化工工艺专业是化工设计的主要专业之一。无论是开发新的化工生产过程，还是设计新的化工装置，化工工艺设计是直接关系到化工装置能否顺利开车、能否达到预计的生产能力和合格的产品,最终关系到工厂能否获得最大的经济效益。对于正在运行的化工装置,化工工艺专业通过工艺分析,了解装置物料和能量消耗情况,分析设备运行中存在的问题，可为制定改进方案、降低原料和能量消耗.提高产品质量以及挖掘生产潜力提供依据。
因此作为化工工艺设计的人员必须具备下列基本条件:
1.掌握化工基本理论
1.2掌握化工工艺设计方法和技能：
(1)了解工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员的职责。
（2）掌握化工基本理论的应用
（3）熟悉设计基本程序和相关专业的基本知识
(4) 清楚工艺设计成品文件的内容和深度以及工艺设计的质量保证程序。
1.3 掌握生产、开停车的基本知识、分析生产事故的能力以及相应的实践经验。
熟悉环保、安全、消防等方面的法规，如：
HG20667 化工建设项目环境保护设计规定
SH3024 石油化工企业环境保护设计规范
HG20571 化工企业安全卫生设计规定
SH3047 石油化工企业职业安全卫生设计规范
GBJ16 建筑设计防火规范
GB50160石油化工企业设计防火规范
GB50058爆炸和危险性环境电力装置设计规范
二、工艺设计基础数据
2.1 在工程设计合同书中明确规定的以及业主应提供的有关数据。
(1) 装置的设计能力、操作弹性及年操作日;(2) 产品方案及产品、副产品的规格;(3) 建厂地区的气象、水文、地质等条件;(4)所能提供的公用工程，包括水、电、汽、气等规格、数量及进界区条件;(5) 原材料、催化剂、化学品等规格、消耗指标及进界区条件;
2.2 由专利商提供的:除上述与专利商有关的数据外，还需专利商提供该专利范围内的工艺操作条件、转化率、收率、控制方案、相关设备条件等。
2.3 工艺所需的物性参数
3、工艺设计的内容和深度
3.1 概述:工艺专业是自项目前期的可行性研究阶段即作为主要专业参加编制，一直贯穿到工程设计阶段。
在工程设计阶段可分为以下几个阶段:(1) 按国内审批要求分为:①初步设计(批准后建设单位即可开工)②施工图设计
(2) 按国际常规做法分为:
①工艺设计 (以化工工艺专业为主导专业)
②基础设计 (以化工工艺系统专业为主导专
③详细设计 以管道设计专业为主导专业)在建设单位完成了项目前期工作之后，设计单位即可开展项目的工程设计工作。
④在工程设计阶段的工艺设计，它的主要依据是经批准的可行性研究报告及其批文、总体设计及其批文、工程设计合同书以及设计基础资料。
3.2 工艺设计的内容和深度
3.2.1概述
工艺设计的依据是经批准的可行性研究报告总体设计、工程设计合同书及设计基础资料制定相应的工艺流程，其原则是选择先进可靠的工艺技术路线，进行方案比较，对方案进行优化，确定合理的工艺流程方案，选取合适的工艺设备， 在考虑工艺流程方案时，应同时考虑到对废物的综合利用方案和必要的治理措施。进行工艺物料和热量平衡计算、绘制工艺流程图(PFD)、编制工艺设备数据表和公用工程平衡图，确定公用工程、环保的设计原则和排出物治理的基本原则
在工艺设计的过程中，工艺专业要和外专业互提条件，条件表作为重要的技术文件，是主导专业设计的初步成果，是接受专业的设计依据。
3.2.2 工艺设计的文件包括三大内容:(1) 文字说明 (工艺说明) :(2) 图纸;(3) 表格。
以下介绍工艺设计所做的主要工作:
3.2.2.1 文字说明 (工艺说明)
(1) 工艺设计的范围
(2) 设计基础:生产规模、产品方案、原料、催化剂、化学品、公用工程燃料规格、产品及副产品规格
(3) 工艺流程说明:生产方法、化学原理、工艺流程叙述;主要设备的特点及操作参数;控制、联锁方案等。
(4)生产过程的主要危险、危害因素分折
（5）原料、催化剂、化学品及燃料等消耗定额及消耗量
