工艺和工艺包设计讲座

析条、件技的术落方实案情选况择和、项开工嗠 资目源投及资建效厂益
的评价等决策数据。车
项目前期
项目实施
6
1、工程建设的基本环节
在项目实施阶
段，为项 项目建可行
工
设达到目 预期的性
艺
目术标选要择建议书 完和成确技研究报
包 设 计
定、工程设计告
基 础 工 程 设 计
详 细 工 程 设 计
采
购 嗠 施
⑦ 提出主要控制和联锁方案的要求，工艺介质的物性及操作参数， 以便开展仪表设计
⑧ 提出工艺介质有关物性数据、操作参数等，以便编制危险区域划 分图。此外，还需要提出工艺对电气系统的要求，例如：对电机 自启动的要求等
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1、工艺设计的任务
⑨ 完成建议的工艺设备布置图，保证流程顺捷、操作方便 ⑩ 提出工艺管道使用条件表，提供工艺介质的特性（易燃、最低温
项目审实查施设计与许可 技术的符合性
项
采 购 ︑
目 验 收
施
工
︑
开 车
提供技术服务和技
术支持，指导开车
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二、工艺设计和工艺包内容
1、工艺设计的任务
对技术许可而言，工艺设计是许可技术核心，包含 了专利和专有技术的内容
单纯的专利许可只是一个权利，和性能保证没有必然的联 系
专有技术（有可能有专利）是和性能保证密切相关
业主方
如工程公司实力强，尽可能少买（包括深度和范围，工时费率 高）
技术许可方
保证许可技术实现，尽可能多卖（重复许可有较多的经验积累， 技术受控，可靠性强）
平衡点（内容深度规定只是一般性要求）
限制由被认可的工程公司完成设计，最好是伙伴，便于提高效 率、保证质量、保护知识产权
在工程设计文件的符合性审查上加强
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1、基本过程
第二步：经济规模流程的概念设计
研究放大后初步的流程方案、工程可行性和可放大性 研究中试要解决的主要问题，便于确定中试装置的规模、试
验范围和方案 技术经济的初步评价
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1、基本过程
第三步：中试设计和中试，包括半工业化试验，根据概念
设计的研究结果，确定试验的规模、内容和范围 流程的可行性，在放大一定倍数的情况下，小试结果的重复
提出原材料、辅助原材料、催化剂、化学品、工艺过程中公用物料的消耗 定额及副产品产出定额（预期值）
产品、中间产品及副产品的规格要求
技术本身的特征所决定的
产品方案及产品性能 公用物料的各项规格要求及界区条件（温度、压力等）
种类是许可技术的要求 规格可以根据现场条件，调整设计或方案
完整/准确的工艺设计，可以保证实施技术的可行和 可靠
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1、工艺设计的任务
① 确定实施工艺技术的设计基础
装置的设计生产能力（年、小时）及操作弹性
年生产能力：和工艺特性、装备设置及供货水平相关 小时生产能力：流程和设备定义、控制条件的基础
原材料、辅助原料、催化剂、化学品的规格要求
工艺过程排出物（气体、液体、固体等）排放源、排放数量/频率及其 组成
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1、工艺设计的任务
② 进行全流程的物料平衡及热量平衡计算。应进行必要的方案比 较、选择，并考虑适当的操作弹性（全流程的操作弹性及某些重 要工段或重要设备的操作弹性）
③ 定义与生产过程密切相关的工艺物料流程，完成PFD图，确定工 艺生产过程中的主要设备、主要工艺物流、重要控制方案、主要 操作参数、换热设备的热负荷、特殊阀门等，与工艺过程关系密 切的UFD
优化单元操作的选择和衔接 减少物料损失，减少被溶剂、副产物分离带来的损失，减少
排放 综合利用能量，尽可能减少外部能量的供应 安全分析和评价，补充控制、联锁系统，采取必要的措施，
调整和减少危险因素的影响 环保要求的满足，采取措施，使气、液、固废弃物的排放满
足国际要求（洗涤、中和、焚烧等） 避免在工程的当前使用的最大能力设备，减少技术风险
详 细 工 程 设 计
采
购 嗠 施
工
嗠
提供技术服务
开
车
项目前期
项目实施
提供设计，作为 建设的技术依据
项 目 验 收
提供技术服务 和技术支持
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5、技术许可方的任务
技术载体，提供技术和文
件，必要时和工程公司合作
可
项
行
工
目
性
艺
建
研
包
议
究
设
书
报
计
告
基 础 工 程 设 计
详 细 工 程 设 计
提供技术报价 作项为目可前选期技术
项 目 验 收
和项目的建设 和开车。
工 嗠
开
车
项目前期
项目实施
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2、设计阶段的划分
和国际惯例基本一致 工艺包为工程建设的一个阶段，保证工程设计有可 靠的技术基础 基础工程设计阶段，所有专业的技术原则和技术方 案均应确定，是EPC的基础 详细工程设计阶段，是按照确定的技术原则和技术 方案，完成工程施工的建设所需的图纸、安装要 求、检验和验收标准
