

在世界500強(qiáng)企業(yè)中，以化工為主或涉足化工領(lǐng)域的企業(yè)為數(shù)不少。

二、化工過(guò)程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

1、化工設(shè)計(jì)、化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)、化工過(guò)程設(shè)計(jì)、化工工藝設(shè)計(jì)四個(gè)名詞之間的聯(lián)系與區(qū)別

化工設(shè)計(jì)是泛稱(chēng)，在不同場(chǎng)合可分別指稱(chēng)化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)、化工過(guò)程設(shè)計(jì)、化工工藝設(shè)計(jì)，其內(nèi)涵最廣，但意義不明確。

化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)分為：a、化工過(guò)程設(shè)計(jì)（核心）（包括化工工藝設(shè)計(jì)（核心），公用工程設(shè)計(jì)、外管設(shè)計(jì)，?等；）b、非工藝部分設(shè)計(jì)（化工廠(chǎng)房建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；總圖設(shè)計(jì)，?.等）

根據(jù)項(xiàng)目性質(zhì)化工設(shè)計(jì)可分為：新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)、重復(fù)建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、已有裝置的改造設(shè)計(jì)。

根據(jù)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)程序化工設(shè)計(jì)可分為：概念設(shè)計(jì)、中試設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)； 其中工程設(shè)計(jì)又包括：初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。

2、化工過(guò)程設(shè)計(jì)的目標(biāo)及內(nèi)容

美國(guó)國(guó)家顧問(wèn)團(tuán)在其“化學(xué)工程的新領(lǐng)域”著作中，簡(jiǎn)明闡述了化工過(guò)程設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：確定最佳流程及最佳操作條件，達(dá)到最優(yōu)投入產(chǎn)出比。在定量計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，考慮安全、健康、環(huán)保的因素，確定出一個(gè)綜合的設(shè)計(jì)方案。

化工過(guò)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容：其基本核心內(nèi)容是化工工藝設(shè)計(jì)，其附帶內(nèi)容是針對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)，對(duì)它的配套部分如公用工程、外管設(shè)計(jì)等進(jìn)行深入設(shè)計(jì)和完善。

化工過(guò)程設(shè)計(jì)發(fā)展方向：復(fù)雜大型化工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)；自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)；與國(guó)際工程設(shè)計(jì)的接軌 PID（Process Instrument Diagram）帶控制點(diǎn)的工藝儀表管道流程圖

（工藝專(zhuān)業(yè)部）PFD（Process Flowsheet Diagram）過(guò)程物料流程圖

UID（Utility Instrument Diagram）公用工程儀表管道流程圖

（工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)部）UFD（Utility Flowsheet Diagram）公用工程物料流程圖

現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展方向：新物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)合理的大批量、高質(zhì)量、柔性化、綠色化、多尺度化學(xué)工業(yè)綠色化的含義：以“減量化、再利用、資源化”為基本原則，也就是所謂的“3R”原則。（Reduce、Recycle、Resource）具體體現(xiàn)在：（1）、減少化工過(guò)程的能耗、物耗；Reduce（2）、減少有害物質(zhì)的使用或生成；Reduce（3）、減少?gòu)U棄物，并使廢棄物在系統(tǒng)類(lèi)在利用；Recycle（4）、盡量將排放的廢棄物轉(zhuǎn)化為可用的再生資源；Resource（5）、盡量延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期。

在化學(xué)工程領(lǐng)域?qū)嵤┳?cè)工程師制度，在化學(xué)工程師心目中樹(shù)立倫理學(xué)觀(guān)念，建立責(zé)任關(guān)懷制度。開(kāi)始逐步成為國(guó)際化學(xué)工程領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展大趨勢(shì)。倫理學(xué)理念體現(xiàn)在：（1）、自覺(jué)維護(hù)化工過(guò)程的安全；（2）、自覺(jué)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)；（3）、自覺(jué)節(jié)約資源的意識(shí)；（4）、對(duì)業(yè)主、化工廠(chǎng)操作人員、同事負(fù)責(zé)的精神。

責(zé)任關(guān)懷制度的含義：（1）、提高對(duì)安全、健康、環(huán)保、資源的認(rèn)知和行動(dòng)；（2）、充分報(bào)道成績(jī)、行動(dòng)計(jì)劃，但不回避缺陷；（3）、與公眾溝通，并傾聽(tīng)意見(jiàn)的日?；?。等等。

三、化工設(shè)計(jì)的內(nèi)容與程序

我國(guó)化工廠(chǎng)基建的程序如下：基建：基本建設(shè)的簡(jiǎn)稱(chēng)，一個(gè)項(xiàng)目從設(shè)想到建成投產(chǎn)的過(guò)程。

四、化工車(chē)間工藝設(shè)計(jì)的程序與內(nèi)容

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)。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：

在內(nèi)循環(huán)優(yōu)化不能滿(mǎn)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。外循環(huán)優(yōu)化經(jīng)常用于新廠(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)多個(gè)流程方案進(jìn)行分析比較?？尚行匝芯亢褪袌?chǎng)調(diào)研

初始考慮

化學(xué)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)的求解步驟，也沒(méi)有唯一“正確”的答案。這涉及項(xiàng)目中需要考慮很多不同方面的問(wèn)題，最終被接受的解決方案通常是若干備選方案中“較好”的方案。設(shè)計(jì)研究的重要特征是在每個(gè)階段都要作出決策，并且常常需要做出妥協(xié)。在設(shè)計(jì)的后續(xù)階段還要重新考察前期所做出的決策，重新尋求解決方案，并重新評(píng)價(jià)方案。

設(shè)計(jì)項(xiàng)目的可行性研究主要包括對(duì)候選過(guò)程進(jìn)行的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。其目的是決定是否進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段以及隨后的施工建設(shè)階段。此時(shí)需要考慮很多因素，比如法律法規(guī)、政策影響等，所有這些方面都應(yīng)該在花費(fèi)巨大的詳細(xì)設(shè)計(jì)開(kāi)始之前予以考慮。

設(shè)計(jì)項(xiàng)目包括一個(gè)需要解決的問(wèn)題，一個(gè)項(xiàng)目管理人，一個(gè)項(xiàng)目工程師團(tuán)隊(duì)，以及各種截止期限。

界定問(wèn)題→選定方案→剔除不可行方案→形成計(jì)劃

其中包括了： 時(shí)間管理

設(shè)計(jì)的階段：構(gòu)思和界定，流程圖確定，設(shè)備設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)性分析，最優(yōu)化，報(bào)告 信息搜集

項(xiàng)目?jī)?nèi)容：生產(chǎn)能力，產(chǎn)品規(guī)格，原料，公用工程，廠(chǎng)址，預(yù)期的市場(chǎng)，生產(chǎn)工藝 候選方案評(píng)價(jià)（決策）：如何制備，用途，目前的生產(chǎn)和銷(xiāo)售情況，環(huán)境問(wèn)題，公用工程，儲(chǔ)運(yùn)

案例：

領(lǐng)苯二甲酸酐的生產(chǎn)

技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性研究總述

鄰苯二甲酸酐（苯酐，phthalic anhydride PAN）是白色固體結(jié)晶，是環(huán)狀酸酐同系物中最簡(jiǎn)單的一個(gè)。在熔融狀態(tài)，它是像水一樣的無(wú)色液體。正常沸點(diǎn)280℃，正常熔點(diǎn)131℃，但是在沸點(diǎn)以下很容易產(chǎn)生蒸氣并凝華。在低濃度下（2ppm）顯示出毒性，對(duì)皮膚有強(qiáng)烈刺激。與空氣形成爆炸性混合物的濃度范圍是1.7%~10.5%。

目前，鄰二甲苯（ortho-xylene）是其主要生產(chǎn)原料，在20世紀(jì)70年代的主要生產(chǎn)原料是萘（naphthalene）。使用空氣進(jìn)行固定床催化氧化工藝是目前多數(shù)生產(chǎn)廠(chǎng)家首選的方法。苯酐的主要用途是增塑劑、聚酯、醇酸樹(shù)脂和染料等。近年來(lái)苯酐全球生產(chǎn)量增加緩慢。目前，澳大利亞僅有一家公司生產(chǎn)苯酐，它有兩個(gè)工廠(chǎng)，位于新南威爾士。兩個(gè)工廠(chǎng)建于20世紀(jì)60年代，使用萘為原料，技術(shù)落后。在日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣有若干大型工廠(chǎng)，這些工廠(chǎng)和該地區(qū)的其他幾個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)的產(chǎn)量加在一起就可以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)睾驮搮^(qū)域的需求，大多數(shù)工廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)量均低于設(shè)計(jì)能力20%~40%。

生產(chǎn)苯酐的LAR工藝是最新技術(shù)，能夠以低于目前售價(jià)（0.95-1.00澳元/kg）的成本進(jìn)行生產(chǎn)。然而在考慮資金償還和實(shí)際利潤(rùn)空間后，位于西澳大利亞的新工廠(chǎng)的產(chǎn)品售價(jià)可能高達(dá)1.45澳元/kg。30000t/a的產(chǎn)能即可滿(mǎn)足澳大利亞對(duì)苯酐的需求，并且能夠有少量出口。如果能找到合適的市場(chǎng)，60000t/a的生產(chǎn)規(guī)模也是可行的。年產(chǎn)3萬(wàn)噸的工廠(chǎng)投資估計(jì)在2500萬(wàn)到7000萬(wàn)澳元之間；年產(chǎn)6萬(wàn)噸的裝置投資估計(jì)在4100萬(wàn)到1.05億澳元之間。新苯酐工廠(chǎng)的總體可行性很大程度上取決于位于工廠(chǎng)附近的下游加工基地的建設(shè)。

從經(jīng)濟(jì)和政策的角度考慮，傾向于選擇位于西澳大利亞西南Kemerton附近的廠(chǎng)址。位于該區(qū)域的建設(shè)項(xiàng)目將得到政府的支持，因?yàn)橛兄趯?shí)現(xiàn)主要工業(yè)基地的分散化。在該地區(qū)，高度發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)設(shè)施和交通條件要么已經(jīng)建成，要么正在籌建。當(dāng)?shù)氐拇爸圃鞓I(yè)也是苯酐的潛在市場(chǎng)。

盡管工廠(chǎng)的日常運(yùn)行會(huì)存在某些危險(xiǎn)，還會(huì)排放出一些廢氣和廢水，但是預(yù)計(jì)新建工廠(chǎng)對(duì)環(huán)境的影響將很小。采用LAR工藝的苯酐生產(chǎn)廠(chǎng)還可以副產(chǎn)電力供給當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)或者附近的工廠(chǎng)。（參考文獻(xiàn)：1968~1996公開(kāi)出版的46篇專(zhuān)著和期刊）

問(wèn)題的確定和背景資料 總述

苯酐是一種石化中間體，用于增塑劑（PVC增塑劑）、醇酸樹(shù)脂、聚酯和染料。市售狀態(tài)可以是熔融狀態(tài)或者白色粉末。幾乎所有的鄰二甲苯都消耗在苯酐的生產(chǎn)上，過(guò)去使用萘生產(chǎn)苯酐。在可行性研究前期，找到合適的高純鄰二甲苯供應(yīng)是至關(guān)重要的通過(guò)選用合適的催化劑，固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器都可以得到很高收率，因而均為可行的候選方案。在操作時(shí)必須十分小心，因?yàn)楸紧蹓m和空氣容易形成爆炸性混合物，并且苯酐自發(fā)地與多種有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)。

（1）背景和目標(biāo)

確定待生產(chǎn)化學(xué)品關(guān)鍵化學(xué)性質(zhì)，突出的市場(chǎng)問(wèn)題以及生產(chǎn)中潛在的困難?？偨Y(jié)該化學(xué)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域并確定出目前的市場(chǎng)需求。在此階段還要找出可能的生產(chǎn)工藝，并且初步評(píng)價(jià)其可行性。

（2）鄰苯二甲酸酐化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)

苯酐是一種無(wú)水酸衍生物，可以有鄰二甲苯經(jīng)過(guò)部分氧化得到，反應(yīng)式如下： C6H4(CH3)2

+

3O2 →

C6H4(CO)2O

+

3H2O 在室溫下，苯酐是一種白色結(jié)晶固體，沸點(diǎn)284.5℃，熔點(diǎn)131.6℃，冷凝時(shí)傾向于凝華。講給回收系統(tǒng)帶來(lái)麻煩。在熔融狀態(tài)，其密度是水的110~120%，粘度與水相似（0.55~1.2cp）。苯酐具有危險(xiǎn)性，與空氣形成爆炸性混合物（140℃以上的爆炸極限是1.7%~10.5%（V%））。含量超過(guò)2ppm時(shí)有毒性，能強(qiáng)烈刺激眼睛，呼吸道，皮膚和粘膜組織。

（3）應(yīng)用和用途

大約50%鄰二甲苯酸酐用于生產(chǎn)PVC的增塑劑。其他應(yīng)用領(lǐng)域也很重要：不飽和聚酯（消耗全部苯酐的15%-20%）；醇酸樹(shù)脂（10%-15%）及染料（酚酞和蒽醌）及其他用途。在西澳大利亞，苯酐主要用作增塑劑，為建筑行業(yè)和汽車(chē)工業(yè)服務(wù)。醇酸樹(shù)脂可以用于造船工業(yè)。本地?zé)o染料市場(chǎng)。

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，世界范圍內(nèi)苯酐的生產(chǎn)量以每年3%-5%的穩(wěn)定幅度緩慢增長(zhǎng)，估計(jì)目前總年產(chǎn)量350萬(wàn)噸。售價(jià)隨需求和產(chǎn)量的起伏波動(dòng)很大。目前價(jià)格0.8-1.0美元/kg。

（4）基礎(chǔ)化學(xué)

鄰二甲苯和萘在一定條件下都可以氧化成苯酐，并伴隨水的生成。反應(yīng)歷程先是生成鄰苯二甲酸。如果用萘作為原料，還會(huì)生成二氧化碳副產(chǎn)物。

合成反應(yīng)可以在液相或氣相中進(jìn)行，但是必須使用催化劑以實(shí)現(xiàn)高選擇性。反應(yīng)強(qiáng)放熱，必須設(shè)計(jì)移除反應(yīng)熱的方法。根據(jù)反應(yīng)式計(jì)算得到的最高產(chǎn)率是1.39kg(苯酐)/ kg(鄰二甲苯)，或1.15kg(苯酐)/ kg(萘)。實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)率分別是1.09kg(苯酐)和0.95kg(苯酐)。

苯酐可以反應(yīng)生成酯、鹽和酸性氯化物。其苯環(huán)可以氯化和磺化。其他重要化學(xué)反應(yīng)有：與苯縮合生產(chǎn)蒽醌衍生物，與苯酚縮合生成酚酞，與尿素和金屬的二醋酸鹽生成酞花青金屬鹽。

（5）對(duì)各種候選工藝過(guò)程的評(píng)價(jià)

生產(chǎn)苯酐有三種可能的原料：鄰二甲苯、萘、正戊烷。傳統(tǒng)原料是煤焦油萘，現(xiàn)在最普遍的原料是鄰二甲苯。苯酐的第一個(gè)專(zhuān)利（BASF，1896）使用濃硫酸在汞鹽作用下進(jìn)行氧化。第一個(gè)氣相反應(yīng)工藝在1917年獲得專(zhuān)利。目前苯酐生產(chǎn)中使用最廣泛的催化劑使用鉀修飾的五氧化二釩（含有鉬氧化物和錳氧化物等助催化劑）。正戊烷法是最新技術(shù)，但必須保證廉價(jià)原料供應(yīng)。

影響原料選擇的主要因素有：產(chǎn)率，來(lái)源和成本。此外還有催化劑，公用工程及產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)影響最終選擇。由于幾乎所有的鄰二甲苯都用用生產(chǎn)苯酐，所以新建工廠(chǎng)不大可能從一般市場(chǎng)上買(mǎi)到充足的鄰二甲苯原料。因此，使用混合二甲苯為原料進(jìn)行二甲苯分離的工廠(chǎng)經(jīng)常與苯酐工廠(chǎng)建在一起。

除了原料選擇以外，設(shè)計(jì)中主要考慮反應(yīng)器類(lèi)型。固定床和流化床對(duì)于氣相工藝都是可行的。氧化反應(yīng)可以在高和低兩種不同的空氣比率下實(shí)現(xiàn)，但是該比率對(duì)于反應(yīng)器及其下有設(shè)備的設(shè)計(jì)產(chǎn)生顯著的影響。從世界范圍來(lái)看，不同工廠(chǎng)采用了不同的技術(shù)，包括看似可行性較小的液相反應(yīng)工藝。