（6)公用工程 (包括水、电、汽、脱盐水、冷冻、工艺7空气、仪表空气、氮气) 规格、消耗定额及消耗量
(7) 三废排放:包括排放地点、排放量、排放组成及建议的处理方法
（8）装置定员
(9) 安全备忘录(另行成册) :化工生产大多涉及易燃易爆有毒有害的物质,为了保证装置稳定安全地运行,确保人身安全,减少事故和危害的发生,降低经济损失,工艺设计通常需编制安全备忘录它是工艺系统、布置和管道设计、仪表、电气、总图运输、采暖通凤、土建、环保、消防等相关专业开展设计依据之一。它需对装置的安全特点作简要说明，重点论述:1)生产过程中涉及的可能对人体和安全生产造成危害的危险介质的物理性质和燃烧、毒性、爆炸等化学性质,如自燃点、闪点、与空气形成爆炸性混合物的上下限、车间空气中的允许浓度、储存要求、对人身的危害等特征以及简要的急救措施。
3.2 图纸
1）PFD：是PID的设计依据，供基础设计使用（通常分版次逐版深化）。
包括全部工艺设备、主要物料管道（表示出流向、物料号）、主要控制回路、联锁方案、加热和冷却介质以及工艺空气进出位置。
2）建议设备布置图：是总图布置、装置布置的依据，供基础设计使用（通常为平面布置图）。根据工艺流程的特点和要求进行布置。
3） PCD：通常是设计院内部设计过程文件、最终体现在终版PFD中（通常由自控专业完成）。
3.3表格
1）物料平衡表：包括物流组成、温度、压力、状态、流量、密度、焓值、粘度等理化常数（热负荷表示在此表中或PFD图上）。
2）工艺设备数据表：根据设备形式不同、作用不同以及介质不同可分为容器、塔器、换热器、工业炉、机泵、搅拌器的等。工艺设备数据表需表示出设备位号、介 质名称、操作压力、设计压力、操作温度、设计温度、材质、传动机构、外形尺寸、特征尺寸及特殊要求。（各设计院均有各种规定的表格）。
3）工艺设备表
4）取样点汇总表Ø
5）装置界区条件表：通常由工艺系统专业来完善并最终发表（包括原材料、公用工程、产品、副产品、进出界区条件等）。
2.2 补充说明：化工工艺专业尚需参加前期工作，主要前期工作有：
项目建议书；可行性报告编制工作。
项目报价书；投标书、技术文件编制工作。
引进项目：包括询价书、投标书的评标、合同技术附件谈判。
大中型联合装置总体规划设计。
4. 工艺设计方法（化工基本理论的应用）
3.1 工艺路线的选择
原料来源
经济效益和社会效益（生产成本）
环境保护
其它，如操作条件、安全、消防、投资、工艺先进性，可行性，合理性。
3.2 工艺流程方案优化
①“洋葱头”模型（由史密斯、林霍夫提供的模型）
从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。“洋葱头”模型强调过程开发和设计的有序和分层性质。
② 反应流程优化
反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化剂特性、反应历程、反应途径。
反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、各物料配比、给定条件下的生产成本等等。
③ 精馏流程的优化
精馏流程如需要分离R个组份，就需要有R-1个精馏塔。
精馏优化需要考虑：那种组份为主产品，那种组份为付产品。
产品的规格要求。
精馏流程的优化法1）：试探法，主要规则如下：
优先使用普通精馏。
尽量避免减压操作和使用冷量。
产品数应最少。
腐蚀性、危险性的组份应优先分出。
难分离的组分最后分出。
最大量组份应优先分出。
塔顶、塔釜产物最好等摩尔分离。
精馏流程的优化法2）：调优法
精馏流程的优化法3）：数学规划法
④ 蒸发流程的优化
1）单效、双效、三效蒸发。
2）热泵蒸发、膜式蒸发。
3）多级闪蒸。
4）强制循环蒸发、自然循环蒸发、。
结合蒸发器的类型（标准、悬框、列文、强制循环蒸发器）进行选择。
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