④ 编写工艺说明，按工艺流程顺序详细说明生产过程，应包括有关 的化学反应及其机理、操作条件、主要设备的特点、重要的控制 方案说明等内容。
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1、工艺设计的任务
⑤ 进行主要设备的工艺计算，包括反应器、容器、塔器的工艺计 算、换热设备的热负荷计算等工作
⑥ 定义和确定工艺设备型式和规格，形成反应器、搅拌器、容器等 工艺设备数据表，机泵及特殊设备工艺数据表
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技术基础和设计范围：
在技术询价中提出，在谈判中确定，在开工会上确认 主要内容
装置规模及组成：定设计点 原料规格：一是和反应发送相关，二是和保证相连 催化剂、化学品规格 公用物料和能量规格 性能和产能保证 界区条件：保证装置和外部系统的衔接
设计范围（合同）
对于在工艺装置中一些相对比较简单、没有太多工艺问题的部 分，如罐区、仓库等，不做工艺包不影响基础设计完成的，可 以不做工艺包
性 动力学控制因素研究 考察反应器选择等对实现研究结果的影响 考察反应杂质、副产物的分布和影响 考察催化剂、溶剂等分离、回收、消耗等，为工业化提供条
件 考察进一步放大后的能量的供应和利用 考察 ……
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1、基本过程
第四步：工艺设计，经济规模
核心流程的放大，包括反应器选择和设计、反应过程的控制 等
艺
研
包
究
设
报
计
告
基 础 工 程 设 计
详 细 工 程 设 计
采
购 嗠 施
项 目 验 收
工
嗠
开5
1、工程建设的基本环节
项目决策的规划研究时期，要分
项 目 建 议 书
可 行 性 研 究 报
告
工 艺 包 设 计
别完成基 项目建详 议书、可行性研究 为(性大项研型目究项础工程设计 的)目和投一工资细工程设计 般厂建还(装设要置提施采购嗠 完)总供成体市预项目验收 设场可计分行，
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3、工艺设计包文件构成
工艺设计 技术基础 工艺设计 HSE评价数据和措施 设备、仪表、管道、分析化验等定义和要求
工艺手册 分析化验手册
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4、规定的基本内容（一般要求）
1 总则：目的、适用范围和文件深度要求 2 工艺设计包内容：技术基础和设计范围、设计
意图和技术要求、HSE评价数据和措施、设备/ 仪表/管道/分析化验等定义和要求 3 工艺手册：指导培训和操作 4 分析化验手册：指导装置监控和调整 附则：个别条款的说明
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1、基本过程
第六步：风险评估和工业化
危险及可操作性 技术经济性 择机工业化
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2、实施例（乙苯工业化）
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2、实施例（乙苯工业化）
小试解决的主要问题
液相烷基化催化剂的选择性、活性稳定性，在降低苯/乙 烯分子比的情况下，仍能保持较好的催化反应性能和活 性稳定性
最佳的操作条件的选择
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3、相应设计文件要达到的目标
工艺设计包作为技术载体，解决技术来源和工艺技术 的可靠性问题
基础工程设计解决专业技术方案和工程化问题 详细工程设计是按照确认的基础工程设计完成项目建
设实施的图纸和文件
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4、工程建设公司的任务
技术载体，提供技术
可
项
行
工
目
性
艺
建
研
包
议
究
设
书
报
计
告
基 础 工 程 设 计
流程配套，包括原料处理、产品精制、溶剂循环和处理、杂 质处理，开停车工况的模拟
物料平衡，研究和设计降低消耗损失的措施 能量的平衡和优化 反应过程的在线和离线监控（分析化验） 催化剂的再生和处理 安全分析和评价 环保要求的满足
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1、基本过程
第五步：技术经济评价和基本流程的优化
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设备/仪表/管道/分析化验等定义和要求
特殊管道：
特殊材料、特殊管件、特殊布置要求
安全泄放设施：
提出要求 提供数据
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4、规定的基本内容（一般要求）
1 总则 2 工艺设计包内容 3 工艺手册：指导培训和操作 4 分析化验手册：指导装置监控和调整 附则：个别条款的说明
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5、工艺包的深度
中试解决的主要问题
循环流程的可行性和可放大性，在放大3300倍的情况 下，仍能重复小试结果。
固定床烷基化反应器气液传质系数大，液体滞留量大、 分布好，相间传热效率高，操作稳定，适用于液相循环 烷基化工艺流程。