典型情況下產(chǎn)品需要達(dá)到99.7%的純度。主要雜質(zhì)是馬來(lái)酸酐和單環(huán)芳香族化合物。原料和產(chǎn)品都是人體的刺激物。工廠(chǎng)操作人員在有可能接觸到有害物質(zhì)的任何場(chǎng)所都應(yīng)配戴適當(dāng)?shù)陌踩o(hù)具。

（6）結(jié)論

? 通常環(huán)境條件下苯酐是白色晶體。它可以與空氣形成爆炸性混合物，并對(duì)人體組織有刺激性，因此需要配戴適當(dāng)?shù)陌踩o(hù)具。

? 苯酐主要作為化學(xué)中間體，用來(lái)生產(chǎn)增塑劑，醇酸樹(shù)脂和不飽和聚酯。? 苯酐主要通過(guò)鄰二甲苯用空氣氧化生產(chǎn)，該氣相催化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)。? 世界范圍內(nèi)對(duì)苯酐的需求增長(zhǎng)緩慢，目前需求量已接近生產(chǎn)能力。? 對(duì)于新籌建的工廠(chǎng)，鄰二甲苯供應(yīng)是可行性研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

? 反應(yīng)器可以是固定床，也可以是流化床，但必須考慮采用適當(dāng)?shù)囊瞥磻?yīng)熱的措施。

（7）建議

? 確定該地區(qū)苯酐生產(chǎn)廠(chǎng)，對(duì)苯酐目前的供應(yīng)和預(yù)期供應(yīng)做出總體評(píng)價(jià)。? 確定該區(qū)域苯酐的最終用戶(hù)

? 確定為該區(qū)域服務(wù)的新建苯酐廠(chǎng)的最經(jīng)濟(jì)規(guī)模。? 確定傾向性的工藝路線(xiàn)和反應(yīng)器類(lèi)型。

2.1 可行性研究

2.1.1 初步的可行性研究

化工過(guò)程設(shè)計(jì)的可行性研究包括技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性?xún)刹糠?。初步的可行性研究?jī)H是一個(gè)最初的評(píng)價(jià)，在此階段，可以?xún)A向于采用某種工藝路線(xiàn)，但最終的生產(chǎn)工藝沒(méi)有確定，因此，要獲取各種候選工藝路線(xiàn)的信息并對(duì)其在特定項(xiàng)目中的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。即考慮特定設(shè)備的設(shè)計(jì)問(wèn)題，判斷根據(jù)某種工藝來(lái)設(shè)計(jì)和建設(shè)工廠(chǎng)，并考慮排放和原料供應(yīng)等問(wèn)題。同時(shí)還應(yīng)定性說(shuō)明過(guò)程的經(jīng)濟(jì)可行性。2.1.2 初步的市場(chǎng)調(diào)研與經(jīng)濟(jì)分析 分為幾個(gè)步驟：（1）確定過(guò)程中所有原料的價(jià)格（交貨價(jià)格），確定擬生產(chǎn)化學(xué)品的售價(jià)（出廠(chǎng)價(jià)或市場(chǎng)價(jià)），確認(rèn)所有原料的成本之和低于產(chǎn)品售價(jià)。

（2）確定產(chǎn)品的市場(chǎng)與容量。確認(rèn)市場(chǎng)是萎縮還是增長(zhǎng)，分析過(guò)去5年內(nèi)的銷(xiāo)售和生產(chǎn)的趨勢(shì)。找出趨勢(shì)中的異常情況，并分析原因。估計(jì)能預(yù)見(jiàn)到的最小銷(xiāo)售量，并分析在短期不利經(jīng)濟(jì)條件下該產(chǎn)量能否盈利或保持盈虧平衡。比較預(yù)期銷(xiāo)售量和待建工廠(chǎng)盈利時(shí)的生產(chǎn)能力。

（3）確定該產(chǎn)品的傳統(tǒng)用途或主要用途。將注意力集中在用途占比在60%-70%的主要用途上。還要調(diào)研新的應(yīng)用領(lǐng)域。（參考各類(lèi)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)）（4）確定待建廠(chǎng)的生產(chǎn)能力

（5）找到生產(chǎn)相同產(chǎn)品的現(xiàn)有工廠(chǎng)的總投資數(shù)據(jù)。這只是一個(gè)估計(jì)，準(zhǔn)確數(shù)據(jù)要在詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上得出。要注意現(xiàn)有工廠(chǎng)和待建工廠(chǎng)間的差別，比如土地和原料費(fèi)用，交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)等。

（6）估計(jì)工廠(chǎng)可能的運(yùn)行年數(shù)，計(jì)算工廠(chǎng)投資的回收期。確定可能的銀行貸款利率，確定每年的固定成本和利息，折算到每噸產(chǎn)品上，粗略估計(jì)工廠(chǎng)的操作費(fèi)用（人工，公用工程，維護(hù)）

（7）以每年或每噸產(chǎn)品為基準(zhǔn)，計(jì)算各單項(xiàng)成本，包括原料、固定投資償還和操作費(fèi)用等。將各單項(xiàng)費(fèi)用之和與預(yù)期的銷(xiāo)售收入進(jìn)行比較。

（8）經(jīng)可行性研究的所有結(jié)果以清晰簡(jiǎn)明的方式進(jìn)行書(shū)面總結(jié)。指出所做的所有假設(shè)，可顯著影響該研究結(jié)果的因素，以及任何特殊的當(dāng)?shù)匾蛩?。?yīng)考慮各種可能的情形，比如銷(xiāo)售價(jià)格的變化，原料價(jià)格的變化，出口市場(chǎng)的增長(zhǎng)等，并給出對(duì)策。不要只給出一套數(shù)據(jù)和條件，并假定只存在著一種可能性。提出建議并給出其他備選的方法和條件。

在設(shè)計(jì)的大多數(shù)階段，最關(guān)鍵的問(wèn)題都是確定做出重要決定是所依據(jù)的主要因素。影響大多數(shù)項(xiàng)目成敗的普遍因素有：環(huán)境問(wèn)題，安全問(wèn)題，工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

如果可行性研究的答案是否定的，就需要按照重要性理出所有的原因，并且指出那些可能的變化會(huì)使答案變成肯定；如果答案是肯定的，則列出此結(jié)論所依據(jù)的所有假設(shè)和限定條件，并按重要性順序排列。

2.1.3 信息來(lái)源

進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是提出并回答：何種類(lèi)型的信息是我想要的和實(shí)際需要的？專(zhuān)利和授權(quán)許可協(xié)議是獲得最新進(jìn)展的唯一渠道。在進(jìn)行化學(xué)工程資源文獻(xiàn)檢索后，還可以查詢(xún)化學(xué)文摘，專(zhuān)利文獻(xiàn)，外文雜志，甚至與生產(chǎn)該產(chǎn)品的公司直接聯(lián)系。

2.1.4 對(duì)已知文獻(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)

這一點(diǎn)可以區(qū)分工程師和技師，應(yīng)該通過(guò)分析處理所得數(shù)據(jù)，從而作出合理的決策。設(shè)計(jì)工作總要進(jìn)入下一個(gè)階段，不應(yīng)該只是單純搜集數(shù)據(jù)，而是要指出下一步工作的方向。設(shè)計(jì)項(xiàng)目工作的基本規(guī)格是3D，即Drive，Direction和Decision。2.1.5 關(guān)于文獻(xiàn)調(diào)研的考慮 在文獻(xiàn)調(diào)研之前應(yīng)該考慮：

文獻(xiàn)調(diào)研是必要的，還是強(qiáng)制要求完成的？

文獻(xiàn)調(diào)研應(yīng)該是對(duì)與項(xiàng)目特定方面相關(guān)的已知重要信息的綜述。文獻(xiàn)調(diào)研之前，確定需要哪些類(lèi)型的信息

設(shè)計(jì)完成之前，很難做出全面的調(diào)研。而一旦設(shè)計(jì)完成，文獻(xiàn)調(diào)研的大多數(shù)內(nèi)容可能沒(méi)有多大價(jià)值了。

設(shè)計(jì)項(xiàng)目包含很多階段和方面，僅進(jìn)行一次調(diào)研是不夠的，在進(jìn)行特定項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，可能需要對(duì)該方面有用和已知的信息進(jìn)行再次評(píng)價(jià)。

案例

鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)的初步可行性研究（1）市場(chǎng)評(píng)價(jià) 生產(chǎn)情況

（a）世界范圍 生產(chǎn)量和市場(chǎng)，生產(chǎn)增長(zhǎng)，原料轉(zhuǎn)變，企業(yè)數(shù)量，單套裝置生產(chǎn)規(guī)模（b）區(qū)域范圍 西太平洋地區(qū)，運(yùn)行和建設(shè)以及擬建裝置（c）國(guó)內(nèi)范圍 澳大利亞ICI的企業(yè) 21.5kt/a（2）目前和未來(lái)的價(jià)格

近幾年的苯酐在60-100美分/kg波動(dòng)。（3）需求

增塑劑，不飽和聚酯，醇酸樹(shù)脂三塊市場(chǎng)需求（4）進(jìn)出口

澳大利亞進(jìn)出口情況大幅度波動(dòng)，過(guò)去10年間，進(jìn)口量1000-5000噸/年。數(shù)量少但交易或把數(shù)量卻很多（21個(gè)國(guó)家），說(shuō)明沒(méi)有固定的進(jìn)口市場(chǎng)。出口市場(chǎng)已消失。

盡管苯酐交易量不大，但過(guò)去10年間聚酯和醇酸樹(shù)脂進(jìn)口量很大。如果苯酐終端產(chǎn)品的進(jìn)口需求可以由本地生產(chǎn)廠(chǎng)滿(mǎn)足，則新的苯酐工廠(chǎng)可以在本地找到市場(chǎng)。（5）生產(chǎn)規(guī)模

目前進(jìn)口很少，出口市場(chǎng)也小。從中長(zhǎng)期來(lái)看，由于該地區(qū)新建項(xiàng)目的發(fā)展，增加出口的可能性也不大。澳大利亞目前生產(chǎn)設(shè)施陳舊，技術(shù)落后，如果投入新裝置，現(xiàn)有的工廠(chǎng)是沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的?；拘枨罂赡茉?5000噸/年左右，預(yù)留部分發(fā)展空間，建議將工廠(chǎng)規(guī)模定為3萬(wàn)噸/年。第二種選擇6萬(wàn)噸。這是基于終端產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)的共同開(kāi)發(fā)以及出口市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)（2萬(wàn)噸/ 年）的有利變化而確定的。（6）產(chǎn)品價(jià)值和操作費(fèi)用（a）固定投資

使用兩種方法估算投資，一是基于列線(xiàn)法，按照廠(chǎng)址和通貨膨脹進(jìn)行比例增減；二是基于最近的建設(shè)成本，然后按照規(guī)模廠(chǎng)址和通貨膨脹進(jìn)行比例增減。列線(xiàn)法估算

1982年，西歐年產(chǎn)3萬(wàn)噸工廠(chǎng)投資2800萬(wàn)美元，而6萬(wàn)噸工廠(chǎng)投資4300萬(wàn)美元。匯率取0.97美元兌1澳元，廠(chǎng)址因子1.4（西歐對(duì)澳大利亞），1990年以前通貨膨脹指數(shù)取1.15（工廠(chǎng)成本指數(shù)），1990年到1996年通貨膨脹指數(shù)取1.19（年均3%），則對(duì)于澳大利亞新建的3萬(wàn)噸廠(chǎng)，投資為7000萬(wàn)澳元；對(duì)于6萬(wàn)噸廠(chǎng)則為1.05億澳元。最近建設(shè)估算

1983年1月日本建成年產(chǎn)6萬(wàn)噸苯酐的工廠(chǎng)花費(fèi)40.3億日元（不包括專(zhuān)利使用費(fèi)和工程費(fèi)用或催化劑費(fèi)用）。如果這些附加費(fèi)用按照總費(fèi)用20%估算并使用當(dāng)前的匯率，則折算總投資為2300萬(wàn)澳元。考慮地域因子和通貨膨脹以后得到的估算數(shù)值為4100萬(wàn)澳元。使用0.7的規(guī)模校正指數(shù)，則年產(chǎn)3萬(wàn)噸的工廠(chǎng)需要投資2500萬(wàn)澳元。（b）操作費(fèi)用

1987年使用鄰二甲苯為原料的苯酐廠(chǎng)總操作費(fèi)用估計(jì)為46.3美分/kg。其中原料費(fèi)用33.3美分/kg（1.01kg苯酐/kg原料），公用工程費(fèi)用1.2美分/kg，催化劑費(fèi)用0.5美分/kg，固定成本（工資，維修，管理，稅收，保險(xiǎn)等）4.5美分/kg以及工廠(chǎng)折舊費(fèi)（按投資的10%計(jì)）6.6美分/kg。根據(jù)地域、通貨膨脹和原料成本浮動(dòng)作適當(dāng)調(diào)整后，1996年澳大利亞苯酐廠(chǎng)的生產(chǎn)成本（即總的操作費(fèi)用）估計(jì)為0.87澳元/kg。（c）大致的售價(jià)

確定苯酐最終售價(jià)是需要考慮操作成本、投資償還和其他固定成本、運(yùn)輸成本以及要求的利潤(rùn)空間。由于西澳大利亞距離潛在的市場(chǎng)位置較遠(yuǎn)，初步估計(jì)運(yùn)輸費(fèi)用為0.03澳元/kg（對(duì)于原料）和0.07澳元/kg（對(duì)于產(chǎn)品，為保證苯酐處于熔融狀態(tài)需要加熱和保溫）。投資償還與工廠(chǎng)的規(guī)模有關(guān)，出估計(jì)為0.08-0.2澳元/kg（以10%利率計(jì)），因此，盈虧點(diǎn)價(jià)格為1.10-1.20澳元/kg。

按照目前苯酐售價(jià)0.95-1.00澳元/kg，似乎沒(méi)有什么盈利空間，如果要是改項(xiàng)目可行而設(shè)置20%的利潤(rùn)率，則最終售價(jià)將上升到1.45澳元/kg。如此價(jià)位已經(jīng)是商業(yè)銷(xiāo)售的上限，將成為影響產(chǎn)品在開(kāi)放市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力的主要障礙。在這種條件下，如果沒(méi)有政府補(bǔ)貼，產(chǎn)品將沒(méi)有用戶(hù)。

除了預(yù)計(jì)的生產(chǎn)成本之外，當(dāng)?shù)匦陆ㄠ彵蕉姿狒S(chǎng)的可行性還取決于一些其他因素。有若干大型石化工廠(chǎng)組成的新工業(yè)園區(qū)這一發(fā)展計(jì)劃可能得到政府的支持。這種支持在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的前幾年可能以補(bǔ)貼的形式出現(xiàn)，其目的是使這些工廠(chǎng)為西澳大利亞和整個(gè)澳大利亞長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

增加此工廠(chǎng)可行性的最可能的選擇是同時(shí)興建下游加工項(xiàng)目，比如聚酯生產(chǎn)廠(chǎng)。如果若干個(gè)工廠(chǎng)作為一個(gè)發(fā)展項(xiàng)目來(lái)共同建設(shè)，則某個(gè)廠(chǎng)的少量虧損可以由其他廠(chǎng)的盈利來(lái)彌補(bǔ)。從目前市場(chǎng)情況看，對(duì)苯二甲酸工廠(chǎng)（使用來(lái)自二甲苯工廠(chǎng)的對(duì)二甲苯作為原料，而二甲苯工廠(chǎng)同時(shí)給苯酐工廠(chǎng)供應(yīng)鄰二甲苯原料）可能會(huì)非常盈利，另外澳大利亞政局穩(wěn)定，應(yīng)利用這一優(yōu)勢(shì)；因?yàn)閷?duì)于該區(qū)域內(nèi)的其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手而言，供貨的連續(xù)性是一個(gè)很大的隱患。在這一點(diǎn)上，合同談判時(shí)西澳大利亞就比較有優(yōu)勢(shì)。

（7）結(jié)論

? 目前世界范圍內(nèi)苯酐生產(chǎn)量正接近其生產(chǎn)能力（350萬(wàn)噸/年），年增長(zhǎng)率3%-5%，而在這之前經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)工不足。

