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天津大学化工设计(化工过程设计)全套教案-part1
工艺专业部与工艺系统专业部之间,在设计工作过程中有许多需要交流的条件、 文件(“条件表”),有发出条件的主导专业,有接收“条件表”的接收专业。
我
化学工程与工艺
国 化
化工机械
工 设
自动化及仪表
计 院
总图
的 专
概预算(工程经济)
业 种
建筑、结构、暖通、给排水、强弱电
类
热工、环境工程(环保)、工业炉
三、计算机辅助化工过程设计
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。
英文中没有如此名词!
化工工艺设计(核心)
化工厂设计
化工过程设计(核心)
公用工程设计、外管设计,…等
非工艺部分设计
化工厂房建筑、结构设计 总图设计,….等
化工过程பைடு நூலகம்计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善。
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。
3、化工过程设计的深化改革 化工过程设计发展方向
工艺专业部:侧重出PID图、PFD图 工艺系统专业部:侧重出UID图、UFD图
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 其中,各种图纸随设计的深入,分成多个版本。
阶
段
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)
离散型制造业
现代制造业
(例如汽车工业等)
过程工业型制造业(又称“流程型制造业”)
在20世纪20年代以前,化工过程设计几乎没有理论作指导,几乎是完 全凭经验。
在20世纪20年代~60年代,化工过程设计已经开始有化工单元操作 理论作指导,可以定量计算设计,但几乎完全凭手工计算与绘图完成设计 工作。
在20世纪60年代以后,计算机辅助化工过程设计得到了发展。 为什么直到20世纪60年代后,在化工设计领域开开始出现计算机辅助 化工过程设计呢?
天津大学拥有正版的ASPEN和Process II 软件系统(教学版)。
计算机辅助化工过程设计软件系统的发展方向(趋势):
(1)、单元操作模块的种类数; (2)、物性数据库的大小及数据的估算方法; (3)、能处理的流股数量和组份数量; (4)、计算技术方法(求解方法); (5)、能处理的流股相态;
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
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。
Chemical Design
(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:
复杂大型化工厂的设计 柔性化工厂的设计 自主创新设计
与国际工程设计的接轨 我国化工设计院,原来的专业部门进行了相应的改革调整。
工艺专业部(大部分为化学工程与工艺专业人员) 原来的工艺专业部
工艺系统专业部 (少量化学工程与工艺专业人员,大量其它辅助专业)
工艺专业部:侧重化工工艺设计 工艺系统专业部:侧重化工过程设计中除了化工工艺设计以外与工艺有关的内容
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
现
精细化工及中间体
代 化
化肥工业
学
农药工业
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。
20世纪70年代初,以美国Monsanto公司牵头开发的FLOWTRAN软 件系统代表。
Advanced System for
第三代商品化软件系统
Process Eng.
20世纪80年代,以 ASPEN 和 PROCESS II 两大软件系统代表。
我国最早由寰球、化工部八院等单位于上世纪90年代率先引进ASPEN 软件系统。现在,国内各设计院基本都已经使用ASPEN或Process II软件系 统进行计算机辅助化工过程设计。
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。
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。
化
学
工
业 发 展
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。
计算机软、硬件技术的发展
化工单元操作等理论的不断成熟
数学计算技术的发展
计算辅助化工过程设计软件系统的发展情况: 第一代商品化软件系统
Chem. Eng. Simulation System
20世纪60年代,以美国各高校联合开发的CHESS软件系统为代表。
第二代商品化软件系统
Flowsheet Translator