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。 化学工业发展阶段 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
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） 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”） (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
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 离散型制造业 （例如汽车工业等） 过程工业型制造业（又称“流程型制造业”） （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： 石油化工（包括其生的有机化工）》 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 现代化学工 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
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
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 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 英文中没有如此名词！ 化工工艺设计（核心） 化工过程设计（核心） 公用工程设计、外管设计，.等 化工厂设计 化工厂房建筑、结构设计 非工艺部分设计 总图设计，.等 化工过程设计是针对化工工艺设计的深入、配套与完善
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 英文中没有如此名词！ 化工厂设计 化工过程设计（核心） 化工厂房建筑、结构设计 总图设计，.等 非工艺部分设计 化工工艺设计（核心） 公用工程设计、外管设计，.等 化工过程设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
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 复杂大型化工厂的设计 柔性化工厂的设计 化工过程设计发展方向 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
3、化工过程设计的深化改革 化工过程设计发展方向 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。 原来的工艺专业部 工艺专业部（大部分为化学工程与工艺专业人员） 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
工艺专业部：侧重出PID图、PFD图 工艺系统专业部：侧重出UD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
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
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。 化学工程与工艺 我国化工设计院 化工机械 自动化及仪表 总图 专业种类 概预算（工程经济） 建筑、结构、暖通、给排水、强弱电 热工、环境工程（环保）、工业炉
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 国 化 工 设 计 院 的 专 业 种 类 化学工程与工艺 化工机械 自动化及仪表 总图 概预算（工程经济） 建筑、结构、暖通、给排水、强弱电 热工、环境工程（环保）、工业炉
三、计算机辅助化工过程设计 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？ 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
三、计算机辅助化工过程设计 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？ 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