? 90%的鄰苯二甲酸酐用鄰二甲苯作為原料。1971年以后新建的工廠(chǎng)均不使用萘作為原料。

? 西太平洋區(qū)域的苯酐生產(chǎn)主要由日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣控制，總聲場(chǎng)能力達(dá)到了63萬(wàn)噸/年。該區(qū)域計(jì)劃建設(shè)或正在建設(shè)的鄰苯二甲酸酐項(xiàng)目的生產(chǎn)能力還有25萬(wàn)噸/年。? ICI公司下屬的兩個(gè)工廠(chǎng)在澳大利亞新南威爾士的Rhodes 和Mayfield兩地生產(chǎn)2.15萬(wàn)噸/年的苯酐，這是西太平洋地區(qū)規(guī)模最小也是唯一使用萘作為原料的工廠(chǎng)。? 在西澳大利亞沒(méi)有鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)廠(chǎng)，也沒(méi)有主要的苯酐最終工業(yè)用戶(hù)。? 現(xiàn)貨市場(chǎng)上，熔融態(tài)的苯酐產(chǎn)品售價(jià)0.95-1.00澳元/kg，實(shí)際價(jià)格正在下降。

? 98%的鄰苯二甲酸酐消耗在三種主要的產(chǎn)品上：增塑劑、不飽和聚酯、醇酸樹(shù)脂。? 聚酯樹(shù)脂的需求是增長(zhǎng)的，增速機(jī)的需求是穩(wěn)定的，而醇酸樹(shù)脂的需求是下降的?？傮w需求緩慢上升。

? 澳大利亞的苯酐進(jìn)口量經(jīng)常變化，其平均數(shù)不超過(guò)5000噸/年。? 通過(guò)使用鄰二甲苯作為原料、使用更好的催化劑以及事實(shí)能量綜合利用等新技術(shù)可以使生產(chǎn)成本降低25%；澳大利亞的工廠(chǎng)目前正在非常不利的經(jīng)濟(jì)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。? 鄰二甲苯的價(jià)格與對(duì)二甲苯的價(jià)格是關(guān)聯(lián)的，對(duì)二甲苯價(jià)格目前由于需求旺盛而上漲很快。

? 如果將鄰苯二甲酸酐工廠(chǎng)建在西澳大利亞，那么它的生產(chǎn)能力應(yīng)該是3萬(wàn)噸/年。市場(chǎng)份額的占領(lǐng)鏡通過(guò)逼迫ICI關(guān)閉其在新南威爾士的工廠(chǎng)以及發(fā)展當(dāng)?shù)氐谋紧罱K用戶(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果建造更大規(guī)模的工廠(chǎng)（6萬(wàn)噸/年），則必須采取進(jìn)攻性的市場(chǎng)手段來(lái)獲得部分出口市場(chǎng)。

? 用列線(xiàn)法估算投資分別是7000萬(wàn)澳元（3萬(wàn)噸/年規(guī)模）和1.05億澳元（6萬(wàn)噸/年規(guī)模）；用最近建設(shè)費(fèi)用法估計(jì)的投資分別是2500萬(wàn)澳元和4100萬(wàn)澳元。

? 操作費(fèi)用估計(jì)為0.87澳元/kg苯酐。盈虧平衡點(diǎn)的售價(jià)估計(jì)為1.10-1.20澳元/kg苯酐。? 建廠(chǎng)計(jì)劃的可行性取決于其他一些因素，比如政府支持，下游加工業(yè)或者專(zhuān)門(mén)合同。

（8）建議

? 選擇經(jīng)濟(jì)上最可行的鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)工藝。? 確定主要設(shè)備的尺寸和其他設(shè)備要求 ? 提出工廠(chǎng)布局，確定空間需求

? 考察在西澳大利亞新建苯酐工廠(chǎng)的可能廠(chǎng)址。? 進(jìn)行更加詳細(xì)的成本核算已確定最佳的工廠(chǎng)規(guī)模 ? 確定關(guān)鍵的工藝條件，評(píng)價(jià)環(huán)境影響。

? 與政府和工業(yè)界商榷，成立一個(gè)化學(xué)品集團(tuán)公司以探討可能的協(xié)作發(fā)展。工藝選擇與過(guò)程描述

3.1 工藝選擇中的考慮

完成初步的可行性評(píng)價(jià)和市場(chǎng)調(diào)研后，項(xiàng)目涉及的下一個(gè)階段就是對(duì)生產(chǎn)該化學(xué)品的各種工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。選出合適的工藝路線(xiàn)就是一項(xiàng)重要決策，因?yàn)楹罄m(xù)工作的展開(kāi)都以此為基礎(chǔ)。盡管該選擇在后續(xù)過(guò)程中可以修訂甚至改變，但是改變?cè)摏Q策將浪費(fèi)大量的時(shí)間和金錢(qián)。

3.1.1 流程圖

對(duì)于每個(gè)工藝路線(xiàn)，要得到工藝流程圖（Process Flow Diagram PFD）或者管道和儀表流程圖（Piping and Instrumentation Diagram P&ID）。PFD是工廠(chǎng)中主要設(shè)備聯(lián)結(jié)關(guān)系的圖示；P&ID通常比較復(fù)雜，包括了所有的附屬設(shè)備，公用工程以及儀表和控制細(xì)節(jié)。為了對(duì)各種工藝進(jìn)行初步評(píng)價(jià)和比較，首先從PFD中簡(jiǎn)化出方框圖（Block Diagram），僅僅畫(huà)出主要的化工項(xiàng)目（步驟），忽略?xún)x表，機(jī)泵和閥門(mén)。3.1.2 反應(yīng)器

化學(xué)工藝的開(kāi)發(fā)常常是圍繞反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作這兩方面進(jìn)行，對(duì)于大多數(shù)化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程而言，反應(yīng)器是過(guò)程的核心。3.1.3 產(chǎn)品純度

通過(guò)可行性研究，應(yīng)該確定出了最終產(chǎn)品的適當(dāng)純度（規(guī)格）。產(chǎn)品的純度必須根據(jù)用戶(hù)的需求來(lái)決定，在某些情況下，可能會(huì)從工藝中取出一部分純度較低的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足某種特定的需求，然后對(duì)剩余產(chǎn)品進(jìn)一步純化，來(lái)滿(mǎn)足其他客戶(hù)的需求。應(yīng)該考察是否有可能更進(jìn)一步純化產(chǎn)品，以滿(mǎn)足可以預(yù)見(jiàn)的新應(yīng)用領(lǐng)域或者環(huán)境限制等需求。3.1.4 工藝條件

各種工藝的區(qū)別經(jīng)常反映在工藝條件上（壓力，溫度，相態(tài)等），或者反映在所使用的反應(yīng)器類(lèi)型上。這些區(qū)別應(yīng)該在各種工藝的方框圖和詳細(xì)流程圖中清楚地標(biāo)注，因?yàn)檫@些區(qū)別常常決定了最終工藝路線(xiàn)的選擇。3.1.5 過(guò)程數(shù)據(jù)

通常只能得到成熟的舊過(guò)程的詳細(xì)工藝數(shù)據(jù)。對(duì)新技術(shù)以及由實(shí)驗(yàn)得到的相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)就是秘密。重點(diǎn)是訓(xùn)練。5.1.6 能量效率

能效在很大程度上決定了P&ID的復(fù)雜程度。3.1.7 工藝評(píng)價(jià)和選擇中的因素

工藝選擇取決于對(duì)以下問(wèn)題的回答和考慮（1）該工藝能否生產(chǎn)出用戶(hù)所需的產(chǎn)品？

（2）是否能設(shè)計(jì)、建造和安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行該工廠(chǎng)？

（3）是否能獲得必要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工方法和材料以及原料？

（4）假設(shè)存在某種可接受程度以?xún)?nèi)的對(duì)員工和公眾的危險(xiǎn)性時(shí)，工廠(chǎng)能否安全運(yùn)行？（5）工廠(chǎng)是否滿(mǎn)足現(xiàn)有的環(huán)保法規(guī)要求以及未來(lái)可能的限制？

（6）過(guò)程的能效是否盡可能地提高了？或者盡可能實(shí)現(xiàn)了能量自給自足？（7）對(duì)于維護(hù)的需求是否已經(jīng)最小化？

（8）在實(shí)際產(chǎn)量小于設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，或者產(chǎn)量超過(guò)設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，工廠(chǎng)是否還能正常運(yùn)轉(zhuǎn)？（9）沒(méi)有用途的副產(chǎn)物的產(chǎn)生是否已經(jīng)最小化？（10）所有必需的公用工程是否現(xiàn)成？ 3.1.8 選擇和折衷 就像設(shè)計(jì)工作的其他許多方面一樣，在最終選擇工藝時(shí)也將在不同工藝過(guò)程的不同特點(diǎn)之間做出妥協(xié)。某個(gè)過(guò)程只有優(yōu)點(diǎn)而沒(méi)有任何缺點(diǎn)很少出現(xiàn)。有時(shí)候某個(gè)影響因素將決定最終的選擇結(jié)果，比如特定原料的供應(yīng)問(wèn)題或者冷卻水用量等等。然而，無(wú)論如何選擇，都必須滿(mǎn)足初設(shè)時(shí)所給出的所有判據(jù)。3.1.9 優(yōu)化設(shè)計(jì)

過(guò)程涉及的目標(biāo)是“總體優(yōu)化”的工廠(chǎng)，而其中的每個(gè)設(shè)備不一定都在各自最大效率或者最大生產(chǎn)潛力下運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)總體的最優(yōu)，需要在單個(gè)設(shè)備相互矛盾的要求間找到平衡。3.1.10 過(guò)程控制和儀表

在選擇工藝路線(xiàn)時(shí)還必須考慮過(guò)程控制和儀表要求。需要考慮的問(wèn)題主要是：能否實(shí)施合適的控制，能否獲得必要的儀器和儀表，其價(jià)格是否合理等。

3.2 過(guò)程描述

一旦選定了工藝過(guò)程，就有必要對(duì)該過(guò)程，特別是對(duì)其主要特征以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。過(guò)程描述應(yīng)該與PFD或P&ID一同給出，并且通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)備編號(hào)系統(tǒng)與設(shè)備列表相聯(lián)系。在此階段，過(guò)程描述應(yīng)該盡可能詳細(xì)，必須參考所有有用的文獻(xiàn)，給出任何已知的數(shù)據(jù)。指出相互矛盾的數(shù)據(jù)，并且對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

對(duì)于其他工藝路線(xiàn)也要給出描述，但是可以不必如此詳細(xì)，主要講清楚其優(yōu)缺點(diǎn)并且解釋為什么不采用這些工藝路線(xiàn)。

3.3 準(zhǔn)備設(shè)備列表

選定工藝路線(xiàn)后，就有必要準(zhǔn)備初步的設(shè)備列表（Equipment List or Equipment Schedule）。設(shè)備列表應(yīng)該盡可能詳細(xì)，但顯然，此時(shí)是不可能完整的。準(zhǔn)備清單的目的就是啟動(dòng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的文件編制工作，并且為后續(xù)階段建立一個(gè)有用信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)備列表與P&ID同時(shí)使用，圖中每個(gè)設(shè)備都應(yīng)該有唯一編號(hào)，該編號(hào)與設(shè)備列表中的設(shè)備相對(duì)應(yīng)。設(shè)備列表中應(yīng)該包括所有目前已知的信息，這些信息將在后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)中用到。隨著設(shè)計(jì)進(jìn)程推進(jìn)，信息量逐漸增加，設(shè)備列表要不斷進(jìn)行更新。設(shè)備列表中包括以下內(nèi)容：

（1）設(shè)備的型式

（5）操作溫度上下限（2）尺寸和生產(chǎn)能力

（6）腐蝕裕量（3）材質(zhì)

（7）特殊的特征（4）操作壓力

（8）備用設(shè)備

3.4 經(jīng)驗(yàn)法則

在管線(xiàn)布置以及全廠(chǎng)能量衡算完成之前，尚不能準(zhǔn)確地確定換熱器和泵的尺寸規(guī)格。最終的能量衡算取決于最終選取的節(jié)能措施和工廠(chǎng)布局。盡管大部分?jǐn)?shù)據(jù)僅僅是近似數(shù)據(jù)，但其他設(shè)備的尺寸在此階段應(yīng)盡可能準(zhǔn)確掌握。估算設(shè)備尺寸和設(shè)計(jì)可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。

3.5 安全問(wèn)題和初步的HAZOP分析

一旦有了初步的P&ID和設(shè)備列表，就可以對(duì)工廠(chǎng)操作的安全方面進(jìn)行定量的考慮。此時(shí)也有可能和有必要進(jìn)行初步的危險(xiǎn)和可操作性分析（Hazard and Operability Study HAZOP），至少應(yīng)該對(duì)于關(guān)鍵的設(shè)備進(jìn)行HAZOP分析。

案例研究

工藝選擇和設(shè)備清單 找出并評(píng)價(jià)苯酐生產(chǎn)的各種可能工藝路線(xiàn)，顯然鄰二甲苯是首選原料；傾向于固定床反應(yīng)器；傾向于選用允許低空氣對(duì)鄰二甲苯比例的催化劑。苯酐工廠(chǎng)中最主要的設(shè)備是反應(yīng)器；切換冷凝器和純化塔。

3.6.1 鄰二甲苯酸酐生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢(shì)

很明顯，鄰二甲苯是現(xiàn)代生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐的首選原料，目前僅有少數(shù)以萘為原料的工廠(chǎng)。1971年以后的新建工廠(chǎng)沒(méi)有使用萘作為原料。與萘相比，鄰二甲苯更便宜，產(chǎn)率更高（因?yàn)樗刑荚佣荚诋a(chǎn)品中）。過(guò)程效率也更高。將現(xiàn)有以萘為原料的工廠(chǎng)改造成以鄰二甲苯為原料，可以減少原料成本25%，減少公用工程費(fèi)用30%。

第二個(gè)進(jìn)步是對(duì)氧化反應(yīng)放出熱量的綜合利用。這些能量可以用來(lái)生產(chǎn)高壓蒸汽，因此應(yīng)該能夠抵消購(gòu)買(mǎi)動(dòng)力的開(kāi)支。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了循環(huán)利用廢氣的低能耗過(guò)程。催化劑選擇性也正得到改進(jìn)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，消除副反應(yīng)的發(fā)生。可同時(shí)用于萘和鄰二甲苯的兩用催化劑也已開(kāi)發(fā)成功，只需要微調(diào)操作條件即可實(shí)現(xiàn)原料的轉(zhuǎn)換。

3.6.2 原料

盡管萘和正戊烷都可以用來(lái)生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐，但是與鄰二甲苯相比二者都不具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，只有當(dāng)它們的供應(yīng)價(jià)格遠(yuǎn)低于市場(chǎng)價(jià)時(shí)，以它們?yōu)樵系墓に嚥趴尚小Ｓ捎谖靼拇罄麃啗](méi)有萘和正戊烷的供應(yīng)渠道，所以新建工廠(chǎng)不應(yīng)考慮使用它們作為原料。因此，鄰二甲苯因其高產(chǎn)率，廉價(jià)和高選擇性成為首選原料。有一些工藝保留了也可以使用萘為原料的靈活性，以防止因?yàn)閷?duì)二甲苯的需求增加而導(dǎo)致的鄰二甲苯價(jià)格突然大幅升高。無(wú)論如何，選擇鄰二甲苯為原料來(lái)建設(shè)新廠(chǎng)將比澳大利亞現(xiàn)有工廠(chǎng)具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

世界上，鄰二甲苯的三個(gè)主要產(chǎn)區(qū)是美國(guó)、西歐和東亞。其中東亞距離澳大利亞最近，也是發(fā)展最快的地區(qū)。位于西澳大利亞的工程可以使用來(lái)自日本，韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的原料。然而，經(jīng)濟(jì)上最具吸引力的選擇是使用澳大利亞石油精煉廠(chǎng)當(dāng)?shù)囟妆椒蛛x工廠(chǎng)的產(chǎn)品。在不久的將來(lái)就有可能獲得廉價(jià)的BTX，因?yàn)榘拇罄麃唽⒊雠_(tái)政策限制汽油中的芳烴含量。

二甲苯分離工廠(chǎng)處理二甲苯混合原料，其中包括異構(gòu)化和分離2個(gè)單元。異構(gòu)化單元用來(lái)控制3種異構(gòu)物產(chǎn)品的比例。對(duì)二甲苯需求量最大，鄰苯二甲酸酐的生產(chǎn)消耗了98%的鄰二甲苯，因此鄰二甲苯常亮也反映著苯酐的需求趨勢(shì)。間二甲苯?jīng)]有商業(yè)用途因此全部循環(huán)回異構(gòu)化單元。該領(lǐng)域的最新進(jìn)展是對(duì)混合二甲苯進(jìn)行反應(yīng)精餾使之轉(zhuǎn)化為對(duì)苯二甲酸，以及富含鄰二甲苯的副產(chǎn)物，該方法能顯著降低加工成本。鄰二甲苯目前的價(jià)格大概是55-75美分/kg，并且有可能上升。因?yàn)閷?duì)二甲苯的需求正旺。

3.6.3 過(guò)程配置

苯酐的生產(chǎn)工藝可以根據(jù)所用的反應(yīng)器類(lèi)型分類(lèi)。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了3種投入商業(yè)運(yùn)行的反應(yīng)器：固定床氣相反應(yīng)器，流化床氣相反應(yīng)器和液相反應(yīng)器。其中有很多可能的變種，并且已有多種生產(chǎn)過(guò)程獲得了注冊(cè)。近年來(lái)，固定床氣相反應(yīng)器被證明比其他反應(yīng)器要優(yōu)越，因此，最近10年來(lái)新建工廠(chǎng)均使用該工藝。而證明流化床反應(yīng)器維護(hù)困難，有腐蝕問(wèn)題，催化劑損失很大；液相反應(yīng)器的建設(shè)費(fèi)用則高的讓人望而卻步。

競(jìng)爭(zhēng)廠(chǎng)家已經(jīng)建起了若干不同版本的固定床氣相反應(yīng)過(guò)程。，它們之間的主要差別在于催化劑性能和操作條件的不同。其中2個(gè)過(guò)程能量集成方面的優(yōu)勢(shì)比其他過(guò)程好得多，因而20世紀(jì)90年代建設(shè)的工廠(chǎng)要么采用LEVH法（low energy Von Heyden），要么采用LAR法（low air ratio）。VGR法（vent gas recycle）看起來(lái)具有一定潛力。

根據(jù)以上信息，對(duì)在西澳大利亞建設(shè)新的苯酐工廠(chǎng)項(xiàng)目作出以下決策： ? 使用鄰二甲苯作為主要或者唯一的原料 ? 使用固定床氣相反應(yīng)器 ? 使用LEVH工藝或者LAR工藝

3.6.4 詳細(xì)的過(guò)程描述

LAR工藝和LEVH工藝使用基本相同的流程圖和類(lèi)似的設(shè)備。圖3.1是LAR法的過(guò)程流程圖（PFD），給出了苯酐生產(chǎn)中所用到的主要設(shè)備和布局。LAR法和LEVH法的最重要差別在于LAR法中使用了一個(gè)額外的冷凝裝置（后冷器），經(jīng)部分鄰苯二甲酸酐以冷凝而不是凝華的方式從反應(yīng)氣中加以回收。LEVH法中空氣對(duì)鄰二甲苯比例較高，因此要求部分設(shè)備具有較大的生產(chǎn)能力，比如空氣壓縮機(jī)，反應(yīng)器，氣體冷卻器和切換冷凝器。

苯酐的生產(chǎn)主要有3個(gè)步驟：反應(yīng)、冷凝和純化。反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，并且必須在高溫下進(jìn)行（及與熱力學(xué)考慮）。這就要求用熔鹽循環(huán)移去反應(yīng)熱，然后，熱的熔鹽被用來(lái)生產(chǎn)高壓蒸汽。反應(yīng)氣體被冷卻后在切換冷凝器中凝華，得到片狀的高純苯酐。將冷卻劑和蒸汽交替通入冷凝器，使得產(chǎn)品首先凝華，然后再融化，得到的苯酐粗品（98%）存放在中間儲(chǔ)罐中。從冷凝器排出的氣體中仍含有各種有機(jī)物，經(jīng)過(guò)洗滌或者焚燒處理后排放到大氣中。苯酐粗品經(jīng)過(guò)預(yù)處理（將殘存的酸轉(zhuǎn)化為酸酐）和減壓蒸餾（除去馬來(lái)酸酐和其它雜質(zhì)）而得到純化。產(chǎn)品可以以熔融狀態(tài)或者片狀存儲(chǔ)和銷(xiāo)售，并且必須滿(mǎn)足表3.1所示的規(guī)格要求。所有的商業(yè)過(guò)程通常都可以達(dá)到或者優(yōu)于這些指標(biāo)。

表3.1 鄰苯二甲酸酐產(chǎn)品典型規(guī)格要求

鄰苯二甲酸酐含量 馬來(lái)酸酐含量 凝固點(diǎn) 融化時(shí)色度 融化時(shí)外觀(guān)

典型產(chǎn)品的參數(shù) 99.9%

0.05%（最高）130.9℃ 10

像水一樣

規(guī)格要求 最低99.7% 0.15%（最高）130.8℃（最低）30（最高）清澈的液體

3.6.5 LAR工藝的優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)中的主要進(jìn)展是催化劑活性的提高。LAR工藝中使用的催化劑所要求的空氣對(duì)鄰二甲苯的比例僅為9.5:1（其他技術(shù)中該比例大概在20:1），這就可以使催化劑的產(chǎn)率提高40%，顯著地縮小了反應(yīng)器體積，并且降低其他關(guān)鍵設(shè)備（包括切換冷凝器和蒸發(fā)器）的負(fù)荷。風(fēng)機(jī)和泵的能耗降低約60%。反應(yīng)器中惰性氣體的流量減少可以使更多的顯熱被冷卻鹽帶走。工廠(chǎng)可以做到能量完全自給自足，并且能夠向鄰近的工廠(chǎng)輸出相當(dāng)數(shù)量的蒸汽。還可以使用后冷器將大約50%的鄰苯二甲酸酐產(chǎn)品在凝華前以液體的形態(tài)加以回收。這樣可以減少進(jìn)入冷凝器產(chǎn)品物流中的雜質(zhì)量從而提高產(chǎn)品的純度。

與其他工藝相比，LAR工藝的投資較少，操作效率高，這些都直接得益于反應(yīng)器中低的空氣對(duì)鄰二甲苯的比例。該過(guò)程無(wú)需電力和燃料，并且可以向廠(chǎng)外輸出大量蒸汽。用LAR工藝生產(chǎn)出的苯酐最終售價(jià)可能低于用其他競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程生產(chǎn)出的產(chǎn)品售價(jià)。

3.6.6 LEVH工藝的優(yōu)勢(shì)

LEVH工藝的主要優(yōu)勢(shì)是技術(shù)成熟，全世界已經(jīng)有65家工廠(chǎng)使用VH工藝或者LEVH工藝，總的生產(chǎn)能力為140萬(wàn)噸/年，并且其中的大多數(shù)都成功運(yùn)行。另外，維護(hù)費(fèi)用很低（低于每年投資的2%），配套設(shè)施可能發(fā)展的很完善。

通過(guò)使用一種特殊的催化劑，可以調(diào)整VH過(guò)程以適應(yīng)萘原料或者萘和鄰二甲苯混合原料。這樣就起到了安全防范作用，以應(yīng)對(duì)鄰二甲苯價(jià)格的上漲，并且在萘的價(jià)格大幅降低時(shí)具有靈活性，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力最大已經(jīng)達(dá)到了5萬(wàn)噸/年。

LEVH法是一個(gè)穩(wěn)妥的選擇，適合于保守的發(fā)展策略。在市場(chǎng)有保證的條件下，或者在公司對(duì)同樣工藝的工廠(chǎng)有著豐富操作經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候，比較適宜選用該工藝。采用LEVH工藝的生產(chǎn)成本比大多數(shù)老廠(chǎng)的成本低，但是比起在同樣基礎(chǔ)上成功運(yùn)轉(zhuǎn)的LAR工藝工廠(chǎng)，則很可能無(wú)法有效競(jìng)爭(zhēng)。

3.6.7 工藝選擇

盡管LAR工藝還不是成熟的工藝（目前世界上只有一家工廠(chǎng)使用該技術(shù)），但是對(duì)于本項(xiàng)目而言它卻是最佳的選擇，因?yàn)椴僮鞒杀竞唾Y金償還都可能低于其他工藝過(guò)程。潛在的節(jié)省可能最以抵消任何可能遇到的操作困難。而且，若與本區(qū)域的其他工廠(chǎng)采用相同的工藝和技術(shù)，最多也只能將最低生產(chǎn)成本維持在與其他廠(chǎng)大致持平的水平。但由于地域上的不利因素，這將顯著降低位于西澳大利亞的工廠(chǎng)的有效競(jìng)爭(zhēng)力。

3.6.8 初步的設(shè)備設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目的早期階段就需要得出主要設(shè)備的列表（包括大致的尺寸），以便決定所需廠(chǎng)區(qū)的面積，進(jìn)而可以考慮選擇合適廠(chǎng)址。設(shè)備尺寸的估算是基于現(xiàn)有的使用LAR工藝以鄰二甲苯為原料生產(chǎn)苯酐的工廠(chǎng)數(shù)據(jù)。若生產(chǎn)能力為4萬(wàn)噸/年，開(kāi)工率90%(每年連續(xù)開(kāi)8000小時(shí))，則可以確定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為：4545kg/h的鄰二甲苯以及45t/h的空氣（空苯比9.5）

對(duì)主要設(shè)備（反應(yīng)器、切換冷凝器和純化塔）進(jìn)行一定程度的設(shè)計(jì)，這將單獨(dú)討論，而對(duì)于其他設(shè)備則只是指定其功能和處理能力，并進(jìn)行粗略的尺寸估算。估算時(shí)使用了經(jīng)驗(yàn)法則和近似處理。相關(guān)細(xì)節(jié)見(jiàn)本章附錄

苯酐生產(chǎn)工藝有潛力實(shí)現(xiàn)蒸汽凈輸出，當(dāng)然在該工藝全過(guò)程的每一步也都要用到公用蒸汽。通過(guò)將苯酐工廠(chǎng)和同一園區(qū)內(nèi)的其他工廠(chǎng)綜合考慮，可以更容易實(shí)現(xiàn)蒸汽的平衡。這里假定所有高壓蒸汽鍋爐都是各廠(chǎng)家共用的。同樣，冷卻水設(shè)施（水處理部分和冷卻塔）和主煙囪（用于排放廢氣和燃燒產(chǎn)生的氣體）也與其他工廠(chǎng)共用。這些設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算不在本設(shè)計(jì)研究的考慮之內(nèi)，因?yàn)樗鼈兊奶幚砟芰⑴c共同開(kāi)發(fā)的其他工廠(chǎng)項(xiàng)目密切相關(guān)。

鄰苯二甲酸酐具有中度腐蝕性。因此某些設(shè)備需要用不銹鋼制造。316型（Ni 11%，Cr 18%，Mo 2.5%，F(xiàn)e66.5%，C 0.08%，Mn2.0%），該型號(hào)不銹鋼年腐蝕速率0.025mil（1mil=0.001inch）。在不很苛刻條件下操作的設(shè)備可以用普通碳鋼制造。

3.6.9 設(shè)備清單

1.反應(yīng)器：鄰二甲苯流量4545kg/h，空氣流量45t/h；進(jìn)口溫度350℃，最高溫度500℃；壓力200-300kPa；內(nèi)部有13400個(gè)列管（3m長(zhǎng) 直徑25mm），催化劑高度2.8m；殼體直徑5.9m，高度3.5m；冷卻負(fù)荷21.4MW；熔鹽循環(huán)量310t/h；材質(zhì)為316型不銹鋼。

2.苯酐預(yù)冷凝器：總流量50t/h，苯酐流量2500kg/h；功率為450kW；材質(zhì)為碳鋼。3.切換冷凝器（2個(gè)）：總流量47t/h，苯酐流量2500kg/h；功率為450kW；材質(zhì)為碳鋼。4.尾氣洗滌塔：總流量45t/h氣體，含250kg/h的有機(jī)物；材質(zhì)為碳鋼。5.蒸發(fā)器：鄰二甲苯流量4625kg/h，空氣流量45t/h（溫度125-350℃）；功率為3.9MW；材質(zhì)為碳鋼。

6.氣體冷卻器：氣體總流量50t/h；功率為5.0MW；材質(zhì)為碳鋼。7.預(yù)處理罐：苯酐流量5000kg/h；其他成分流量300kg/h，溫度70-270℃；加熱功率為290kW；材質(zhì)為碳鋼。

8.提餾塔：苯酐流量5000kg/h，其他成分空氣流量300kg/h；在一定真空度下操作；填料塔（15-20理論級(jí)，低壓降）；直徑900mm；大回流比（5-10），再沸器溫度205℃，再沸器功率150kW；材質(zhì)為316型不銹鋼。

9.精餾塔：進(jìn)料5000kg苯酐/h，20kg殘留物/h；在一定真空度下操作；15-20塊塔板（液體流量很低）；直徑1200mm；很小的回流比（0.1），再沸器溫度245℃，再沸器功率650kW；材質(zhì)為316型不銹鋼。10.各種換熱器（8個(gè)）：空氣預(yù)熱器；鄰二甲苯預(yù)熱器；氣體冷卻器；再沸器（2個(gè)）；冷凝器（2個(gè)）；凝華器； 11.儲(chǔ)罐（6個(gè)）：各種尺寸，用于原料、苯酐粗品、苯酐產(chǎn)品的暫時(shí)存儲(chǔ)（能提供14天的儲(chǔ)存量）；

12.泵（8個(gè)+備）；各種尺寸，用于原料和中間產(chǎn)品的輸送。13.空氣壓縮機(jī)：輸送45t/h的空氣到反應(yīng)器；壓力200-300kPa。14.過(guò)濾器：空氣進(jìn)入反應(yīng)器之前的過(guò)濾。

15.噴射泵系統(tǒng)：為純化系統(tǒng)提供真空（10kPa，絕壓）。

3.6.10 結(jié)論

? 作為原料，萘逐漸被淘汰，因?yàn)猷彾妆礁鍧崳a(chǎn)率也更高。

? 鄰二甲苯從二甲苯混合物中分離得到，其價(jià)格與各種二甲苯產(chǎn)品的整體需求緊密相連。對(duì)于其他異構(gòu)體，對(duì)二甲苯的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)很快，而間二甲苯?jīng)]有太大用途。? 使用鄰二甲苯作為原料，使用更好的催化劑，并應(yīng)用能量集成技術(shù)的新工藝過(guò)程可以將成本減少25%。而澳大利亞現(xiàn)在的工廠(chǎng)在很不利的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行。

? 合成鄰苯二甲酸酐的LAR工藝比其他競(jìng)爭(zhēng)工藝更新一些，但卻最具吸引力，因?yàn)樵O(shè)備體積可以減小。

3.6.11 對(duì)后續(xù)工作的建議

? 在西澳大利亞為擬建的鄰苯二甲酸酐工廠(chǎng)選擇合適的廠(chǎng)址。? 確定工廠(chǎng)的布局和用地要求。? ? ? ?

進(jìn)行更加詳細(xì)的物料和能量衡算，以確認(rèn)設(shè)備尺寸和其他的設(shè)備需求。確定主要的工藝條件，評(píng)價(jià)其環(huán)境影響。

敦促政府和工業(yè)界一同建立一個(gè)化學(xué)品公司聯(lián)合體以探尋相互間可能的過(guò)程集成。確定主要設(shè)備的費(fèi)用（以年產(chǎn)4萬(wàn)噸苯酐為基準(zhǔn)）。對(duì)過(guò)程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。廠(chǎng)址選擇與廠(chǎng)區(qū)布局

4.1廠(chǎng)址選擇

IchemE設(shè)定的設(shè)計(jì)項(xiàng)目也只要求進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)備設(shè)計(jì)，而沒(méi)有特別規(guī)定廠(chǎng)址選擇方面的設(shè)計(jì)要求。然而，為了是設(shè)計(jì)項(xiàng)目更加真實(shí)，也為了學(xué)生在盡可能多的方面得到設(shè)計(jì)鍛煉和經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該對(duì)廠(chǎng)址選擇和工廠(chǎng)布局給予一定的考慮。

4.1.1當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)

如果本地沒(méi)有該化學(xué)品市場(chǎng)，或者沒(méi)有合適的建廠(chǎng)地址，那么就有必要考慮本州或者本國(guó)內(nèi)的其他工業(yè)地區(qū)。從政府部門(mén)那里可以得到一種地圖，上面標(biāo)注了哪些地區(qū)被規(guī)劃為重工業(yè)發(fā)展基地以及現(xiàn)有工廠(chǎng)的位置。即便所選地區(qū)被認(rèn)定為適合工業(yè)發(fā)展，也并不意味著可以自動(dòng)地獲得在那里籌建新化工廠(chǎng)的許可，或該地方確實(shí)適合擬建工廠(chǎng)的建設(shè)。該評(píng)述也適用于現(xiàn)有的化工廠(chǎng)基地。在有些情況下，某基地的進(jìn)一步發(fā)展可能會(huì)受到政府的限制，原因一般包括：公眾意見(jiàn)、環(huán)境影響問(wèn)題，或者擔(dān)心在高度工業(yè)化地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重事故的風(fēng)險(xiǎn)。工人們一般愿意住在距離工作單位比較近的地方，因此工業(yè)基地附近的房地產(chǎn)通常也得到發(fā)展，而這些地方以前確是無(wú)人居住區(qū)，比如Bhopal。然而這反過(guò)來(lái)卻會(huì)使公眾強(qiáng)烈反對(duì)在本地進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)。

假設(shè)可以確定出工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)，然后就有必要選擇出具體的廠(chǎng)址。不應(yīng)該把該選擇過(guò)程搞成“只有一匹馬參加的比賽”，而要同時(shí)考察若干個(gè)基地，分項(xiàng)比較他們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，最終的結(jié)果應(yīng)該是一個(gè)按照優(yōu)先順序排列的廠(chǎng)址清單。如果只把注意力集中在一個(gè)基地，而忽略了對(duì)其他基地的考慮，那么該項(xiàng)目對(duì)于政府指令的適應(yīng)性就會(huì)很差。

4.1.2 若干重要的因素

若干因素影響著化工廠(chǎng)合適廠(chǎng)址的選擇。以下列出了一些重要的因素，但是不要認(rèn)為它已經(jīng)窮盡了所有的因素：

（1）所選地區(qū)被指定為重工業(yè)發(fā)展地區(qū)（“輕“工業(yè)通常指電子元器件組裝和小型金屬加工等，大型化工項(xiàng)目輕工業(yè)）。

（2）所選地區(qū)已經(jīng)存在類(lèi)似的化工廠(chǎng)，并且是其他工業(yè)中心的所在地。（3）基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施完備，比如道路，水電氣等。（4）合適的地勢(shì)條件、地下構(gòu)造和排水等。

（5）合適的交通條件（原材料和產(chǎn)品的運(yùn)輸，建廠(chǎng)時(shí)所需的運(yùn)輸）。（6）臨近主要的交通網(wǎng)絡(luò)（公路，鐵路，機(jī)場(chǎng)，水路，港口等）。這是選擇廠(chǎng)址的一個(gè)重要因素。在有些情況下，直接用管道輸送原料或者水、氣、油等公用工程物流可能是最經(jīng)濟(jì)的途徑。使用集裝箱運(yùn)輸（公路，鐵路，水運(yùn)）時(shí)；如果往返都能搭載貨物，運(yùn)輸費(fèi)用就會(huì)降低。

（7）當(dāng)?shù)赜袆趧?dòng)力資源，與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的距離合適。（8）有生活用水和工廠(chǎng)冷卻水。（9）符合向環(huán)境排放廢物的限制。

（10）距離原料的供應(yīng)地和產(chǎn)品的銷(xiāo)售市場(chǎng)比較近。（11）存在應(yīng)對(duì)大型工廠(chǎng)事故的安全服務(wù)設(shè)施。

（12）氣候條件，比如適度、最大風(fēng)速以及主要風(fēng)向、降雨等。（13）政府已經(jīng)或者可能提出的有關(guān)工業(yè)發(fā)展或者廢物排放的限制。（14）擴(kuò)展的空間。（15）土地的價(jià)格。（16）公眾的輿論。

（17）地震、塌陷和塌方等的可能性。

（18）政府為鼓勵(lì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而給予支持（稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼等）的可能性

還可以羅列其他很多因素，而最重要的因素是那些與特定工藝過(guò)程要求相關(guān)的因素或者某基地特有的那些因素。其中某些因素的詳細(xì)討論可以相關(guān)文獻(xiàn)。

4.1.3 因素的優(yōu)先順序

廠(chǎng)址選擇中最重要的3個(gè)因素通常是原料所在地、市場(chǎng)所在地和交通運(yùn)輸條件。首先確定這3個(gè)方面，然后再確定其他的次重要因素并且進(jìn)行評(píng)價(jià)。然而，即使某個(gè)基地可以滿(mǎn)足某化工過(guò)程的很多方面的基本要求，卻不能滿(mǎn)足某一重要的判據(jù)的話(huà)，仍然不能最終確定為廠(chǎng)址。這些重要的判據(jù)包括：由于負(fù)面的公眾輿論而得不到政府的批準(zhǔn)、環(huán)境法規(guī)限制、勞動(dòng)力資源等。因此，在選擇廠(chǎng)址時(shí)有必要將這些因素分成幾類(lèi)并分別對(duì)待：核心要求（這些要求必須得到滿(mǎn)足），主要因素（可能有3到4個(gè)，很希望得到滿(mǎn)足），以及期望得到滿(mǎn)足的因素（雖然并非一定要得到滿(mǎn)足，但還是希望盡可能多地得到滿(mǎn)足）。在最終選擇廠(chǎng)址（即按優(yōu)先順序提出一個(gè)廠(chǎng)址清單）時(shí)，采用以下打分的方法會(huì)有所幫助：列出每一個(gè)廠(chǎng)址所具備的特征（要求的以及已經(jīng)存在的），并對(duì)每一個(gè)特征賦予一個(gè)主觀(guān)的分?jǐn)?shù)（比如從1到5，或者從1到9），于是每一個(gè)廠(chǎng)址都可以得到一個(gè)最后的總分。使用這種方法時(shí)一定要謹(jǐn)慎，因?yàn)樵摲椒ú](méi)有要求一定要排除某些致命的不利因素。比如某廠(chǎng)址可能在其他方面都很理想（或者在排名表上名列第一），只是當(dāng)?shù)貨](méi)有水供應(yīng)，這樣對(duì)于建設(shè)化工廠(chǎng)而言，該基地便沒(méi)有什么用途。

4.2 廠(chǎng)區(qū)布置

為化工廠(chǎng)選擇了合適的廠(chǎng)址之后，就有可能也有必要做出初步的設(shè)備布置方案。盡管還沒(méi)有進(jìn)行設(shè)備的詳細(xì)設(shè)計(jì)，但是初步估計(jì)的設(shè)備尺寸應(yīng)該可以根據(jù)設(shè)備列表獲知。設(shè)備尺寸的初步估計(jì)與最終估計(jì)之間的差別不應(yīng)過(guò)大，在確定設(shè)備布局時(shí)還要考慮在設(shè)備周?chē)舫龊线m的空間供操作維修以及安全保障之用。

做出了初步的廠(chǎng)區(qū)布置（平面布置圖）后，就可以考慮管線(xiàn)布置和壓力降、設(shè)備維修通道、事故和泄漏通道以及控制室和辦公室的位置。初步的工廠(chǎng)布局還有助于發(fā)現(xiàn)該廠(chǎng)區(qū)存在的不利問(wèn)題和未預(yù)見(jiàn)到的問(wèn)題，甚至可能導(dǎo)致廠(chǎng)址的重新選擇。為了確保工廠(chǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和操作的高效性，在設(shè)計(jì)工作的早期階段就必須考慮工廠(chǎng)的布局，并且要詳細(xì)到一定的程度。進(jìn)行廠(chǎng)區(qū)布置時(shí)還要考慮到工廠(chǎng)建設(shè)時(shí)的需要，比如大型吊車(chē)的運(yùn)動(dòng)等。所采用的廠(chǎng)區(qū)布局還會(huì)影響到化工廠(chǎng)的安全操作，影響到周?chē)鐓^(qū)對(duì)工廠(chǎng)（以及將來(lái)可能的改擴(kuò)建）的接受程度。

4.2.1 廠(chǎng)區(qū)布置策略

在確定廠(chǎng)區(qū)布局是可以采用兩種設(shè)計(jì)方法。第一種設(shè)計(jì)方法是使設(shè)備的布局與其在流程圖上出現(xiàn)的順序一樣，稱(chēng)為順序布置（flow-through layout, flow-line pattern）。這種布局方式可使管線(xiàn)長(zhǎng)度最短，壓力降最小，經(jīng)常被小型化工廠(chǎng)所采用。第二種設(shè)計(jì)方法就是將相似的設(shè)備集中布局，稱(chēng)為相似設(shè)備分組布置（groupings of similar plant items），比如將精餾塔、分離設(shè)備、反應(yīng)器和換熱器等分別集中布置。這種布局多為大型化工廠(chǎng)采用，具有容易操作和維護(hù)，勞動(dòng)力成本低、公用工程管線(xiàn)最短以及因此而具有的可以降低輸送物料所需能量的優(yōu)點(diǎn)。這兩種設(shè)計(jì)方法是兩種極端的情況，實(shí)際設(shè)計(jì)多介于兩者之間。實(shí)際采用的工廠(chǎng)布局取決于是新建的工廠(chǎng)，還是在原來(lái)基礎(chǔ)上的改擴(kuò)建。在已有基地上新建項(xiàng)目時(shí)最常見(jiàn)的限制是空間限制，即便在新的基地上進(jìn)行建設(shè)也存在空間限制問(wèn)題。4.2.2 影響廠(chǎng)區(qū)布置的因素

在設(shè)備布局時(shí)需要考慮的其他因素有：

（1）控制室和辦公室位置要遠(yuǎn)離高位區(qū)域，要位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)口。（2）反應(yīng)器和鍋爐等要遠(yuǎn)離化學(xué)品儲(chǔ)罐。

（3）儲(chǔ)罐要便于接近，還需要決定是將所有原料和產(chǎn)品儲(chǔ)罐集中布置，還是分散布置在廠(chǎng)址的周?chē)?/p>

（4）操作人員能夠方便地接近設(shè)備，設(shè)備之間距離要合理。（5）設(shè)備的提升安裝。

（6）要考慮某些特定設(shè)備（比如泵）的要求，充分利用靜壓頭。（7）公用工程（水電氣）的供應(yīng)（8）使管線(xiàn)總長(zhǎng)度最小。

（9）為常規(guī)維護(hù)和設(shè)備修理提供合適的操作通道。

（10）應(yīng)該便于在發(fā)生泄漏事故時(shí)清理泄漏物和分散化學(xué)品。（11）意外事故時(shí)（便于外界援助）能到達(dá)工廠(chǎng)。（12）需用冷卻水的設(shè)備要靠近河邊或海灣等。

（13）工廠(chǎng)的廢物收集系統(tǒng)和廢水排放系統(tǒng)（分開(kāi)還是合并？）以及處理罐的布局。（14）所選用的工廠(chǎng)布局應(yīng)該能夠限制火災(zāi)或者爆炸事故的范圍。

（15）設(shè)備之間的間距：專(zhuān)營(yíng)化工廠(chǎng)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)的公司對(duì)于特定設(shè)備的間距有特別的建議；國(guó)家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)中也給出了一些建議。

關(guān)于化工廠(chǎng)布局階段需要考慮的特定因素可參考有關(guān)文獻(xiàn)?？傊O(shè)備布局應(yīng)該使以下參數(shù)最小化：（1）火災(zāi)或者爆炸時(shí)的人員和財(cái)產(chǎn)損失；（2）維護(hù)費(fèi)用；

（3）所需工廠(chǎng)人員的數(shù)量；（4）操作費(fèi)用；（5）建設(shè)費(fèi)用；

（6）工廠(chǎng)改擴(kuò)建時(shí)的費(fèi)用。

其中某些目標(biāo)是項(xiàng)目矛盾的，比如（1）和（4），因此，為同時(shí)保證安全性和經(jīng)濟(jì)性經(jīng)常需要做出一些平衡。最終的廠(chǎng)區(qū)布置將取決于工廠(chǎng)內(nèi)節(jié)能措施的要求，任何后學(xué)的修改以及相應(yīng)的管線(xiàn)布置。

案例研究-廠(chǎng)址選擇和廠(chǎng)區(qū)布置

建議在西澳大利亞靠近Bunbury的Kemerton工業(yè)園區(qū)興建一座年產(chǎn)4萬(wàn)噸鄰苯二甲酸酐的工廠(chǎng)。該項(xiàng)目應(yīng)該與其他若干項(xiàng)目共同開(kāi)發(fā)，這些工廠(chǎng)之間存在重要的集成優(yōu)勢(shì)，可以共用原料和終端用戶(hù)。之所以選擇該廠(chǎng)址，是因?yàn)楫?dāng)?shù)匾呀?jīng)有了基礎(chǔ)設(shè)施，并且距離公路、鐵路和海運(yùn)都比較近，因而使總體運(yùn)輸成本最低。該項(xiàng)目有望得到政府的幫助，因?yàn)樗习拇罄麃喺膭?lì)工業(yè)分散化的政策。

設(shè)定工廠(chǎng)布局時(shí)主要考慮安全問(wèn)題，同時(shí)也考慮使管線(xiàn)系統(tǒng)費(fèi)用最低，且可以最容易地到達(dá)設(shè)備，并且具有靈活性。當(dāng)?shù)赜凶銐虻耐恋毓┢渌嚓P(guān)工廠(chǎng)共同開(kāi)發(fā)，這些相關(guān)企業(yè)將公共用的一些關(guān)鍵的設(shè)施（蒸汽、冷卻水、排氣煙囪和辦公建筑）。

4.3.1 背景和目標(biāo)

根據(jù)前期的市場(chǎng)調(diào)研和初步的可行性分析可知，在澳大利亞新建鄰苯二甲酸酐工廠(chǎng)，看起來(lái)還是有市場(chǎng)的。然而，重要的是使用最新的技術(shù)，并從新南威爾士現(xiàn)有的技術(shù)落后的工廠(chǎng)那里搶占市場(chǎng)份額。這里將考慮兩種情況，一是年產(chǎn)3萬(wàn)噸；二是年產(chǎn)6萬(wàn)噸。年產(chǎn)6萬(wàn)噸的情況是樂(lè)觀(guān)的方案，要依賴(lài)于可觀(guān)的現(xiàn)貨市場(chǎng)上的出口銷(xiāo)售。在現(xiàn)階段，年產(chǎn)3萬(wàn)噸的方案似乎更加可行。為了估計(jì)設(shè)備要求和進(jìn)行廠(chǎng)址選擇，假定年產(chǎn)4萬(wàn)噸。更加準(zhǔn)確的投資估算和詳細(xì)的盈利分析可能會(huì)證明，產(chǎn)量再大些或者再小些更為合適。很重要的一點(diǎn)是使本工廠(chǎng)的生產(chǎn)與同一基地的其他企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行集成。

廠(chǎng)址的選擇對(duì)項(xiàng)目總體可行性的影響很大，因?yàn)榇饲耙呀?jīng)證明了單獨(dú)設(shè)立該廠(chǎng)時(shí)的盈利可能性不大?？赡苄枰畬?duì)新建工業(yè)園區(qū)進(jìn)行資助，還要尋求同其他企業(yè)之間的集成。理想的廠(chǎng)址必須能：

（1）滿(mǎn)足所有工藝要求；（2）滿(mǎn)足環(huán)保和社區(qū)的要求；

（3）使原料和產(chǎn)品運(yùn)輸費(fèi)用最低以使利潤(rùn)最大化。

一旦選擇了廠(chǎng)址，就必須設(shè)計(jì)出令人滿(mǎn)意的工廠(chǎng)布局，它要綜合考慮到安全性和功能性，并使輸送管線(xiàn)成本最低。廠(chǎng)區(qū)布局應(yīng)該根據(jù)工廠(chǎng)以及所在區(qū)域的特點(diǎn)而設(shè)定。

4.3.2 可能的廠(chǎng)址

在西澳大利亞選擇了4個(gè)廠(chǎng)址供進(jìn)一步考慮：Geraldton，Karratha，Kemerton，Kwinana。在這4個(gè)地方中，只有Kwinana是一個(gè)現(xiàn)成的具有一定規(guī)模的工業(yè)基地，另外3個(gè)則只是擁有規(guī)劃用于重工業(yè)的土地。選擇Perth外圍的廠(chǎng)址（即Geraldton，Karratha，Kemerton）時(shí)，在建設(shè)階段有可能得到政府以補(bǔ)貼或關(guān)稅形式給予的幫助。這些地方將作為新工業(yè)園區(qū)的一部分而得到開(kāi)發(fā)，目的是將西澳大利亞的重工業(yè)分散開(kāi)來(lái)。這對(duì)于減少基礎(chǔ)建設(shè)的開(kāi)支并實(shí)現(xiàn)盈利很重要。以下企業(yè)與鄰苯二甲酸酐工廠(chǎng)有顯著的集成效益，因此，鼓勵(lì)以下各企業(yè)共同進(jìn)行開(kāi)發(fā)：

? 二甲苯混合物分離工廠(chǎng)（為苯酐生產(chǎn)提供廉價(jià)可靠的原料）

? 鄰苯二甲酸酯工廠(chǎng)（終端用戶(hù)，并消耗苯酐廠(chǎng)輸出的蒸汽和能量）? 聚酯樹(shù)脂工廠(chǎng)（終端用戶(hù)，并消耗苯酐廠(chǎng)輸出的蒸汽和能量）? 馬來(lái)酸酐工廠(chǎng)（處理苯酐工廠(chǎng)的副產(chǎn)物）

? 對(duì)苯二甲酸工廠(chǎng)（處理二甲苯混合物分離工廠(chǎng)的對(duì)二甲苯）

目前，澳大利亞的鄰苯二甲酸酐市場(chǎng)主要在東部各州。為了使位于西澳大利亞的苯酐工廠(chǎng)可行，終端用戶(hù)企業(yè)也就需要遷址到西澳大利亞（也正好借此機(jī)會(huì)來(lái)更新他們的技術(shù)，以保持競(jìng)爭(zhēng)力）。目前澳大利亞唯一的苯酐生產(chǎn)上是悉尼的ICI公司，它所用的原料萘直接由鄰廠(chǎng)提供。在西澳大利亞建苯酐廠(chǎng)時(shí)，也要借鑒這種原料供應(yīng)上的安排布局。因此，也需要建設(shè)澳大利亞第一個(gè)二甲苯混合物分離工廠(chǎng)，該工廠(chǎng)將處理由BP公司下屬的位于Kwinana的煉油廠(chǎng)的BTX混合物（苯-甲苯-二甲苯）。否則，鄰二甲苯就需要從東南亞進(jìn)口，這將使新的企業(yè)變得很脆弱，并使整個(gè)開(kāi)發(fā)計(jì)劃變得不經(jīng)濟(jì)。4.3.2.1 Kemerton 西澳大利亞的Kemerton工業(yè)園區(qū)內(nèi)已經(jīng)有若干家新的企業(yè)?；A(chǔ)設(shè)施的假設(shè)已經(jīng)達(dá)到了使用水平，公路、鐵路和海運(yùn)都可以到達(dá)。它是Perth周邊的遠(yuǎn)距離廠(chǎng)址中最近的一個(gè)，供進(jìn)一步發(fā)展所需的土地資源十分豐富。勞動(dòng)力資源可以直接來(lái)自于Perth或者來(lái)自與發(fā)展中城市Bunbury（只有15km的距離）。建設(shè)費(fèi)用也會(huì)比其他遠(yuǎn)距離廠(chǎng)址便宜。4.3.2.2 Geraldton Geraldton附近的Bootenal West有很好的公路、鐵路和海運(yùn)條件，遠(yuǎn)離居民區(qū)，因此建設(shè)項(xiàng)目有可能得到批準(zhǔn)。該地區(qū)對(duì)環(huán)境問(wèn)題不是特別敏感，可以使用河水作為冷卻水。土地平坦，適合大型建筑機(jī)械的作業(yè)。Perth距離該廠(chǎng)址600km，就辦公條件、緊急反應(yīng)和原料供應(yīng)而言還不算太遠(yuǎn)。4.3.2.3 Karratha 在Karratha新建工廠(chǎng)時(shí)可以使用正在為西北大陸架的大型油氣項(xiàng)目而建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施。雖然也可以指望一些企業(yè)間的聯(lián)合生產(chǎn)，但是不大可能有足夠的芳香混合物（BTX）供苯酐生產(chǎn)之用。但是，該地方可以較方便地從印度尼西亞獲得鄰二甲苯原料供應(yīng)。位于同一地區(qū)的其他相關(guān)下游工業(yè)的市場(chǎng)原理Karratha，這將無(wú)法刺激其參與共同開(kāi)發(fā)。該處港口比較發(fā)達(dá)，并有現(xiàn)成的海水供冷卻之用。4.3.2.4 Kwinana Kwinana工業(yè)園已經(jīng)相當(dāng)擁擠，沒(méi)有多大空間用于新的化工廠(chǎng)群組的建設(shè)。盡管公路、鐵路和海運(yùn)條件都不錯(cuò)，建設(shè)費(fèi)用也可能是幾個(gè)基地中最便宜的，但是必須花高價(jià)才能得到土地的使用權(quán)。在Kwinana地區(qū)開(kāi)發(fā)改新項(xiàng)目時(shí)不大可能得到政府的幫助。

4.3.3 傾向性的廠(chǎng)址和布局

西澳大利亞的Kemerton是首選的鄰苯二甲酸酐廠(chǎng)址。Kemerton可以滿(mǎn)足重工業(yè)發(fā)展的所有要求以及苯酐工廠(chǎng)的特殊要求。圖4.1和圖4.2是該地區(qū)的地圖，可以看到為擬建的工業(yè)群而開(kāi)辟的核心工業(yè)園和緩沖區(qū)，以及已有的基礎(chǔ)設(shè)施。

在Kemerton地區(qū)之內(nèi)有若干個(gè)合適的廠(chǎng)址。選擇圖4.2中的3號(hào)區(qū)域是因?yàn)樗凶銐虻目臻g容納苯酐工廠(chǎng)以及共同開(kāi)發(fā)的其他廠(chǎng)，同時(shí)臨近公路和鐵路。公用設(shè)施（蒸汽、冷卻水和煙囪等）可以建在本區(qū)域，也可以建在相鄰的區(qū)域。由于鄰苯二甲酸酐生產(chǎn)中所需冷卻水很少，因此，如果需要的話(huà)，它也可以遠(yuǎn)離冷卻水的主要供應(yīng)管線(xiàn)。類(lèi)似的，苯酐廠(chǎng)在蒸汽上可以自給自足。該地區(qū)的主要風(fēng)向是西風(fēng)（夏季是西南風(fēng)，冬季是西北風(fēng)），但是夏季也常有東風(fēng)。苯酐如果泄漏的話(huà)，會(huì)產(chǎn)生危害性云霧，因此苯酐廠(chǎng)應(yīng)該位于其他工廠(chǎng)的下風(fēng)口。擬在該區(qū)域共同建設(shè)的其他廠(chǎng)的數(shù)量和類(lèi)型將最終影響每一個(gè)廠(chǎng)的位置和走向。

圖4.3給出了擬在Kemerton建設(shè)的鄰苯二甲酸酐工廠(chǎng)的初步布局，其中包括了主要生產(chǎn)設(shè)備和建筑物的位置，工廠(chǎng)的總體布局為南北走向，因?yàn)轱L(fēng)向多為東西方向，這種直線(xiàn)排列的布局可以使人員和服務(wù)性建筑幾乎不會(huì)處于下風(fēng)口?？刂剖椅挥趶S(chǎng)區(qū)的北面，這樣萬(wàn)一發(fā)生緊急情況時(shí)，控制室可以得到保護(hù)。由于工廠(chǎng)的總體規(guī)模很小，因此可以使控制室遠(yuǎn)離位于中心的生產(chǎn)設(shè)備。在發(fā)生緊急情況，從控制室和辦公室都可以觀(guān)察到工廠(chǎng)內(nèi)的情況。

儲(chǔ)罐與進(jìn)料點(diǎn)和產(chǎn)品排出點(diǎn)之間的距離要合理，這樣可以使管線(xiàn)和泵送的費(fèi)用最小，通過(guò)正門(mén)可以很容易到達(dá)裝卸區(qū)。儲(chǔ)罐之間所留的間距比較小，但是應(yīng)該可以滿(mǎn)足緊急情況下的要求。

生產(chǎn)設(shè)備分別布置在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)：反應(yīng)區(qū)和純化區(qū)。這樣可以將潛在的危險(xiǎn)性較大的反應(yīng)器同其他的設(shè)備分開(kāi)，萬(wàn)一出現(xiàn)事故，主導(dǎo)風(fēng)向可以把有害的蒸汽吹離其他設(shè)備。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，未來(lái)進(jìn)行擴(kuò)建的可能是是有限的。如果需要的話(huà)，還有足夠的空間用于建設(shè)解決瓶頸問(wèn)題的主要設(shè)備（比如再建設(shè)一個(gè)反應(yīng)器），但是沒(méi)有預(yù)留再建一整套流程的空間。

醫(yī)療設(shè)施和其他關(guān)鍵服務(wù)設(shè)施將和位于該地區(qū)的其他廠(chǎng)共享。高級(jí)管理人員、文秘人員、人事和財(cái)務(wù)人員也將在同一建筑內(nèi)辦公，遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。由于苯酐廠(chǎng)規(guī)模小，也就沒(méi)有必要讓非操作人員留在工廠(chǎng)內(nèi)。

4.3.4 結(jié)論

? 年產(chǎn)4萬(wàn)噸鄰苯二甲酸酐工廠(chǎng)是中度可行的。在此基礎(chǔ)上將考慮更加詳細(xì)的可行性問(wèn)題。

? 考察了西澳大利亞的Geraldton，Karratha，Kemerton，Kwinana四個(gè)地區(qū)作為苯酐廠(chǎng)址的可能性

? 最可取的廠(chǎng)址位于Kemerton工業(yè)園區(qū)。該園區(qū)將有助于從Kwinana分散除部分工業(yè)。此處有合適的建廠(chǎng)條件、現(xiàn)成的土地、便利的交通條件，并且距離Perth不遠(yuǎn)（200km），因此可以利用那里的服務(wù)設(shè)施。

? 鄰苯二建酸酐工廠(chǎng)應(yīng)該作為一個(gè)化工廠(chǎng)群組的一部分而進(jìn)行建設(shè)，該群組在同一廠(chǎng)址位置上至少應(yīng)該包括一個(gè)下游加工企業(yè)。聚酯廠(chǎng)對(duì)于西澳大利亞而言是最合適的選擇，因?yàn)樗梢詾楫?dāng)?shù)氐脑齑I(yè)提供產(chǎn)品。

? 考慮到該地區(qū)的偏遠(yuǎn)性，在新的化工廠(chǎng)群組的建設(shè)初期以及為保持具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格，政府的幫助是很重要的。? 設(shè)計(jì)了工廠(chǎng)布局，它考慮了對(duì)工人和關(guān)鍵建筑物的保護(hù)，并將有潛在危險(xiǎn)性的設(shè)備與其它設(shè)備分置。廠(chǎng)區(qū)布局時(shí)還考慮了使管線(xiàn)和泵送費(fèi)用最低。某些輔助設(shè)施將與同一廠(chǎng)址的其他工廠(chǎng)公用。

4.3.5 建議

? 考察擬在Kemerton新建的苯酐工廠(chǎng)對(duì)于環(huán)境的影響。? 進(jìn)行更加詳細(xì)的物料和能量衡算，以便確認(rèn)設(shè)備的尺寸。

? 以年產(chǎn)4萬(wàn)噸苯酐為基準(zhǔn)，確定主要設(shè)備的費(fèi)用，估計(jì)交通費(fèi)用，以便進(jìn)行詳細(xì)的盈利分析。

? 以過(guò)程危害性最小為目標(biāo)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。

? 在做出P&ID之后，完成詳細(xì)的危害和可操作性（HAZOP）研究。物料衡算和能量衡算

5.1 準(zhǔn)備物料衡算和能量衡算

在進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)備設(shè)計(jì)之前，必須針對(duì)每個(gè)設(shè)備完成物料和能量衡算。需要對(duì)流程圖上及設(shè)備列表中的每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行物料衡算。有時(shí)，能量衡算是以一組設(shè)備（或者工程的一個(gè)部分）為單元進(jìn)行的，比如原料預(yù)熱換熱器或者反應(yīng)器與后續(xù)冷卻（冷凝）器，在這些單元中能量在不同的物流之間傳遞。只有在完成能量衡算之后，才有可能考慮工廠(chǎng)內(nèi)能量的有效利用，并提出節(jié)能措施。

即使在設(shè)計(jì)的這一階段，還是不大可能完成所有的物料和能量核算的細(xì)節(jié)。此時(shí)，應(yīng)該已知每個(gè)設(shè)備的操作指標(biāo)，而對(duì)于某些物流的流量和溫度卻只能做出估計(jì)。此時(shí)所做的物料衡能量衡算需要在每個(gè)設(shè)備的最終詳細(xì)設(shè)計(jì)完成之后再進(jìn)行修訂或檢驗(yàn)。例如，規(guī)定某洗滌塔至少應(yīng)該從氣體物流中脫除一定百分?jǐn)?shù)的某種成分。一般情況下，有可能估計(jì)出所需液體的流量，但是只有在進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)之后才能知道液體的確切流量。設(shè)計(jì)中將要考慮所需的填料的類(lèi)型和高度，以及為了保證塔的有效操作而需要的液體流量。因此最終的設(shè)計(jì)所能處理的氣體量，可能會(huì)高于按照最初估計(jì)的液體流量而設(shè)計(jì)的最小值（重要的是，設(shè)計(jì)出的塔的實(shí)際處理氣量不要低于規(guī)定值?。。?/p>

物料衡算和能量衡算的結(jié)果應(yīng)該以列表的形式給出，每個(gè)單元單獨(dú)用一張紙。必須清晰明了的給出這些信息。詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程一般作為設(shè)計(jì)報(bào)告的附錄單獨(dú)給出。每個(gè)單元的物料和能量衡算應(yīng)該包括一下細(xì)節(jié)。

（1）單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出某單元的所有物流的質(zhì)量。請(qǐng)勿使用摩爾量和體積量。時(shí)間段的選?。ò疵棵?，每小時(shí)或每天）要使各質(zhì)量的數(shù)值看起來(lái)比較方便（比如0-1000，盡量避免使用103或者10-6）。所有的衡算必須在相同的時(shí)間基準(zhǔn)內(nèi)進(jìn)行。（2）所有的物流使用質(zhì)量百分組成。

（3）有時(shí)也會(huì)給出氣體物流的摩爾流量和摩爾百分?jǐn)?shù)。

（4）每股物流的溫度。溫度的單位要一致（要么用℃，要么用K）。如果溫度低于0℃，最好使用熱力學(xué)溫度。

（5）每股物流的壓力。在壓降不顯著時(shí)，壓力值給出一次即可。（6）每股物流的焓值（以J，MJ，GJ等表示）。

到了進(jìn)行設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時(shí)候，學(xué)生們應(yīng)該對(duì)物料和能量衡算的列表格式化比較熟悉了。習(xí)慣上，進(jìn)入設(shè)備的物流標(biāo)注的紙的左邊，出料標(biāo)在右邊（與P&ID中一樣，從左向右流動(dòng)）。要對(duì)物料和能量衡算的每一頁(yè)連續(xù)編號(hào)，比如第1頁(yè)（共32頁(yè)）。還要標(biāo)出每個(gè)設(shè)備的編號(hào)。如果能量衡算是以一組設(shè)備為基準(zhǔn)進(jìn)行的，則可以給出總的衡算結(jié)果。進(jìn)出每一個(gè)設(shè)備的總物料量和總能量應(yīng)該在每一頁(yè)的下面給出。左邊為進(jìn)料，右邊為出料。這被稱(chēng)為“總賬衡算”，可以一目了然地知道能否達(dá)到了進(jìn)出平衡。

在衡算中得出的諸如流量、組成和溫度等參數(shù)應(yīng)該再轉(zhuǎn)注到流程圖上及設(shè)備列表中（要注意對(duì)原始估計(jì)結(jié)果所作的修正）。隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)展，過(guò)程流程圖應(yīng)當(dāng)不斷更新，要清楚的標(biāo)出最近的更新日期。

不要僅僅把物料和能量衡算看作一套用于詳細(xì)設(shè)備設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，還要對(duì)其進(jìn)行充分的利用和分析。根據(jù)物料衡算可以知道工廠(chǎng)的哪些地方物料需求量大，哪些地方有副產(chǎn)品，哪些地方需要較多的工藝水。類(lèi)似地，根據(jù)能量衡算可以知道哪些設(shè)備能量需求大，以及需要從哪些設(shè)備移走大量的多余能量。畫(huà)出一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊圖，標(biāo)出工廠(chǎng)中物流量大，能量輸出多，或者熱量需求大的地方。這種做法通常很有用，它可以使人們對(duì)工廠(chǎng)的操作需求一目了然。

需要學(xué)生注意的事項(xiàng)

物料衡算并不總是絕對(duì)準(zhǔn)確的，允許存在一定的誤差（1%，5%或者10%）。如果得到的衡算是絕對(duì)準(zhǔn)確的，那通常是因?yàn)槟澄锪鞯牧髁渴峭ㄟ^(guò)其他物流的流量相減得到的。因此，絕對(duì)平衡的衡算結(jié)果并不意味著計(jì)算是正確的。

在給出物料和能量衡算時(shí)。要注意數(shù)字的有效位數(shù)。

5.2 初步的設(shè)備設(shè)計(jì)

在完成了物料和能量衡算之后，便可以進(jìn)行初步的設(shè)備設(shè)計(jì)。最終的設(shè)備設(shè)計(jì)和規(guī)格制訂要在詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和節(jié)能研究完成之后方能進(jìn)行。

通過(guò)初步的設(shè)計(jì)，可以對(duì)項(xiàng)目前期所使用的數(shù)據(jù)和假設(shè)進(jìn)行再評(píng)估和修正。要注意所有明顯需要進(jìn)行的較大修改以及工藝或者工廠(chǎng)設(shè)計(jì)方面的改變，并評(píng)估它們對(duì)于項(xiàng)目可行性的影響。要確認(rèn)所用設(shè)備的類(lèi)型（在設(shè)備清單中已詳細(xì)列出），確定合適的設(shè)計(jì)方法，還要找出所有必需的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（希望如此）。如果初步設(shè)計(jì)的設(shè)備數(shù)據(jù)和原始的設(shè)備要求有較大的出入，則需要進(jìn)行考察。在此階段，設(shè)計(jì)工程師差一點(diǎn)就進(jìn)入了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。

5.3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAD一詞（computer aided design）在工程界廣泛使用，但對(duì)于其含義有多種不同的解釋。不應(yīng)該將它和使用計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的繪圖軟件包繪制工程圖紙相混淆，后者有時(shí)也稱(chēng)為CADD（draughting）。對(duì)于進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的化學(xué)工程師而言，計(jì)算機(jī)和CAD已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用：流程圖和P&ID的繪制，總的物料衡算和能量衡算以及單個(gè)設(shè)備的衡算，成本和經(jīng)濟(jì)分析，過(guò)程的優(yōu)化，以及單個(gè)化工設(shè)備（比如換熱器和精餾塔）的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算等等。雖然還沒(méi)有被普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，但是最好用CAD來(lái)表示主要設(shè)備的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算，而其他借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行的工作則稱(chēng)為CAPE（computer-aided process engineering）或者CAE（computer-aided engineering）。

現(xiàn)在，工業(yè)界普遍希望化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在課程中至少獲得一些最基本的CAD方面的經(jīng)驗(yàn)。值得討論一下大學(xué)課程應(yīng)該給學(xué)生提供哪些CAD經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)生離開(kāi)大學(xué)走上工作崗位應(yīng)該擁有哪些CAD經(jīng)驗(yàn)。好在這兩個(gè)方面的差別并不大。不同CAD軟件包要求不同的編程操作方法，但最關(guān)鍵的是要能評(píng)估結(jié)果的有效性，二者取決于學(xué)生對(duì)于化學(xué)工程基本原理的理解和掌握。要教學(xué)生如何評(píng)估軟件包的計(jì)算結(jié)果，要讓學(xué)生不盲目地相信結(jié)果總是正確的或者總可以適用于特定的情況。使用CAD軟件的目標(biāo)應(yīng)該是減少進(jìn)行手工計(jì)算的時(shí)間，從而能夠考慮大量的替代情形、替代值、替代變量、進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)而達(dá)到“最優(yōu)”解。不建議學(xué)生去進(jìn)行大量的詳細(xì)手工計(jì)算來(lái)校核設(shè)計(jì)軟件結(jié)果的正確性，這既是徒勞的也是不現(xiàn)實(shí)的。但是為了進(jìn)行恰當(dāng)?shù)挠?jì)算，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一定的校核，此時(shí)學(xué)生應(yīng)該能夠進(jìn)行這些計(jì)算，并能夠評(píng)價(jià)所用的設(shè)計(jì)方法或者計(jì)算順序是夠合適。CAD軟件包無(wú)法取代化學(xué)工程師，因?yàn)楣こ淌嵌貌⑶夷軌驊?yīng)用化學(xué)工程的基本原理，但是CAD可以減少大量的手工性和重復(fù)性計(jì)算，從而極大地提高工程師的設(shè)計(jì)效率。

進(jìn)行物料衡算的計(jì)算機(jī)程序通常包括幾個(gè)組成部分：首先，對(duì)每一個(gè)設(shè)備描述其進(jìn)料物流和出料物流的狀態(tài)?？赡苄枰貏e復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型來(lái)關(guān)聯(lián)復(fù)雜單元的進(jìn)料和出料狀態(tài)。有必要指定各設(shè)備模塊的求解次序，比較簡(jiǎn)單的設(shè)備可以先求解，然后再求解方程組。求解次序最好使每個(gè)方程式僅有一個(gè)未知數(shù)而避免迭代。有時(shí)需要求解線(xiàn)性方程組。如果是非線(xiàn)性方程組，就需要使用合適的數(shù)值迭代算法。

即使對(duì)于僅包含幾個(gè)單元的簡(jiǎn)單流程，編制物料衡算計(jì)算程序的工作量也是很大的。由于這類(lèi)程序的實(shí)用性，就出現(xiàn)了商業(yè)化的“工藝流程圖”式的軟件包（比如HYSIM，PROII，HYSYS，PROSYS等）。這些軟件包中包含了若干套編制好的、具有通用功能的單元操作子程序，可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。這些流程圖式的程序還可以與某一個(gè)物性數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，這樣就可以自動(dòng)地獲取各種組分的相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需用戶(hù)手工輸入。根據(jù)工藝過(guò)程的復(fù)雜性，還可以使用微軟的EXCEL或者LOTUS1-2-3等具有電子數(shù)據(jù)表功能的軟件來(lái)進(jìn)行的物料和能量的衡算。如果學(xué)生想通過(guò)類(lèi)似途徑來(lái)開(kāi)發(fā)自己的衡算方法，那么在正式的設(shè)計(jì)之前最好相對(duì)其正確性進(jìn)行一些前期測(cè)試，以避免浪費(fèi)時(shí)間。

流程圖式的軟件包還可以提供物料和能量衡算之外的很多信息。在進(jìn)行這些計(jì)算的同時(shí)，還對(duì)每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行了有效的初步設(shè)計(jì)評(píng)估。輸出的計(jì)算結(jié)果通常包括諸如設(shè)備的熱負(fù)荷、回流比、公用工程需求和初步的尺寸等細(xì)節(jié)。如果程序是與物性數(shù)據(jù)庫(kù)相連的，那么還可以得到每一物流的各種物性數(shù)據(jù)。雖然商業(yè)軟件種類(lèi)很多。但是它們都具有相似的特征和程序結(jié)構(gòu)。在使用或者購(gòu)買(mǎi)軟件前，最好能夠比較一下它們所包含的單元操作范圍、設(shè)備模型的范圍、使用上的難易程度（用戶(hù)友好程度）、數(shù)據(jù)庫(kù)的大小以及支持文件的質(zhì)量。

所有的設(shè)計(jì)都需要物性數(shù)據(jù)，為保證CAD的有效使用，這些數(shù)據(jù)必須以方便計(jì)算機(jī)運(yùn)算的形式給出。以圖表方式給出的數(shù)據(jù)的實(shí)用性會(huì)受到限制，盡管如此，有些數(shù)據(jù)庫(kù)仍?xún)H僅包含了測(cè)量數(shù)據(jù)。一個(gè)更加有效的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式是將已有的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)成經(jīng)驗(yàn)式，再將經(jīng)驗(yàn)式中所需要的參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)（應(yīng)注明經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的適用范圍）。有些數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅包括計(jì)算時(shí)所需要的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，而另外一些數(shù)據(jù)庫(kù)還包括了未被加工的原始數(shù)據(jù)。通常使用的物性數(shù)據(jù)庫(kù)有：ASPEN-PLUS，CHEMCO，DATABANK，F(xiàn)LOWTRAN，以及PPDS。

對(duì)于化工設(shè)計(jì)而言，最有用的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)方法提供未知的數(shù)據(jù)（比如用基團(tuán)貢獻(xiàn)法提供汽液平衡數(shù)據(jù)），還可以通過(guò)使用類(lèi)似物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)來(lái)替代未知物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)。如果所缺的物性數(shù)據(jù)對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響不大，也可以使用粗估的數(shù)據(jù)。CAD的使用者需要知道這些預(yù)測(cè)方法的適用條件、他們的準(zhǔn)確度以及可能對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生的影響。這里需要使用者對(duì)CAD軟件包的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用有所了解，并需要基本的化學(xué)工程原理的知識(shí)。

為了最大程度的利用流程圖式的軟件，使用者和設(shè)計(jì)者必須經(jīng)過(guò)一定的培訓(xùn)，一個(gè)適用的程序一包包含20-30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單元，大量的求解方程的程序、控制模塊、有時(shí)可能還有優(yōu)化模塊。所選用的單元設(shè)備子程序必須與過(guò)程中的設(shè)備匹配，需要指定循環(huán)物流，并給出適當(dāng)?shù)那蠼馐諗慷取榱烁咝褂肅AD軟件包，很顯然不應(yīng)讓工程軟件取代工程師，二十需要具備各種能力和判斷力強(qiáng)的訓(xùn)練有素的工程師。

使用軟件包時(shí)通常要經(jīng)歷以下四個(gè)階段：模擬，設(shè)計(jì)，案例研究和優(yōu)化。在最初的模擬階段，需要確定輸入數(shù)據(jù)，選擇合適的設(shè)備模塊。此時(shí)可以先使用簡(jiǎn)單的單元代替復(fù)雜的設(shè)備，比如使用一個(gè)“組分分離器”代替精餾塔。在此階段，反復(fù)的替代通常即可以獲得收斂，之后，再選用合適的能加速收斂的算法。通過(guò)模擬階段的工作可以得到一個(gè)簡(jiǎn)化的模型，通過(guò)它可以收斂初步的解（盡管此時(shí)的輸出結(jié)果和產(chǎn)品規(guī)格可能還有錯(cuò)誤之處）。在第二階段，即設(shè)計(jì)階段，則需要把模擬模型升級(jí)為合適的“設(shè)計(jì)模型”，這一般是通過(guò)添加更多的循環(huán)（作為信息回路）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)過(guò)程是迭代的過(guò)程，需要適當(dāng)?shù)氖諗砍绦颉４穗A段所要求的結(jié)果是得到一個(gè)“模型”，使其能夠在合理的迭代次數(shù)之內(nèi)得到有意義的解。在案例研究階段，就是要使用工廠(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)及用于提供設(shè)計(jì)變量初值的經(jīng)驗(yàn)法則。使用設(shè)計(jì)模型進(jìn)行靈敏度分析，確定具有顯著影響的參數(shù)，并決定是否值得進(jìn)行全面的優(yōu)化。優(yōu)化階段需要設(shè)計(jì)者投入相當(dāng)多的時(shí)間。進(jìn)行優(yōu)化時(shí)必須使用合適的軟件，使用者還要具有一定的使用經(jīng)驗(yàn)。有必要想單獨(dú)對(duì)工廠(chǎng)的一個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化，然后在進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和重復(fù)計(jì)算。在此階段還需要進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)分析。

計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的廣泛使用以及所帶來(lái)的潛在節(jié)約，導(dǎo)致了大量的商用CAD軟件的開(kāi)發(fā)。有一些軟件僅涉及設(shè)計(jì)工作中的特定方面，比如換熱器的詳細(xì)設(shè)計(jì)（HEATEX），流程圖和工程圖的繪制（PROCEDE，AUTOSKETCH，PRODESIGN，TURBO-CAD），通用的繪圖軟件，以及數(shù)據(jù)庫(kù)（PPDS，physical property data service）。很多其他的具有流程圖式結(jié)構(gòu)的軟件包可以進(jìn)行全過(guò)程的模擬和設(shè)計(jì)（包括物料和能量衡算在內(nèi)）。這些軟件包括了HYSYS，PROTISS，ASPEN-PLUS以及SPEED-UP等。

這些軟件現(xiàn)在都可以在PC機(jī)上運(yùn)行，學(xué)生獲得一些CAD軟件的使用經(jīng)驗(yàn)很重要，但是更重要的是，要對(duì)CAD的應(yīng)用以及使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的人員所要具備的技能有所了解，而不是僅有一些使用過(guò)多少種軟件的表面經(jīng)驗(yàn)。

既然有了模擬軟件包，我們還能做哪些工作？

學(xué)生會(huì)問(wèn)“為什么某軟件中都有的功能，還要讓我們學(xué)習(xí)”，我的回答是：培養(yǎng)學(xué)生的目的是使其成為能夠進(jìn)行技術(shù)含量很高的詳細(xì)設(shè)計(jì)的職業(yè)化學(xué)工程師，為此必須讓學(xué)生理解單元操作中最基本的理論并能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，而計(jì)算機(jī)的使用不過(guò)是使計(jì)算過(guò)程更加快捷并且可以多考察一些參數(shù)而已。如果使用得當(dāng)?shù)脑?huà)，計(jì)算機(jī)是讓生活更加輕松的一個(gè)工具。而設(shè)計(jì)工程師必須能夠判斷出計(jì)算機(jī)解的好壞對(duì)錯(cuò)，并且要認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果不一定就是正確的。Sloley(1995)的文章“Why towers do not work”解釋了為什么工業(yè)實(shí)際中大量精餾塔的生產(chǎn)效率沒(méi)有預(yù)想的那樣高。原因有若干條，但讓人吃驚的是，很多情況下，原因是根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果進(jìn)行的設(shè)計(jì)是不合理的，而其中大部分在設(shè)計(jì)階段中本應(yīng)該得到糾正！計(jì)算機(jī)模擬絕對(duì)替代不了對(duì)于基本原理的理解和認(rèn)識(shí)。Sadeq（1997）的文章解釋了計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果絕對(duì)替代不了對(duì)于基本原理的理解和認(rèn)識(shí)。

5.4 案例研究-物料和能量衡算以及公用工程

總述

在過(guò)量空氣存在的情況下進(jìn)行鄰二甲苯的部分氧化，可以得到鄰苯二甲酸酐產(chǎn)品，放出大量的反應(yīng)熱（21MW）。反應(yīng)氣中的苯酐產(chǎn)品經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷卻得到回收，第一級(jí)得到液體產(chǎn)品，第二級(jí)得到固體產(chǎn)品（通過(guò)凝華）。最后對(duì)粗品用精餾的方法進(jìn)行精制。LAR工藝在反應(yīng)階段需要的空氣量較少，因而與其它生產(chǎn)工藝相比，整個(gè)工廠(chǎng)的設(shè)備尺寸都較小，能量效率也更高。大量的能量（14.6MJ/kg苯酐）可以以高壓蒸汽的方式輸出。

物料和能量主要集中在反應(yīng)和回收兩部分。反應(yīng)器及其附屬的加熱和冷卻設(shè)備是能量綜合利用的關(guān)鍵所在，因?yàn)榇颂幍母邷睾痛罅髁慨a(chǎn)生了最大的焓流量。精制設(shè)備在相對(duì)溫和的條件及低流量下運(yùn)行，但是兩個(gè)精餾塔之間還是存在著能量集成的可能性。在公用工程方面，需要兩股熱源（蒸汽和導(dǎo)熱油）和四股冷卻介質(zhì)（空氣、冷卻水、冷卻鹽和導(dǎo)熱油）。需要制定出詳細(xì)的熱量集成方案以便使公用工程需求最小，使高品位熱能的輸出最大。設(shè)備設(shè)計(jì)

6.1 詳細(xì)設(shè)備設(shè)計(jì)

在所有的初步工作（技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性研究）完成以后，就可以開(kāi)始詳細(xì)的設(shè)計(jì)工作了，可以完成設(shè)備的最終設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)備出每個(gè)設(shè)備的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)。在這一階段，應(yīng)該對(duì)工藝流程圖P&ID和設(shè)備列表進(jìn)行檢查和修正，如果與最初設(shè)計(jì)有顯著變化，則成本估算也應(yīng)作相應(yīng)修改。這里只給出有關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)的一般性討論。

一座化工廠(chǎng)里進(jìn)行著很多不同的單元操作，例如精餾、傳熱、吸收等，而針對(duì)每種操作都已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種類(lèi)型的設(shè)備以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合：包括不同類(lèi)型的換熱器，例如板式、管殼式、蓄熱式等；填料和板式精餾塔；全混釜和管式反應(yīng)器等等。針對(duì)某些單元操作已經(jīng)發(fā)表有很多著作，本章最后的參考文獻(xiàn)中列出了一些十分重要的典籍。在進(jìn)行本設(shè)計(jì)項(xiàng)目訓(xùn)練時(shí)，他們應(yīng)該對(duì)這些參考書(shū)非常熟悉，因?yàn)樵谄渌n程中已經(jīng)使用過(guò)這些書(shū)。其中的一些書(shū)籍只提供關(guān)于某主題的概論性介紹，主要著眼于本科生課程教學(xué)，重點(diǎn)在基本理論。另一些則側(cè)重于如何將基本原理應(yīng)用于設(shè)備設(shè)計(jì)，并包括相關(guān)設(shè)計(jì)方法的細(xì)節(jié)及有用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)于設(shè)計(jì)工作而言，需要的是設(shè)計(jì)手冊(cè)，本章結(jié)尾處同樣列出了一些設(shè)計(jì)手冊(cè)。

關(guān)于不同類(lèi)型設(shè)備及其相關(guān)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的綜述，可參考Bassel(1990)以及Peters和Timmerhaus(1991)，Ulrich（1984），Coulson和Richardson（第6卷，1993），Walas（1988）的書(shū)籍。這些書(shū)籍就不同類(lèi)型的設(shè)備以及設(shè)備設(shè)計(jì)方面的新進(jìn)展給出了大量的參考文獻(xiàn)。一些詳細(xì)設(shè)計(jì)信息可參考Perry化學(xué)工程師手冊(cè)（1997）。有時(shí)候僅依賴(lài)于10年前出版的書(shū)籍中所提供的方法還不足以完成設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工程師必須隨時(shí)注意熟悉新方法和新進(jìn)展。在某些領(lǐng)域，化工設(shè)計(jì)的發(fā)展變化沒(méi)有那么快，一些早期的文獻(xiàn)仍具有很高的參考價(jià)值，例如Kern（1950）。然而，為了高效的做出設(shè)計(jì)，密切關(guān)注隨時(shí)發(fā)生的變化和應(yīng)用最新知識(shí)十分必要?？窃贑hemical Engineering（N.Y.），Hydrocarbon Processing 以及Chemical Engineering Progress上的文章是最新信息的很好的來(lái)源。

裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循下列準(zhǔn)則（或其中的一大部分）

（a）操作必須安全，經(jīng)爆炸、火災(zāi)及針對(duì)操作人員的危險(xiǎn)降至最低。（b）必須實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。（c）必須是經(jīng)濟(jì)上可行的設(shè)計(jì)

（d）應(yīng)盡量減少保養(yǎng)及維護(hù)工作，盡量減少操作成本及公用工程需求。

（e）所設(shè)計(jì)的設(shè)備在指定設(shè)計(jì)能力下運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)費(fèi)用應(yīng)為最小。通常還要求設(shè)備能在負(fù)荷增加或減少時(shí)“滿(mǎn)意地”運(yùn)行，此時(shí)運(yùn)行成本會(huì)有所上升。（f）設(shè)備必須在工廠(chǎng)的整個(gè)預(yù)期年限內(nèi)都能（正常）運(yùn)行。（g）設(shè)計(jì)必須具有可行性（可以建造和操作）。

設(shè)計(jì)必須被所有的相關(guān)部門(mén)接受，還可能要滿(mǎn)足其他的一些要求。

當(dāng)裝置設(shè)計(jì)完成后，必須寫(xiě)出完整的設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告，其中必須詳細(xì)給出所有相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算的細(xì)節(jié)、使用的數(shù)據(jù)以及所用設(shè)計(jì)方法中隱含的假設(shè)/限定條件。要給出完整的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及詳細(xì)（按比例繪制）的工程圖紙。必須提供足夠的細(xì)節(jié)以精確計(jì)算設(shè)備的費(fèi)用，并使設(shè)備能夠得以建造（如果獲得批準(zhǔn)）。

6.1.1 并非化工專(zhuān)業(yè)的所有的學(xué)生都掌握了已教授的全部基本原理，很多學(xué)生對(duì)于自己將基本理論轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)的能力有所懷疑。一些學(xué)生發(fā)現(xiàn)，在飽嘗了預(yù)先把所有條件都給定的課本型練習(xí)的“大餐”之后，很難適應(yīng)這種開(kāi)放式的（經(jīng)常還是定義得比較模糊的）設(shè)計(jì)問(wèn)題。有必要認(rèn)清的是在設(shè)計(jì)任務(wù)的第一階段要對(duì)已獲得的信息（有時(shí)候這些信息還是矛盾的）進(jìn)行整理，這些信息將構(gòu)成設(shè)備設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。以下列出13條要點(diǎn)的目的是給那些為解決設(shè)備設(shè)計(jì)問(wèn)題而感到困惑的學(xué)生提供及時(shí)的幫助和指導(dǎo)。參考其它一些詳述一般性設(shè)計(jì)方法的書(shū)籍，如Ray（1985），Peters和Timmerhaus(1991)，Ulrich（1984），Walas（1988）等，應(yīng)該會(huì)有所幫助，針對(duì)一些特定課題，預(yù)讀雜志文章和設(shè)計(jì)案例分析文獻(xiàn)很有必要。（Ray 和Johnston(1989)，Austin和Jeffreys（1979））

有時(shí)候一些功課成績(jī)較好的學(xué)生對(duì)于所要求的設(shè)計(jì)也會(huì)感到困難，特別是當(dāng)他們所獲得優(yōu)異成績(jī)部分地是靠良好的記憶力和對(duì)課本類(lèi)型問(wèn)題的掌握而取得時(shí)。但是好的設(shè)計(jì)工作不靠記憶，而依賴(lài)于對(duì)工程原理的充分認(rèn)識(shí)和理解。好學(xué)生一般都具有這樣的品質(zhì)，但還沒(méi)有充分意識(shí)到它們的重要性。這些要點(diǎn)在隨后的設(shè)計(jì)中仍然有用，他們可以幫助確認(rèn)沒(méi)有忽略仁和中藥的設(shè)計(jì)方面。以下簡(jiǎn)要的幾點(diǎn)說(shuō)明并不是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的詳細(xì)分析，而是給出了一些用于指明大體方向的建議。

怎樣開(kāi)始設(shè)備設(shè)計(jì) 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.總結(jié)

6.2 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

6.3 設(shè)計(jì)中的其他問(wèn)題

7安全與環(huán)境問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

第二篇：化工設(shè)計(jì)大賽

年產(chǎn)**噸丙烯的化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)方案

引言 丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生產(chǎn)多種重要有機(jī)化工原料，可以生產(chǎn)丙烯腈，環(huán)氧丙烷，環(huán)氧氯丙烷，異丙醇，丁醇，辛醇等，也可直接合成聚丙烯，乙丙烷等。丙烯可做聚丙烯、異丙醇的原料，還可做腈綸，丙烯腈等產(chǎn)品的原料，丙烯在我國(guó)的需要量很大，它是三大合成材料的重要原材料。其中丙烷脫氫制丙烯工藝最受關(guān)注。一． 制備方法 二． 制備工藝 三． 設(shè)備設(shè)計(jì)及選型 1.工藝設(shè)備一覽表 1.概述

2.塔結(jié)構(gòu)尺寸確定依據(jù) 3.塔設(shè)備設(shè)計(jì)影響因素 4.塔設(shè)備設(shè)計(jì)舉例 2.典型塔器設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 1.概述

2.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及工作參數(shù) 3.物料衡算與熱量衡算及結(jié)果 4.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的計(jì)算 3.典型反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 1.4.典型換熱設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 四． 總圖設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)依據(jù)與原則 2.工廠(chǎng)布局 五． 自動(dòng)設(shè)計(jì) 六． 自動(dòng)控制 1.生產(chǎn)過(guò)程設(shè)計(jì) 2.檢測(cè)設(shè)計(jì)方案 七． 公用工程建設(shè) 1.電氣與通訊 2.給排水 3.蒸汽 4.采暖通風(fēng) 八． 環(huán)境保護(hù) 1.設(shè)計(jì)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn) 2.工程概況

3.資源利用與污染物排放 4.廢氣 5.廢水 6.廢渣 7.噪聲 8.廠(chǎng)區(qū)綠化 9.總述 九． 勞動(dòng)安全消防 1.設(shè)計(jì)依據(jù) 2.勞動(dòng)安全 3.安全生產(chǎn)原則

4.廠(chǎng)區(qū)安全風(fēng)險(xiǎn)具體分析 5.消防安全具體設(shè)計(jì) 6.消防管理工作 7.職業(yè)衛(wèi)生 8.總述

十． 工廠(chǎng)組織與勞動(dòng)定員 1.企業(yè)文化 2.企業(yè)組織形式 3.企業(yè)工作制度 4.企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理 5.勞動(dòng)定員

第三篇：化工設(shè)計(jì)大賽

化工設(shè)計(jì)根據(jù)工藝流程以及條件選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備、管道及儀表等，進(jìn)行合理的工廠(chǎng)布局設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，最終使工廠(chǎng)建成投產(chǎn)，這種設(shè)計(jì)的全過(guò)程稱(chēng)為“化工設(shè)計(jì)”。

隨著社會(huì)與科技的飛速發(fā)展，化工行業(yè)對(duì)工程技術(shù)人才的要求越來(lái)越高。而工程技術(shù)人才的創(chuàng)新能力集中體現(xiàn)在工程實(shí)踐活動(dòng)中創(chuàng)造新的技術(shù)成果的能力，包括新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)，新流程和新裝置的設(shè)計(jì)，新的工廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程操作運(yùn)行方案等等。

為了多方面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程技能，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，增強(qiáng)大學(xué)生的工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力，實(shí)踐“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，中國(guó)化工學(xué)會(huì)、中國(guó)化工教育協(xié)會(huì)、教育部高等學(xué)?；瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)在中國(guó)石化和三井化學(xué)公司的冠名贊助下舉辦“中國(guó)石化-三井化學(xué)杯”杯大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽。

第四篇：化工設(shè)計(jì)公司簡(jiǎn)介

化工部的九個(gè)設(shè)計(jì)院

<第一設(shè)計(jì)院到第九設(shè)計(jì)院，都有自己的特色和專(zhuān)長(zhǎng)，現(xiàn)在這些設(shè)計(jì)院都重組變成了工程公司

天辰工程公司(化工部第一設(shè)計(jì)院)天津華泰工程公司(化工部第二設(shè)計(jì)院)太原東華工程公司(化工部第三設(shè)計(jì)院)合肥五環(huán)工程公司(化工部第四設(shè)計(jì)院)武漢中石化寧波工程公司（原中石化蘭州設(shè)計(jì)院，化工部第五設(shè)計(jì)院）寧波

華陸工程公司(化工部第六設(shè)計(jì)院)西安中石化南化設(shè)計(jì)院(化工部第七設(shè)計(jì)院)南京成達(dá)工程公司(化工部第八設(shè)計(jì)院)成都中石油設(shè)計(jì)東北公司（原吉化集團(tuán)公司設(shè)計(jì)院，化工部第九設(shè)計(jì)院）吉林

氮肥設(shè)計(jì)的實(shí)力，屬于第一梯隊(duì)的為天辰、五環(huán)（氮肥設(shè)計(jì)中心站設(shè)于院內(nèi)）和成達(dá)，華泰強(qiáng)項(xiàng)在焦化，東華在水處理，華陸在精細(xì)化工，寧波、吉林已向石化轉(zhuǎn)移，南京好象在走下坡路。

一院、三院的鈦白粉設(shè)計(jì)能力較強(qiáng)，三院承擔(dān)了錦州氯化法鈦白粉精制、氧化、后處理三個(gè)主要工序的設(shè)計(jì)工作。

南化設(shè)計(jì)院原來(lái)是全國(guó)的硫磷設(shè)計(jì)中心，硫酸磷肥設(shè)計(jì)是其強(qiáng)項(xiàng)，近年也已向化工方向轉(zhuǎn)

成達(dá)工程公司是原九個(gè)設(shè)計(jì)院實(shí)力最強(qiáng)的，不僅擁有化工設(shè)計(jì)資質(zhì)，還擁有電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)資質(zhì)； 目前天辰、五環(huán)、寰球和華陸在煤化工方面發(fā)展較快，目前五環(huán)和寰球均在從事煤制烯烴項(xiàng)目的設(shè)計(jì)（5000噸/天甲醇，50萬(wàn)噸/年丙烯等），天辰、華陸做過(guò)多套30萬(wàn)噸/年和60萬(wàn)噸/年的甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì)。另外華陸還擁有軍工設(shè)計(jì)資質(zhì)。

華泰在焦化方面有強(qiáng)大的實(shí)力，并完成焦?fàn)t氣制甲醇項(xiàng)目，據(jù)了解該公司正在做120萬(wàn)噸/年二甲醚項(xiàng)目。

東華公司在硫酸和磷肥以及鈦白粉方面擁有強(qiáng)大的實(shí)力，在煤化工和石化項(xiàng)目方面也有所發(fā)展。

中石化的最強(qiáng)的三大工程公司：

中石化工程公司（SEI），在北京；

中石化洛陽(yáng)工程公司（簡(jiǎn)稱(chēng)洛派克）；

中石化上海工程公司（SSEI）；

中石油所屬的工程公司：

中國(guó)寰球工程公司（HQCEC），在北京；

中石油工程設(shè)計(jì)公司(CPE),有北京、西南等8個(gè)分公司和迪威爾等5家子公司

第五篇：化工綜合設(shè)計(jì)教學(xué)大綱(修訂)

化工綜合設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

課程編號(hào)：

課程名稱(chēng)：化工綜合設(shè)計(jì)

英文名稱(chēng)：Integrated Design of Chemical Engineering 學(xué)時(shí)（周數(shù)）：2周 學(xué)分：2 適用專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝

先修或同修課程：物理化學(xué)、化工原理、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)、化工儀表及自動(dòng)化

執(zhí)筆人：潘高峰

編寫(xiě)日期：2012年3月

化工綜合設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

一、設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)

修完《化工設(shè)計(jì)》課程后，需要進(jìn)一步通過(guò)實(shí)踐強(qiáng)化所學(xué)化工設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，通過(guò)綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生建立工程概念和工程設(shè)計(jì)思維，認(rèn)識(shí)、理解化工設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬軟件和繪圖軟件的能力。為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及走上工作崗位從事設(shè)計(jì)和工程技術(shù)管理工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求

1.查閱、收集、整理和綜合與設(shè)計(jì)過(guò)程有關(guān)的文獻(xiàn)資料。

2.針對(duì)設(shè)計(jì)課題，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和部分初步設(shè)計(jì)階段的工程設(shè)計(jì)，重點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)方法的選擇和工藝過(guò)程的確立。在工藝路線(xiàn)流程化過(guò)程中，要求思路清晰、理由充分、論證合理；物料衡算和熱量衡算作為選做內(nèi)容，并可使用過(guò)程模擬軟件輔助計(jì)算；充分考慮三廢處理問(wèn)題，強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)。

3.對(duì)流程中設(shè)備數(shù)量定量化，并結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)所選設(shè)備定型化，設(shè)備工藝計(jì)算作為選作內(nèi)容，可按照需要進(jìn)行尺寸估定。

4.分析工藝過(guò)程中關(guān)鍵設(shè)備的溫度、壓力、液位、組成等控制參數(shù)，設(shè)定部分顯示儀表及建立部分控制方案。

5.嚴(yán)格按照某一具體設(shè)計(jì)規(guī)范繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、設(shè)備平面布置圖和立面圖（或剖視圖）各一張。

要求學(xué)生結(jié)合《化工原理課程設(shè)計(jì)》和《生產(chǎn)實(shí)習(xí)》進(jìn)行自行選題，并保證一人一題，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試使用過(guò)程模擬軟件完成部分三算內(nèi)容，完成工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，必須采用繪圖軟件繪制相關(guān)圖紙，要求學(xué)生注意對(duì)先修《化工設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容的理解和運(yùn)用，進(jìn)一步強(qiáng)化設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

三、設(shè)計(jì)安排

本課程為修完《化工設(shè)計(jì)》理論課程后的實(shí)踐訓(xùn)練課程，其教學(xué)形式主要以學(xué)生主體。課程開(kāi)設(shè)的時(shí)間為第七學(xué)期《化工設(shè)計(jì)》理論課后接續(xù)，設(shè)計(jì)時(shí)間為2周。

四、成績(jī)考核

1、設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生必須遞交工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙，并按下列評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。

2、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)秀：設(shè)計(jì)方案合理，計(jì)算正確，圖紙清晰，報(bào)告質(zhì)量高。良好：設(shè)計(jì)方案較合理，計(jì)算正確，圖紙較清晰，報(bào)告質(zhì)量較高。中等：設(shè)計(jì)方案一般，計(jì)算較正確，圖紙一般，報(bào)告質(zhì)量一般。

及格：設(shè)計(jì)方案一般，計(jì)算基本正確，圖紙尚可，報(bào)告質(zhì)量一般。

不及格：設(shè)計(jì)方案較差，計(jì)算有重大錯(cuò)誤，圖紙不規(guī)范，報(bào)告質(zhì)量差。

五、參考資料

1.李國(guó)庭等，《化工設(shè)計(jì)概論》，化學(xué)工業(yè)出版社.2.其它與化工設(shè)計(jì)相關(guān)工具書(shū).2